Инвертор – устройство, преобразующее постоянный ток в переменный (многофазный или однофазный). Как известно, солнечные панели вырабатывают постоянный ток, а практически все электроприборы потребляют переменный, поэтому при установке гелиостанции без инвертора никак не обойтись.
Базовые требования к инвертору известны: он должен преобразовывать ток, не позволяя при этом разряжаться аккумулятору, иметь защиту от короткого замыкания и устойчивость к перегрузке сети.
Основные виды инверторов
Если говорить о конструкции, то эти приборы состоят из широтно-импульсного генератора и самого преобразователя напряжения. Срок службы обычно составляет 10-12 лет. Существуют 3 типа инверторов, давайте рассмотрим их.
- Автономные (off grid) с контроллером заряда. Они не подключены к внешней электросети и преобразовывают электроток из солнечной энергии в переменный ток напряжением от 12 до 60 V, который поступает в аккумуляторные батареи. Такие инверторы обычно имеют мощность 0,1-8,0 кВт.
- Сетевые (on grid) подходят для солнечных систем без аккумуляторных батарей, вся сгенерированная энергия направляется в общую сеть. В процессе работы они синхронизируются с основным источником энергии, обычно с электросетью, в которую подают вырабатываемую солнечными панелями энергию. Такие устройства имеют более широкий функционал: обеспечивают регулирование некоторых эксплуатационных параметров сети, таких как частота напряжения, амплитуда и др. Централизованная сеть обеспечивает им опорное напряжение, без которого сетевые инверторы не могут работать. Если происходит сбой питания от фотопанелей, прибор автоматически отключится. Их КПД достигает 90%, таким образом, они достаточно эффективно преобразуют энергию, получаемую от солнечных батарей.
- Гибридные (hybrid), обладающие свойствами и автономных, и сетевых инверторов. Эти приборы имеют большее количество настроек для оптимизации работы СЭС как с сетью централизованного электроснабжения, так и при накоплении энергии при помощи аккумуляторных батарей.
Становится понятно, что выбор инвертора, в первую очередь, зависит от типа электростанции. Если СЭС не подключена к внешней сети, ваш выбор – автономный инвертор для зарядки аккумуляторов. Если же домашняя электростанция вырабатывает электричество исключительно для продажи, нужно установить прибор сетевого типа. Если же солнечная электростанция устанавливается как для обеспечения электричеством собственного дома, так и для продажи энергии по «зеленому» тарифу во внешнюю сеть, специалисты рекомендуют купить инвертор для солнечных батарей гибридного типа.
Что еще важно учесть при выборе:
- геометрия выходного сигнала;
- мощность (номинальная мощность преобразователя должна быть выше суммарной мощности всех приборов на 25-30%);
- КПД (оптимально – не ниже 90%);
- количество инверторов в системе (оптимально устанавливать один инвертор на каждые 5 кВт).
Дополнительные функции, которые помогут не ошибиться:
- обновление установленных программ;
- наличие датчика скачков напряжения;
- совместимость с аккумуляторами различных типов;
- контроль зарядки аккумулятора;
- автоматическое добавление мощности.
Классификация инверторов по выходному сигналу
В зависимости от выходного сигнала инверторы бывают двух типов:
- Приборы с чистой синусоидой;
- Инверторы, выдающие так называемый квази-синусоидальный (модифицированный синусоидальный) выходной сигнал, или меандр.
От инвертора первого типа можно запитывать любые приборы переменного тока. Несинусоидальные приборы с прямоугольной, или меандровой формой графика напряжения, не подходят для некоторых видов нагрузки. Это касается, например, асинхронных двигателей, трансформаторов, различных насосов, стиральных машин, холодильников и т.п.
Приборы с синусоидальным выходным напряжением дороже, чем квази-синусоидальные, но более высокая цена вполне компенсируется качеством получаемой электроэнергии, широким спектром применения и меньшими потерями.
Мощность инвертора
Мощность установленного преобразователя зависит от номинальной мощности солнечных панелей и максимальной потребляемой нагрузки.
Если установленная солнечная электростанция имеет небольшую мощность, до 5 кВт, то можно обойтись одним соответствующим инвертором. В случае, когда СЭС имеет большую мощность, рекомендуем установить несколько приборов, работающих в каскаде. Это уменьшит риск простоя станции в случае поломки одного из преобразователей. К тому же, появится возможность проанализировать работу каждого отдельного прибора, сравнить эффективность их работы.
Некоторые источники рекомендуют устанавливать инвертор для солнечных батарей с мощностью, на 20-30% выше, чем общая максимальная мощность СЭС. Однако анализ эксплуатационных характеристик инверторов, да и практика эксплуатации показывают, что такой перекос может вызвать снижение производительности всей установки. Это происходит потому, что реальная интенсивность солнечного излучения на территории Украины практически редко превышает указанное в паспортных данных к солнечным батареям значение 1000 Вт/м². К тому же не стоит забывать, что при повышенных температурах в теплое время года, когда количество солнечного света максимально, производительность гелиопанелей падает. Так же нужно учесть некоторые потери в проводах и в случае скопления пыли на поверхности солнечных панелей.
Исходя из вышесказанного, рекомендуем купить инвертор с мощностью от 90% (при расположении СЭС на севере страны) до 120% (на юге Украины) от номинальной мощности солнечной станции.
Стоимость преобразователя может составлять до 30% от общего объема затрат, и покупка прибора с завышенной мощностью может привести к существенному увеличению общей стоимости фотоэлектрической системы.
Так же отметим, что пиковая мощность инвертора должна быть на 20—30% выше, чем общая мощность потребляемой нагрузки. Это необходимо для обеспечения стабильной работы приборов, запитанных от АБ. Важно учесть, что некоторые электрические устройства (компрессоры, насосные установки, электродвигатели) имеют пусковые токи, в несколько раз превышающие их номинальное значение. Инвертор с недостаточной мощностью не сможет запустить такой прибор, учтите это при определении его мощности.
КПД инвертора
Одной из основных характеристик преобразователя является его эффективность, или КПД. У высококачественных устройств его значение может достигать 98%. В процессе комплектации СЭС откажитесь от покупки приборов с КПД ниже 90%.
Если в процессе эксплуатации ваш инвертор будет часто находится без нагрузки, выберите прибор, имеющий низкое потребление в режиме ожидания. Если же он большую часть времени будет под нагрузкой, остановите выбор на устройстве с максимальным КПД.
Кроме всего вышеперечисленного при выборе следует обратить внимание на следующие параметры: класс защиты IP, число выходов, наличие встроенного солнечного контроллера MPPT, возможность автозапуса генератора, встроенное зарядное устройство, возможность параллельного соединения для увеличения мощности, гарантийный срок эксплуатации и т.д.
