Журнал «Электротехнический рынок» №3 (75) май-июнь 2017 г.

САМЭЛЕКТРИК
ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ИЗ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ
Теперь рассмотрим, как выглядит конфигурация
системы на солнечных батареях для дома. Энергия
солнца в солнечных батареях преобразуется в электрическое
напряжение постоянного тока. Очевидно,
что напрямую солнечную батарею к домашней электросети
подключить нельзя, поскольку там должно
действовать напряжение 220 (230) вольт переменного
тока частотой 50 Гц. Для преобразования постоянного
напряжения нужен инвертор (преобразователь), на
выходе которого будут те самые стандартные 220 В.
Стандартная конфигурация системы на
солнечных батареях содержит инвертор,
аккумуляторные батареи, электрощит
с автоматическими выключателями и,
собственно, солнечные батареи.
Но солнечная энергия достаточной интенсивности
действует далеко не всегда. Часто происходит и так,
что период активности солнца не совпадает с периодом,
когда необходима электроэнергия.
Другими словами, солнечную энергию нужно накопить,
а только потом преобразовывать. Для накопления
солнечной энергии используют аккумуляторы, которые
потом в нужный момент отдают электроэнергию
через инвертор в нагрузку.
Управляет всем этим процессом инвертор для солнечных
батарей (рис. 1), который по совместительству
является контроллером сетевого напряжения и заряда
аккумуляторов. Он направляет энергию солнечных батарей
для зарядки аккумуляторов, а затем, когда это
нужно, запасенную в аккумуляторах электроэнергию
преобразует в напряжение 220 В 50 Гц и отдает в нагрузку.
Когда аккумуляторы разряжены, напряжение с
улицы есть, а солнца нет, они заряжаются от городской
сети.
Когда с улицы поступает нормальное напряжение,
солнечный инвертор, в зависимости от настроек, может
работать в режиме «Байпас», то есть пропускает
ток со своего входа на выход без преобразований.
Фактически, инвертор с аккумуляторными и солнечными
батареями может быть частью системы бесперебойного
питания (пример — ИБП на стационарных
компьютерах). С той лишь разницей, что там энергия
берется (и запасается) только от городской электросети,
а в солнечных инверторах — приоритетно от солнечных
батарей.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ
И КОНФИГУРАЦИЯ СИСТЕМЫ
Прежде, чем покупать и устанавливать солнечный
инвертор, нужно потратить время на анализ существующей
электрической системы дома. Определиться
с максимальной и средней потребляемой мощностью,
пусковыми токами, системой заземления. Ведь мощность
— это основной параметр системы. А выбор
мощности зависит от нескольких факторов.
Мощность инвертора должна быть выбрана из реальной
нагрузки и из цели, ради которой устанавливается
система. Применительно к трем случаям использования,
рассмотренным выше, мощность можно
выбрать так.
1. Аварийный резерв: мощность может быть минимальной
(1–2 кВт), достаточной для питания только
жизненно важной нагрузки.
2. Экономия электроэнергии: мощность зависит от
степени экономии, и выбирается сравнимой со средней
мощностью, которую потребляет дом (4–6 кВт).
3. Полная замена: мощность должна быть больше,
чем мощность всех приборов в доме, плюс запас на
пусковые токи и на возможное увеличение количества
приборов (не менее 10 кВт).
Для получения большей мощности инверторы подключаются
параллельно. Для этого нужно дополнительно
применить платы коммуникации (параллельной
работы), чтобы инверторы могли работать
правильно. При этом мощности двух инверторов
складываются.
Логично, что мощность и эффективность всей системы
зависит не только от инвертора, но и от аккумуляторных
батарей. К инверторам разной мощности
подключаются АКБ нужного напряжения и емкости.
Рекомендации по выбору и подключению АКБ содержатся
в инструкции к вобранной модели инвертора.
Итак, мы разобрали, что мощностью инвертора будет
определяться мощность всей системы. Но тут не
все так однозначно, и стоит учесть еще некоторые
факторы.
Реальная нагрузка. Вся нагрузка сразу никогда
не включается, и нужно провести тщательный анализ
потребления в течение некоторого времени (порядка
суток). Также, необходимо на некоторое время включить
всю возможную нагрузку в доме. Для измерений
можно воспользоваться токовыми клещами, модульным
амперметром или анализатором качества напряжения.
Например, HIOKI 3197.
Байпас. В режиме «Байпас» инвертор фактически
не работает, и пропускает через себя всю мощность
домашней сети. Однако, нужно учитывать, что в некоторых
моделях инверторов мощность при байпасе и
при преобразовании одинакова.
Перегрузка. Некоторые домашние электроприборы
работают кратковременно. Например, чайник,
СВЧ-печь или фен включаются на 2–3 минуты. Другие
приборы, имеющие электродвигатели, обладают пусковыми
токами, которые могут значительно превышать
номинальные и длиться несколько секунд.
Эти факторы обычно учитываются в инверторах, и
они могут держать перегрузку в 2–3 раза в течение
нескольких секунд, а перегрузку в 1,5 раза — несколько
минут. Значения эти — ориентировочные, но нужно
обязательно обратить на них внимание при выборе
модели инвертора.
Приоритеты. Данный пункт касается случаев применения
инверторов для аварийного и резервного
питания. Чтобы определиться с оптимальной мощностью,
необходимо решить, какие приборы нуждаются
в бесперебойном питании, а какие могут «потерпеть»
в случае перебоев в уличном электроснабжении.
Поэтому будет разумно через солнечный
инвертор подключать не все электроприборы, а только
самые важные. Например, газовый котел, розетки
кухни (включая холодильник), освещение.
www.market.elec.ru «ЭР» №3(75) 2017
45