Инвертор grid tie для ветрогенератора

Предназначение, виды, схема подключения и цена инвертора для ветрогенератора

Зеленая энергетика — это тренд будущего. Получать электричество из возобновляемых источников энергии не только полезно для экологии, но и выгодно для человека. И один из таких способов — установка ветрогенератора.

Однако одной установки ветряка зачастую недостаточно. Ведь стандартные сети рассчитаны на 220 В переменного тока, а ветрогенератор не может вырабатывает такую мощность в постоянном режиме. Для получения нужных характеристик тока вам потребуется инвертор, и именно о нем пойдет речь в данной статье.

Предназначение

Для начала нужно понять, что такое инвертор и для чего он нужен. Инвертор — это электротехническое устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный, при этом может выдавать напряжение необходимое для обеспечения местной сети.

Теперь рассмотрим место данного устройство в цепочке системы автономного питания дома от ветряного генератора.

• Первое — сам ветряк, он вырабатывает постоянный ток при вращении лопастей.
• Второй элемент — выпрямитель тока.
• Третий — аккумуляторные батареи.
• Наконец, последний — инвертор. Он задает току приемлемые характеристики, которые подходят для работы бытовых приборов в домашней сети.

Также устройство выполняет ряд задач:

1. Преобразует постоянный ток в переменный.
2. Выравнивает напряжение сети до 220 В 50 Гц.
3. Работает как источник бесперебойного питания. Может переключать питание бытовых приборов на аккумулятор и обратно при отключении сети 220В и её «появлении».
4. Может автоматически заряжать аккумуляторы.

Таким образом, инвертор становится одним из главных компонентов системы бесперебойного питания дома.

Энергия от ветра или солнца может накапливаться в аккумуляторных батареях, а при необходимости будет подана в сеть. При этом инвертор может получать энергию и от обычной городской сети. Отсюда появляется два вида устройств, которые могут по-разному работать и распределять сетевую нагрузку:

1. Обычный инвертор. Работает с источниками постоянного и переменного тока, при этом выбирается приоритет по одному источнику питания.
2. Гибридный инвертор. Это устройство, которое может работать параллельно с источником переменного тока, одновременно питая нагрузку от аккумуляторов и от сети, и имеет функцию приоритета для источника постоянного тока.

Получается, что основное отличие гибридного инвертора заключается именно в том, что он способен работать параллельной с любым источником переменного тока — сетью или генератором. При этом он будет брать энергию от аккумуляторных батарей, которые заряжаются от возобновляемого источника энергии, одновременно питаясь энергии сети или генератора.

Некоторые производители предлагают потребителям, заинтересованным в выборе гибридного типа устройства, инверторы, которые включают в себя контроллеры для заряда АКБ разных источников постоянного тока — ветряного генератора или солнечной батареи. Однако подобные аппараты корректнее назвать «комбинированными», а не гибридными.

Классификация

Среди инверторов различают:

1. Сетевые. Преобразовывают постоянный ток в переменный 220 В 50Гц. В общей системе электрификации дома работают без накопителей энергии (аккумуляторных батарей). При недостаточной генерации электричества, переключаются на питание от городской сети. При переработке энергии могут отдавать ее обратно в сеть.
2. Автономные устройства. Так же как и сетевые перерабатывают постоянный ток в переменный. При этом их подключают к аккумуляторным накопителям, и когда происходит нехватка возобновляемой энергии — включается питание от батарей.

Данные инверторы могут выдавать обычную и модифицированную синусойду переменного тока. Устройства с модифицированной синусойдой стоят много больше, так как они способны питать разные бытовые приборы без вероятности их поломки.

Комбинированные устройства. Объединяют в себе достоинства сетевых и автономных аппаратов. Выдают ток синусоидальной формы высокого качества. Могут работать в цепочке с аккумуляторными батареями. Отдают излишки электроэнергии на экспорт.

Раньше избыток производимого электричества от ветряных генераторов или солнечных панелей необходимо было «выпускать» в защитные электрические потребители. Например, излишки электричества от ветряков пускали на обогрев водяных тенов, чтобы снять нагрузку с мотора генератора. С 6 февраля 2019 года все избытки электроэнергии можно продать государству на договорной основе. Обзор конструкций и схема подключения

Рассмотрим более подробно принцип работы инвертора с синусоидальной формой выходного напряжения.

Предварительный высокочастотный преобразователь изменяет напряжение постоянного тока, делая его очень похожим значению амплитуде синусойды выходного напряжения инвертора. Дальше с помощью мостового инвертора постоянный ток преобразуется в переменный, также близким по своим параметрам к синусоидальному. Это делается при помощи принципа «многократной широтно-импульсной модуляции» (ШИМ).

Причём длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону. Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора.

Схема работы мостового инвертора напряжения с трансформатором:

Теперь рассмотрим схемы коммутации инвертора в сетевом и автономном варианте.

Вариант подключения инвертора без использования городской или иной сети. В данной схеме электричество получают из работы ветряного генератора или из запасов аккумуляторных батарей:

Данная схема позволяет получать электроэнергию как от ветряной установки, так и от АКБ и городской сети. При таком виде коммутации можно использовать обычные или гибридные инверторы:

Правила подбора мощности

Несмотря на то, что все вместе они работать не будут, расчет производят именно из суммы показателей всех потребителей в один момент.

1. Лучше всего составить подробную таблицу всех электроприборов в два столбца. В первом столбце написать название прибора, во втором — его мощность.
2. После этого нужно найти сумму значение данных по второму столбцу и к полученному результату прибавить еще 25%. Получится мощность пиковой нагрузки, которую сможет выдать инвертор в при стационарной работе.
3. Если вы планируете использовать инвертор к генератору в автономной работе как АКБ, тогда для расчета нужно умножить полученный результат на необходимое количество часов автономной работы.

Приведем пример. В доме есть 5 основных потребителей энергии:

• световые приборы 200 Вт;
• холодильник 300 Вт;
• телевизор 160 Вт;
• ноутбук 340 Вт;
• электрочайник 1100 Вт.

Суммарное значение равняется 2100 Вт, с учетом пиковой нагрузки 2,6 Квт. Если вы рассчитываете использовать инвертор в качестве АКБ, нужно перемножить полученные результаты на количество часов бесперебойной работы.

При подсчете мощности инвертора в автономной работе лучше брать значения потребления не всех устройств разом, а только тех, кто будет работать постоянно. Например: осветительные приборы, холодильник и ноутбук.

Какой преобразователь напряжения купить: производители и цены

Рынок инверторов довольно насыщен. Можно выбрать устройство под любые задачи и цели. На отечественном рынке популярностью пользуются как российские, так и зарубежные аналоги.

Рассмотрим стоимость инверторов от разных производителей:

1. Швейцария. «Xtender XTH/XTM/XTS». Цена: от 75 000 до 90 000 рублей.
2. Германия. «Sunny Island 5048». Цена: 240 000 рублей.
3. Германия. «Schnieder Electric Conext серии XW+». Цена от 240 000 до 500 000 рублей.
4. Китай. «Prosolar PV Hybrid». Цена от 80 000 рублей.
5. Россия. «МАП «Энергия» SIN». Цена от 35 000 рублей.

Стоимость инвертора зависит от его типа, мощности, а также систем защиты и страны производителя.

Если вы хотите получать зеленую энергию без сбоев и поломок оборудования — обязательно уделите должное внимание выбору инвертора. Он способен не только защитить приборы от нестабильной работы сети, но и выступить в качестве АКБ. Внимательно рассчитывайте потребление приборов, а также пиковую нагрузку потребления. Отдавайте предпочтение моделям с модифицированной синусойдой. Так вы обезопасите все электрические приборы у себя в доме.

Источник

Сетевой грид инвертор (Grid-tie инвертор) в солнечной и ветряной электростанции.

Долго думал и взвешивал все «за» и «против» для установки сетевого грид инвертора (Grid-tie инвертор) в свою ветряную автономную электростанцию. Про неё расписывать не буду, кому интересно можете почитать эту тему по этой ссылке: http://ukosterka.ru/forum/thread4637-1.html .
Что такое Grid-tie инвертор можно почитать в сети интернет, там сейчас полно инфы и описаний от альтернативщиков.
Короче заказал я себе модель грид инвертора SYADJ-500 (500 Ватт) (полное название SOYOSOURCE ADJ-500W) из Китая, с Алиэкспресс. Сейчас мой грид проходит таможенную очистку на нашей таможне. Двигается в моём направлении очень шустро.
Вот картинки этого грида со страницы товара продавца на Али, там же и полное его описание с инструкцией:

Фишка в том, что в отличии от подобных моделей, к этому грид инвертору можно подключить не только солнечные панели, но и обычный аккумулятор который имеется в любой альтернативной электростанции. Подключение к аккумулятору 12 вольт он распознаёт автоматически.

Похоже эта модель пока единственная в своём роде, которую продают на Алиэкспресс. Ко всем остальным подобным моделям подключается только солнечные панели или ветряк, с аккумулятором они работать не могут. Так что жду этот девайс с нетерпением, очень хочется его встроить в свою ветряную систему (к аккумулятору), и посмотреть все его прелести работы.

Кому интересен этот грид инвертор, вот ссылка для его заказа, я сам заказывал у этого продавца: Сетевой Grid-tie инвертор SYADJ-500 (500 Ватт).

Продолжение следует .

Источник

Инвертор grid tie для ветрогенератора

Как работает грид инвертор и почему он эффективней гибридных систем

Странно, что у нас до сих пор многие задаются вопросом что же эффективней грид инвертор, который лимитируя сеть отдает мощность с солнечных. С гибридными инверторами, которые работают с АКБ. Однозначно на эти вопросы ответить нельзя, но только для России где нет зеленого тарифа, а есть черный цена копейка. Поэтому давайте разбираться ибо всегда есть определенные условия когда и грид в России будут эффективен, и вполне себе неплохо работать и без зеленого тарифа. Чтобы понять когда эта система будет максимально выгодно, нужно сделать перерасчет вашего потребления в месяц, перевести кВт в рубли, умножить на 12 месяцев и умножить на 4 года.

При этом нужно учитывать только пять часов, которые вы сможете закрывать от солнца, значит делаем поправку на минус 5 часов, а не на 24 часа. Если за 4 года стоимость оборудования будет ноль, эта система вам подходит и будет достаточно эффективно служить вам.

Но в последнее время появляется очень много ограничений на потребляемую мощность и вот тут-то такие грид системы станут просто не окупаемы для людей с большими потребителями. Ибо тариф будет уже ого-го при, например, дневном потреблении около 20 кВт. Особенно в зимнее время. Вот именно в таких вопросах, лучший выход будет систем с резервированием мощности. Где мы пользуемся тем что накопили в АКБ+солнце, если оно есть. Это принцип работы современных гибридных систем.

Но в плане стоимости и в плане окупаемости оборудования, грид система более дешевая чем гибридная с резервированием, а значит и дольше окупаемо. Раньше время окупаемости гибридных систем составляло от 7 до 10 лет. Если при просчетах выше вы вписываетесь в эти сроки, значит система посчитана правильно, и ваши потребители имеют нужную мощность для окупаемости системы.

Что такое окупаемость за счет потребителей. Все очень просто. Если у вас светодиодная лампочка, которая потребляет 3 ватта в час, за 24 часа она потребляет 72 часа, то оборудование которое необходимо купить и установить ее резервируемое время работы составит по окупаемости лет 100, если не больше, поэтому от потребителей зависит не только какой мощности будет ваша система, но и как долго она будет окупаться.

Поэтому что вам нужно конкретно вы должны решить на начальном этапе, иначе каждый лишний шаг — это трата ваших средств в пустую.

Источник

Солнечная батарея на балконе: использование grid-tie инвертора

Привет geektimes. В предыдущей части было рассказано о тестировании контроллера заряда. Днем батарея заряжается, вечером или ночью накопленный заряд можно использовать. Ту систему можно считать законченной, что-либо принципиально новое добавить в нее уже сложно. Все работает, текущей емкости батареи в 12ач хватает для вечернего освещения комнаты светодиодной лентой и зарядки разных гаджетов. Все работает, однако есть и недостатки:

— Аккумуляторные батареи — достаточно дорогой и не совсем долговечный компонент.
— Накопленную энергию банально некуда девать. За все время я ни разу не разряжал батарею более чем на 50%.
— В солнечный день уже утром к 9-10 утра батарея полностью заряжена, соответственно, солнечные панели простаивают впустую.

В итоге, настала очередь протестировать следующий, более современный и широко используемый подход — отдачу электроэнергии непосредственно в электросеть. Технология весьма актуальна, т.к. устраняет все вышеприведенные недостатки — электроэнергия отдается в домашнюю электросеть и потребляется другими устройствами.

Как это работает, подробности под катом. Желающие также могут просмотреть краткую видеоверсию в youtube.

Grid tie инвертор

Схема подключения инвертора к электросети очень проста:

По сути grid tie не сильно отличается от обычного преобразователя 12-220В, хотя есть несколько существенных отличий:

— grid tie синхронизируется с периодами сетевого напряжения,
— grid tie автоматически прекращает выработку, если сеть отключается (из соображений безопасности, например если сеть обесточили для ремонта),
— grid tie может использовать технологию MPPT (maximum power point tracking) и находить точку отдачи максимальной мощности для солнечных панелей.

Чем в итоге удобно использование grid tie?
— Уменьшаются счета за электричество: потребление дома от городской сети уменьшается на величину, соответствующую выработке инвертора.
— Уменьшается нагрузка на городскую электросеть.
— Система проста в подключении и эксплуатации.

На рынке есть 2 вида инверторов:

— «Стандартные» (название условно), которые ставятся в доме, и к ним подается напряжение от панелей. Мощность может варьироваться от 250Вт до нескольких киловатт, цена вопроса от 60$ до 6000$.

— Микроинверторы. Ставятся прямо на панель, таким образом прямо с панели получается сетевое напряжение 220В. Способ удобен тем, что не нужно тянуть толстые провода низкого напряжения, ну и надежность системы в целом получается выше.

Система легко параллелится и расширяется, примерно так:

В общем, все это достаточно интересно чтобы протестировать.

Тестирование

Перед тестированием «балконной» системы выявилась одна проблема — инверторов для такого малого масштаба просто не производят. Типичные параметры grid tie инвертора — мощность от 250Вт и напряжение панелей 22-65 или 45-90В. У меня же 2 параллельно соединенные солнечные панели по 50Вт давали 12-21В. Наконец, после поисков на ebay была найдена практически единственная модель с длинным названием 500W MPPT Micro Grid Tie Inverter 10.5-28V. Слово «micro» тут явно маркетинг, т.к. возможности крепления на панели не предусмотрено. Инвертор выглядит примерно так (фото со страницы продавца).

И собственно, тестирование. Все просто, инвертор подключается в розетку через ваттметр, который удобен для оценки показаний. Солнечные панели выходят на восточную сторону, и уже в 9 утра при солнечной погоде выработка составила 30Вт.

Все хорошо, я только успеваю порадоваться «до чего техника дошла», как слышу весьма громкий шум — в инверторе включился кулер. На габаритах инвертора китайцы сэкономили, и высокооборотный 40мм кулер дает такой шум и свист воздуха, что его слышно в соседней комнате. Конечно, в идеале обороты кулера должны были бы регулироваться в зависимости от температуры инвертора, но в моем случае это не работало. Т.к. использовать инвертор на полную мощность 500Вт я не планирую, то просто заказал другой, менее шумный кулер, которого для 100-200Вт вполне должно хватить.

Кстати, внутренности инвертора выглядят так:

Вот так нагреваются его части во время работы, температура компонентов до 40 градусов:

Это в принципе немного, с другой стороны, и мощность всего лишь 1/10 от максимальной. Было бы интересно проверить его нагрев при полных 500Вт, но такой возможности нет.

Другой недостаток проявился вечером, когда солнечные панели дают мало энергии — инвертор пытается включиться, загорается светодиод, но напряжение панелей от нагрузки проседает и он выключается, затем процесс повторяется снова. Вряд ли такие включения-выключения полезны для электронных компонентов, с другой стороны, ничего сильно страшного тут в принципе нет. Разработчики могли бы предусмотреть более интеллектуальный способ отключения инвертора, с другой стороны, это самая дешевая модель на рынке, да и работа от 100Вт панели для 500-ваттного инвертора не является штатной.

Итог: судя по ваттметру, целиком за солнечный день в сеть со 100-ваттной панели было отдано 0.25КВт*ч. В ценах на электричество желающие могут пересчитать сами, как и срок окупаемости инвертора (его цена около 80$). Пиковая мощность, зафиксированная ваттметром, составила 65Вт, а средняя мощность в утреннее время (панели направлены на восток) 30-40Вт. (Теоретически, со 100-ваттной панели можно получить 80-90Вт мощности, если развернуть ее более правильным образом и использовать более толстые провода).

Следующий день был пасмурным с дождем, и инвертор вполне ожидаемо, не запустился вообще. Он пытался включиться утром каждые 5 секунд, запуская при этом кулер, и «вззз-вззз» было слышно по всей комнате. В общем, с таким инвертором будильник по утрам точно не нужен. Хотя это не проблема инвертора как такового — во-первых, 500-ваттный инвертор просто не рассчитан на использование 100-ваттной панели, во-вторых, он не предназначен для установки в комнате.
Когда дождь закончился и небо относительно прояснилось, инвертор запустился, отдаваемая в сеть мощность составила около 12Вт.

Заключение

Технология grid tie работает, почти как ожидалось, даже с небольшими панелями балконного размера. «Почти», т.к. мощности панелей недостаточно для работы инвертора на полную мощность. В то же время, даже в таком виде инвертор работает, отдавая в сеть энергию уже при 10-20Вт выработки. Для моих балконных панелей пиковая мощность, зафиксированная ваттметром, составила 65Вт, а средняя в утреннее и солнечное время суток примерно 30-40Вт.

В ясный солнечный день в сеть со 100-ваттной панели было отдано 0.25КВт*ч. Кстати, 0.25КВт*ч это много или мало? Этого достаточно для 15 минут работы микроволновки, 30 минут работы компьютера, 24 часов работы светодиодной лампы или 2-3 использований небольшого электрического чайника.

Однако показанный выше инвертор я не могу рекомендовать для балконной установки — лучше брать микро-инвертор, не содержащий кулеров, ну и мощность панелей должна составлять не менее 200Вт при напряжении 20-40В.

PS: C отдачей электроэнергии в сеть есть еще один интересный вопрос — что будет если суммарная выработка панелей больше, чем потребляемая мощность?

Ответ не так прост как кажется, тут есть 2 варианта.

Если установлен обычный счетчик, то он просто считает энергию «по модулю», так что излишки энергии уйдут в общедомовую сеть к соседям, а счетчик просуммирует ее как потребленную — за отданную соседям энергию еще и придется заплатить (что конечно обидно).

Современные счетчики умеют считать «экспорт» и «импорт» электроэнергии, эти пункты показаний есть отдельно в меню. В идеале, это должно учитываться при платежах и расчетах. Увы, возможность экспорта энергии в сеть в РФ пока что официально отсутствует. В Европе такая возможность разумеется, есть. Из стран СНГ реализация электроэнергии доступна в Армении, Украине, Казахстане и Белоруссии. Поэтому устанавливая grid tie инвертор, нужно либо рассчитывать мощность так, чтобы вся она потреблялась домашними устройствами, либо устанавливать дополнительный модуль (grid tie limiter), предотвращающий отдачу в сеть если она больше потребляемой. В России решить вопрос с экспортом электроэнергии обещали в 2018 году, как оно будет, пока неизвестно. Очевидно, что из всех проблем, это не самая насущная в стране, так что быстрого решения вопроса не предвидится. Пока что, как подсказывает гугл, в России есть только один дом, владелец которого в частном порядке оформил возможность экспорта энергии в сеть, но это скорее исключение. В случае балкона, о реализации излишков речи конечно не идет, но даже 50-100 ватт энергии вполне могут пригодиться для компенсации работы WiFi-роутера или мини-сервера, не говоря уже о холодильнике.

Следующей в очереди на тестирование стоит батарея ионисторов, которую планируется использовать для накопления электроэнергии. Что из этого получится, я не знаю сам. Также планируется выложить на youtube видеодемонстрации работы системы, но это занимает больше времени чем планировалось.

Источник