Inversor híbrido para paneles solares: tipos, resumen de los mejores modelos + características de conexión
Los sistemas de suministro de electricidad con el uso simultáneo del suministro tradicional de corriente y electricidad del sol son una solución económicamente viable para la propiedad privada de viviendas, casas de campo, casas de veraneo y locales industriales.
Un elemento indispensable del complejo es un inversor híbrido para baterías solares, que determina los modos de suministro de voltaje, asegurando el funcionamiento ininterrumpido y eficiente del sistema solar.
Para que el sistema funcione de manera eficiente, no solo necesita elegir el modelo óptimo, sino también conectarlo correctamente. Y cómo hacer esto: lo analizaremos en nuestro artículo. También consideramos los tipos de convertidores existentes y las mejores ofertas del mercado actual.
El contenido del artículo:
Evaluación de la capacidad del inversor híbrido
El uso de energía solar renovable en combinación con una fuente de alimentación centralizada ofrece varias ventajas. El funcionamiento normal del sistema solar está garantizado por el funcionamiento coordinado de sus modelos principales: paneles solares, controlador de carga, batería, así como uno de los elementos clave: el inversor.
Inversor del sistema solar: un dispositivo para convertir la corriente continua (CC) de paneles fotovoltaicos en electricidad alterna. Es a un voltaje de corriente de 220 V que funcionan los electrodomésticos. Sin un inversor, generar energía no tiene sentido.
Es mejor evaluar las capacidades del modelo híbrido en comparación con las características del trabajo de sus competidores más cercanos: los "convertidores" autónomos y de red.
Tipo de convertidor de red
El dispositivo funciona con una carga de red compartida. La salida del convertidor está conectada a los consumidores de electricidad, red de CA.
El esquema es simple, pero tiene varias limitaciones:
- operabilidad a disponibilidad de corriente alterna en una red;
- La tensión de red debe ser relativamente estable y coherente con el rango de funcionamiento del convertidor.
La variedad está en demanda en hogares privados con la tarifa actual "verde" para la electrificación.
Versión independiente del dispositivo.
El dispositivo funciona con bateriaque recibe una carga de paneles solares a través del controlador MRPT. El sistema utiliza diferentes tipos de baterías, incluidas las baterías de litio de alta tecnología.
En el "llenado" máximo del dispositivo de almacenamiento, el exceso de electricidad se transmite a la entrada del inversor, cuya salida está conectada a los usuarios finales de la CA.
En caso de falta de actividad solar, la energía se toma de las baterías de almacenamiento y pasa la "conversión" a través del inversor de voltaje.
Características de la instalación autónoma:
- la posibilidad de operación independiente en ausencia de corriente alterna;
- algunos modelos admiten el modo de operación de tarifa "verde";
- La eficiencia de las instalaciones es del 90-93%.
Para garantizar la autonomía absoluta del objeto se requiere precisión cálculo de energía solar y suficiente batería.
Tipo de inversor híbrido
El modelo difiere de los dispositivos descritos anteriormente en una "arquitectura" especial de fabricación. Se proporciona un circuito eléctrico especial en el interior, que permite el funcionamiento en paralelo con la fuente de corriente (red, generador) en el modo convertidor.
Al mismo tiempo, la carga se suministra desde la red central y paneles solaresmientras que la función de prioridad está asignada al proveedor DC.
Las ventajas competitivas radican en la multifuncionalidad de los inversores híbridos:
- Red - Un tipo de batería espaciosa con una eficiencia del 100%. Todos los excedentes generados por las placas fotovoltaicas se pueden redirigir a la red central a una tarifa "verde".
- Fuente de alimentación ininterrumpida. Cuando apaga la fuente de alimentación principal, el sistema se reconstruye en modo fuera de línea, protegiendo a todos los consumidores de sobretensiones.
- Aumento del límite de capacidad de la red durante las cargas pico debido a la adición de energía del complejo batería-inversor.
Con una disminución en el consumo, el complejo solar cambia al modo de carga y está listo para usar nuevamente después de un tiempo. Se puede indicar la función de doble potencia: Smart Boots, Power Shaving, soporte de Grid.
La adición de poder ocurre de acuerdo con los siguientes principios:
- Si la potencia utilizada es inferior al consumo máximo de red, además de suministrar la carga, la batería del acumulador se carga;
- en ausencia de voltaje en la red, la energía es consumida por la batería y convertida por el inversor;
- Si la carga excede el valor límite de la potencia de la red, la deficiencia se compensa con la electricidad acumulada de la batería solar.
Los modos de funcionamiento enumerados pueden admitir modelos híbridos con un cargador.
Variedades de convertidores actuales
Al elegir el "corazón" de un sistema de suministro de energía autónomo, debe comparar correctamente las tareas asignadas al equipo con sus capacidades potenciales.
Las características principales de la clasificación de los inversores híbridos son: un algoritmo para cambiar los modos de funcionamiento, la forma del voltaje de salida y la capacidad de dar servicio a una red monofásica o trifásica.
Comparación de UPS e instalación híbrida
Algunas compañías indudablemente inducen a error al consumidor, llamando a la unidad de fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) un inversor híbrido. Parece que ambos dispositivos realizan tareas similares, pero hay una diferencia significativa.
BBP es un inversor con un cargador. El módulo proporciona principalmente el consumo de energía de una instalación fotovoltaica, y si falta, cambia al consumo de la red.
El funcionamiento del sistema en modo de "sacudidas" provoca ciclos adicionales de la batería y acelera su desgaste. En la mayoría de los sistemas de suministro de energía económicos, el voltaje umbral se establece sin regulación.
En los modelos de inversores híbridos para baterías solares, se excluyen tales sobretensiones: la unidad se ajusta a la potencia requerida y funciona simultáneamente con diferentes fuentes de corriente.
Puede elegir el consumo prioritario usted mismo. Como regla general, el énfasis está en el uso de energía de los paneles solares. Algunas unidades híbridas tienen la opción de limitar la potencia proveniente de la red de la ciudad.
Variedad de formas de onda del inversor.
Los convertidores de corriente solar se clasifican según el tipo de señal de salida.
Distinguir:
- onda sinusoidal pura;
- seno modificado (onda cuasi-seno);
- meandro.
La última opción prácticamente no se usa en la práctica, ya que un cambio brusco en la polaridad provoca un mal funcionamiento del equipo.
¿Qué es una onda sinusoidal pura?
El convertidor produce una señal de alta calidad que excede la forma de la corriente principal. Esta es la mejor opción para la operación de equipos "sensibles": calderas de calefacción, compresores, motores eléctricos, equipos médicos y dispositivos basados en fuentes de alimentación de transformadores.
Características casi sinusoidales
La transmisión de la señal de energía en forma de una onda sinusoidal modificada puede reducir la eficiencia de algunos dispositivos, provocar la aparición de ruido, causar interferencia o dañar el equipo.
Cuando se alimenta con transformadores de baja frecuencia, motores asíncronos y síncronos, es visible una pérdida de potencia del 20-30%. Este "defecto" se convierte en energía térmica, sobrecalentando los dispositivos.
Los inversores pseudo-sinusoidales son compactos y asequibles. Su uso es aconsejable para alimentar dispositivos sin cargas inductivas, diseñados para el consumo de componentes activos de energía eléctrica.
Este grupo incluye: calentadores termoeléctricos, sistemas de iluminación incandescente y otras estructuras resistivas.
La forma de la señal de salida se indica en el pasaporte del inversor o es ininterrumpible. Posible notación: "Atrás" - una garantía de la ausencia de un seno puro, "Inteligente" - la probabilidad de obtener una corriente de alta calidad en la salida.
Algunos fabricantes en el documento adjunto señalan el coeficiente armónico (índice de distorsión no lineal). Si el parámetro es inferior al 8%, la unidad produce un seno casi perfecto.
Modelos monofásicos y trifásicos.
Los inversores monofásicos están integrados principalmente en el circuito de un sistema fotovoltaico doméstico con un voltaje estándar de 220V.
El rango de voltaje de salida cuando se conecta a una fase en diferentes modelos varía de 210-240V, la frecuencia de salida es de 47-55 Hz y la potencia es de 300-5000 vatios.
Los inversores monofásicos están disponibles para valores de voltaje de batería estándar: 12, 24 y 48 V. Para que el convertidor no funcione al límite de capacidades, es necesario coordinar la potencia del "convertidor" con el voltaje de la batería solar o batería.
Los inversores trifásicos se utilizan para suministrar corriente trifásica, proporcionando energía a los motores eléctricos.Aplicación principal: producción, talleres, uso comercial.
Los inversores para tres fases se caracterizan por una alta potencia (3-30 kW), una amplia gama de voltaje de CA de salida (220V / 400V).
Los modelos combinados también están en el mercado. Estos incluyen inversores monofásicos con la capacidad de sincronizar las salidas del convertidor con un cambio de fase; esto le permite alimentar cargas trifásicas. Revisamos todo tipo de técnicas para convertir la corriente de los paneles solares en nuestro otro artículo.
Parámetros de selección del inversor solar
La eficiencia del convertidor y de todo el sistema de suministro de energía depende en gran medida de una elección competente de los parámetros del equipo.
Además de las características anteriores, debe evaluar:
- potencia de salida;
- tipo de protección;
- temperatura de trabajo;
- dimensiones de instalación;
- Eficiencia
- disponibilidad de características adicionales.
Además consideramos todas estas características con más detalle.
Criterio n. ° 1: alimentación del dispositivo
La clasificación del inversor "solar" se selecciona en función del cálculo de la carga máxima en la red y la duración estimada de la batería. En el modo de arranque, el convertidor puede proporcionar un aumento de potencia a corto plazo en el momento de la puesta en marcha de cargas capacitivas.
Este período es típico cuando enciende lavavajillas, lavadoras o refrigeradores.
Cuando se utilizan lámparas de iluminación y un televisor, es adecuado un inversor de baja potencia para 500-1000 vatios. Como regla general, se requiere el cálculo de la potencia total del equipo operado. El valor requerido se indica directamente en el cuerpo del dispositivo o en el documento adjunto.
Criterio n. ° 2: nivel de protección
Un inversor solar de alta calidad debe tener varios niveles de protección. Posibles opciones: sistema de enfriamiento forzado, advertencia de cortocircuito, protección contra caídas de tensión y sobretensiones.
También es importante: la presencia de una carcasa fortificada sellada que evita que el polvo y la humedad ingresen al interior. La clasificación de protección eléctrica está estandarizada de acuerdo con la estandarización IEC-952.
Para condiciones de funcionamiento en exteriores, los modelos con el índice IP65 son adecuados: la resistencia y la fiabilidad del inversor permiten su uso en una atmósfera externa.
Criterio n. ° 3: temperatura y dimensiones de funcionamiento
Una amplia gama de valores es un indicador de una calidad de construcción decente del inversor. El valor del indicador es especialmente relevante cuando se coloca el convertidor en una habitación sin calefacción.
El peso es un indicador indirecto de la calidad del inversor. Hay una opinión: cuanto más pesado es el convertidor, más potente es. Esto se debe a la presencia de un transformador en equipos de alta potencia.
En los modelos "livianos", la ausencia de un transformador puede causar la falla del inversor cuando se aplica una corriente de entrada alta.
Criterio n. ° 4: coeficiente de rendimiento
Los expertos recomiendan comprar "convertidores" actuales con una eficiencia del 90%. Solo con este parámetro será efectivo el trabajo del sistema solar y su disposición será conveniente. La pérdida del 10% de la energía solar es un "lujo" inaceptable.
Funcionalidad adicional. Las funciones avanzadas afectan el costo del equipo y no siempre son muy demandadas. Sin embargo, algunas opciones justifican el dinero gastado.
Los "dispositivos" útiles y necesarios incluyen:
- adición automática de potencia del inversor a la red eléctrica;
- ajuste del período de carga de la batería;
- selección de fuente de corriente prioritaria;
- mantenimiento de trabajos con baterías de varios tipos (alcalinas, litio-fosfato de hierro, helio, AGM, ácido);
- la posibilidad de trabajo combinado con un convertidor de red;
- ajuste del indicador de tensión: advertencia de "sobretensiones" en la tensión de red;
- la capacidad de actualizar el inversor actualizando el firmware.
Los convertidores modernos se pueden conectar a una PC para programar y monitorear.
Descripción general de los convertidores híbridos populares
Los inversores de empresas extranjeras recibieron buenas críticas entre los consumidores: Xtender (Suiza), Prosolar (China), Victor Energy (Países Bajos), SMA (Alemania) y Xantrex (Canadá). Representante nacional - MAP Sine.
Línea de inversor multifunción Xtender
El convertidor híbrido Studer de Xtender es el epítome de los estándares de calidad suizos en electrónica de potencia. Los inversores solares de la serie Xtender se distinguen por sus características indicativas de resistencia y su amplia funcionalidad.
Una variedad de modelos: ХТS - representantes de baja potencia, ХТМ - modelos de potencia media, ХТН - inversores de alta potencia.
Cada serie de unidades híbridas Xtender tiene las siguientes características y opciones:
- alimentación de onda sinusoidal pura;
- "Mezcla" de energía a la red desde la batería;
- cuando disminuye la tensión de red, disminuye el consumo de la fuente de alimentación central;
- dos modos de selección de prioridad: el primero es "suave" con recarga de la red dentro del 10%, el segundo es el cambio completo a la batería;
- variedad de configuraciones del instalador;
- control de generador de respaldo;
- modo de espera con una amplia gama de regulación;
- Monitoreo remoto de los parámetros del sistema.
En todas las versiones hay una función Smart Boost, que se conecta a diferentes “proveedores” de energía (grupo electrógeno, inversor de red) y Power Shaving, cobertura garantizada de cargas máximas.
Convertidores híbridos Prosolar óptimos
El modelo de fabricación china tiene buenas características y un costo aceptable (alrededor de 1200 pies cúbicos). El inversor optimiza el rendimiento de las células solares al almacenar energía no utilizada en la batería.
Características distintivas:
- opción para rastrear el punto límite de la batería solar;
- pantalla LCD de información con la visualización de los parámetros de funcionamiento del sistema;
- Cargador de batería de 3 niveles;
- ajuste de la corriente máxima a 25A;
- Comunicador inversor.
El convertidor se conecta a la PC mediante un software (suministrado como un kit). Es posible actualizar el inversor a través de un parpadeo innovador.
Inversores sinusoidales Phoenix Inverter
Los inversores Phoenix satisfacen las más altas exigencias y son adecuados para aplicaciones industriales. La serie Phoenix Inverter se lanza sin un cargador incorporado.
Los convertidores están equipados con un bus de información VE.Bus y pueden usarse en configuraciones paralelas o trifásicas.
El rango de potencia del rango del modelo es de 1.2-5 kW, la eficiencia es del 95%, el tipo de voltaje es sinusoide.
Ventajas competitivas:
- La tecnología SinusMax admite el lanzamiento de "cargas pesadas";
- dos modos de conservación de energía: la opción de encontrar la carga y reducir la corriente sin carga;
- presencia de un relé de alarma: advertencia de sobrecalentamiento, voltaje insuficiente de la batería, etc.
- Configuración de parámetros programables a través de PC.
Para lograr alta potencia, se pueden conectar hasta seis convertidores en fase en paralelo. Por ejemplo, una combinación de seis dispositivos con un valor nominal de 48/5000 puede proporcionar una potencia de salida de 48kW / 30kVA.
Dispositivos domésticos MAP Gibrid y Dominator
La compañía MAP "Energy" ha desarrollado dos modificaciones del convertidor híbrido: Gibrid y Dominator.
El rango de capacidades del equipo es de 1.3-20 kW, el intervalo de tiempo para cambiar entre modos es de hasta 4 ms, se brinda la posibilidad de "bombear" electricidad a la red de la ciudad.
Características generales de los convertidores de voltaje Gibrid y Dominator:
- transformador basado en toro;
- la estabilización del voltaje de entrada está ausente;
- modo de intercambio de energía;
- salida - seno puro;
- generar un exceso de energía en la red;
- limitación del consumo de corriente en la entrada del altavoz;
- clase IP21;
- consumo en modo "reposo" - 2-5W.
La eficiencia de los convertidores alcanza el 93-96%. Los dispositivos han superado con éxito las pruebas para su uso a temperaturas extremadamente bajas (valor límite -25 °, se permite una disminución a corto plazo a -50 ° C).
Posibles esquemas de conexión
Al construir un complejo fotovoltaico combinado con una red central, existen diferentes opciones para conectar un inversor.
Opción # 1 - circuito con un controlador de carga de CC
La opción más popular es cuando la batería se carga a través del controlador solar MRPT (análisis de punto de máxima potencia).
Características de la solución:
- uso eficiente de energías renovables en presencia / desconexión de la red;
- La capacidad de activar el trabajo del sistema solar después de que la batería se descarga.
Y también otra solución es una pérdida ligeramente mayor de conversión de energía en la sección controlador-batería-inversor.
Opción # 2 - circuito con un convertidor híbrido y de red
Convertidor de línea a la salida del inversor de batería. Según el esquema, dos convertidores están conectados a diferentes paneles solares.
El convertidor híbrido está conectado al panel fotovoltaico opcional para recargar la batería, la red está conectada al módulo solar principal.
Características del sistema
- funcionamiento ininterrumpido independientemente de la presencia de tensión de red central;
- alta eficiencia y minimización de pérdidas en el lado de CC debido al nivel suficiente de voltaje de la batería solar;
- las baterías casi siempre funcionan en modo de amortiguación, lo que aumenta su vida útil;
- el uso de inversores híbridos diseñados para cargar la batería desde la salida;
- La necesidad de ajustar el funcionamiento del inversor de red.
La potencia total del convertidor de red no debe exceder la potencia del "convertidor" híbrido; esto le permite utilizar la energía de los paneles solares en caso de descarga de la batería, desconectando la red.
Independientemente del circuito seleccionado, al conectar un inversor, se deben tener en cuenta una serie de matices:
- Las conexiones cableadas para CC no deben ser largas. Es aconsejable colocar el inversor en las proximidades (hasta 3 m) de los paneles solares, y luego "construir" el tronco con CA.
- El convertidor no debe montarse en una estructura combustible.
- El inversor de pared se encuentra a la altura de los ojos para leer fácilmente la información de la pantalla.
Al conectar modelos con una potencia de más de 500 vatios, se hacen requisitos especiales. La conexión debe ser rígida con un contacto confiable entre los terminales del dispositivo y los cables.
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Conclusiones y video útil sobre el tema.
El concepto de "inversor híbrido", su dispositivo, funciones y opciones:
Descripción general de las características, modos de funcionamiento y eficiencia del uso del convertidor multifunción InfiniSolar de 3 kW:
Diseñar un sistema de energía solar es una tarea compleja y exigente. El cálculo de los parámetros necesarios, la selección de los componentes del heliocomplejo, la conexión y la puesta en servicio es mejor dejarla a los profesionales.
Los errores cometidos pueden conducir a fallas del sistema y al uso ineficiente de equipos costosos.
¿Elegir la mejor opción de convertidor para el funcionamiento de un sistema autónomo de suministro de energía solar? ¿Tiene preguntas que no abordamos en este artículo? Pregúnteles en los comentarios a continuación, intentaremos ayudarlo.
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Al elegir el inversor adecuado y de alta calidad, incluso puede ganar dinero en su casa ecológica. El mayor problema para Rusia en el caso de la organización de una casa completamente no volátil es la falta de una "tarifa verde", gracias a la cual será posible vender el excedente de energía a la red. Y así, el concepto de una casa ecológica es muy atractivo para el Lejano Oriente, donde hay mucho sol y territorios irrazonables.
¿Y cuál es el problema? No hay tanto sol por año, puede ahorrar energía, para poder usarla más tarde. Esto no es un problema en absoluto. ¿Quieres culpar al país por todo? Y luego, por ejemplo, si existiera tal ley, habría vendido toda la electricidad en caso de necesidad, y luego ¿qué hacer en el invierno o algún día? También una oportunidad muy controvertida. Otra cosa es que, en general, estamos muy por detrás. Pero exagerar el problema en todo no vale la pena.
El mismo problema es que el "arancel verde" no se ha adoptado en Rusia a nivel legislativo. Por tercer año ya, se ha discutido activamente un proyecto de ley que, por cierto, está bien pensado.
La esencia de este proyecto de ley es que el gobierno quiere regular la producción de electricidad en instalaciones de microgeneración con una capacidad de hasta 15 kW. Se eligió esa potencia porque la conexión de dichas estaciones no implicará más allá de las cargas permitidas en la red eléctrica.
Por ejemplo, en la vecina Ucrania, desde hace varios años, los residentes se han aprovechado de la "tarifa verde" al vender el excedente de electricidad al estado. Esto es especialmente cierto en el pico del rendimiento de los paneles solares, de mayo a agosto, cuando realmente existe la oportunidad de vender el excedente de electricidad a la "tarifa verde".