Invertor hibrid pentru panouri solare: tipuri, prezentare generală a celor mai bune modele + particularități de conectare
Sistemele de alimentare cu electricitate care utilizează simultan curentul electric tradițional și energia solară reprezintă o soluție justificată economic pentru locuințele private, complexele de cabane, așezările de vacanță și spațiile de producție.
Elementul indispensabil al complexului este invertorul hibrid pentru panouri solare, care determină regimurile de furnizare a tensiunii, asigurând continuitatea și eficiența funcționării sistemului solar.
Pentru ca sistemul să funcționeze eficient, trebuie nu doar să alegeți modelul optim, ci și să îl conectați corect. Iar cum se face acest lucru, vom analiza în articolul nostru. De asemenea, vom examina tipurile existente de convertizoare și cele mai bune oferte de pe piață în ziua de azi.
Cuprinsul articolului:
Evaluarea capacităților invertorului hibrid
Utilizarea energiei solare regenerabile în combinație cu alimentarea centralizată cu electricitate oferă o serie de avantaje. Funcționarea normală a sistemului solar este asigurată de funcționarea coordonată a componentelor sale principale: panourile solare, regulatorul de încărcare, acumulatorul, precum și unul dintre elementele cheie – invertorul.
Invertorul sistemului solar este un dispozitiv pentru conversia curentului continuu (DC) provenit de la panourile fovovoltaice în energie electrică alternativă. Tocmai pe curentul cu tensiunea de 220 V funcționează electrocasnicele. Fără invertor, producerea de energie este inutilă.

Este mai bine să se efectueze o evaluare a capacităților modelului hibrid în comparație cu caracteristicile de funcționare ale concurenților săi direcți – convertoarele autonome și cele de rețea.
Tipul de convertizor de rețea
Dispozitivul funcționează pe sarcinile rețelei electrice comune. Ieșirea convertorului este conectată la consumatorii de energie electrică, rețeaua de curent alternativ.
Schema se distinge prin simplitate, dar are câteva limitări:
- funcționare atunci când curentul alternativ este disponibil în rețea;
- tensiunea rețelei electrice trebuie să fie relativ stabilă și să corespundă domeniului de funcționare al convertorului.
Această variantă este solicitată în casele private cu tarif „verde” pentru electrificare.

Versiunea autonomă a dispozitivului
Aparatul este alimentat de la acumulator, care primește încărcare de la panourile solare printr-un controler MPPT. În sistem se utilizează baterii de diferite tipuri, inclusiv acumulatori litiu de înaltă tehnologie.
La „umplerea” maximă a dispozitivului de acumulare, surplusul de energie electrică este transmis la intrarea invertorului, a cărui ieșire este conectată la consumatorii finali de curent alternativ.
În cazul insuficienței activității solare, energia este preluată din bateriile acumulatoare și trece prin „conversie” prin invertorul de tensiune.
Caracteristicile de funcționare ale instalației autonome:
- posibilitatea de funcționare independentă în absența curentului alternativ de rețea;
- unele modele suportă modul de funcționare în regim de tarif „verde”;
- Randamentul instalațiilor – 90-93%.
Pentru asigurarea autonomiei absolute a obiectului, este necesar un calcul exact al puterii panourilor solare și o capacitate energetică suficientă a acumulatorului.

Tipul de invertor hibrid
Modelul se deosebește de dispozitivele descrise mai sus printr-o „arhitectură” specială de fabricație. În interior este prevăzută o schemă electrică specială care permite, în modul de convertor, să funcționeze în paralel cu sursa de curent (rețea, generator).
Simultan, sarcina este alimentată de la rețeaua centrală și de la panourile solare, iar funcția de prioritate este atribuită furnizorului de curent continuu.

Avantajele competitive sunt încorporate în multifuncționalitatea invertoarelor de tip hibrid:
- Rețeaua – un fel de acumulator spațios cu un randament de 100%. Toate surplusurile generate de plăcile fotovoltaice pot fi redirecționate către rețeaua centrală conform tarifului „verde”.
- Asigurarea alimentării neîntrerupte. La deconectarea alimentării principale, sistemul se reconfigurarează în modul autonom, protejând toți consumatorii de „vârfurile” de tensiune.
- Creșterea limitei de putere a rețelei la sarcini de vârf prin adăugarea de energie de la complexul de acumulatori și invertor.
La scăderea consumului, complexul heliovoltaic trece în modul de încărcare și după un timp este din nou gata de utilizare. Funcția de putere dublă poate fi denumită: Smart Boots, Power Shaving, Grid support.
Adăugarea puterii are loc conform următoarelor principii:
- dacă puterea utilizată este sub limita consumului rețelei, atunci pe lângă alimentarea sarcinii, se realizează încărcarea bateriei acumulatoare;
- în lipsa tensiunii în rețea, se consumă energia electrică obținută de la acumulator și transformată de invertor;
- dacă sarcina depășește valoarea limită a puterii rețelei, deficitul este completat de energia electrică acumulată de la panoul solar.
Modurile de funcționare enumerate pot fi suportate de modele hibride cu încărcător.

Varietăți de convertizoare de curent
Atunci când alegeți „inima” sistemului autonom de alimentare cu energie electrică, trebuie să corelați corect sarcinile atribuite echipamentului cu capacitățile sale potențiale.
Principalele criterii de clasificare a invertoarelor hibride sunt: algoritmul de schimbare a modurilor de funcționare, forma tensiunii de ieșire și posibilitatea de a deservi o rețea monofazată sau trifazată.
Comparația dintre UPS și sistemul hibrid
Unele companii induc involuntar consumatorul în eroare, numind unitatea de alimentare neîntreruptibilă (UPS) invertor hibrid. S-ar părea că ambele dispozitive îndeplinesc sarcini similare, dar există o diferență semnificativă.
UPS-ul reprezintă un invertor cu dispozitiv de încărcare. Modulul asigură în primul rând consumul de energie de la instalația fotovoltaică, iar atunci când aceasta este insuficientă, comută la consumul din rețea.

Funcționarea sistemului în modul „brusc” provoacă o ciclare suplimentară a acumulatorului și accelerează uzura acestuia. În majoritatea UPS-urilor ieftine, tensiunea de prag este setată fără posibilitatea de reglare.
În modelele de invertoare hibride pentru panouri solare, astfel de fluctuații sunt excluse – agregatul se adaptează la puterea necesară și funcționează simultan cu diferite surse de curent.
Puteți alege în mod independent consumul prioritar. De regulă, accentul se pune pe consumul de energie de la panourile solare. În unele agregate hibride este prevăzută opțiunea de limitare a puterii provenite din rețeaua urbană.

Varietăți după forma semnalului invertorului
Convertizoarele de curent ale panourilor solare sunt clasificate după tipul semnalului de ieșire.
Se disting:
- sinusoidă pură;
- sinus modificat (cvasi-sinusoidală);
- undă dreptunghiulară.
Ultima variantă nu este practic utilizată, deoarece schimbarea bruscă a polarității cauzează dereglări în funcționarea aparaturii.

Ce este sinusoida pură?
Convertorul emite un semnal de înaltă calitate, superior formei curentului din rețea. Aceasta este varianta optimă, care asigură funcționarea aparaturii „sensibile”: cazanelor de încălzire, compresoarelor, motoarelor electrice, echipamentelor medicale și dispozitivelor bazate pe surse de alimentare cu transformatoare.

Caracteristicile cvasi-sinusului
Transmiterea energiei semnalului sub formă de sinusoidă modificată poate reduce eficiența de funcționare a unor aparate, poate provoca apariția zgomotelor, poate cauza interferențe sau poate duce la defectarea echipamentelor.
La alimentarea transformatoarelor de joasă frecvență, a motoarelor asincrone și sincrone, se observă o pierdere de putere de 20-30%. Acest „neajuns” se transformă în energie termică, încălzind excesiv aparatele.
Invertoarele cu semnal pseudo-sinusoidal se caracterizează prin compactitate și cost acceptabil. Utilizarea lor este recomandată pentru alimentarea aparatelor fără sarcini inductive, concepute pentru consumul componentelor active ale puterii electrice.
Din această grupă fac parte: încălzitoarele termoelectrice, becurile cu incandescență ale sistemelor de iluminat și alte construcții rezistive.

Forma semnalului de ieșire este indicată în fișa tehnică a invertorului sau a UPS-ului. Posibile denumiri: „Back” – garanția absenței sinusului pur, „Smart” – probabilitatea obținerii unui curent de calitate la ieșire.
Unii producători menționează în documentația însoțitoare coeficientul de armonici (indicele de distorsiuni neliniare). Dacă parametrul este sub 8%, atunci agregatul furnizează un sinus practic ideal.
Modele monofazate și trifazate
Invertoarele monofazate sunt integrate preponderent în circuitul sistemului fotoelectric de uz casnic, cu tensiunea standard de 220 V.
Gama tensiunii de ieșire la conectarea pe o singură fază, la diferite modele, variază între 210-240 V, frecvența de ieșire – 47-55 Hz, puterea – 300-5000 W.
Invertoarele monofazate sunt fabricate pentru valori standard ale tensiunii bateriilor acumulatoare: 12, 24 și 48 V. Pentru ca convertorul să nu funcționeze la limita capacităților, este necesar să se potrivească puterea „convertorului” cu tensiunea panoului solar sau a bateriei.

Invertoarele trifazate sunt utilizate pentru furnizarea curentului trifazat, care asigură alimentarea motoarelor electrice. Utilizarea principală – producție, ateliere, scop comercial.
Invertoarele trifazate se caracterizează prin putere ridicată (3-30 kW), un domeniu larg de tensiune alternativă de ieșire (220V/400V).
Pe piață sunt prezentate și modele combinate. Acestea includ invertoare monofazate cu posibilitatea de sincronizare a ieșirilor convertorului cu defazaj – acest lucru permite alimentarea sarcinilor trifazate. Toate tipurile de echipamente pentru conversia curentului de la panourile solare le-am analizat în celălalt articol al nostru.
Parametrii de alegere a invertorului pentru panoul solar
Eficiența de funcționare a convertorului și a întregului sistem de alimentare cu energie electrică depinde în mare măsură de alegerea corectă a parametrilor echipamentului.
Pe lângă caracteristicile descrise mai sus, trebuie evaluate:
- puterea de ieșire;
- tipul de protecție;
- temperatura de funcționare;
- dimensiunile instalației;
- randamentul;
- prezența funcțiilor suplimentare.
Vom analiza în continuare toate aceste caracteristici în detaliu.
Criteriul #1 – puterea dispozitivului
Valoarea nominală a invertorului „solar” se alege în funcție de sarcina maximă a rețelei și de timpul estimat de funcționare autonomă. În modul de pornire, convertorul poate furniza o creștere temporară a puterii în momentul punerii în funcțiune a sarcinilor capacitive.
O astfel de perioadă este caracteristică la pornirea mașinilor de spălat vase, a mașinilor de spălat rufe sau a frigiderelor.
La utilizarea becurilor de iluminat și a televizorului, este potrivit un invertor de putere mică de 500-1000 W. De regulă, este necesar calculul puterii totale a echipamentelor utilizate. Valoarea necesară este indicată direct pe carcasa dispozitivului sau în documentația însoțitoare.

Criteriul #2 – nivelul de protecție
Un invertor solar de calitate trebuie să aibă mai multe trepte de protecție. Variante posibile: sistemul de răcire forțată, prevenirea scurtcircuitului, protecția împotriva căderilor și vârfurilor de tensiune în rețea.
Nu mai puțin importantă este prezența unei carcase etanșe și ranforsate, care împiedică pătrunderea particulelor de praf și a umezelii în interior. Indicele de protecție a echipamentelor electrice este standardizat conform IEC-952.

Pentru condițiile de funcționare în aer liber, sunt potrivite modelele cu indicele «IP65» – rezistența și fiabilitatea invertorului permit utilizarea acestuia în atmosfera exterioară.
Criteriul #3 – temperatura de funcționare și dimensiunile
Gama largă de valori este un indicator al calității bune de asamblare a invertorului. Valoarea indicatorului este deosebit de relevantă atunci când convertizorul este amplasat într-o încăpere neîncălzită.
Greutatea este un indicator indirect al calității invertorului. Există opinia că, cu cât convertizorul este mai greu, cu atât este mai puternic. Acest lucru se explică prin prezența unui transformator în echipamentele de mare putere.
În modelele «ușoare», absența transformatorului poate provoca defectarea invertorului la aplicarea unui curent de pornire ridicat.

Criteriul #4 – coeficientul de randament
Specialiștii recomandă achiziționarea de «convertizoare» de curent cu un randament de la 90%. Numai cu acest parametru funcționarea sistemului solar va fi eficientă, iar amenajarea acestuia va fi justificată. Pierderea a 10% din energia solară este un «lux» inacceptabil.
Funcționalitate suplimentară. Capabilitățile extinse influențează costul echipamentului și nu sunt întotdeauna solicitate. Cu toate acestea, unele opțiuni justifică costurile.
Printre dispozitivele utile și necesare se numără:
- adăugarea automată a puterii invertorului la energia electrică a rețelei;
- reglarea perioadei de încărcare a bateriei acumulatorului;
- selectarea sursei prioritare de curent;
- suport pentru funcționarea cu acumulatori de diferite tipuri (alcalini, litiu-fier-fosfat, cu gel, AGM, acizi);
- posibilitatea de funcționare combinată cu un convertizor de rețea;
- setarea indicatorului de tensiune – prevenirea «salturilor» de tensiune a rețelei;
- posibilitatea de modernizare a invertorului prin actualizarea firmware-ului.
Convertizoarele moderne pot fi conectate la PC pentru programare și monitorizare.

Prezentarea convertizoarelor hibride populare
Printre consumatori, invertoarele companiilor străine au primit recenzii bune: Xtender (Elveția), Prosolar (China), Victor Energy (Olanda), SMA (Germania) și Xantrex (Canada). Reprezentantul autohton – MAP Sine.
Gama de invertoare multifuncționale Xtender
Convertizorul hibrid Studer de la compania Xtender – întruchiparea standardului elvețian de calitate în electronica de putere. Invertoarele solare din seria Xtender se remarcă prin caracteristici de rezistență exemplare și o funcționalitate vastă.
Varietatea modelelor: HTS – reprezentanți de putere mică, HTM – modele de putere medie, HTN – invertoare de putere mare.

Fiecărei serii de convertizoare hibride Xtender îi sunt specifice următoarele caracteristici și opțiuni:
- sinusoidă pură de alimentare;
- „amestec” de putere din acumulator în rețea;
- la scăderea tensiunii rețelei, consumul din alimentarea centrală se reduce;
- două moduri de selectare a priorității: primul – „moale” cu suport din rețea în limita a 10%, al doilea – comutarea completă pe acumulator;
- varietate de setări pentru instalator;
- gestionarea funcționării generatorului de rezervă;
- modul de așteptare cu un domeniu larg de reglare;
- monitorizarea la distanță a parametrilor sistemului.
În toate modificările există funcția Smart Boost – conectarea la diferiți „furnizori” de energie (grup electrogen, invertor de rețea) și Power Shaving – acoperirea garantată a sarcinilor de vârf.
Convertizoarele optime Prosolar Hybrid
Modelul de fabricație chineză are caracteristici bune și un cost acceptabil (aproximativ 1200 u.e.). Convertizorul optimizează funcționarea panourilor solare, păstrând energia neconsumată în acumulator.

Caracteristici distinctive:
- opțiunea de urmărire a punctului de putere maximă a panoului solar;
- afișaj LCD informațional cu afișarea parametrilor de funcționare a sistemului;
- încărcător pe 3 niveluri al acumulatorului;
- reglarea curentului maxim până la 25 A;
- comunicabilitatea invertorului.
Convertizorul se conectează la PC prin intermediul unui software (livrat împreună). Există posibilitatea modernizării invertorului prin reprogramare inovatoare.
Invertoarele cu undă sinusoidală Phoenix Inverter
Invertoarele Phoenix îndeplinesc cerințe înalte și sunt potrivite pentru aplicații industriale. Seria Phoenix Inverter a fost lansată fără încărcător încorporat.
Convertizoarele sunt echipate cu magistrala de date VE.Bus și permit funcționarea în configurații paralele sau trifazate.
Gama de puteri a seriei de modele – 1,2-5 kW, randament – 95%, tip tensiune – sinusoidal.

Avantaje competitive:
- tehnologia «SinusMax» suportă pornirea sarcinilor grele;
- două moduri de economisire a energiei – opțiunea de căutare a sarcinii și reducerea curentului de mers în gol;
- prezența releului de semnalizare – avertizare privind supraîncălzirea, tensiunea insuficientă a bateriei etc.;
- configurarea parametrilor programabili prin PC.
Pentru atingerea unei puteri ridicate, este posibilă conectarea paralelă la fază a până la șase convertoare. De exemplu, o combinație de șase dispozitive cu puterea nominală de 48/5000 poate asigura o putere de ieșire – 48kW/30kVA.
Dispozitivele autohtone MAP Hybrid și Dominator
Compania MAP «Energia» a dezvoltat două modificări ale convertorului hibrid: Gibrid și Dominator.
Gama de puteri a echipamentului este de 1,3-20 kW, intervalul de timp pentru comutarea între moduri – până la 4 ms, este prevăzută posibilitatea de «injectare» a energiei electrice în rețeaua urbană.

Caracteristici generale ale convertoarelor de tensiune Gibrid și Dominator:
- transformator pe bază de tor;
- stabilizarea tensiunii de intrare este absentă;
- modul de «injectare» a puterii;
- ieșire – sinus pur;
- generarea excesului de energie în rețea;
- limitarea curentului de consum la intrarea CA;
- clasă IP21;
- consumul în modul «repaus» – 2-5W.
Randamentul convertoarelor atinge 93-96%. Aparatele au trecut cu succes testele de utilizare la temperaturi ultra-scăzute (valoarea limită -25°, este permisă o scădere de scurtă durată până la -50 °C).
Schemele posibile de conectare
La construcția unui complex fotovoltaic, combinat cu rețeaua centrală, există diferite variante de conectare a invertorului.
Varianta #1 – schema cu regulatorul de încărcare DC
Cea mai populară variantă, unde încărcarea bateriei acumulatorului se realizează printr-un regulator solar MPPT (analiza punctului de putere maximă).

Caracteristici ale soluției:
- utilizarea eficientă a energiei regenerabile la prezența/oprirea rețelei;
- posibilitatea activării funcționării de la sistemul solar după descărcarea acumulatorului.
De asemenea, o altă soluție constă în pierderi ușor crescute de conversie a energiei în segmentul «controler-acumulator-invertor».
Varianta #2 – schema cu convertizorul hibrid și de rețea
Convertorul de rețea la ieșirea invertorului de baterie. Conform schemei, două convertoare sunt conectate la diferite panouri solare.
Convertorul hibrid este conectat la un panou fotovoltaic opțional pentru reîncărcarea acumulatorului, iar cel de rețea este conectat la modulul solar principal.

Caracteristicile sistemului:
- funcționare neîntreruptă indiferent de prezența tensiunii de rețea centrale;
- randament ridicat și minimizarea pierderilor pe partea DC datorită nivelului suficient de tensiune al panoului solar;
- acumulatoarele funcționează aproape întotdeauna în modul tampon, ceea ce le crește durata de viață;
- utilizarea invertoarelor hibride, proiectate pentru încărcarea acumulatorului de la ieșire;
- necesitatea reglării funcționării invertorului de rețea.
Puterea totală a convertorului de rețea nu trebuie să depășească puterea «convertorului» hibrid – acest lucru permite valorificarea energiei panourilor solare în cazul descărcării acumulatorului sau a deconectării rețelei.
Indiferent de schema aleasă, la conectarea invertorului trebuie să se țină cont de o serie de nuanțe:
- Conexiunile prin cablu pentru DC nu trebuie să fie lungi. Invertorul este de dorit să fie amplasat în apropiere (până la 3 m) de panourile solare, iar apoi să se «prelungească» magistrala cu AC.
- Este interzisă montarea convertorului pe construcții din materiale inflamabile.
- Invertorul de perete se amplasează la nivelul ochilor pentru confortul citirii informațiilor de pe display.
La conectarea modelelor cu o putere mai mare de 500 W se impun cerințe speciale. Conexiunea trebuie să fie rigidă, cu un contact fiabil între bornele aparatului și fire.
De asemenea, pe site-ul nostru există alte articole despre energia solară și conectarea componentelor și modulelor individuale la asamblarea unui sistem autonom.
Vă recomandăm următoarele materiale pentru consultare:
- Shemă de conectare a panourilor solare: la controler, la acumulator și la sistemele alimentate
- Încărcător pentru panouri solare: structura dispozitivului și principiul de funcționare a încărcării solare
- Cum să realizați o baterie solară cu propriile mâini: metode de asamblare și montaj a panoului solar.
Concluzii și material video util pe această temă
Noțiunea de «invertor hibrid», structura, funcțiile și variantele de execuție ale acestuia:
Prezentare generală a posibilităților, modurilor de funcționare și eficienței utilizării convertorului multifuncțional InfiniSolar de 3 kW:
Proiectarea unui sistem de alimentare cu energie solară este o sarcină complexă și responsabilă. Calcularea parametrilor necesari, selectarea componentelor heliocomplexului, conectarea și punerea în funcțiune este mai bine să fie încredințate profesioniștilor.
Greșelile comise pot duce la defecțiuni ale sistemului și la utilizarea ineficientă a echipamentelor costisitoare.
Căutați varianta optimă de convertor pentru funcționarea unui sistem autonom de alimentare cu energie solară? Aveți întrebări pe care nu le-am abordat în acest articol? Puneți-le în comentariile de mai jos – vom încerca să vă ajutăm.
Sau poate ați observat inexactități sau neconcordanțe în materialul prezentat? Sau doriți să completați teoria cu recomandări practice, bazate pe experiența personală? Scrieți-ne despre aceasta, împărtășiți-ne opinia dumneavoastră.

Atunci când alegeți un invertor corect și de calitate, puteți chiar să câștigați bani cu casa dumneavoastră ecologică. Cea mai mare problemă pentru Rusia în cazul organizării unei case complet independente energetic – este lipsa unei “tarife verzi”, datorită căreia ați putea vinde surplusul de energie în rețea. În rest, conceptul de casă ecologică este foarte atractiv pentru Orientul Îndepărtat, unde există mult soare și teritorii neamenajate.
Și care este problema? Soarele nu este atât de mult pe an, se poate stoca energia pentru a o folosi mai târziu. Nu este deloc o problemă. Vreți să dați vina pe țară pentru tot? Și apoi, de exemplu, dacă ar exista o astfel de lege, ați vinde toată electricitatea în caz de nevoie, dar ce ați face iarna sau în altă perioadă? De asemenea, o posibilitate foarte discutabilă. Altceva este că, în general, suntem mult în urmă. Dar nu merită să exagerăm problemele în toate.
Tocmai problema constă în faptul că “tariful verde” nu a fost încă adoptat în Rusia la nivel legislativ. Deja de trei ani se dezbate activ proiectul de lege, care, de altfel, este destul de bine gândit.
Esența acestui proiect de lege constă în faptul că guvernul dorește să reglementeze producția de energie electrică la instalațiile de microgenerare cu o putere de până la 15 kW. Exact această putere a fost aleasă deoarece racordarea unor astfel de stații nu va depăși sarcinile admisibile asupra rețelei electrice.
De exemplu, în Ucraina vecină, de câțiva ani locuitorii beneficiază de avantajele “tarifului verde”, vânzând surplusul de energie electrică statului. Acest lucru este deosebit de relevant în perioada de vârf a productivității panourilor solare, în intervalul mai - august, când există într-adevăr posibilitatea de a vinde surplusul de energie electrică la “tariful verde”.