Сейчас в России самой лучшей альтернативой Wattrouter является подключение вашей солнечной электростанции к сетям в рамках Закона о микрогенерации. При таком подключении электрические сети становятся бесплатным аккумулятором практически бесконечной емкости для ваших излишков солнечной электроэнергии. Подробнее по ссылке..
Кроме принципа действия, используемого в WATTRouter, есть еще другие, которые также позволяют минимизировать или почти исключить передачу излишков электроэнергии в сеть.
- Уменьшение выработки сетевого фотоэлектрического инвертора при появлении излишков.
- Включение дополнительной балластной нагрузки при стабильных излишках
- Заряд аккумуляторных батарей в дневное время и разряд в ночное.
1. Уменьшение выработки сетевого фотоэлектрического инвертора при появлении излишков.
В последние годы в Европе постепенно ужесточаются требования к солнечным электростанциям на крышах домов. Прошли времена, когда за отданную в сеть от солнечных батарей электроэнергию платили больше, чем розничная цена электроэнергии для потребителей. Так называемый Feed-in tariff выполнил свою задачу — его применение привело к взрывному росту применения солнечных батарей и к снижению их стоимости. Теперь, после отмены повышенных тарифов на отдачу электроэнергии в сеть, смысла отдавать энергию в сеть нет. Более того, увеличение мощности солнечных батарей, подключенных к сети, начало создавать проблемы при регулировании распределения мощности в сетях. В Германии зафиксированы дни, когда генерация электроэнергии от солнечных батарей составляла 50 и более процентов от общего потребления.
Поэтому в Европе не только существенно снизили тариф на отданную в сеть электроэнергию, но и стали не вводить ограничения на отдачу электроэнергии в сеть. Определенная доля электроэнергии (обычно около 70%) от общей выработки солнечных батарей должна быть потреблена на месте.
Ведущие производители сетевых фотоэлектрических инверторов разработали устройства, позволяющие снижать выработку энергии солнечными батареями, если их генерация превышает нагрузку в доме в данный момент. Такие устройства сделали Steca Solar, SMA, Fronius и другие. Эти устройства (по сути специальные счетчики электроэнергии с выходом для управления сетевым инвертором) работают только в паре с инверторами того же производителя. Примеры приведены ниже.
Почти все китайские производители сетевых фотоэлектрических инверторов (например, хорошие инверторы делает SofarSolar и Deye) имеют функцию ограничения генерируемой мощности при появлении излишков электроэнергии, передаваемой в сеть. У выше упомянутого производителя SofarSolar модели мощностью до 5 кВт имеют встроенную функцию уменьшения выработки по данным внешнего датчика тока. Для моделей выше 5 кВт и всех трехфазных моделей требуется специальный управляющий счетчик электроэнергии, который ограничивает мощность солнечного инвертора при появлении излишков энергии. С более ранними 3-фазными моделями также использовался внешний блок делимитера ARPC, который управляет сетевым инвертором и снижает его мощность при появлении излишков солнечной электроэнергии.
В отличие от европейских устройств, вместе с китайскими инверторами применяются унифицированные «умные» счетчики, которые можно применять с сетевыми инверторами разный производителей. Может потребоваться небольшая донастройка для согласования счетчика и сетевого инвертора.
Steca разработала коммутационные блоки SEM и ALD1 ALE3 для своих СИ.
Данное оборудование, по заверениям немцев, регулирует потоки энергии и ограничивает выход в сеть избытка энергии, т. е. разрешает сетевым инверторам генерировать ровно столько электроэнергии, сколько способна потребить нагрузка. Есть также возможность подключать дополнительную нагрузку, если есть устойчивое превышение генерации над потреблением.
Может использоваться только с сетевыми фотоэлектрическими инверторами coolcept, coolcept-120, coolcept-x, coolcept³, coolcept³-x, StecaGrid 8000+ 3ph и 10000+ 3ph
Управление отдачей электроэнергии в сеть
StecaGrid SEM предлагает различные варианты реализации управления отдачей солнечной электроэнергии в сеть. Приемник ripple control от поставщика электроэнергии может быть установлен в системе. Начиная с версии прошивки 3.0, отдача электроэнергии в сеть может быть ограничена на заданном уровне, или ripple control signal может быть переключен на релейный выход. Индивидуальные режимы работы выбираются и задаются через бесплатное программное обеспечение StecaGrid User. К StecaGrid SEM может быть подключено до 10 сетевых инверторов через интерфейс RS 485.
Легкая установка
StecaGrid SEM может быть установлен в электрическом шкафу рядом с приемником ripple control. Корпус устройства имеет размеры, сочетаемые с типовыми электрическими шкафами и может быть смонтировал на top-hat рейку. Его размер — 4 HP. Прямое питание напряжением 230 В, адаптер для питания постоянным током не нужен.
Легкодоступный сервисный интерфейс
Все присоединенные инверторы StecaGrid доступны через USB интерфейс на StecaGrid SEM. Соединение с компьютером возможно при помощи стандартного USB кабеля.
У SMA тоже есть Power Control Module для сетевых инверторов которые понижают мощность. Только про приборы — измеритель мощности и программируемый логический контроллер который управляет Power Control Module пишут что должны быть выбраны установщиком.
У немцев закон просто такой для частников, при продаже солнечного электричества нужно как минимум 30% брать из сети, вот и попридумывали блочки, которые режут выработку, подгоняя под эти 30%.
Что лучше — WattRouter или ограничение генерации?
По сравнению с WATTRouter решение c ограничением мощности имеет существенный недостаток — потерю потенциальной выработки электроэнергии в моменты, когда генерация превышает потребление. Из-за того, что в типичном доме пики потребления обычно в утренние и вечерние часы, а пик генерации — в дневные часы, то существенная часть энергии, которую солнечные батареи могли бы сгенерировать, пропадает. Это значительно увеличивает, если не вообще отменяет, срок окупаемости солнечной электростанции.
Если нужно полностью исключить отдачу в сеть путем снижения генерации электроэнергии от солнечных батарей, то нужно использовать сетевые фотоэлектрические инверторы с функцией ограничения отдачи в сеть (например, SofarSolar, Deye SUN, и т.п.). Более того, эти инверторы сами гораздо дешевле немецких, и при мощности до 5 кВт не нужно доплачивать за функцию предотвращения излишков электроэнергии в сеть — нужен только внешний датчик тока стоимостью около 10 долларов. Но и для трехфазных мощных моделей инверторов SofarSolar блок ограничения мощности стоит дешевле, чем даже WATTrouter ECO, и, конечно же, дешевле устройств от Steca и SMA.
Нужно принимать во внимание, что контроллеры ограничения отдачи в сеть:
1) работают только с некоторыми сетевыми инверторами определенного производителя
2) это решение не позволяет полностью использовать дорогую солнечную электроэнергию, оно только искусственно ограничивает генерацию солнечных батарей, если сети не могут принять излишков.
WATTRouter намного универсальнее и позволяет решать нашу основную задачу — максимизировать выработку и полезное потребление солнечной электроэнергии.
Заряд аккумуляторных батарей в дневное время и разряд в ночное.
Преимущества и недостатки аккумуляторного решения известны и подробно описаны в теме про гибридные инверторы на forumhouse.
Кратко: при наличии сети преимущество фактически одно — резервное электроснабжение. Недостатков же гораздо больше — необходимость иметь АБ, неполное использование энергии от СБ, потери в инверторе на преобразование, низкое напряжение на СБ приводит к большим потерям в проводах и требует большего их сечения и т. п. Все это описано также в разделах «Автономное электроснабжение«
При ежедневных циклах заряд-разряд применять можно только литиевые аккумуляторы, которые имеют ряд преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами при работе в цикличных режимах.
По стоимости же одна АБ 200 А*ч стоит примерно как WattRouter. Если резерв не нужен — гораздо выгоднее ставить сетевые фотоэлектрические инверторы + WATTRouter. А еще лучше — подключаться по Закону о микрогенерации.
С небольшим натягом можно обозначить еще одно преимущество батарейного решения — перенос потребления части солнечной энергии на вечер. Но это требует циклирования АБ и увеличенной их емкости. У нас есть клиенты, которые фанатично стремятся к максимальному использования энергии солнца, аргументируя это тем, что «если я поставил себе СБ, то хочу их использовать по максимуму, а энергию от сети потреблять по минимуму».
Если нужно продлить время потребления энергии от СБ, предпочтительнее повернуть часть СБ на юго-запад. Может генерация общая и снизится, но зато она частично перенесется на вечерний пик потребления, при этом износ АБ будет меньше.
Самодельные устройства для ограничения отдачи излишков энергии в сеть
Еще до ухода производителя Wattrouter с российского рынка, предпринимались попытки сделать устройства для контроля отдачи энергии от ВИЭ в сеть.
Мы не будем упоминать устройства на основе старых индукционных счетчиков с «бумажками-шторками» и фотореле, они не идут ни в какое сравнение по функционалу с wattrouter. Есть темы на Форумхаус с обсуждениями Wattrouter и его аналогов, в них представлены идеи устройств, которые могут заменить по функциям WR