Ponieważ odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna, nadal rośnie popularność, potrzeba wydajnych systemów do konwersji i zarządzania tą energią stała się bardziej paląca. Jednym z podstawowych elementów w dowolnym układie słonecznym podłączonym do siatki jest falownik sieci. To urządzenie odgrywa kluczową rolę w przekształcaniu energii elektrycznej prądu stałego (DC) wytwarzanej przez panele słoneczne w prąd naprzemiennie (AC), który można podać do siatki elektrycznej. W ten sposób falowniki z sieci umożliwiają bezproblemowe zintegrowanie energii słonecznej do sieci, zapewniając zrównoważone i wydajne rozwiązanie dla zasilania domów, przedsiębiorstw i całej społeczności.
Oprócz po prostu przekształcania energii elektrycznej, falowniki z siatką zapewniają również, że zasilanie zasilane do siatki jest prawidłowej fazy i napięcia, co czyni ją bezpieczną do dystrybucji. Jeśli system energii słonecznej wytwarza więcej energii elektrycznej niż potrzeby w domu lub budynku, nadmierna energia jest wysyłana do sieci użytkowej, często pozwalając właścicielowi otrzymywać kredyty lub płatności w zamian poprzez proces zwany pomiarem netto.
Falowniki z grid-tie działają przez szereg kroków, aby zapewnić, że energia słoneczna jest bezpiecznie zintegrowana z siecią elektryczną:
Jednym krokiem w tym procesie jest konwersja energii elektrycznej prądu stałego wytwarzanego przez panele słoneczne w elektryczność AC. Odbywa się to przy użyciu komponentów półprzewodnikowych, takich jak tranzystory, które szybko włączają i wyłączają prąd, aby utworzyć prąd naprzemienny.
Siatka działa z określoną częstotliwością (zwykle 50 lub 60 Hz) i napięciem (często 120 lub 240 V w systemach mieszkalnych). Falownik sieciowy musi pasować do tych parametrów, aby uniknąć problemów z kompatybilnością siatki. Osiąga się to za pomocą zaawansowanych algorytmów i systemów sterowania, które regulują wyjście w celu dopasowania do warunków siatki.
Jedną z kluczowych cech falowników siatki jest ich zdolność do synchronizacji z mocą siatki. Falownik stale monitoruje częstotliwość i fazę siatki, zapewniając, że wytwarzana moc jest w harmonii z sygnałem siatki. Zapobiega to potencjalnym problemom, takim jak przeciążenie lub uszkodzenie infrastruktury siatki.
Falowniki z grid-tie są również wyposażone w funkcje bezpieczeństwa, takie jak ochrona przeciw wyspieniu. Wyspa występuje, gdy falownik nadal dostarcza zasilanie do części siatki, nawet po upadku głównej siatki. Może to być niebezpieczne dla pracowników użyteczności publicznej naprawiającej siatkę. Falownik automatycznie wykrywa awarie siatki i odłącza się od siatki, zapewniając, że nie będzie nadal dostarcza mocy.
Zaawansowane falowniki siatki są wyposażone w technologię maksymalnego śledzenia punktów mocy (MPPT), która optymalizuje zbiory energii z paneli słonecznych poprzez regulację napięcia roboczego do punktu zasilania panelu. Zapewnia to, że system generuje jak najwięcej energii w różnych warunkach światła słonecznego.
Istnieje kilka rodzajów falowników z grid-tie, każdy odpowiedni dla różnych aplikacji i konfiguracji systemu:
Falowniki smyczkowe są powszechnym typem falownika grid-tie. W tym systemie wiele paneli słonecznych (zwykle połączonych szeregowo) przekazuje swoją moc do jednego falownika. Następnie falownik przekształca połączoną moc prądu stałego z całego sznurka paneli w AC. Ten rodzaj falownika jest opłacalny i prosty w instalacji, ale może cierpieć na straty wydajności, jeśli niektóre panele są zacienione lub gorsze wyniki.
Mikroinwersy to małe falowniki, które są instalowane na każdym panelu słonecznym. Pozwala to każdemu panelowi działać niezależnie, co może znacznie zwiększyć ogólną wydajność systemu, szczególnie w częściowo zacienionych lub nierównomiernie zorientowanych instalacjach. Mikroinwersy są droższe niż falowniki strunowe, ale zapewniają wyższą moc wyjściową energii i większą elastyczność w projektowaniu systemu.
Optymalizatory mocy nie są samymi falownikami, ale są urządzeniami, które działają obok falowników smyczkowych. Są one instalowane na każdym panelu słonecznym i optymalizują moc wyjściową każdego panelu. Moc, którą każdy panel działa z jego wydajnością, podczas gdy falownik sznurkowy nadal przekształca zasilanie prądu stałego w AC dla siatki.
Hybrydowe falowniki to połączenie falownika z siatki i falownika baterii. Systemy te pozwalają na przechowywanie energii w akumulatorach do późniejszego użycia, oprócz zasilania nadmiernej mocy do siatki. Hybrydowe falowniki są idealne do aplikacji poza siecią lub zapasową mocy, w których użytkownicy mogą chcieć używać energii słonecznej, nawet gdy siatka jest opuszcza.
Umożliwiając użytkownikom zasilanie nadmiernej energii z powrotem do sieci, falowniki z siatką umożliwiają właścicielom domów i przedsiębiorstwa obniżenie rachunków za energię elektryczną poprzez pomiar netto. Stwarza to zachętę finansową do inwestowania w systemy energii słonecznej, pomagając zrekompensować koszty instalacji z góry.
Falowniki sieciowe umożliwiają integrację czystej, odnawialnej energii do siatki. Zmniejszając poleganie na paliwach kopalnych i zmniejszając emisję gazów cieplarnianych, energia słoneczna przyczynia się do czystszej, bardziej zrównoważonej przyszłości energetycznej.
Falowniki z siatką pomagają ustabilizować siatkę elektryczną, zapewniając czyste i niezawodne źródło energii. Jest to szczególnie ważne, ponieważ mieszanka energii wciąż ewoluuje, a odnawialne źródła energii stają się większą częścią siatki.
Połączenie falowników sieciowych z technologią MPPT zapewnia, że systemy energii słonecznej działają w wydajności, zbierając możliwą energię z dostępnego światła słonecznego.
Falowniki z grid-tie zazwyczaj wymagają mniejszej konserwacji w porównaniu z systemami poza siecią, ponieważ nie potrzebują baterii ani złożonych systemów magazynowania. To czyni je bardziej opłacalnym rozwiązaniem na dłuższą metę.
Dla właścicieli domów, którzy chcą zmniejszyć rachunki za energię elektryczną i zwiększyć niezależność energii, falowniki z siatką są istotnym elementem mieszkalnych instalacji słonecznych. Systemy te pozwalają gospodarstwom domowym generowanie własnej władzy i zasilanie nadmiaru energii z powrotem do sieci, często z zachętami finansowymi poprzez pomiar netto.
Falki sieciowe są również szeroko stosowane w komercyjnych systemach słonecznych, w których firmy mogą skorzystać z obniżonych kosztów energii i zwiększonego zrównoważonego rozwoju. Wiele firm instaluje panele słoneczne w celu zmniejszenia śladu węglowego i zużycia zużycia energii, podczas gdy falowniki sieciowe pomagają zintegrować tę energię odnawialną z siatką.
Farmy słoneczne na dużą skalę polegają w dużej mierze na falownikach siatkowych, aby przekształcić energię prądu stałego wytwarzaną przez tysiące paneli słonecznych w elektryczność AC, które można zasilić do siatki. Instalacje te często przyczyniają się znacząco do dostaw energii w regionach, w których energia odnawialna jest rosnącą częścią sieci.
Hybrydowe falowniki siatki są również używane w aplikacjach poza siecią, w których energia słoneczna jest przechowywana w akumulatorach do późniejszego użycia. Systemy te są powszechnie stosowane w odległych obszarach, do mocy tworzenia kopii zapasowych w przypadku awarii siatki lub w domach szukających całkowitej niezależności energii.
