Μετατροπέας για ηλιακά πάνελ: τύποι συσκευών, επισκόπηση μοντέλων, ιδιαιτερότητες σύνδεσης

Τα ηλιοθερμικά συστήματα σε όλο τον κόσμο αναπτύσσονται με τεράστιους ρυθμούς. Ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας, στην ετήσια έκθεσή του, σημείωσε ότι το 2016 ο αριθμός των νεοεγκαινιασθέντων ηλιακών σταθμών για πρώτη φορά ξεπέρασε τον αριθμό των ανθρακοσταθμών.

Η καρδιά του συστήματος ηλιακής ενέργειας είναι ο αντιστροφέας για ηλιακούς συλλέκτες, του οποίου το έργο είναι να μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο. Θα σας πούμε πώς να επιλέξετε τη βέλτιστη έκδοση της συσκευής και πώς να την εγκαταστήσετε σωστά. Ακολουθώντας τις συστάσεις μας, θα μπορέσετε να συναρμολογήσετε έναν άψογα λειτουργικό μίνι ηλιακό σταθμό.

Τύποι αντιστροφέων για ηλιακά πάνελ

Χωρίς τον αντιστροφέα, η ενέργεια που παράγεται από το ηλιοθερμικό σύστημα θα είναι εντελώς άχρηστη για οικιακές ανάγκες. Υπάρχουν 3 τύποι αντιστροφέων ανάλογα με τη χρήση:

• αυτόνομοι·
• δικτυακοί·
• πολυλειτουργικοί.

Οι αντιστροφείς του πρώτου τύπου φέρουν την ένδειξη «off grid». Συνδέονται στο ηλιακό πάνελ, αποτελούν μέρος ενός απομονωμένου φωτοβολταϊκού συστήματος και δεν έρχονται σε επαφή με το εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο. Η ισχύς τους κυμαίνεται από 100 έως 8000 W.

Οι σύγχρονοι ή δικτυακοί αντιστροφείς λειτουργούν σύγχρονα με το κεντρικό δίκτυο ηλεκτροδότησης. Οι μετατροπείς με την ένδειξη «on grid» όχι μόνο εκτελούν τον ρόλο του μετατροπέα, αλλά και διορθώνουν παραμέτρους του δικτύου όπως οι διακυμάνσεις πλάτους, οι δείκτες συχνότητας και άλλες.

Εάν στο εξωτερικό δίκτυο παρατηρούνται βλάβες, ο μετατροπέας απενεργοποιείται αυτόματα. Τέτοιοι μετατροπείς αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια σε μπαταρίες.

Εάν η συνολική ισχύς των συσκευών που χρησιμοποιούνται στο σπίτι είναι μικρότερη από τις δυνητικές δυνατότητες του ηλιακού σταθμού, τότε η περίσσεια παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας διοχετεύεται στο εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο. Εάν η ισχύς δεν είναι αρκετή για την κανονική λειτουργία τών οικιακών συσκευών, πραγματοποιείται τροφοδοσία από το εξωτερικό δίκτυο.

Οι παράμετροι του μετατροπέα από την πλευρά της εναλλασσόμενης τάσης καθορίζονται με βάση τη συνολική κατανάλωση ισχύος όλων των συσκευών που είναι συνδεδεμένες στο ηλεκτρικό δίκτυο του καταναλωτή. Από την πλευρά του συνεχούς ρεύματος, ο μετατροπέας επιλέγεται με βάση την ονομαστική ισχύ τών ηλιακών πάνελ.

Σε περίπτωση απουσίας τάσης, η τροφοδοσία παρέχεται από τη φορτισμένη μπαταρία. Εάν στο σύστημα δεν περιλαμβάνονται μπαταρίες, η ενέργεια που παράγεται από τον ηλιακό σταθμό διοχετεύεται στο γενικό δίκτυο.

Οι δικτυακοί φωτοβολταικοί μετατροπείς χρησιμοποιούν με μεγάλη απόδοση την ενέργεια που λαμβάνεται από τά ηλιακά πάνελ. Αποτελούν εγγύηση σταθερότητας της ηλεκτροδότησης καί διακρίνονται για την υψηλή τους απόδοση, που ξεπερνά το 90%.

Ο υβριδικός ή πολυλειτουργικός μετατροπέας είναι αξιόπιστος εξοπλισμός. Συνδυάζει τις ιδιότητες τών δύο πρώτων μετατροπέων καί διαθέτει μεγάλο αριθμό ρυθμίσεων. Είναί η καλύτερη επιλογή για το στήσιμο ενοός οικιακού ηλιακού σταθμού, αλλά καί η πιο ακριβή.

Όλοι οι υπάρχοντες ηλιακοί μετατροπείς χωρίζονται σε τύπους και ανάλογα με την τάση εξόδου. Ανάλογα με αυτήν την παράμετρο, είναι ημιτονοειδείς ή τετραγωνικού παλμού. Καθώς η τιμή της τάσης εξόδου του πρώτου είναι σχεδόν ίδια με αυτή του ηλεκτρικού δικτύου τροφοδοσίας, αποτελεί καλή επιλογή όταν στο σπίτι υπάρχει εξοπλισμός υψηλής ευαισθησίας.

Η σταθερή τιμή τάσης αποτελεί εγγύηση ασφάλειας για τον οικιακό ηλεκτροτεχνικό εξοπλισμό. Γραφικά, η μορφή του σήματος εξόδου σε έναν τέτοιο μετατροπέα ημιτονοειδούς τύπου απεικονίζεται ως καθαρό ημιτονοειδές κύμα.

Κατά τη λειτουργία του εξοπλισμού, η καλύτερη μορφή τετραγωνικού παλμού είναι το ιδανικό ημίτονο. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό, ιατρικές συσκευές και όργανα υψηλής ακρίβειας μέτρησης. Επομένως, παρά την υψηλή τιμή των σύνθετων μετατροπέων, δεν υπάρχουν άλλες επιλογές σε αυτήν την περίπτωση. Οι κατασκευαστές αναφέρουν πληροφορίες σχετικά με τη μορφή του σήματος εξόδου στα χαρακτηριστικά τους.

Οι μετατροπείς τετραγωνικού παλμού ή μη ημιτονοειδείς, σε αντίθεση με τους ημιτονοειδείς, έχουν γεωμετρία σήματος εξόδου με τη μορφή ορθογώνιων παλμών, το λεγόμενο τροποποιημένο ημίτονο. Οι μετατροπείς αυτού του τύπου δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ορισμένους τύπους φορτίων, αλλά για συσκευές που χρησιμοποιούν ενεργό συνιστώσα ισχύος είναι απολύτως κατάλληλοι.

Κριτήρια επιλογής του μετατροπέα

Κατά την επιλογή ενός τέτοιου στοιχείου ενός ηλιακού συστήματος όπως ο μετατροπέας, δεν είναι σημαντική μόνο η γεωμετρία του σήματος εξόδου, αλλά και η ισχύς του. Οι ειδικοί συμβουλεύουν να εξοπλίζετε τα ηλιακά πάνελ με μετατροπείς των οποίων η ονομαστική ισχύς είναι κατά 25-30% υψηλότερη από τη συνολική ισχύ του εξοπλισμού που υπάρχει στο σπίτι.

Πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη το φορτίο που προκύπτει κατά την ταυτόχρονη ενεργοποίηση πολλών συσκευών με μεγάλη ισχύ εκκίνησης.

Ένα άλλο κριτήριο για την επιλογή μετατροπέα είναι η απόδοσή του (ΚΠΔ), η οποία καθορίζει τις απώλειες ενέργειας σε συνοδευτικές διαδικασίες. Ανάλογα με το μοντέλο, έχει διαφορετική τιμή, που κυμαίνεται από 85% έως 95%. Η βέλτιστη επιλογή είναι απόδοση όχι μικρότερη από 90%.

Οι μετατροπείς μπορεί να είναι είτε μονοφασικοί είτε τριφασικοί. Οι πρώτοι διακρίνονται για χαμηλότερο κόστος, αλλά η επιλογή τους δικαιολογείται όταν η καταναλισκόμενη ισχύς είναι μικρότερη από 10 kW. Η τιμή τάσης τους είναι 220 V και η συχνότητα 50 Hz. Οι τριφασικοί μετατροπείς έχουν μεγαλύτερο εύρος τάσης — 315, 400, 690 V.

Οι κατασκευαστές ποιοτικού εξοπλισμού εξοπλίζουν τα προϊόντα τους με μετασχηματιστές εξόδου. Υπάρχει μια σχέση μεταξύ του βάρους του μετατροπέα και των τεχνικών του χαρακτηριστικών — εάν ανά κιλό μάζας αντιστοιχούν 100 W ισχύος, αυτό σημαίνει ότι ο μετασχηματιστής περιλαμβάνεται στο κύκλωμά του.

Ο αριθμός των μετατροπέων σε ένα σύστημα μπορεί επίσης να ποικίλλει. Σε αυτό το ζήτημα, θα πρέπει να ακολουθείτε τις εξής συστάσεις: εάν η ισχύς των ηλιακών συλλεκτών δεν υπερβαίνει τα 5 kW, τότε για ένα τέτοιο σύστημα αρκεί ένας μετατροπέας. Για συλλέκτες μεγαλύτερης ισχύος μπορεί να χρειαστούν 2 ή περισσότεροι μετατροπείς. Ιδανικά, ένας μετατροπέας αντιστοιχεί σε κάθε 5 kW.

Για λειτουργία σε ένα δίκτυο που συνδυάζει τη χρήση τυπικής ηλεκτρικής ενέργειας και ενέργειας από ηλιακούς συλλέκτες, χρησιμοποιούνται υβριδικοί μετατροπείς. Με τα χαρακτηριστικά της διάταξης και τους κανόνες επιλογής τους θα σας εξοικειώσει το άρθρο που προτείνουμε.

Οι μετατροπείς μπορεί να διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τα κυκλώματα, τη γεωμετρία του σήματος εξόδου και άλλες καθοριστικές παραμέτρους. Ορισμένοι μετατροπείς είναι εξοπλισμένοι με φορτιστές. Εάν ένας από τους μετατροπείς αποτύχει, το σύστημα δεν θα σταματήσει να λειτουργεί.

Ιδιαιτερότητες σύνδεσης του αντιστροφέα

Η αποτελεσματικότητα ολόκληρου του ηλιακού συστήματος εξαρτάται από τη σωστή σύνδεση του ηλιακού μετατροπέα. Το κύριο πράγμα είναι να τηρηθεί ο κανόνας: το καλώδιο που μεταφέρει συνεχές ρεύμα πρέπει να έχει το ελάχιστο επιτρεπόμενο μήκος και τη μέγιστη διατομή.

Εάν ο καταναλωτής βρίσκεται μακριά από τα ηλιακά στοιχεία, θα πρέπει να επιμηκύνεται το ηλεκτρικό καλώδιο που μεταφέρει εναλλασσόμενο ρεύμα 220 V. Το μήκος του καλωδίου μεταξύ του μετατροπέα και του ηλιακού πάνελ πρέπει να κυμαίνεται εντός 3 m και όχι περισσότερο.

Η καλύτερη επιλογή είναι όταν ο μετατροπέας βρίσκεται κοντά στην ηλιακή μπαταρία. Ιδιαίτερα αυστηρές συνθήκες πρέπει να τηρούνται κατά τη σύνδεση μετατροπέων με ισχύ άνω των 0,5 kW.

Η σύνδεση των καλωδίων πρέπει να είναι ισχυρή, καθώς μια ανεπαρκώς σφιχτή σύνδεση προκαλεί σπινθηρισμό, που μπορεί να γίνει πηγή πυρκαγιάς. Κατά την εγκατάσταση ενός αυτόνομου μετατροπέα για αδιάλειπτη παροχή ρεύματος, το κύκλωμα συνεχούς ρεύματος πρέπει να είναι εξοπλισμένο με αυτόματους διακόπτες.

Η καλύτερη λύση κατά τη σύνδεση του μετατροπέα είναι η χρήση υβριδικής διάταξης τόσο για συνεχές όσο και για εναλλασσόμενο ρεύμα. Η αρχή βασίζεται σε μια ειδική σειρά ενεργοποίησης του μετατροπέα. Ενεργοποιείται από τον ελεγκτή για ηλιακούς συλλέκτες αφού φορτιστούν οι μπαταρίες.

Αυτή η λύση βελτιώνει την ποιότητα λειτουργίας του εξοπλισμού. Σε περιοχές όπου διακόπτεται συχνά η ηλεκτροδότηση ή σε σπίτια που βρίσκονται σε περιοχές με συχνά συννεφιασμένο καιρό, αυτή η επιλογή λειτουργεί πολύ αποτελεσματικά.

Επισκόπηση μοντέλων αντιστροφέων

Μετατροπείς για ηλιακά πάνελ παράγονται από πολλούς κατασκευαστές, τόσο εγχώριους όσο και ξένους. Όλος ο εξοπλισμός έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά, επίπεδα ποιότητας, σύνολο λειτουργιών και τεχνικές δυνατότητες.

Αντιστροφείς από εγχώριο κατασκευαστή

Μια μεγάλη γκάμα αυτών των προϊόντων ισχύος 800 – 1200 W παράγεται από τον Ρώσο κατασκευαστή ΜΑΠ «Ενέργεια».

Η εταιρεία παράγει πολλές σειρές μετατροπέων:

1. Ημιτονοειδείς μετατροπείς με σήμα καθαρού ημιτόνου — ΜΑΠ SIN.
2. Ημιτονοειδείς μετατροπείς με λειτουργία λήψης πρόσθετης ποσότητας ενέργειας από μπαταρίες — ΜΑΠ HYBRID.
3. Τριφασικοί μετατροπείς — ΜΑΠ HYBRID 3 φάσεις.

Οι μετατροπείς που παράγονται από αυτήν την εταιρεία μπορούν να φορτίζουν μπαταρίες όλων των τύπων. Γι' αυτό διαθέτουν μια συσκευή φόρτισης μεγάλης ισχύος.

Επίτευγμα της εταιρείας είναι ο μετατροπέας ρεκόρ ισχύος — 20 kW, που αντέχει το μέγιστο φορτίο των 25 kW. Αυτό το μοντέλο μπορεί να παρέχει αξιόπιστη τροφοδοσία σε ένα μεγάλο κατοικημένο σπίτι με πολλές συσκευές.

Οι μετατροπείς ΜΑΠ «Ενέργεια» χρησιμοποιούνται όχι μόνο σε ιδιωτικά νοικοκυριά, αλλά και σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας. Χρησιμοποιούνται στην ιατρική, στις κατασκευές, σε μετεωρολογικούς σταθμούς

Μετατροπείς Conext της εταιρείας Schneider Electric

Η γαλλική εταιρεία Schneider Electric παράγει μετατροπείς με υψηλά λειτουργικά χαρακτηριστικά, που επιτρέπουν τη χρήση τους σε διαφορετικές κλιματικές συνθήκες.

Η επίστρωση του περιβλήματος, με υψηλή αντοχή στη διάβρωση, επιτρέπει την επιτυχή δοκιμή με αλατούχο ομίχλη. Προορίζονται για ηλιακούς συλλέκτες που είναι εγκατεστημένοι τόσο σε στέγες ιδιωτικών κατοικιών όσο και πολυκατοικιών.

Ο κατασκευαστής ελέγχει την αξιοπιστία του εξοπλισμού του χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους και δοκιμές. Στη σχεδίαση των μετατροπέων Conext δεν υπάρχουν ηλεκτροχημικοί πυκνωτές, κάτι που αποτελεί εγγύηση μακράς διάρκειας λειτουργίας.

Οι μετατροπείς Conext, ακόμη και σε μέγιστα φορτία, έχουν απόδοση 97,5%. Ορισμένα μοντέλα είναι εξοπλισμένα με μονάδα διανομής, οπότε δεν υπάρχει ανάγκη εγκατάστασης εξωτερικού ηλεκτρικού πίνακα.

Η μεγάλη ποικιλία προϊόντων επιτρέπει την επιλογή κατάλληλου μοντέλου για ηλιακά συστήματα ισχύος 3 – 20 kW.

Αντιστροφείς της εταιρείας TBS Electronics

Αυτή η ολλανδική εταιρεία, που δραστηριοποιείται στην αγορά από το 1996, παράγει τόσο μικρής ισχύος όσο και ισχυρότερους ημιτονοειδείς μετατροπείς για ηλιακά πάνελ Poversine, με ονομαστική ισχύ από 175 έως 3500 W.

Στη φωτογραφία φαίνεται το μοντέλο του επαγγελματικού μετατροπέα Powersine PS3500-24. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή αδιάλειπτης τροφοδοσίας σε λέβητες θέρμανσης, αντλίες, υπολογιστές και άλλα μικρά φορτία. Είναι εξοπλισμένος με αξιόπιστα ηλεκτρονικά, εξαιρετικά ανθεκτικό μεταλλικό περίβλημα.

Η σειρά Powersine χαρακτηρίζεται από πολύ καθαρό ημιτονοειδές κύμα στην έξοδο, επομένως η χρήση αυτών των μετατροπέων εγγυάται τη σωστή και μακροχρόνια λειτουργία εξαιρετικά ευαίσθητων συσκευών. Ο εξοπλισμός είναι εξοπλισμένος με προστασία από βραχυκυκλώματα, θερμοκρασιακές μεταβολές και υπερφορτώσεις. Με αυτούς τους μετατροπείς μπορούν να τροφοδοτηθούν φορτία έως 500 V με ρεύμα εκκίνησης που υπερβαίνει το ονομαστικό κατά δεκάδες φορές.

Δικτυακοί αντιστροφείς Kostal

Η εταιρεία παράγει καινοτόμους, υψηλής ποιότητας μετατροπείς ισχύος από 1,5 έως 20 kW, τόσο μονοφασικούς όσο και τριφασικούς. Η κατασκευή περιλαμβάνει αυτόματο διακόπτη εναλλασσόμενου ρεύματος, ανιχνευτές MPPT, οθόνη, μετρητή S0 και πολλές άλλες επιλογές στον βασικό εξοπλισμό. Όλα αυτά καθιστούν δυνατή την ενσωμάτωση του μετατροπέα σε σύστημα «έξυπνου σπιτιού».

Οι μετατροπείς Kostal είναι εύκολοι τόσο στη λειτουργία όσο και στην εγκατάσταση. Η ενσωματωμένη οθόνη είναι ενημερωτική και κατανοητή, επιτρέποντας την παρακολούθηση της λειτουργίας του.

Χάρη στην υψηλή ποιότητα του υλικού του περιβλήματος, ο μετατροπέας τοποθετείται τόσο εξωτερικά όσο και εσωτερικά του σπιτιού. Η συναρμολόγηση γίνεται στην Ευρώπη, επομένως η ποιότητα αντιστοιχεί στα ευρωπαϊκά πρότυπα. Η εγγύηση του κατασκευαστή είναι 5 χρόνια.

Αντιστροφείς ABi-Solar από την Ταϊβάν

Αυτοί οι μετατροπείς, που παράγονται στην Ταϊβάν, παρουσιάζονται στην αγορά μας με τη σειρά αυτόνομων μετατροπέων SL/SLP, υβριδικών μετατροπέων δικτύου (ΝΤΡ) και τη σειρά υβριδικών ΝΤ.

Οι αυτόνομοι μετατροπείς είναι εξοπλισμένοι με ελεγκτές φόρτισης από ηλιακούς συλλέκτες. Αυτός ο εξοπλισμός διαθέτει τριπλή λειτουργικότητα – λειτουργεί ως μετατροπέας, ελεγκτής και φορτιστής.

Η κατασκευή περιλαμβάνει οθόνη υγρών κρυστάλλων που επιτρέπει τον έλεγχο των βασικών παραμέτρων του ηλιακού συστήματος. Η απόδοση των μετατροπέων SL/SLP είναι περίπου 93%. Τα μοντέλα SLP διαθέτουν προστασία από σκόνη.

Στην οικονομική επιλογή ανήκει ο μετατροπέας από τη νέα σειρά ABi-Solar HTP. Λειτουργεί μόνο με μπαταρία. Ιδιαίτερα δημοφιλής είναι η σειρά ΝΤ, που περιλαμβάνει υβριδικούς μετατροπείς μονοφασικούς και τριφασικούς, που ξεχωρίζουν για την εξαιρετική ποιότητα κατασκευής τους.

Οι μετατροπείς SL0912 και SL1524 ανήκουν επίσης στην οικονομική κατηγορία. Λειτουργούν σε 2 λειτουργίες – ως οικιακό UPS και με ηλιακούς συλλέκτες. Διαθέτουν 2 λειτουργίες διατήρησης τάσης: από 180 έως 260 V και από 100 έως 300 V.

Η δεύτερη λειτουργία επιτρέπει την αύξηση του χρόνου λειτουργίας των μπαταριών λόγω της μειωμένης χρήσης τους, αλλά μπορεί να τροφοδοτήσει μόνο εξοπλισμό που δεν είναι πολύ ευαίσθητος στην ποιότητα του ηλεκτρισμού.

Ο μετατροπέας ABi-Solar SL 1012 PWM έχει ισχύ 800 W. Το ρεύμα εξόδου έχει μη τροποποιημένο ημιτονοειδές κύμα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την υλοποίηση ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ηλιακούς συλλέκτες σύμφωνα με το «πράσινο» τιμολόγιο.

Οι μετατροπείς ABi-Solar επιτρέπουν την επέκταση του θερμοκρασικού εύρους λειτουργίας τών μπαταριών και την αυτοματοποίηση της διαδικασίας φόρτισης-εκφόρτισης.

Δικτυακοί αντιστροφείς της εταιρείας GoodWE

Αυτή η κινεζική εταιρεία παράγει μετατροπείς δικτύου διαφορετικής ισχύος και τους προμηθεύει στην αγορά σε χαμηλή τιμή. Στον μετατροπέα επισυνάπτεται ένα ειδικό πρόγραμμα που επιτρέπει τον υπολογισμό του ηλιακού συστήματος λαμβάνοντας υπόψη τη θέση των ηλιακών πάνελ σε σχέση με τα σημεία του ορίζοντα και άλλα σημεία αναφοράς.

Υπάρχει η δυνατότητα παρακολούθησης της λειτουργίας του μετατροπέα μέσω ταμπλέτας ή smartphone, αλλά προηγουμένως θα πρέπει να εγκαταστήσετε μια ειδική εφαρμογή που προορίζεται για αυτό το σκοπό, βασισμένη στο λειτουργικό σύστημα Android.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Εδώ ο διαχειριστής της εταιρείας πωλήσεων εξηγεί τις αρχές επιλογής μετατροπέα:

Σε αυτό το βίντεο καλύπτεται το θέμα της σύνδεσης του μετατροπέα:

Ο φωτοβολταϊκός μετατροπέας δικτύου, ως αναπόσπαστο μέρος του ηλιακού συστήματος, επιτρέπει την πλήρη ανεξαρτησία από την κεντρική ηλεκτροδότηση και την αύξηση των τιμών των ενεργειακών φορέων.

Τα «έξυπνα συστήματα», που περιλαμβάνουν μετατροπέα δικτύου, καθιστούν τη διαδικασία κατανάλωσης ενέργειας προσιτή, αξιόπιστη και ελέγξιμη. Παράλληλα, δεν διαταράσσεται με κανέναν τρόπο η άνεση στο σπίτι.

Θέλετε να μας πείτε πώς συναρμολογήσατε τον δικό σας μίνι ηλεκτρικό σταθμό με μετατροπέα για ηλιακές μπαταρίες; Διαθέτετε πολύτιμες πληροφορίες για το θέμα που μπορεί να είναι χρήσιμες στους επισκέπτες του ιστότοπου; Γράψτε, παρακαλώ, σχόλια στο παρακάτω μπλοκ, δημοσιεύστε φωτογραφίες και κάντε ερωτήσεις.