Grid-tie inverter (în rusă se folosește cuvântul Dependent sau Slave inverter [1] ) este un dispozitiv care transformă curentul electric continuu (DC) în curent alternativ ( AC ) pentru a furniza energie rețelei electrice; de obicei 120 volți AC 60 Hz sau 240 V AC 50 Hz . Invertoarele grid-tie sunt instalate între sursele locale de energie: panouri solare , turbine eoliene , energie hidroelectrică , și rețeaua electrică [2] . Dezvoltarea energiei alternative și stimularea acestei direcții de către autorități a dus la instalarea în masă a invertoarelor de rețea în gospodăriile obișnuite care generează energie electrică din surse regenerabile de energie (SRE). De asemenea, scopul principal al invertorului este de a transmite cu precizie tensiunea.
Diferența față de invertorul tradițional , care convertește curentul continuu în curent alternativ, este că monitorizează faza și frecvența rețelei în care este furnizată energia.
Pentru a transfera puterea eficient și în siguranță către rețeaua de legătură, invertoarele trebuie să urmărească cu acuratețe tensiunea și fazele formei de undă sinusoidală a rețelei de curent alternativ (AC).
Unele companii energetice plătesc pentru electricitatea care este transferată în rețeaua publică. În Rusia, legislația permite persoanelor fizice să vândă energie electrică, începerea a fost făcută pe 28 decembrie 2010 [3] în N 35-FZ „On Electricity” [4] . Aceste modificări prevăd introducerea unui mecanism de dezvoltare a sectorului de producere a energiei electrice bazat pe utilizarea surselor regenerabile de energie (SRE) - încheierea de contracte pe termen lung pentru cumpărarea și vânzarea de capacitate la un preț special. În 2017, guvernul Federației Ruse a aprobat un plan de stimulare a microgenerarii pe bază de surse regenerabile de energie (SRE) de până la 15 kW, garantând că furnizorii de energie electrică vor fi obligați să cumpere electricitatea generată de la populație, aceste venituri nu vor fi impozitate [ 5] .
Invertoarele de rețea convertesc puterea DC în putere AC adecvată pentru alimentarea rețelei publice. Invertorul de rețea (GTI) trebuie să urmeze faza rețelei și, cu o precizie foarte mare, să mențină continuu tensiunea de ieșire puțin peste tensiunea rețelei. Un invertor de rețea modern de înaltă calitate are un factor de putere fix - produce o tensiune și un curent de ieșire de precizie, iar avansul de fază este cu 1 grad față de rețeaua de curent alternativ. Invertorul este controlat de un microprocesor care monitorizează forma de undă curentă a tensiunii de rețea de curent alternativ și emite o tensiune care se potrivește exact cu tensiunea rețelei. Cu toate acestea, este de asemenea necesar să se furnizeze putere reactivă rețelei pentru a menține tensiunea în rețeaua locală în valori acceptabile. În caz contrar, supratensiunile în rețea sunt posibile în sistemele de mare putere atunci când generarea de energie atinge apogeul, de exemplu în jurul prânzului de la panouri solare.
Invertoarele Grid-Tie au, de asemenea, o caracteristică importantă pentru deconectarea rapidă de la rețea dacă tensiunea din rețea se defectează dintr-un motiv oarecare. Această cerință a Codului electric național al SUA (NEC) [6] asigură că invertorul de rețea este oprit, astfel încât rețeaua electrică să fie deconectată atunci când este întreținută de lucrătorii rețelei.
Un invertor de rețea instalat corespunzător permite gospodăriei să utilizeze un sistem alternativ de generare a energiei, cum ar fi energia solară sau eoliană, fără întreținere sau fără nevoie de baterii. Dacă nu există suficientă energie din surse alternative, atunci lipsa energiei va veni automat din rețeaua electrică.
Invertoarele de rețea sunt împărțite în transformator tradițional de joasă frecvență, transformator mai modern de înaltă frecvență, permițând utilizarea de transformatoare mai mici și fără transformator. [7] Invertoarele de joasă frecvență convertesc curentul continuu direct în curent alternativ potrivit pentru rețeaua electrică. Invertoarele de înaltă frecvență controlate de microcontroler convertesc DC în AC la frecvență înaltă, apoi rectifică în DC și abia apoi îl convertesc la o tensiune finală de ieșire AC adecvată rețelei electrice. [8] Invertoarele fără transformator populare în Europa sunt mai ușoare, mai mici și mai eficiente decât omologii lor cu transformator. Dar versiunile fără transformator ale invertoarelor de rețea nu au putut intra pe piața din SUA pentru o perioadă foarte lungă de timp din cauza opoziției autorității de reglementare, care a afirmat că, fără izolarea galvanică, astfel de dispozitive sunt potențial periculoase și pot perturba funcționarea rețelei electrice în mod non-standard. condiții [9]
Companiile de electricitate, în unele țări, plătesc pentru electricitatea care este injectată în rețeaua publică. Plata este aranjată în mai multe moduri.
Într -un sistem net de contorizare, compania plătește energia electrică a puterii utile introduse în rețeaua electrică, înregistrată de contorul de energie electrică. De exemplu, un client poate consuma 400 de kilowați-oră într-o lună și poate returna 500 de kilowați-oră la rețea în aceeași lună. În acest caz, compania electrică va plăti pentru 100 de kilowați-oră de energie echilibrată reintrodusă în rețea. În SUA, politicile contabile nete variază în funcție de jurisdicție.
Tariful de alimentare se emite pe baza unui acord cu o companie de distribuție sau cu altă autoritate de energie electrică, în care clientul a plătit pentru energia electrică transferată în rețeaua electrică.
În Statele Unite, sistemele grid-to-grid sunt descrise în Codul electric național al SUA (NEC) , care prevede, de asemenea, cerințe pentru invertoarele de rețea.
În mod tradițional, și mai ales acolo unde nu există rețea electrică, acumularea de energie din panouri solare , turbine eoliene , minicentrale hidroelectrice are loc în baterii . Stocarea energiei este necesară pentru a netezi vârfurile consumului de sarcină și generarea neuniformă a energiei, cum ar fi celulele fotovoltaice, care practic încetează să producă energie pe timp de noapte și în timpul norii intens. Costul bateriilor , care au o durată de viață destul de limitată (de exemplu, 3-5 ani pentru bateriile cu plumb ) aduce o contribuție foarte semnificativă la costul final al energiei electrice generate din surse regenerabile și este semnificativ mai mare decât energia electrică obținută acum pe un industrial. scara: de la centrale nucleare .generatoare hidro si gaze. Bateriile sunt veriga cea mai slabă a energiei alternative. Bateriile cu gel și litiu-ion durează mai mult, până la 10 ani, dar costă de 5 ori mai mult decât bateriile convenționale.
Un acumulator electric chimic nu este singura modalitate de stocare a energiei, dar cel mai adesea este optim din punct de vedere al costurilor de implementare. Centrala de stocare prin pompare folosește principiul stocării prin pompare , dar costurile inițiale pentru construcție și exploatare sunt încă mari și depind foarte mult de condițiile naturale și climatice.
Aproape toate aceste dezavantaje sunt lipsite de capacitatea de a furniza energie imediat celor unde este necesară în acest moment, și anume, rețelei energetice. Cu ajutorul unui invertor Grid-Tie , energia verde furnizează imediat surplusul rețelei generate consumatorilor care au nevoie de el, iar în acele momente în care producerea de energie se oprește (de exemplu, noaptea pentru panourile solare), consumatorii primesc energie de la sistem general generat din alte surse.