В тех районах, где осуществить подключение к централизованной электросети проблематично или нецелесообразно, особенно в солнечных регионах, - люди нередко прибегают к использованию в своих частных хозяйствах солнечных батарей. Они преобразуют энергию солнечного излучения в электричество, и таким образом позволяют потребителю получать электроснабжение для собственных нужд независимо от государственной электросети.
Но в силу того, что выработка электричества происходит на солнечных батареях неравномерно (в разное время суток, а также в зависимости от облачности и от текущих климатических условий), получаемую энергию человеку приходится все время накапливать в аккумуляторных батареях большой емкости. Такие батареи стоят дорого, к тому же срок их службы ограничен.
Свинцовые аккумуляторы проработают в такой системе лет 5, а литиевые — лет 10, но и стоят они в 5 раз дороже свинцовых. Таким образом, в конечном итоге именно аккумуляторы повышают реальную стоимость электроэнергии, вырабатываемой на солнечных батареях.
На практике оказывается, что срок окупаемости системы солнечных батарей с аккумуляторами и инвертором не оправдывает ее применение, и куда выгоднее было бы все же провести обычную сеть, подключиться как все, и получать электричество от обычной электростанции.
А возможно ли свою систему солнечных панелей вообще избавить от аккумуляторов, но при этом пользоваться всеми благами, какие она может дать? В принципе возможно. Для этого необходимо будет просто все время подавать генерируемую солнечными батареями электроэнергию в общую сеть, где вообще-то она всегда и нужна.
Когда на дворе ночь, владелец солнечных панелей по мере необходимости получал бы электричество от общей энергосети, а днем — подавал бы избыток выработанной у себя на солнечных батареях электроэнергии в сеть, и таким образом его солнечные батареи всегда оставались бы при деле, а он и его хозяйство — при электричестве. Достаточно установить сетевой Grid-tie инвертор.
Допустим, частная система солнечных батарей ее владельца за месяц подала в сеть 360 кВт-ч электроэнергии, но за этот же месяц из общей энергосети данным хозяйством было взято 300 кВт-ч. Это значит, что баланс в пользу нашего человека составил 60 кВт-ч, которые он отдал сверх того, что потребил.
Значит в принципе, в следующем месяце электроснабжающая компания может вернуть ему эти 60 кВт-ч без взимания за них какой-то платы, либо компания сама может заплатить за них данному человеку. В США так и делают: заключается договор между хозяином солнечных батарей и распределительной компанией, к системе устанавливается соответствующий всем требованиям Grid-tie инвертор, и всем хорошо.
Что же представляет собой Grid-tie инвертор? Grid – сеть, tie – связанный. Связанный с сетью инвертор. Вообще инвертор, в обычном понимании, — это устройство, преобразующее постоянный электрический ток в переменный ток стандартного для сети напряжения и частоты — 240 вольт 50 Гц или 120 вольт 60 Гц.
Но Grid-tie инвертор, в отличие от обычного инвертора, включается не между аккумуляторной батареей и потребителем, а между местным источником электроэнергии, которым может выступать небольшая солнечная электростанция, и электросетью.
Данный инвертор во время своей работы чутко следит за частотой и фазой синусоидального сетевого напряжения, чтобы адекватно и с высокой точностью во времени подавать электричество в данную сеть. Для этого инвертор обязан поддерживать свое выходное напряжение чуть-чуть выше текущей величины напряжения в сети, а опережение по фазе не должно превышать 1 градус по отношению к сетевому.
Управление Grid-tie инвертором осуществляет микропроцессор, который в режиме реального времени отслеживает частоту, форму и фазу сетевого напряжения, и тут же, в режиме реального времени, обеспечивает подачу переменного синусоидального напряжения соответствующей частоты и главное — фазы, при этом обеспечивая адекватный баланс реактивной мощности, в зависимости от характера нагрузки, создаваемой подключенными в данный момент потребителями.
Так в сети не возникает ни перенапряжений, ни перегрузок. Если же в централизованной сети по какой-то причине пропадет напряжение, то микропроцессор инвертора мгновенно инициирует отключение от сети (это требование Национального электрического стандарта США), чтобы электросеть по крайней мере точно оставалась обесточенной на время проведения ремонтных работ обслуживающим персоналом.
Практически такой инвертор, будучи однажды правильно установлен, не требует в будущем никакого обслуживания, и, что более важно, - не требует накопительной батареи.
Grid-tie инверторы бывают трансформаторными (с НЧ-трансформаторами) и высокочастотными (используются трансформаторы и дроссели меньших габаритов).
Низкочастотные трансформаторные инверторы сразу генерируют электроэнергию подходящую для подачи в электросеть. Высокочастотные сначала преобразуют низковольтное постоянное напряжение в высокочастотное импульсное напряжение, затем импульсный ток выпрямляют, и только после — подают в сеть с соответствующей низкой частотой и фазой. Бестрансформаторные инверторы (без гальванической развязки) небезопасны.
Смотрите также из зарубежного опыта: Замкнутая кольцевая проводка и ее использование
Андрей Повный
