Един от основните въпроси при проектирането на домашна фотоволтаична система за собствени нужди е какъв инвертор да изберем - хибриден или мрежов. Поради все по зачестилите въпроси ще обърнем подробно внимание на двата типа инвертори, техните предимства и недостатъци, и тяхното приложение в различни системи. Нека първо разгледаме основно двата типа
Мрежови инвертори - те са предназначени да работят в паралел с електрическата мрежа и да отдават произведената от панелите енергия под формата на напрежение, подоходящо и съвместимо с напрежението в стандартната домашна електрическа мрежа. Тяхна основна особеност е, че не работят с батерии - всичко, което се произведе се отдава в мрежата. Друга тяхна особеност е, че с оглед на безопастността, те не могат да работят в така наречнеия островен режим, т.е. без наличие на мрежа, и не са похдодящи за места, на които въобще няма електрическо захранване от обществената електропреносна мрежа. От тук следва още една тяхна особеност - когато токът спре, и домашната фотоволтаична система ще спре, или с други думи - фотоволтаичната централа с мрежов инвертор не може да се ползва като аварийно захранване когато тока спре, въпреки че може навън да грее слънце и панелите биха произвеждали напълно достатъчно енергия. Това е недостатък, който трябва да бъде преглътнат в името на сигурността - вероятно спирането на тока е причинено от авария, която трябва да бъде отстранена. Ако инвертора продължи да отдава енергия в изключения поради авария клон на мрежата, това би застрашило здравето и живота на хората, които работят по ремонта.
Хибридни инвертори - Те са предназначени да работят в мрежов режим като мрежовите инвертори, но поддържат съхранението на енергията, добита от панелите, но неизползвана в момента, в акумулаторни батерии. В момента на пазара се предлагат различни видове и модели, които поддържат различни типове и капацитети батерии. Те могат да се конфигурират в различни режими на работа, например с приоритет на собственото потребление, с приоритет на заряда на батерията или оптимизация на използването на нощна енергия. Основното им предимство е, че могат да служат за аварийно захранване и да подават електроенергия към всички или само към определени консуматори в домакинството, когато токът спре. Въпреки че се предлагат модели, които могат да работят без батерия и които търговците наричат "хибридни", истинският хибриден инвертор задължително работи с батерия.
Типове свързване.
Свързването на инвертора към електрическата мрежа определя много от характеристиките на системата. Ще разгледаме различните видове свързване, започвайки от простите към по-сложните за изпълнение схеми.
1. Паралелно свързване.
При този начин на свързване инвертора се свързва в паралел към съществуващата електрическа мрежа, без да се използват никакви устройства за комутация или разделяне на товарите. Надявам се схемата да е достатъчно ясна, макар и непълна. Причината е, че е чертана "на коляно", което в днешно време би трябвало дa означава "в MS Paint". Кръгчето на фазовия проводник означава измервателен уред (смарт-метър/ограничител или токов трансформатор), който служи за обратна връзка с цел осигуряване на нулев експорт.
Очевидните предимства на схемата са нейната простота, леснота на изпълнение и ниска цена. Всъщност, това е начина на свързване на всички мрежови инвертори. Недостатъкът е един, но значителен - когато токът спре, инверторът също ще спре. Така свързан, инверторът не може да се използва за аварийно захранване, поради това тази схема не се използва при хибридните инвертори. С цел избягване на този недостатък, нека преминем към следващия начин на свързване.
2. Последователно свързване.
Както е видно от името, тук инверторът е свързан последователно към товара, т.е. общия ток, преминал през товарите във вътрешната мрежа, преминава и през инвертора. Това е най-разпространената схема на свързване на "хибридните" инвертори, предлагани в китайските онлайн магазини, като Али Експрес. Не случайно слагам "хибридни" в кавички, защото въпреки големите букви, с които пише Hybrid в обявите, те всъщност са псевдо хибридни. Ето я и схемата:
Тук имаме ясно обозначени на инвертора "вход" и "изход". Предимствата са подобни на тези от първата схема - лесна за изпълнение и с ниска цена, но имаме и още едно голямо предимство - можем да използваме енергията от инвертора дори и тогава, когато няма ток! Това е изключително търсена и ценена от потребителя функционалност, но при тази схема тя идва със значителен компромис - тъй като целия ток преминава през инвертора, товарите не могат да надвишават неговата мощност, или ако я надвишат, инвертора включва байпас и прехвърля всички товари към мрежата, дори и да има слънце. Очевидна неефективност, имайки предвид че по този начин ще се губи енергия всеки ден, за да се спечели функционалност, която ще се ползва само в редките случаи, когато тока спре, и то спре точно тогава, когато или има слънце, или батериите са заредени достатъчно. Очевидните недостатъци на този режим карат производителите на инвертори да предложат и следващата схема.
3. Комбинирано свързване.
С цел да се избегнат недостатъците на последователното свързване, накои съвременни модели хибридни инвертори (като този) могат да отдават енергия и на двата си изхода - мрежовия и аварийния. Така товарите могат да се разделят на две - такива, които ще имат захранване в авариен режим и такива, които няма да имат захранване в авариен режим. Имайки предвид, че когато е в авариен режим, хибридния инвертор черпи ток от батерията, която е с ограничен капацитет, добра идея е мощните товари, които не са критични, но имат голяма консумация, например бойлер и отопление, да не се захранват в авариен режим. От допълнителна полза ще е и факта, че тогава няма нужда да съобразяваме мощността на инвертора с тяхната консумация, което ще е добре за бюджета. Критичните товари, като осветление и контакти, ще се захранват от инвертора:
Предимства: Сравнително евтино за изпълнение, няма ограничение в мощността на Товари 1, има ток само на Товари 2, ако тока спре (само ако има свързана батерия).
Недостатъци: По-трудно за изпълнение, често изисква преработка на съществуващото апартаментно табло. Мощността на Товари 2 не трябва да надвишава мощността на инвертора.С цел избягване на тези недостатъци е реализирана и следващата схема
4. Свързване чрез авариен превключвател.
При това свързване се използва допълнителен модул, който представлява двуполюсен DPDT (double pole double throw) превключвател с две комутирани вериги. Модулът е реализиран с два взаимноблокиращи се контактора, които се управляват от напрежението на входовете им. В нормален режим инвертора е включен в паралел с мрежата, като по този начин се избягват всички ограничения по мощност към товарите. При отпадане на захранването, допълнителното устройство (Emergency Power Switch Box или Matebox в нашата номенклатура) автоматично превключва цялата вътрешна мрежа към аварийния изход на инвертора, отделяйки я от външната мрежа. По този начин можем спокойно да пуснем захранване във вътрешната мрежа, без да застрашаваме безопасността. Всички кръгове във вътрешната мрежа остават захранени. Общата им консумирана мощност, разбира се, не трябва да надвишава мощността на инвертора.
Това е и най-усъвършенстваната схема на свързване на хибридните инвертори, поне към датата на написване на този текст (2021). Предимствата на схемата са нейната лесна приложимост, липсата на ограничение в мощността на товарите в мрежов режим, възможността да има ток в цялата къща, когато инверотрът е в авариен режим (когато е спрял тока). Недостатък е по-високата цена заради използването на допълнителен модул, но изхождайки от цената на цялата система, допълнителната стойност на EPS устройството е минимална, затова и това е схемата, която ние препоръчваме на нашите клиенти при инсталиране на фотоволтаични системи с хибридни инвертори.
Благодаря Ви, че прочетохте статията до края. Ако съдържанието ѝ ви е харесало, но намирате пропуски или неясноти, ще се радвам да споделите вашите коментари на office@photosolar.bg. Ако желаете още подобни материали, можете да ни подкрепите, като си купите някой от нашите продукти, за което предварително благопдарим :)