Что такое инвертор?

Работаю с солнечными батареями с 2021 года, совершил практически все возможные ошибки, кошелек легче, но в доме есть электричество, а у соседей нет… стоит ли оно того?

Итак... инвертор.

Я попытаюсь объяснить это, не вдаваясь в технические подробности, потому что, честно говоря, когда я впервые начал изучать солнечную энергию, примерно 4 года назад, каждая статья, которую я читал, была либо слишком простой («она преобразует энергию!»), либо настолько перегружена инженерными терминами, что я просто затуманивал ее. Так что позвольте мне найти здесь золотую середину.

Инвертор принимает электричество постоянного тока и превращает его в электричество переменного тока. Вот и вся работа.

Постоянный ток=(какие солнечные панели делают, какие аккумуляторы хранят)
Переменный ток=(то, что используется в вашем доме, что выходит из розеток)

Почему это имеет значение? Потому что буквально все в вашем доме — холодильник, телевизор, зарядное устройство для телефона, эта странная лампа из ИКЕА — все требует переменного тока. Но солнечные панели дают вам постоянный ток. Значит, что-то должно это преобразовать. Это что-то — инвертор.

Я помню, как мой приятель Джейк (он тот, кто втянул меня во всю эту солнечную тему) пытался объяснить мне это на барбекю, и я подумал: «Хорошо, но почему солнечные панели не могут напрямую генерировать переменный ток?» и он просто... он посмотрел на меня так. Оказывается, это физика. Солнечные элементы производят постоянный ток. Период. Не могу это изменить. Итак, инвертор.

Хорошо, в основном есть 3 основных типа, может быть, 4, если вы хотите быть придирчивыми.

Это то, о чем думает большинство людей. В одну коробку, обычно находящуюся сбоку от вашего дома или в гараже, поместятся все ваши панели.

У моего соседа Дейва есть такая установка. Я думаю, у него около 20 панелей? Может быть, 18. Во всяком случае, один инвертор. Сам инвертор обошелся ему примерно в 1800 долларов, а затем еще в 1200 долларов за установку. Его солнечная компания пыталась продать ему микроинверторы, но он сказал: «Нет, я в порядке».

Работает нормально... пока не работает. Вот в чем дело: если один инвертор выйдет из строя (а они случаются, обычно примерно через 10 лет, насколько я видел), вся ваша система выйдет из строя. Просто... ничего. Никакой выработки электроэнергии, пока вы не замените ее. Дэйв по-прежнему силен спустя 3 года, так чтостучит по дереву.

Да, и еще одна вещь, связанная с инверторами струн: если одна панель затенена, грязна или на нее какает птица (это случается чаще, чем вы думаете), она тянет вниз всю струну. Это как рождественские гирлянды из 90-х, когда одна лампочка гаснет, и вся нить гаснет. Не так уж и плохо, но принцип схожий.

Таким образом, вместо одного большого инвертора вы устанавливаете маленький инвертор на задней стороне каждой панели. Каждая панель выполняет собственное преобразование постоянного тока в переменный прямо на крыше.

Я выбрал микроинверторы Enphase. IQ8+, если кому-то интересна эта модель. Для моей 15-панельной системы это было...проверяет старые чеки...4280 долларов только за микроинверторы. Ой. Ага. Намного дороже, чем стоил бы струнный инвертор.

Но вот почему я ни капельки об этом не жалею:

Если на одной панели возникают проблемы, остальные 14 продолжают работать нормально. Независимость панели в принципе.

Мониторинг просто потрясающий - — я могу точно видеть, что производит каждая панель, в режиме реального времени на своем телефоне. (Да, я проверяю это каждый день. Да, моя жена смеётся надо мной за это.)

Предполагается, что они прослужат 25 лет с гарантией, так что... теоретически мне не придется с ними возиться.

Минусы?

Дорого (я уже говорил об этом?)

Если кто-то ДЕЙСТВИТЕЛЬНО умрет, кто-то должен забраться на вашу крышу и заменить его. При использовании струнного инвертора это замена коробки-с уровня земли.

Мониторинг становится своего рода навязчивым. Как будто теперь я знаю, что моя панель № 4,-выходящая на восток, производит на 8% меньше, чем должна, и это сводит меня с ума, но недостаточно, чтобы что-то с этим сделать.

Это те, которые могут работать как с солнечными батареями, так и с батареями.

Если вы покупаете что-то вроде Tesla Powerwall, батарей Enphase или чего-то еще, вам понадобится что-то из этого. Или на самом деле — поворот сюжета — Powerwall 3 имеет встроенный модуль, который довольно удобен. Вы не соединяете несколько частей вместе.

Изначально я не пошел по этому пути, потому что в 2021 году батареи были чертовски дорогими. Примерно 15 тысяч долларов только за батарею плюс установку. Я уже тратил деньги на панели и микроинверторы, поэтому подумал: да, нет, давайте пока пропустим это.

Перенесемся в прошлый год (2024 год), и летом у нас были веерные отключения электроэнергии, и я сижу там с солнечными панелями стоимостью 25 тысяч долларов, которые буквально не могут поддерживать работу моего холодильника, потому что они автоматически-выключаются, когда сеть выходит из строя (это безопасность, предотвращает поражение электрическим током работников коммунальных предприятий, я понимаю, но все равно отстой), и я думаю... может быть, мне следовало взять батарею.

До сих пор не нажал на курок. Это примерно еще 12-15 тысяч долларов, и мне нужно убедить жену, что оно того стоит, а это сложно продать, когда электричество отключается всего несколько раз в год.

Inverter

Итак, номинальная мощность инверторов измеряется в ваттах или киловаттах. Вам нужно сопоставить это с... ну, с тем, сколько энергии вы можете использовать одновременно.

У моих друзей-инверторов обычно есть инверторы мощностью 5 или 6 кВт. Моя микроинверторная установка технически обеспечивает общую мощность 3,96 кВт (264 Вт на панель x 15 панелей), но это не совсем то же самое, потому что... на самом деле вы знаете, что я не собираюсь вдаваться в подробности об этой другой архитектуре.

Важно следующее: сможет ли он запустить все ваши вещи?

Допустим, вы бежите:

Холодильник (700 Вт работает, но около 2000 Вт, когда включается компрессор — да, это вещь)

Микроволновая печь (1200 Вт)

Свет (возможно, 100 Вт, если вы используете светодиоды, а они должны быть)

Телевизор + роутер + что угодно (300 Вт)

Оконный блок переменного тока (1500 Вт)

Это 3800 Вт в непрерывном режиме, если все работает одновременно, но этот скачок при запуске холодильника на секунду приведет к 5100 Вт.

Итак, вам нужен инвертор, который может выдерживать как минимум постоянную нагрузку и в идеале имеет некоторый запас для таких скачков напряжения при запуске. Большинство приличных инверторов могут выдержать скачок напряжения 120–150% в течение нескольких секунд.

Я усвоил это на собственном горьком опыте — ну, не я, а мой друг Том. Он купил дешевый инвертор мощностью 3000 Вт для своей солнечной установки на автофургоне и задался вопросом, почему он постоянно отключается, когда он включает микроволновую печь. Оказывается, его микроволновая печь потребляла 1200 Вт, но инвертор мог непрерывно выдавать только 3000 Вт и плохо справлялся с скачками напряжения. Его холодильник и микроволновая печь вместе превысили все возможности. Инвертор за 300 долларов выброшен на ветер, пришлось перейти на блок мощностью 4000 Вт.

Большинство бытовых солнечных батарей «привязаны к сети», что означает, что ваш инвертор синхронизируется с электросетью. Они работают вместе. Когда вы производите больше энергии, чем используете, излишки идут в сеть (и в зависимости от вашей полезности вы получаете кредиты). Когда вам нужно больше энергии, чем вы производите, вы берете ее из сети.

Вот что у меня есть. Отлично работает в 99% случаев.

Но - — и это важно — сетевые инверторы отключаются, когда сеть выходит из строя. Даже если сегодня яркий солнечный день и ваши панели выдают мощность. Инвертор не видит сигнала сети, говорит: «Нет, меня нет» и выключается.

Я НЕ понимал этого, когда впервые получил солнечную энергию. Я думал, что солнечные панели означают, что у меня будет электричество во время отключений электроэнергии. НЕПРАВИЛЬНЫЙ. Вам нужна аккумуляторная система со специальным переключателем резерва, чтобы сохранять питание во время отключений. Это совершенно отдельная вещь, которая стоит гораздо больше денег.

Существуют также автономные-инверторы для коттеджей и других устройств, которые вообще не подключены к электросети, но это не то, что нужно большинству людей. Они более сложны, потому что им приходится управлять всем самим - — создавать частоту переменного тока 60 Гц, управлять напряжением и т. д. Подключенные к сети просто синхронизируются с тем, что уже есть.

Инверторы не эффективны на 100%. Некоторая мощность теряется в виде тепла во время преобразования. Это просто физика.

Большинство хороших инверторов имеют КПД 96-97%. Некоторые заявляют о 98% (у меня в Enphase — 97,6%).

Имеет ли это значение? Эээ... типа?

Как на бумаге, инвертор с КПД 96 % против инвертора с КПД 98 % - – в системе мощностью 10 000 кВтч/год это разница в 200 кВтч. При цене 0,15 доллара за кВтч это 30 долларов в год. За 25 лет это 750 долларов. Не ничего, но и не нарушитель соглашения.

Я считаю, что БОЛЬШЕ значение имеет эффективность при частичной нагрузке. Некоторые инверторы очень эффективны при максимальной мощности, но затем эффективность падает до 85%, когда вы потребляете всего 10% номинальной мощности. Это более актуально, потому что большую часть времени вы не используете максимальную мощность системы — вы производите/используете частичную мощность.

Но, честно говоря... я не теряю сон из-за этого. Если вы ищете инверторы в диапазоне 95–98%, все в порядке. Не позволяйте ботаникам на солнечном форуме говорить вам обратное (и я говорю это как человек, который определенно был тем ботаном, который спорил об этом онлайн в 2 часа ночи).

Inverter

Тут я немного обгорел. Цитата об инверторе – это одно. Фактическая окончательная стоимость была... другой.

В моем предложении по установке солнечной батареи говорилось:

15 панелей: 12 000 долларов США.

Микроинверторы: 4280 долларов США.

Монтажные работы: $3500

Разрешения: 400 долларов США.

Итого: 20 180 долларов США.

Фактическая окончательная стоимость: 24 680 долларов США.

Почему? Потому что:

Моя электрическая панель нуждалась в обновлении (1 доллар США,800 -- это была старая панель на 100 А, требовалась 200 А)

Нужна дополнительная-панель для резервных цепей "пока мы этим занимаемся" (750 долларов США).

Плата за городскую проверку оказалась выше расчетной (дополнительно 150 долларов США)

Некоторые трубопроводы оказались длиннее, чем ожидалось (300 долларов США).

Случайные разные материалы (400 долларов США)

Я не говорю, что они меня обманули — по большей части это были законные вещи, которые всплыли во время установки. Но мне бы хотелось, чтобы кто-нибудь посоветовал мне запланировать дополнительные 20% на «вещи, которые всплывают».

А еще - — возможно, это просто мой район — но получение разрешений заняло НАВСЕГДА. Вроде 6 недель. Сама установка заняла 2 дня. Ожидание одобрения города составило полтора месяца. Запланируйте это.

Струнные инверторы: обычно гарантия 10–12 лет, часто за дополнительную плату ее можно продлить до 20–25 лет.

Микроинверторы: обычно стандартный срок службы 25 лет.

Но вот в чем дело: гарантия хороша только тогда, когда компания ее поддерживает. За последние 5 лет я видел, как три компании по производству инверторов обанкротились. Если у вас есть гарантия от компании, которой больше не существует, поздравляю, у вас есть бесполезный клочок бумаги.

Придерживайтесь громких имен:

Энфаза (микроинверторы)

SolarEdge (струнные инверторы + оптимизаторы)

SMA (струнные инверторы)

Fronius (струнные инверторы)

Generac (гибридные/аккумуляторные инверторы)

Есть ли более дешевые варианты? Ага. Стоит ли рисковать? Я бы не стал. Мой сосед купил безымянный китайский инвертор, чтобы сэкономить 600 долларов. Он умер на третьем году жизни. Компании больше не существует. Он заплатил 1400 долларов, чтобы заменить его на SolarEdge. Ложная экономия.

Я использую приложение Enphase ежедневно. Как я уже сказал, моя жена высмеивает меня за это, но неважно.

Вы можете увидеть:

Производство каждой панели в-режиме реального времени

Исторические данные прошлых лет

Какие панели неэффективны

Оповещения о состоянии системы

Это действительно полезно. Как и в прошлом месяце, я заметил, что производительность панели 7 упала до 60% от обычного уровня. Оказывается, во время грозы на него упала ветка дерева. Без наблюдения я мог бы не заметить этого несколько недель.

Ботаник данных внутри меня любит все это. У меня есть электронные таблицы. Я отслеживаю сезонные колебания. Я знаю, что моя система производит в среднем 1247 кВтч в июле и 412 кВтч в декабре. Я... возможно, у меня проблема.

Но кроме того, это ВАША система, вы заплатили за нее хорошие деньги и можете знать, как она работает.

Wi-Fi-подключение-- Мой инвертор теряет соединение с Wi-Fi примерно раз в месяц. Придется сбросить его. Проблема первого мира, но раздражает. Я научился просто жить с этим.

Обновления прошивки-- Enphase иногда выпускает обновления, а иногда что-то блокирует. Однажды это случилось с моим посланником (узлом связи), пришлось вызвать технику, чтобы сбросить его. Это было весело (не весело).

Перегрев-- Если ваш инвертор находится под прямыми солнечными лучами или в закрытом помещении, он перегреется, ухудшится или отключится. Мой стоит в гараже, там довольно прохладно, но струнный инвертор моего друга находится на стене, выходящей на юг, и летом у него проблемы. Если можете, дайте им тень.

Проблемы с отключением сети-- Иногда инвертор думает, что обнаружил проблему в сети, хотя ее нет, и выключается. Со мной такое было дважды за 4 года. Обычно просто нужен сброс.

Быстрое отключение раздражает- – Новый код требует модулей быстрого завершения работы (чтобы пожарные могли быстро вывести из строя вашу систему, если это необходимо). Иногда они срабатывают ложно. Боль в заднице при устранении неполадок, потому что коды ошибок загадочны.

Ничто из этого не является концом света, просто... происходящее в реальной жизни.

Inverter

вытягивает пальцы, потому что это становится длинным

Смотри, я вложил 24 680 долларов в эту солнечную штуку. Мои счета за электричество выросли со 180 долларов в месяц в среднем до платы за подключение в 15 долларов. Таким образом, я экономлю примерно 165 долларов в месяц=1980 долларов в год.

Срок окупаемости: 12,5 лет.

Добавьте батарею, которую я, вероятно, в конечном итоге получу: окупаемость, скорее, 18-20 лет.

Финансово? Все нормально. Не удивительно. Я не разбогатею на этом. Но через 10 лет, когда тарифы на электроэнергию у моих соседей вырастут на 50% (кажется вероятным), а у моих нет, ситуация будет выглядеть лучше.

Не-причины, связанные с финансами. Я рад, что сделал это:

Экологическая вина смягчена

Приятно создавать свою собственную силу

Забавная техническая игрушка (мониторинг, оптимизация и все такое)

Когда сеть отключится и я в конце концов получу эту батарею... самодовольное удовлетворение

Не-причины, о которых я иногда сожалею:

Черт возьми, это было дорого

Это не так «установил и забыл», как я ожидал.

ТСЖ меня огорчило по поводу панелей (мы разобрались, но все же)

Конкретно инвертор? Выбирайте качество. Это мой главный вывод. Не скупитесь. Получите мониторинг. Подберите размер правильно. И бюджетируйте больше, чем вам цитируют, потому что всегда что-то всплывает.

Еще одна вещь, которую я хотел бы знать раньше

Да, и если вы в конечном итоге получите батарею - обратите внимание наионная литиевая батареяпараметры. Они легче, заряжаются быстрее и не имеют проблем с температурным разгоном, которые свойственны некоторым старым батареям. Хотелось бы, чтобы кто-нибудь упомянул об этом до того, как я начал оценивать свинцово-кислотные системы резервного копирования, как пещерный человек.