Inverter a rete - Grid-tie inverter

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Ingegneria Energetica
Conversione di energia elettrica
Infrastrutture elettriche
Componenti per sistemi di alimentazione elettrica
Da non confondere con Synchronverter .
Inverter per pannello solare collegato alla rete
Inverter trifase grid-tie per grandi impianti a pannelli solari

Un inverter grid-tie converte la corrente continua (DC) in una corrente alternata (AC) adatta per essere immessa in una rete elettrica, normalmente 120 V RMS a 60 Hz o 240 V RMS a 50 Hz. Gli inverter grid-tie vengono utilizzati tra i generatori di energia elettrica locali: pannello solare , turbina eolica , idroelettrico e rete.

Per iniettare energia elettrica in modo efficiente e sicuro nella rete, gli inverter collegati alla rete devono corrispondere accuratamente alla tensione e alla fase della forma d' onda CA sinusoidale della rete .

Alcune compagnie elettriche pagano per l'energia elettrica che viene immessa nella rete.

Pagamento per potenza iniettata

Le compagnie elettriche, in alcuni paesi, pagano per l'energia elettrica che viene immessa nella rete elettrica. Il pagamento è organizzato in diversi modi.

Con lo scambio sul posto l'azienda elettrica paga la potenza netta immessa in rete, così come rilevata da un contatore presso la sede del cliente. Ad esempio, un cliente può consumare 400 chilowattora in un mese e può restituire 500 chilowattora alla rete nello stesso mese. In questo caso l'azienda elettrica pagherebbe il saldo di 100 chilowattora di energia immessa in rete. Negli Stati Uniti, le politiche di misurazione sul posto variano in base alla giurisdizione.

La tariffa incentivante , basata su un contratto con una società di distribuzione o altra autorità elettrica, è la tariffa in cui il cliente viene pagato per l'energia elettrica immessa nella rete.

Negli Stati Uniti, i sistemi di alimentazione interattivi con la rete sono specificati nel National Electric Code , che impone anche i requisiti per gli inverter interattivi con la rete.

operazione

Gli inverter grid-tie convertono l'energia elettrica in corrente continua in corrente alternata adatta per essere immessa nella rete dell'azienda elettrica. Il grid tie inverter (GTI) deve corrispondere alla fase della rete e mantenere la tensione di uscita leggermente superiore alla tensione di rete in ogni istante. Un moderno inverter grid-tie di alta qualità ha un fattore di potenza unitario fisso, il che significa che la tensione e la corrente di uscita sono perfettamente allineate e il suo angolo di fase è entro 1 grado dalla rete elettrica CA. L'inverter dispone di un computer di bordo che rileva la forma d'onda della rete CA corrente ed emette una tensione corrispondente alla rete. Tuttavia, fornire potenza reattiva alla rete potrebbe essere necessario per mantenere la tensione nella rete locale entro i limiti consentiti. Diversamente, in un segmento di rete con una notevole potenza da fonti rinnovabili, i livelli di tensione potrebbero aumentare troppo nei momenti di alta produzione, cioè intorno a mezzogiorno con i pannelli solari.

Gli inverter grid-tie sono inoltre progettati per disconnettersi rapidamente dalla rete in caso di guasto della rete pubblica. Questo è un requisito NEC che garantisce che in caso di blackout, l'inverter di collegamento alla rete si spenga per evitare che l'energia che trasferisce danneggi gli operatori di linea inviati a riparare la rete elettrica.

Configurato correttamente, un inverter di collegamento alla rete consente al proprietario di una casa di utilizzare un sistema di generazione di energia alternativo come l'energia solare o eolica senza ricablaggi estesi e senza batterie. Se l'energia alternativa prodotta è insufficiente, il deficit proviene dalla rete elettrica.

tipi

All'interno di un inverter di collegamento alla rete accoppiato a trasformatore SWEA da 250 W

Gli inverter grid-tie includono tipi convenzionali a bassa frequenza con accoppiamento a trasformatore, nuovi tipi ad alta frequenza, anche con accoppiamento a trasformatore e tipi senza trasformatore. Invece di convertire la corrente continua direttamente in CA adatta alla rete, i tipi di trasformatori ad alta frequenza utilizzano un processo informatico per convertire la potenza in alta frequenza e poi di nuovo in CC e quindi alla tensione di uscita CA finale adatta alla rete.

Gli inverter senza trasformatore, diffusi in Europa, sono più leggeri, più piccoli e più efficienti degli inverter con trasformatore. Ma gli inverter senza trasformatore sono stati lenti ad entrare nel mercato statunitense a causa delle preoccupazioni che gli inverter senza trasformatore, che non hanno isolamento galvanico tra il lato CC e la rete, potrebbero iniettare pericolose tensioni e correnti CC nella rete in condizioni di guasto.

Tuttavia, dal 2005, il NEC della NFPA consente inverter senza trasformatore, o non isolati galvanicamente, rimuovendo il requisito che tutti i sistemi elettrici solari siano a massa negativa e specificando nuovi requisiti di sicurezza. Gli emendamenti a VDE 0126-1-1 e IEC 6210 definiscono la progettazione e le procedure necessarie per tali sistemi: principalmente, misurazione della corrente di terra e test di isolamento da CC a rete.

Schede tecniche

Le schede tecniche dei produttori per i loro inverter di solito includono i seguenti dati:

  • Potenza di uscita nominale : questo valore è fornito in watt o kilowatt. Per alcuni inverter, possono fornire un valore nominale di uscita per diverse tensioni di uscita. Ad esempio, se l'inverter può essere configurato per un'uscita da 240 VAC o 208 VAC, l'uscita di potenza nominale potrebbe essere diversa per ciascuna di queste configurazioni.
  • Tensione/e di uscita : questo valore indica le tensioni di rete a cui l'inverter può collegarsi. Per gli inverter più piccoli per uso residenziale, la tensione di uscita è generalmente di 240 VAC. Gli inverter destinati ad applicazioni commerciali sono disponibili per 208, 240, 277, 400, 480 o 600 VAC e possono anche produrre alimentazione trifase .
  • Efficienza di picco : L'efficienza di picco rappresenta la massima efficienza che l'inverter può raggiungere. La maggior parte degli inverter grid-tie sul mercato a luglio 2009 ha un'efficienza di picco superiore al 94%, alcuni addirittura del 96%. L'energia persa durante l'inversione è per la maggior parte convertita in calore. Di conseguenza, affinché un inverter emetta la sua potenza nominale, deve avere un ingresso di potenza che supera la sua uscita. Ad esempio, un inverter da 5000 W che funziona a piena potenza con un'efficienza del 95% richiede un input di 5.263 W (potenza nominale divisa per efficienza). Gli inverter in grado di produrre energia a diverse tensioni CA possono avere efficienze diverse associate a ciascuna tensione.
  • Efficienza ponderata CEC : questa efficienza è pubblicata dalla California Energy Commission sul suo sito web GoSolar. A differenza dell'efficienza di picco, questo valore è un'efficienza media ed è una migliore rappresentazione del profilo operativo dell'inverter. Gli inverter in grado di produrre energia a diverse tensioni CA possono avere efficienze diverse associate a ciascuna tensione.
  • Corrente massima in ingresso : Questa è la quantità massima di corrente continua che l'inverter può utilizzare. Se un sistema, ad esempio le celle solari, produce una corrente superiore alla corrente massima in ingresso, tale corrente non viene utilizzata dall'inverter.
  • Corrente di uscita massima : La corrente di uscita massima è la corrente alternata continua massima che l'inverter può fornire. Questo valore viene generalmente utilizzato per determinare la corrente nominale minima dei dispositivi di protezione da sovracorrente (ad es. interruttori e fusibili) e sezionatori richiesti per il circuito di uscita. Gli inverter in grado di produrre energia a diverse tensioni CA hanno uscite massime diverse per ciascuna tensione.
  • Tensione di inseguimento della potenza di picco : rappresenta l'intervallo di tensione CC in cui opera l'inseguitore di potenza del punto massimo dell'inverter. Il progettista dell'impianto deve configurare le stringhe in modo ottimale in modo che durante la maggior parte dell'anno la tensione delle stringhe rientri in questo intervallo. Questo può essere un compito difficile poiché la tensione fluttua con le variazioni di temperatura.
  • Tensione di avvio : questo valore non è elencato su tutte le schede tecniche dell'inverter. Il valore indica la tensione CC minima richiesta per l'accensione e il funzionamento dell'inverter. Questo è particolarmente importante per le applicazioni solari, perché il progettista del sistema deve essere sicuro che ci sia un numero sufficiente di moduli solari collegati in serie in ogni stringa per produrre questa tensione. Se questo valore non viene fornito dal produttore, i progettisti di sistemi utilizzano in genere la banda inferiore dell'intervallo di tensione di tracciamento della potenza di picco come tensione minima dell'inverter.
  • Grado di protezione IPxx : il grado di protezione dell'ingresso o il codice IP classifica e classifica il livello di protezione fornito contro l'ingresso di corpi estranei solidi (prima cifra) o acqua (seconda cifra), una cifra più alta significa una protezione maggiore. Negli Stati Uniti il tipo di custodia NEMA viene utilizzato in modo simile alla classificazione internazionale. La maggior parte degli inverter è classificata per l'installazione all'aperto con IP45 (nessuna protezione dalla polvere) o IP65 (a tenuta di polvere), o negli Stati Uniti, NEMA 3R (nessuna protezione dalla polvere portata dal vento) o NEMA 4X (polvere portata dal vento, spruzzi d'acqua diretti e protezione aggiuntiva contro la corrosione).
  • Certificazioni/conformità : certificazioni richieste dalle aziende elettriche e codici elettrici locali per l'approvazione del collegamento alla rete come UL 1741 e lo standard emergente UL 1741SA

Guarda anche

Riferimenti e approfondimenti

link esterno

  • Elenco degli inverter idonei della California - Questo è l'elenco ufficiale della California Energy Commission (CEC) degli inverter idonei per il programma di sconti della California. Anche altri stati usano questo elenco.
  • Strumento di confronto inverter grid-tie - sito web che consente alle persone di confrontare le schede tecniche di vari inverter grid-tie. È inoltre possibile utilizzare il sito Web per filtrare e cercare gli inverter in base ai dati tecnici.