Υβριδικός μετατροπέας για ηλιακά πάνελ: είδη, επισκόπηση των καλύτερων μοντέλων + χαρακτηριστικά σύνδεσης

Συστήματα ηλεκτροδότησης με ταυτόχρονη χρήση παραδοσιακής τροφοδοσίας ρεύματος και ηλιακής ενέργειας – μια οικονομικά δικαιολογημένη λύση για ιδιωτικές κατοικίες, οικισμούς εξοχικών, παραθεριστικών χωριών και βιομηχανικών χώρων.

Απαραίτητο στοιχείο του συγκροτήματος – ο υβριδικός μετατροπέας για ηλιακούς συσσωρευτές, που καθορίζει τις λειτουργίες παροχής τάσης, εξασφαλίζοντας την αδιάλειπτη λειτουργία και αποδοτικότητα του ηλιακού συστήματος.

Για να λειτουργεί αποτελεσματικά το σύστημα, δεν αρκεί μόνο να επιλέξετε το βέλτιστο μοντέλο, αλλά και να το συνδέσετε σωστά. Και πώς να το κάνετε αυτό – θα το αναλύσουμε στο άρθρο μας. Επίσης, θα εξετάσουμε τους υπάρχοντες τύπους μετατροπέων και τις καλύτερες διαθέσιμες προσφορές στην αγορά σήμερα.

Αξιολόγηση των δυνατοτήτων του υβριδικού μετατροπέα

Η χρήση ανανεώσιμης ηλιακής ενέργειας σε συνδυασμό με την κεντρική ηλεκτροδότηση προσφέρει μια σειρά πλεονεκτημάτων. Η ομαλή λειτουργία του ηλιακού συστήματος εξασφαλίζεται από την αρμονική λειτουργία των βασικών του μονάδων: ηλιακών πάνελ, ελεγκτή φόρτισης, συσσωρευτή, καθώς και ενός από τα βασικά στοιχεία – του μετατροπέα.

Ο μετατροπέας του ηλιακού συστήματος είναι μια συσκευή μετατροπής συνεχούς ρεύματος (DC) από φωτοβολταϊκά πάνελ σε εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια. Ακριβώς με τάση 220 V λειτουργούν οι οικιακές συσκευές. Χωρίς μετατροπέα, η παραγωγή ενέργειας είναι άσκοπη.

Διάγραμμα λειτουργίας συστήματος: 1 – ηλιακά πάνελ, 2 – ελεγκτής φόρτισης, 3 – συσσωρευτής, 4 – μετατροπέας τάσης (inverter) με παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος (AC)

Η αξιολόγηση των δυνατοτήτων του υβριδικού μοντέλου γίνεται καλύτερα σε σύγκριση με τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των πλησιέστερων ανταγωνιστών του – των αυτόνομων και δικτυακών «μετατροπέων».

Δικτυακός τύπος μετατροπέα

Η συσκευή τροφοδοτεί φορτία του κοινού ηλεκτρικού δικτύου. Η έξοδος του μετατροπέα συνδέεται με τους καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας και το δίκτυο AC.

Το κύκλωμα διακρίνεται για την απλότητά του, αλλά έχει ορισμένους περιορισμούς:

• λειτουργία μόνο όταν υπάρχει διαθέσιμο εναλλασσόμενο ρεύμα στο δίκτυο·
• η τάση του δικτύου πρέπει να είναι σχετικά σταθερή και να αντιστοιχεί στο εύρος λειτουργίας του μετατροπέα.

Αυτή η παραλλαγή είναι δημοφιλής σε ιδιωτικές κατοικίες με ενεργό «πράσινο» τιμολόγιο ηλεκτροδότησης.

Την ημέρα, με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας, το παραγόμενο ρεύμα διοχετεύεται στο δίκτυο με «πράσινες» τιμές, ενώ από το βράδυ έως το πρωί το κτίριο «τροφοδοτείται» από την κεντρική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.

Αυτόνομος τύπος συσκευής

Η συσκευή τροφοδοτείται από συσσωρευτή, ο οποίος φορτίζεται από ηλιακούς συλλέκτες μέσω ελεγκτή MPPT. Στο σύστημα χρησιμοποιούνται μπαταρίες διαφόρων τύπων, συμπεριλαμβανομένων υψηλής τεχνολογίας μπαταριών λιθίου.

Στη μέγιστη «πλήρωση» της συσκευής αποθήκευσης, η περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας μεταφέρεται στην είσοδο του αντιστροφέα, η έξοδος του οποίου συνδέεται με τους τελικούς καταναλωτές AC.

Σε περίπτωση έλλειψης ηλιακής δραστηριότητας, η ενέργεια λαμβάνεται από τις μπαταρίες και υφίσταται «μετατροπή» μέσω ενός αντιστροφέα τάσης.

Χαρακτηριστικά λειτουργίας αυτόνομης εγκατάστασης:

• δυνατότητα ανεξάρτητης λειτουργίας απουσία δικτυακού εναλλασσόμενου ρεύματος·
• ορισμένα μοντέλα υποστηρίζουν τρόπο λειτουργίας με «πράσινο» τιμολόγιο·
• Η απόδοση των εγκαταστάσεων είναι 90-93%.

Για την εξασφάλιση απόλυτης αυτονομίας του αντικειμένου απαιτείται ακριβής υπολογισμός ισχύος ηλιακών συλλεκτών και επαρκής ενεργειακή χωρητικότητα μπαταρίας.

Η ανεξάρτητη χρήση του αντιστροφέα χωρίς ένταξη σε σύστημα κεντρικής σύνδεσης δικτύου. Ο αυτόνομος μετατροπέας είναι δημοφιλής σε περιοχές με πλήρη απουσία ή χαμηλή ποιότητα παροχής ηλεκτρικού ρεύματος.

Υβριδικός τύπος μετατροπέα

Το μοντέλο διαφέρει από τις παραπάνω συσκευές λόγω της ιδιαίτερης «αρχιτεκτονικής» κατασκευής. Στο εσωτερικό προβλέπεται ένα ειδικό ηλεκτρικό κύκλωμα, το οποίο επιτρέπει στη λειτουργία του μετατροπέα να λειτουργεί παράλληλα με την πηγή ρεύματος (δίκτυο, γεννήτρια).

Ταυτόχρονα, η τροφοδοσία του φορτίου γίνεται από το κεντρικό δίκτυο και ηλιακούς συλλέκτες, ενώ η λειτουργία προτεραιότητας αποδίδεται στον πάροχο συνεχούς ρεύματος.

Ο υβριδικός μετατροπέας επιτρέπει την αποτελεσματικότερη κατανάλωση της ηλιακής ενέργειας, χωρίς να γίνεται εναλλαγή από το δίκτυο ηλεκτροδότησης του κεντρικού σταθμού ή της γεννήτριας.

Τα ανταγωνιστικά πλεονεκτήματα έγκεινται στην πολυλειτουργικότητα των αντιστροφέων υβριδικού τύπου:

1. Δίκτυο – ένα είδος χωρητικής μπαταρίας με απόδοση 100%. Όλη η περίσσεια που παράγεται από φωτοβολταϊκές πλάκες μπορεί να ανακατευθυνθεί στο κεντρικό δίκτυο σύμφωνα με το «πράσινο» τιμολόγιο.
2. Εξασφάλιση αδιάλειπτης τροφοδοσίας. Σε περίπτωση διακοπής της κύριας ηλεκτρικής τροφοδοσίας, το σύστημα μεταβαίνει σε αυτόνομη λειτουργία, προστατεύοντας όλους τους καταναλωτές από «αιχμές» τάσης.
3. Αύξηση του ορίου ισχύος του δικτύου σε περιόδους αιχμής φορτίου μέσω της προσθήκης ενέργειας από το σύμπλεγμα μπαταρίας-μετατροπέα.

Όταν η κατανάλωση μειώνεται, το ηλιακό σύμπλεγμα μεταβαίνει σε λειτουργία φόρτισης και μετά από λίγο είναι πάλι έτοιμο για χρήση. Η λειτουργία διπλασιασμού ισχύος μπορεί να αναφέρεται ως: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.

Η προσθήκη ισχύος γίνεται σύμφωνα με τις ακόλουθες αρχές:

• εάν η χρησιμοποιούμενη ισχύς είναι χαμηλότερη από την οριακή κατανάλωση δικτύου, τότε εκτός από την τροφοδοσία του φορτίου πραγματοποιείται φόρτιση της συσσωρευτικής μπαταρίας;
• Σε περίπτωση απουσίας τάσης στο δίκτυο, καταναλώνεται ηλεκτρική ενέργεια που λαμβάνεται από την μπαταρία και μετρέπεται από τον μετατροπέα·
• Εάν το φορτίο υπερβαίνει την οριακή τιμή ισχύος του δικτύου, η έλλειψη αναπληρώνεται με συσσωρευμένη ηλεκτρική ενέργεια από το ηλιακό πάνελ.

Οι αναφεροόμενοι τρόποι λειτουργίας μπορεί να υποστηρίζονται από υβριδικά μονέλα με φορτιστή.

Ορισμένοι πολυλειτουργικοί μετατροπείς έχουν σχεδιαστεί για ταυτόχρονη σύνδεση πολλαπλών γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος γία αυτόματη εφεδρεή εισοδο. Τα υψηλής τεχνολογίας μονέλα ρυθμίζουν αυτόματα τή φόρτιση της μπαταρίας.

Ποικιλίες μετατροπέων ρεύματος

Επιλέγοντας την «καρδιά» ενός αυτόνομου συστήματος ηλεκτροδότησης, πρέπει να συγκρίνετε σωστά τα καθήκοντα που ανατίθενται στον εξοπλισμό με τις δυνατές του δυνατότητες.

Τα κύρια χαρακτηριστικά ταξινόμησης των υβριδικών μετατροπέων είναι: ο αλγόριθμος αλλαγής των τρόπων λειτουργίας, η μορφή της τάσης εξόδου και η δυνατότητα εξυπηρέτησης μονοφασικού ή τριφασικού δικτύου.

Σύγκριση UPS και υβριδικής εγκατάστασης

Ορισμένες εταιρείες παραπλανούν άθελά τους τον καταναλωτή, αποκαλώντας το αδιάλειπτο τροφοδοτικό (UPS) υβριδικό μετατροπέα. Φαινομενικά, και οι δύο συσκευές εκτελούν παρόμοιες εργασίες, αλλά υπάρχει μια σημαντική διαφορά.

Το UPS είναι ένας μετατροπέας με φορτιστή. Η μονάδα εξασφαλίζει κατά προτίμηση την κατανάλωση ενέργειας από τη φωτοβολταϊκή εγκατάσταση, και όταν είναι ανεπαρκής, μεταβαίνει στην κατανάλωση από το δίκτυο.

Το UPS δεν μπορεί να εκτελέσει τη λειτουργία «ανάμειξης» της συσσωρευμένης ηλεκτρικής ενέργειας από τις μπαταρίες με την ενέργεια του δικτύου. Η προτεραιότητα κατανάλωσης από την πηγή DC υλοποιείται με αποσύνδεση από το δίκτυο και μετάβαση σε λειτουργία από την μπαταρία.

Η λειτουργία του συστήματος σε «τρανταχτή» λειτουργία προκαλεί επιπλέον κυκλοφόρηση της μπαταρίας και επιταχύνει τη φθορά της. Στα περισσότερα φθηνά UPS, η τάση κατωφλίου έχει οριστεί χωρίς δυνατότητα ρύθμισης.

Στα μονέλα των υβριδικών μετατροπέων γία ηλιακά πάνελ, τέτοιες απότομες αλλαγές αποκλείονται – η συσκευή προσαριμόζεται στην απαιτούμενη ισχύ και λειτουργεί ταυτόχρονα με διαφορετικές πηγές ρεύματος.

Μπορείτε να επιλέξετε μόνοι σας την προτεραιότητη κατανάλωσης. Κατά κανόνα, η έμφαση δίνεται στη χρήση ενέργειας από ηλιακά πάνελ. Σε ορισμένες υβριδικές μονάδες προβλέπεται επιλογή περιορισμού της ισχύος που προέρχεται από το δίκτυο της πόλης.

Σύγκριση λειτουργιών δημοφιλών τροποποιήσεων υβριδικών «μετατροπέων» και UPS. Στη σειρά μονέλων Victron προβλέπεται δυνατότητα αύξησης της ισχύος του μετατροπέα μέσω του δικτύου.

Ποικιλίες ανάλογα με τη μορφή σήματος του μετατροπέα

Οι μετατροπείς ρεύματος των ηλιακών πάνελ ταξινομούν ανάλογα με τον τύπο του σήματος εξόδου.

Διακρίνονται:

• καθαρό ημιτονοειδές κύμα·
• τροποποιημένο ημίτονο (ψευδο-ημιτονοειδές);
• τετραγωνικός παλμός.

Η τελευταία επιλογή σχεδόν δεν χρησιμοποιείται στην πράξη, καθώς η απότομη αλλαγή πολικότητας προκαλεί δυσλειτουργίες στον εξοπλισμό.

Ο μετατροπέας με σήμα «Π-σχήματος» δεν μπορεί να προστατεύσει τις συσκευές από τις διακυμάνσεις τάσης. Επιπλέον, το μεγαλύτερο μέρος των οικιακών συσκευών δεν δέχεται το «τετραγωνικό» ρεύμα.

Τι είναι το καθαρό ημίτονο;

Ο μετατροπέας παράγει ένα υψηλής ποιότητας σήμα, ανώτερο από τη μορφή του ρεύματος του δικτύου. Αυτή είναι η βέλτιστη επιλογή, που εξασφαλίζει τη λειτουργία «ευαίσθητου» εξοπλισμού: λεβήτων θέρμανσης, συμπιεστών, ηλεκτροκινητήρων, ιατρικού εξοπλισμού και συσκευών που βασίζονται σε μετασχηματιστικές πηγές τροφοδοσίας.

Μειονεκτήματα των μετατροπέων ημιτονοειδούς ταλάντωσης: υψηλό κόστος και μεγάλες διαστάσεις. Η αγορά ενός μετατροπέα με καθαρό ημίτονο θα κοστίσει δύο φορές περισσότερο από ένα μοντέλο με ψευδο-ημιτονοειδές για ίση τελική ισχύ.

Χαρακτηριστικά του ψευδο-ημιτόνου

Η μετάδοση ενέργειας σήματος σε μορφή τροποποιημένου ημιτόνου μπορεί να μειώσει την απόδοση ορισμένων συσκευών, να προκαλέσει θορύβους, παρεμβολές ή να οδηγήσει σε βλάβη του εξοπλισμού.

Κατά την τροφοδοσία μετασχηματιστών χαμηλής συχνότητας, ασύγχρονων, σύγχρονων κινητήρων, παρατηρείται απώλεια ισχύος 20-30%. Αυτή η «ανεπάρκεια» μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια, υπερθερμαίνοντας τις συσκευές.

Οι μετατροπείς με ψευδο-ημιτονοειδές σήμα διακρίνονται για τη συμπαγή τους σχεδίαση και το λογικό κόστος. Η χρήση τους είναι σκόπιμη για την τροφοδοσία συσκευών χωρίς επαγωγικά φορτία, που προορίζονται για κατανάλωση ενεργών συνιστωσών ηλεκτρικής ισχύος.

Σε αυτήν την ομάδα ανήκουν: θερμοηλεκτρικοί θερμαντήρες, λαμπτήρες πυράκτωσης φωτιστικών συστημάτων και άλλες αντιστατικές κατασκευές.

Παραλλαγές τροποποιημένου ημιτόνου: 1 – περίπλοκη μορφή τετραγωνικού παλμού με παύση, 2 – προσέγγιση στο καθαρό ημίτονο μέσω αύξησης του αριθμού μεταβάσεων

Η μορφή του σήματος εξόδου αναφέρεται στο φύλλο δεδομένων του μετατροπέα ή του UPS. Πιθανές ενδείξεις: «Back» – εγγύηση απουσίας καθαρού ημιτόνου, «Smart» – πιθανότητα λήψης ποιοτικού ρεύματος στην έξοδο.

Ορισμένοι κατασκευαστές σημειώνουν στο συνοδευτικό έγγραφο τον συντελεστή αρμονικών (δείκτης μη γραμμικής παραμόρφωσης). Εάν η παράμετρος είναι μικρότερη από 8%, τότε η μονάδα παράγει σχεδόν ιδανικό ημίτονο.

Μονοφασικά και τριφασικά μοντέλα

Οι μονοφασικοί μετατροπείς ενσωματώνονται κυρίως στο κύκλωμα φωτοβολταϊκού συστήματος οικιακής χρήσης με τυπική τάση 220V.

Το εύρος τάσης εξόδου όταν συνδέεται σε μία φάση σε διαφορετικά μοντέλα κυμαίνεται από 210-240V, η συχνότητα εξόδου – 47-55 Hz, η ισχύς – 300-5000 W.

Οι μονοφασικοί μετατροπείς παράγονται για τυπικές τιμές τάσης μπαταρίας: 12, 24 και 48 V. Για να μην λειτουργεί ο μετατροπέας στα όρια των δυνατοτήτων του, είναι απαραίτητο να συντονίσετε την ισχύ του «μετατροπέα» με την τάση της ηλιακής μπαταρίας ή της μπαταρίας.

Το εύρος εξάρτησης των χαρακτηριστικών της μπαταρίας (τάση – V) και του ηλιακού μετατροπέα (ονομαστική ισχύς – W): 12 V – εντός 600 W, 24 V – έως 1,5 kW, 48 V – άνω των 1,5 kW

Οι τριφασικοί μετατροπείς χρησιμοποιούνται για την παροχή τριφασικού ρεύματος, τo oποίo τροφοδοτεί ηλεκτροκινητήρες. Η κύρια εφαρμογή είναι η παραγωγή, τα εργαστήρια και η εμπορική χρήση.

Οι τριφασικοί μετατροπείς διαφέρουν με υψηλή ισχύ (3-30 kW), ευρύ φάσμα εξόδου εναλλασσόμενης τάσης (220V/400V).

Στην αγορά υπάρχουν και συνδυασμένα μοντέλα. Σε αυτά περιλαμβάνονται οι μονοφασικοί μετατροπείς με δυνατότητα συγχρονισμού των εξόδων του μετατροπέα με μετατόπιση φάσης – αυτό επιτρέπει την τροφοδοσία τριφασικών φορτίων. Όλους τους τύπους συσκευών για τη μετατροπή ρεύματος από ηλιακές μπαταρίες τους εξετάσαμε στο άλλο άρθρο μας.

Παράμετροι επιλογής μετατροπέα ηλιακού συσσωρευτή

Η απόδοτικότητα λειτουργίας του μετατροπέα και όλου του συστήματος ηλεκτροδότησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ορθή επιλογή των παραμέτρων του εξοπλισμού.

Εκτός από τα παραπάνω χαρακτηριστικά, πρέπει να αξιολογήσετε:

• ισχύς εξόδου;
• τύπος προστασίας;
• θερμοκρασία λειτουργίας;
• διαστάσεις εγκατάστασης;
• βαθμός αποδοτικότητας;
• ύπαρξη πρόσθετων λειτουργιών.

Ας εξετάσουμε στη συνέχεια όλα αυτά τα χαρακτηριστικά λεπτομερέστερα.

Κριτήριο #1 – ισχύς της συσκευής

Η ονομαστική τιμή του «ηλιακού» μετατροπέα επιλέγεται με βάση το μέγιστο φορτίο στο δίκτυο και τον αναμενόμενο χρόνο αυτόνομης λειτουργίας. Σε κατάσταση εκκίνησης, ο μετατροπέας μπορεί να προσφέρει προσωρινή αύξηση ισχύος κατά τη στιγμή της έναρξης λειτουργίας χωρητικών φορτίων.

Μια τέτοια περίοδος είναι τυπική κατά την ενεργοποίηση πλυντηρίων πιάτων, πλυντηρίων ρούχων ή ψυγείων.

Κατά τη χρήση λαμπτήρων φωτισμού και τηλεόρασης, αρκεί ένας μετατροπέας χαμηλής ισχύος 500-1000 W. Κατ κανόνα, απαιτείται ο υπολογισμός της συνολικής ισχύος του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται. Η απαιτούμενη τιμή αναγράφεται απευθείας στο σώμα της συσκευής ή στο συνοδευτικό έγγραφο.

Η τιμή που προκύπτει είναι επιθυμητό να αυξηθεί κατά 20-30% – αυτή θα είναι η απαιτούμενη ισχύς εξόδου του μετατροπέα. Για παράδειγμα, η συνολική ισχύς του εξοπλισμού είναι 500 W/h, ο χρόνος αυτόνομης λειτουργίας – 5 ώρες. Υπολογισμός: 500 W/h * 5h * 1,2 = 3000 W/h

Κριτήριο #2 – επίπεδο προστασίας

Ένας ποιοτικός ηλιακός μετατροπέας πρέπει να έχει πολλά στάδια προστασίας. Οι πιθανές επιλογές: σύστημα εξαναγκασμένης ψύξης, προειδοποίηση βραχυκυκλώματος, προστασία από βυθίσεις και υπερτάσεις τάσης στο δίκτυο.

Δεν είναι ασήμαντο – η ύπαρξη στεγανού και ενισχυμένου περιβλήματος που εμποδίζει την είσοδο σωματιδίων σκόνης και υγρασίας. Ο δείκτης προστασίας του ηλεκτρικού εξοπλισμού κανονικοποιείται σύμφωνα με το πρότυπο IEC-952.

Ο δείκτης σμβολίζεταας ως IP AB, όπου Α είνα το επίπεδο προστασίας από τη δείσδυση ξένω σωματδίω ση δσυή και B είνα η αντοή στην επίδρση της υγρασίας.

Γα συνήκες λειτουργίας σε εξωτερó χώρ, ίνα κατάλλα μονέλ δείκτη «IP65» – η αντχή κα αξιοπστία του μετατροπέ επτρπυ τη χρσή του σε εξωτερκή ατμόσφρα.

Κριτήριο #3 – θερμοκρασία λειτουργίας και διαστάσεις

Ένα ευρύ φάσμα τιμών αποτελεί κριτήριo κλής ποιότητας συναρμολόγησης του μετατροπέα. Η τιμή του δείκτη είνα ιδιαίτερα σημαντική κατά τη τοποθέτηση του μετατροπέα σε μη θερμαινόμενo χώρo.

Τo βάρος είνα ένας έμμεσος δείκτης ποιότητας του μετατροπέα. Υπάτει η άποψη ότι όσo βαρύτερος είνα o μετατροπέας, τόσo πιo ισυρός είνα. Αυτό εξηγείται από την παρουσία μετασχηματιστή στον εξοπλισμό υψηλής ισύς.

Στα «ελαφρά» μοντέλα, η απουσία μετασχηματιστή μπορεί να προκαλέσει βλάβη του μετατροπέα κατά την παροχή υψηλού ρεύματος εκκίνησης.

Σύμφωνα με παρατηρήσεις, ένα κιλό βάρους ηλακού μετατροπέα αντιστοιχεί σε ισχύ εξόδου 100 W. Οι διαστάσεις του μετατροπέα καθορίζουν τον τρόπo εγκατάσης του.

Κριτήριο #4 – συντελεστής απόδοσης

Οι ειδικοί συνιστούν την αγορά «μετατροπέων» ρεύματος με απόδοση τουλάχιστον 90%. Μόνo με αυτή τη παράμετρo η λειτουργία του ηλιακού συστήματος θα είνα αποτελεσματική και η εγκατάστασή του σκόπιμη. Η απώλεια 10% της ηλιακής ενέργειας είνα μια απαράδεκτη «πολυτέλεια».

Πρόσθετη λειτουργικότηα. Οι εκτεταένες δυνατότητες επηρεάζουν τo κόστος του εξοπλισμού και δεν είνα πάτοτε απαραίτητες. Ωστόσo, oρισμένες επιλογές δικαιολογούν τα έξοδα.

Στα χρήσιμα και απαραίτητα «συσκευές» περιλαμβάνοντα:

• αυτόματη πρόσθεση ισχύς μετατροπέα στην ηλεκτρική ενέργεια του δικτύου;
• ρύθμιση της περιόδου φόρτισης της μπαταρίας;
• επιλογή προτεραιότητας πηγής ρεύματος;
• υποστήριξη λειτουργίας με μπαταρίες διαφορετικού τύπου (αλκαλικές, λιθίου σιδηροφωσφορικές, ηλίου, AGM, όξινες);
• δυνατότητα συνδυασμένης λειτουργίας με μετατροπέα δικτύου;
• ρύθμιση της ένδειξης τάσης – προειδοποίηση «αυξομειώσεων» της τάσης δικτύου;
• δυνατότητα αναβάθμισης του μετατροπέα μέσω ενημερώσεων υλικολογισμικού.

Οι σύγχρονοι μετατροπείς μπορούν να συνδεθούν σε PC για προγραμματισμό και παρακολούθηση.

Για την παρακολούθηση της λειτουργίας του εξοπλισμού και τω ηλεκτρικών δικτύω, oι κατασκευαστές προσφέρουν δωρεάν λογισμικό. Μια ενδιαφέρουσα επιλογή είνα η δυνατότητα αποστολής ειδοποίησης SMS για την κατάσταση του συστήματος κατόπιν αιτήματος του χρήστη.

Επισκόπηση δημοφιλών υβριδικών μετατροπέων

Μεταξύ των καταναλωτών, καλές κριτικές έλαβαν οι μετατροπείς ξένων εταιρειών: Xtender (Ελβετία), Prosolar (Κίνα), Vicor Energy (Ολλανδία), SMA (Γερμανία) και Xαντρεx (Καναδάς). Ο εγχώριος αντιπρόσωπος – ΜΑΠ Sine.

Σειρά πολυλειτουργικών μετατροπέων Xtender

Ο υβριδικός μετατροπέας Suder της εταιρείας Xtender – η ενσάρκωση του ελβετικού προτύπου ποιότητας στα ηλεκτρονικά ισχύος. Οι ηλιακοί μετατροπείς της σειράς Xtender διακρίνονται για τις εντυπωσιακές αντοχές τους και την εκτεταμένη λειτουργικότητά τους.

Ποικιλία μοντέλων: ΧΤΣ – εκπρόσωποι χαμηλής ισχύος, ΧΤΜ – μοντέλα μέσης ισχύος, ΧΤΝ – μετατροπείς υψηλής ισχύος.

Εύρη ισχύος Xtender: ΧΤΣ – 0,9-1,4 kW, ΧΤΜ – 1,5-4 kW, ΧΤΝ – 3-8 kW. Τάση εξόδου – 230 V, συχνότητα – 50 Hz

Κάθε σειρά υβριδικών μετατροπέων Xtender διαθέτει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά και επιλογές:

• καθαρό ημιτονοειδές σήμα εξόδου;
• ανάμειξη ισχύος στο δίκτυο από την μπαταρία;
• όταν μειώνεται η τάση δικτύου, η κατανάλωση από την κεντρική παροχή μειώνεται;
• δύο τρόποι επιλογής προτεραιότητας: πρώτος – «ήπιος» με υποβοήθηση από το δίκτυο εντός 10%, δεύτερος – πλήρης μεταγωγή στην μπαταρία;
• ποικιλία ρυθμίσεων εγκατάστασης;
• έλεγχος λειτουργίας εφεδρικής γεννήτριας;
• κατάσταση αναμονής με ευρύ φάσμα ρύθμισης;
• απομακρυσμένη παρακολούθηση παραμέτρων συστήματος.

Σε όλες τις εκδόσεις υπάρχει η λειτουργία Smart Boost – σύνδεση σε διαφορετικούς «παρόχους» τροφοδοσίας (γεννήτρια, μετατροπέας δικτύου) και Power Shaving – εγγυημένη κάλυψη φορτίων αιχμής.

Βέλτιστοι μετατροπείς Prosolar Hybrid

Το μοντέλο κινεζικής κατασκευής έχει καλά χαρακτηριστικά και αποδεκτή τιμή (περίπου 1200 μ.μ.). Ο μετατροπέας βελτιστοποιεί τη λειτουργία των ηλιακών μπαταριών, αποθηκεύοντας την αχρησιμοποίητη ενέργεια στην μπαταρία.

Τεχνικά χαρακτηριστικά: μορφή τάσης – ημιτονοειδής, απόδοση μετατροπής – 90%, βάρος εγκατάστασης – 15,5 kg, επιτρεπτή υγρασία – 90% χωρίς συμπύκνωση, θερμοκρασία -25 °C – +60 °C

Διακριτικά χαρακτηριστικά:

• λειτουργία παρακολούθησης του σημείου μέγιστης ισχύος της ηλιακής μπαταρίας;
• οθόνη πληροφοριών LCD με εμφάνιση των παραμέτρων λειτουργίας του συστήματος;
• 3-σταδική φορτιστής μπαταρίας;
• ρύθμιση μέγιστου ρεύματος έως 25 A;
• επικοινωνιακότητα του μετατροπέα.

Ο μετατροπέας συνδέεται σε Η/Υ μέσω λογισμικού (παρέχεται ως σετ). Υπάρχει δυνατότητα αναβάθμισης του μετατροπέα μέσω καινοτόμου επαναπρογραμματισμού.

Ημιτονοειδείς μετατροπείς Phoenix Inverter

Οι μετατροπείς Phoenix ικανοποιούν υψηλές απαιτήσεις και είναι κατάλληλοι για βιομηχανική χρήση. Η σειρά Phoenix Inverter κυκλοφόρησε χωρίς ενσωματωμένη φορτιστική διάταξη.

Οι μετατροπείς είναι εξοπλισμένοι με δίαυλο VE.Bus και επιτρέπουν λειτουργία σε παράλληλες ή τριφασικές διατάξεις.

Εύρος ισχύος της σειράς μοντέλων – 1,2-5 kW, απόδοση – 95%, τύπος τάσης – ημιτονοειδής.

Στον πίνακα παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά της υβριδικής έκδοσης του αντιστροφέα 48/5000 της εταιρείας Victron Energy. Η ενδεικτική τιμή του Phoenix Inverter ισχύος 5 kW είναι 2500 υ.ε.

Ανταγωνιστικά πλεονεκτήματα:

• η τεχνολογία «SinusMax» υποστηρίζει την εκκίνηση «βαρέων φορτίων»·
• δύο λειτουργίες εξοικονόμησης ενέργειας – λειτουργία ανίχνευσης φορτίου και μείωση τού ρεύματος χωρίς φορτίο·
• ύπαρξη ρελέ συναγερμού – ειδοποίηση γία υπερθέρμανση, ανεπαρκή τάση μπαταρίας κ.λπ.·
• ρύθμιση προγραμματιζόμενων παραμέτρων μέσω Η/Υ.

Για την επίτευξη υψηλής ίσχύος, είνα δυνατή η παράλληλη σύνδεση σε φάση έως έξι μετατροπέων. Για παράδειγμα, ένας συνδυασμός έξι συσκευών ονομαστικής ίσχύος 48/5000 μπορεί να παρέχει ίσχύ εξόδου 48kW/30kVA.

Εγχώριες συσκευές ΜΑΠ Gibrid και Dominator

Η εταιρεία ΜΑΠ «Ενέργεια» ανέπτυξε δύο εκδόσεις του υβριδικού μετατροπέα: Γκίμπριντ και Ντομινέιτορ.

Το εύρος ισχύος του εξοπλισμού είναι 1,3-20 kW, το χρονικό διάστημα για εναλλαγή μεταξύ λειτουργιών είναι έως 4 ms, προβλέπεται δυνατότητα «έγχυσης» ηλεκτρικής ενέργειας στο δημόσιο δίκτυο.

Συγκριτικός πίνακας δυνατοτήτων των μετατροπέων. Και οι δύο τύποι μπορούν να λειτουργήσουν σε λειτουργία ECO, κάθε μοντέλο «συνδέεται» με έναν Web-server για απομακρυσμένη παρακολούθηση και ρύθμιση.

Γενικά χαρακτηριστικά των μετατροπέων τάσης Γκίμπριντ και Ντομινέιτορ:

• μετασχηματιστής με βάση τοροειδή πυρήνα·
• δεν υπάρχει σταθεροποίηση της τάσης εισόδου·
• λειτουργία «έγχυσης» ισχύος·
• έξοδος – καθαρό ημίτονο·
• παραγωγή περίσσειας ενέργειας στο δίκτυο·
• περιορισμός ρεύματος κατανάλωσης στην είσοδο AC·
• κατηγορία IP21·
• κατανάλωση σε λειτουργία «ύπνου» – 2-5 W.

Η απόδοση των μετατροπέων φτάνει το 93-96%. Οι συσκευές δοκιμάστηκαν με επιτυχία για χρήση σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες (οριακή τιμή -25°C, επιτρέπεται προσωρινή πτώση έως -50 °C).

Πιθανά σχήματα σύνδεσης

Κατά την κατασκευή ενός φωτοβολταϊκού συγκρτήματος, συνδυασμένου με κεντρικό δίκτυο, υπάρχουν διάφορες επιλογές σύνδεσης του αντιστροφέα.

Επιλογή #1 – σχήμα με ελεγκτή φόρτισης DC

Η πιο δημοφιλής επιλογή, όπου η φόρτιση της μπαταρίας πραγματοποιείται μέσω ηλιακού ελεγκτή MPPT (ανάλυση σημείου μέγιστης ισχύος).

Στο κύκλωμα χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας που υποστηρίζει τη μεταφορά ηλεκτρισμού στο δίκτυο ή στο φορτίο, εάν η τάση της μπαταρίας υπερβαίνει μια παράμετρο που ορίζει ο χρήστης.

Χαρακτηριστικά της λύσης:

• αποτελεσματική χρήση ανανεώσιμης ενέργειας παρουσία/αποσύνδεσης δικτύου·
• δυνατότητα ενεργοποίησης λειτουργίας από ηλιακό σύστημα μετά την αποφόρτιση της μπαταρίας.

Επίσης, μια άλλη λύση είναι οι ελαφρώς αυξημένες απώλειες μετατροπής ενέργειας στο τμήμα «ελεγκτής-μπαταρία-μετατροπέας».

Επιλογή #2 – σχήμα με υβριδικό και δικτυακό μετατροπέα

Δικτυακός μετατροπέας στην έξοδο του μετατροπέα μπαταρίας. Σύμφωνα με το διάγραμμα, δύο μετατροπείς συνδέονται σε διαφορετικά ηλιακά πάνελ.

Ο υβριδικός μετατροπέας συνδέεται σε ένα προαιρετικό φωτοβολταϊκό πάνελ για τη φόρτιση της μπαταρίας, ενώ ο δικτυακός συνδέεται με την κύρια ηλιακή μονάδα.

Υπό κανονικές συνθήκες (παρουσία ρεύματος δικτύου), ο δικτυακός μετατροπέας τροφοδοτεί το εφεδρικό φορτίο, με απόδοση μετατροπής περίπου 95%. Η περίσσεια ενέργειας πηγαίνει στην μπαταρία και, όταν αυτή γεμίσει, στο κοινό δίκτυο.

Χαρακτηριστικά συστήματος:

• αδιάλειπτη λειτουργία ανεξάρτητα από την παρουσία κεντρικής τάσης δικτύου·
• υψηλή απόδοση και ελαχιστοποίηση απωλειών στην πλευρά DC χάρη στο επαρκές επίπεδο τάσης της ηλιακής μπαταρίας·
• οι μπαταρίες λειτουργούν σχεδόν πάντα σε λειτουργία buffer, γεγονός που αυξάνει τη διάρκεια ζωής τους·
• χρήση υβριδικών μετατροπέων σχεδιασμένων για φόρτιση μπαταρίας από την έξοδο·
• ανάγκη ρύθμισης της λειτουργίας του δικτυακού μετατροπέα.

Η συνολική ισχύς του δικτυακού μετατροπέα δεν πρέπει να υπερβαίνει την ισχύ του υβριδικού «μετατροπέα» – αυτό επιτρέπει την αξιοποίηση της ενέργειας των ηλιακών πάνελ σε περίπτωση αποφόρτισης της μπαταρίας ή διακοπής δικτύου.

Ανεξάρτητα από το επιλεγμένο διάγραμμα, κατά τη σύνδεση του μετατροπέα πρέπει να ληφθούν υπόψη ορισμένες λεπτομέρειες:

1. Οι ενσύρματες συνδέσεις για DC δεν πρέπει να είναι μεγάλες. Ο μετατροπέας είναι προτιμότερο να τοποθετείται κοντά (έως 3 μέτρα) από τα ηλιακά πάνελ και στη συνέχεια να «επεκτείνεται» η γραμμή AC.
2. Απαγορεύεται η τοποθέτηση του μετατροπέα σε κατασκευές από εύφλεκτα υλικά.
3. Ο επιτοίχιος μετατροπέας τοποθετείται στο ύψος των ματιών για ευκολία ανάγνωσης πληροφοριών από την οθόνη.

Για τη σύνδεση μοντέλων ισχύος άνω των 500 W υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις. Η σύνδεση πρέπει να είναι άκαμπτη με αξιόπιστη επαφή μεταξύ των ακροδεκτών της συσκευής και των καλωδίων.

Επίσης, στην ιστοσελίδα μας υπάρχουν άλλα άρθρα για την ηλιακή ενέργεια και τη σύνδεση επιμέρους εξαρτημάτων και μονάδων κατά τη συναρμολόγηση ενός αυτόνομου συστήματος.

Σας συνιστούμε να διαβάσετε τα ακόλουθα υλικά:

• Διάγραμμα σύνδεσης ηλιακών πάνελ: στον ελεγκτή, στην μπαταρία και στα συντηρούμενα συστήματα
• Ηλιακός φορτιστής: συσκευή και αρχή λειτουργίας της ηλιακής φόρτισης
• Πώς να φτιάξετε ένα ηλιακό πάνελ μόνοι σας: μέθοδοι συναρμολόγησης και εγκατάστασης ηλιακού πάνελ

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Έννοια του «υβριδικού μετατροπέα», η δομή, οι λειτουργίες και οι παραλλαγές υλοποίησης:

Επισκόπηση δυνατοτήτων, τρόπων λειτουργίας και αποτελεσματικότητας χρήσης του πολυλειτουργικού μετατροπέα InfiniSolar των 3 kW:

Ο σχεδιασμός ενός ηλιακού συστήματος τροφοδοσίας είναι ένα σύνθετο και υπεύθυνο έργο. Ο υπολογισμός των απαραίτητων παραμέτρων, η επιλογή των συστατικών μερών του ηλιακού συμπλέγματος, η σύνδεση και η θέση σε λειτουργία είναι προτιμότερο να ανατεθούν σε επαγγελματίες.

Τα λάθη που γίνονται μπορεί να οδηγήσουν σε δυσλειτουργίες του συστήματος και σε μη αποδοτική χρήση του ακριβού εξοπλισμού.

Επιλέγετε τη βέλτιστη επιλογή μετατροπέα για τη λειτουργία ενός αυτόνομου συστήματος τροφοδοσίας ηλιακής ενέργειας; Έχετε ερωτήματα που δεν καλύψαμε σε αυτό το άρθρο; Κάντε τα στα σχόλια παρακάτω – θα προσπαθήσουμε να σας βοηθήσουμε.

Ή μήπως παρατηρήσατε ανακρίβειες ή ασυνέπειες στο παρουσιαζόμενο υλικό; Ή θέλετε να συμπληρώσετε τη θεωρία με πρακτικές συστάσεις, βασιζόμενοι στην προσωπική σας εμπειρία; Γράψτε μας γι 'αυτό, μοιραστείτε τη γνώμη σας.