Области применения гибридных и сетевых солнечных инверторов

Каргиев В.М., к.т.н., «Ваш Солнечный Дом»

Современные солнечные электростанции невозможно представить без инверторов — устройств, преобразующих постоянный ток от солнечных панелей в переменный, пригодный для питания бытовых приборов. Однако выбор между гибридными и сетевыми инверторами часто ставит пользователей в тупик. В этой статье мы разберем, в каких случаях лучше использовать гибридные инверторы, а когда достаточно сетевых, а также сравним альтернативные варианты резервного электроснабжения.

Практика последних лет показывает, что, в связи с развитием микрогенерации, большая часть владельцев солнечных батарей устанавливает их совместно с сетевыми фотоэлектрическими инверторами (так называемые grid-tie инверторы). Однако мы видим также, что  усилиями продавцов солнечных инверторов очень много клиентов устанавливает гибридные инверторы с литивыми аккумуляторами даже тогда, когда это не нужно.

У продавцов понятная цель — продать оборудование дороже и заработать на каждом клиенте больше. Но у покупателей цели совсем другие, а именно:

1. В своем подавляющем большинстве они хотят экономить на платежах за электроэнергию. Тарифы на электроэнергию быстро и стабильно растут, поэтому это беспокоит очень многих. Эта задача решается ТОЛЬКО применением сетевых солнечных инверторов, также очень рекомендуется подключать микрогенерацию, которая намного ускоряет срок окупаемости солнечной электростанции. Применение аккумуляторов в системе делает солнечную электростанцию заведомо неокупаемой, если сравнивать только со стоимостью электроэнергии «от столба».
2. В то же время, у многих одновременно стоит задача резервного электроснабжения на случай аварий или плановых отключений в электросетях. Для решения этой задачи можно применять гибридные инверторы, которые могут подмешивать энергию от солнечных батарей к сетевой, и одновременно заряжать аккумуляторы. Они могут быть как преобразователями для солнечных батарей, которые питают нагрузку параллельно с сетью, так и резервными источниками энергии, которые обеспечивают электропитание во время перерывов централизованного электроснабжения.
   Но та же самая задача может быть решена и более дешевым способом — путем установки отдельного блока бесперебойного питания (UPS) с недорогими AGM свинцово-кислотными аккумуляторами.

Срок окупаемости для первого варианта считается по сравнению со стоимостью электроэнергии от сети. Срок окупаемости резервной системы электроснабжения считается с учетом стоимости потерь, которые могут возникнуть при отсутствии непрерывного электроснабжения.

Сетевые инверторы: когда они выгодны?

Сетевые инверторы работают только в связке с централизованной электросетью. Их ключевая особенность — отсутствие аккумуляторов. Такие системы идеальны для случаев, где:

1. Стабильное электроснабжение. Если в вашем регионе редки отключения света, сетевой инвертор позволит максимально экономить на счетах за электроэнергию, направляя излишки солнечной генерации в сеть (при наличии договора о микрогенерации с энергокомпанией).

2. Ограниченный бюджет. Сетевые инверторы намного дешевле гибридных, и не требуют покупки аккумуляторов (а аккумуляторы в энергосистеме могут составлять до 50% от стоимости).

3. Простота монтажа и обслуживания. Установка таких систем занимает меньше времени, а их обслуживание минимально.

Однако сетевые инверторы не обеспечат резервное питание при отключении электричества — для этого потребуются дополнительные решения.

Гибридные инверторы: универсальность и автономия

Гибридные инверторы сочетают функции сетевых инверторов и источников бесперебойного питания (ИБП). Они работают с аккумуляторами, солнечными панелями и сетью, что делает их оптимальными для:

1. Регионов с нестабильной сетью. Если отключения электричества случаются часто, гибридный инвертор обеспечит бесперебойное питание всей нагрузки дома.

2. Полной энергонезависимости. Гибридные системы позволяют накапливать энергию в аккумуляторах днем и использовать ее ночью или в пасмурную погоду.

3. Максимальной экономии. Такие инверторы интеллектуально управляют энергопотоками: приоритет отдается солнечной энергии и аккумуляторам, а сеть используется только при их недостатке. Это снижает потребление из сети до минимума.

Ключевое отличие гибридных инверторов — возможность параллельной работы с сетью. Например, если солнечной энергии недостаточно, инвертор автоматически «добирает» мощность из сети, но в первую очередь использует возобновляемые источники.

Когда имеет смысл ставить гибридный инвертор?

Есть всего несколько случаев, когда гибридный инвертор является единственно правильным решением для системы электроснабжения с солнечными батареями. Перечислим эти случаи:

1. сеть часто и надолго отключается
2. мощности сети не хватает и нужно увеличить мощность, подаваемую потребителям. Некоторые модели гибридных инверторов позволяют добавлять мощность от аккумуляторов к мощности сети. К примеру сеть даёт 15 кВт,  а потребление 25 кВт,  тогда гибридный инвертор добавляют 10 кВт; нужно учитывать, что добавление мощности возможно в пределах общего баланса количества электроэнергии. Максимальное количество потребляемой энергии вычисляется по простой формуле:
   W = P_grid * 24 * η + W_pv
   где W — общее количество электроэнергии, которое равно сумме энергии, которую можно взять от сети и энергии от солнечных батарей
   P_grid — максимально допустимая мощность сети, кВт
   η — общий КПД инвертора, зарядного устройства и заряд-разряда аккумуляторов
   W_pv — количество энергии, вырабатываемой солнечными батареями, кВт*ч
   Простыми словами, аккумуляторы должны успевать заряжаться от сети и/или солнечных батарей тогда, когда потребление нагрузкой меньше допустимой мощности сети.
3. Как бонус применения гибридного инвертора — автозапуск генератора при разряде аккумуляторов. Но эту функцию можно организовать отдельными, намного более дешевыми, инверторами или реле автозапуска. Более того, у нас в ассортименте есть аккумуляторы, которые сами могут выдавать сигнал на автозапуск генератора по своему SOC  — то есть если SOC ниже заданного, есть сигнал, когда SOC поднимается до уставки — генератор останавливается.

Варианты для резервного электроснабжения на основе гибридного или сетевого инвертора

Для питания нагрузки во время отключения сети, есть 2 варианта как обеспечить резервное электроснабжение. С основе первого будет гибридный инвертор, во втором варианте — обычный бесперебойник. В обоих случаях подразумевается, что используются солнечные батареи для экономии электроэнергии.

Система с гибридным инверторов многократно описана на нашем сайте. См. статьи

• Методы построения гибридных автономных и резервных систем электроснабжения
• Типы солнечных электростанций
• Соединенные с сетью системы (в этом статье подробно описывается схема работы системы электроснабжения с сетевым инвертором большой мощности и небольшим батарейным инвертором, рассчитанным только на питание ответственной нагрузки)
• Гибридная ветро-солнечная электростанция

В нашем Интернет-магазине есть готовые оптимально подобранные комплекты с гибридными инверторами. Вы можете оценить по ссылке стоимость  системы электроснабжения с гибридными инверторами различной мощности.

Если нужно резервировать питание, но гибридный инвертор кажется дорогим, то можно рассмотреть варианта установки сетевого инвертора на максимальную мощность, который в обычном режиме, когда есть сеть, будет обеспечивать вам экономию на электроэнергии, + обычный ИБП с зарядным устройством только на часть нагрузки, который обеспечит питание важной нагрузки на время перерывов в централизованном электроснабжении.

В этой схеме, подробно описанной и приведенной в статье по этой ссылке:

• Сетевой инвертор работает параллельно с сетью, экономя на счетах за электричество.

• Отдельный ИБП (например, инвертор-зарядное устройство) питает критически важные нагрузки (холодильник, освещение, роутер) при отключении сети.

• Плюсы:

  • Дешевле гибридного решения. Например, 3-фазный сетевой инвертор на 15 кВт (140 000 руб.) + комплект бесперебойного питания на 5 кВт 1 ф с аккумуляторами  (190 000 руб.) обойдутся в сумме  330000 руб. Альтернативный вариант с гибридным инвертором Deye на 12 кВт (420 тысяч рублей) для работы которого нужно как минимум 3 аккумулятора по 100Ач (еще 3*160 тр.) в сумме будет стоить 900 тысяч рублей. В обоих случаях цену солнечных батарей на 12 кВт не считаем и принимаем ее одинаковой. В части остального оборудования разница в цене получается практически в 3 раза (900 против 330 тысяч рублей)

  • Возможность резервировать только часть нагрузки, снижая требования как к мощности, так и к аккумуляторам.

• Минусы:

  • Сложность интеграции: две системы требуют отдельной настройки.

  • Ограниченная мощность резерва — крупные нагрузки (например, электроплита, духовка, бойлер, кондиционеры) не будут работать от ИБП.

  • Резервируемые нагрузки нужно выделить в отдельную группу, что может потребовать некоторой (несложной для электрика) дополнительной работы по перегруппировке потребителей в электрическом щите.  Конечно, при проектировании электрического щита нужно изначально не только разбивать равномерно нагрузку по 3 фазам, но и выделять важную нагрузку в отдельную группу, которую потом можно легко зарезервировать одним однофазным инвертором мощностью до 5 кВт.

Сравнение стоимости систем одинаковой мощности

Для объективности сравним системы на 5 кВт в двух исполнениях — гибридный инвертор и сетевой + обычный инверторы. Посчитаем также цену солнечных батарей.

• Вариант с гибридным инвертором на 5 кВт с инвертором
  

  • система с недорогим гибридным инвертором Must Power на 5-6 кВт и литиевыми аккумуляторами этой же фирмы — 440 000  руб.

  • система с гибридным инвертором Sorotec Revo HES (класса Deye) на 6 кВт  — 544 000 руб.

• Сетевой инвертор + ИБП:

  • Комплект с сетевым инвертором Deye Sun на 5 кВт с солнечными батареями и обвязкой — 271 000 руб.

  • Резервный инвертор  5 кВт + аккумуляторы на 5 кВт·ч — 189 000 руб.

  • Итого: 460 000 руб.

Вывод: Если резервирование требуется только для части приборов, связка «сетевой инвертор + ИБП» экономичнее. Если нужно резервировать полную мощность, то тогда вариант с гибридным инвертором предпочтительнее, потому что стоимость при одинаковом качестве оборудования и параметрам будет соизмеримая, но удобство использования и функционал будут гораздо выше.

Заключение

Выбор между гибридным и сетевым инвертором зависит от ваших целей:

• Сетевой инвертор — идеален для экономии за счет солнечной энергии без резервирования.

• Гибридный инвертор — подходит для автономии И защиты от частых отключений сети всего дома. Может увеличить мощность сети за счет питания потребителей энергией от солнечных батарей или накопленной в аккумуляторах в периоды низкого потребления.

• Связка «сетевой инвертор + ИБП» — компромисс для тех, кому нужно резервировать только часть нагрузки, но есть желание максимально экономить за счет солнечной энергии.

При этом гибридные инверторы остаются более технологичным решением, объединяющим генерацию, накопление и умное управление энергией. Для долгосрочной инвестиции в энергонезависимость они оправдывают свою стоимость, тогда как сетевые системы лучше подходят для старта с последующим апгрейдом.

Эта статья прочитана 3928 раз(а)!

Продолжить чтение