Мережеві grid-tie інвертори для сонячних батарей

У тих районах, де здійснити підключення до централізованої електромережі проблематично або недоцільно, особливо в сонячних регіонах, – люди нерідко вдаються до використання в своїх приватних господарствах сонячних батарей. Вони перетворюють енергію сонячного випромінювання в електрику, і таким чином дозволяють споживачеві отримувати електропостачання для власних потреб незалежно від державної електромережі.

Але в силу того, що вироблення електрики відбувається на сонячних батареях нерівномірно (в різний час доби, а також в залежності від хмарності і від поточних кліматичних умов), одержувану енергію людині доводиться весь час накопичувати в акумуляторних батареях великої місткості. Такі батареї коштують дорого, до того ж термін їх служби обмежений.

Свинцеві акумулятори пропрацюють в такій системі років 5, а літієві – років 10, але і коштують вони в 5 разів дорожче свинцевих. Таким чином, в кінцевому підсумку саме акумулятори підвищують реальну вартість електроенергії, що виробляється на сонячних батареях.

На практиці виявляється, що термін окупності системи сонячних батарей з акумуляторами і інвертором не виправдовує її застосування, і куди вигідніше було б все ж провести звичайну мережу, підключитися як все, і отримувати електрику від звичайної електростанції.

А чи можливо свою систему сонячних панелей взагалі позбавити від акумуляторів, але при цьому користуватися всіма благами, які вона може дати? В принципі можливо. Для цього необхідно буде просто весь час подавати генерується сонячними батареями електроенергію в загальну мережу, де взагалі-то вона завжди і потрібна.

Коли на дворі ніч, власник сонячних панелей в міру необхідності отримував би електрику від загальної енергомережі, а вдень – подавав би надлишок виробленої у себе на сонячних батареях електроенергії в мережу, і таким чином його сонячні батареї завжди залишалися б при справі, а він і його господарство – при електриці. Досить встановити мережевий Grid-tie інвертор.

Припустимо, приватна система сонячних батарей її власника за місяць подала в мережу 360 кВт-год електроенергії, але за цей же місяць із загальної енергомережі даними господарством було взято 300 кВт-год. Це означає, що баланс на користь нашої людини склав 60 кВт-год, які він віддав понад те, що спожив.

Значить в принципі, в наступному місяці єлектроснабжающая компанія може повернути йому ці 60 кВт-год без справляння за них якийсь плати, або компанія сама може заплатити за них даної людини. У США так і роблять: укладається договір між господарем сонячних батарей і розподільної компанією, до системи встановлюється відповідний всім вимогам Grid-tie інвертор, і всім добре.

Що ж являє собою Grid-tie інвертор? Grid – мережа, tie – пов’язаний. Пов’язаний з мережею інвертор. Взагалі інвертор, в звичайному розумінні, – це пристрій, що перетворює постійний електричний струм в змінний струм стандартного для мережі напруги і частоти – 240 вольт 50 Гц або 120 вольт 60 Гц.

Але Grid-tie інвертор, на відміну від звичайного інвертора, включається не між акумуляторною батареєю і споживачем, а між місцевим джерелом електроенергії, яким може виступати невелика сонячна електростанція, і електромережею.

Даний інвертор під час своєї роботи чуйно стежить за частотою і фазою синусоїдального напруги, щоб адекватно і з високою точністю в часі подавати електрику в дану мережу. Для цього інвертор зобов’язаний підтримувати своє вихідна напруга трохи вище поточної величини напруги в мережі, а випередження по фазі не повинна перевищувати 1 градус по відношенню до мережевого.

Управління Grid-tie інвертором здійснює мікропроцесор, який в режимі реального часу відстежує частоту, форму і фазу напруги, і тут же, в режимі реального часу, забезпечує подачу змінного синусоїдального напруги відповідної частоти і головне – фази, при цьому забезпечивши адекватний баланс реактивної потужності , в залежності від характеру навантаження, створюваної підключеними в даний момент споживачами.

Так в мережі не виникає ні перенапруг, ні перевантажень. Якщо ж в централізованої мережі з якоїсь причини пропаде напруга, то мікропроцесор інвертора миттєво ініціює відключення від мережі (це вимога Національного електричного стандарту США), щоб електромережу принаймні точно залишалася знеструмленій на час проведення ремонтних робіт обслуговуючим персоналом.

Практично такий інвертор, будучи одного разу правильно встановлений, не вимагає в майбутньому ніякого обслуговування, і, що більш важливо, – не вимагає накопичувальної батареї.

Grid-tie інвертори бувають трансформаторними (з НЧ-трансформаторами) і високочастотними (використовуються трансформатори і дроселі менших габаритів).

Низькочастотні трансформаторні інвертори відразу генерують електроенергію відповідну для подачі в електромережу. Високочастотні спочатку перетворять низьковольтне постійна напруга в високочастотне імпульсна напруга, потім імпульсний струм випрямляють, і тільки після – подають в мережу з відповідною низькою частотою і фазою. Безтрансформаторні інвертори (без гальванічної розв’язки) небезпечні.

Дивіться також із закордонного досвіду: Замкнута кільцева проводка і її використання

Ссылка на основную публикацию