Гибридный инвертор: что это и как выбрать

Гибридный инвертор — это один корпус, в котором собраны три устройства: преобразователь энергии панелей, зарядное устройство для аккумулятора и источник резервного питания. Он работает параллельно с сетью, заряжает и разряжает батарею, а при отключении сети продолжает питать выбранные нагрузки. Выбирают его по пяти параметрам: мощность выхода, вход панелей, ток заряда и разряда батареи, резервный выход и время переключения. Ниже — что стоит за каждым из них и в каком порядке их проверять.

Чем гибрид отличается от сетевого и автономного инвертора

Сетевой инвертор умеет одно: превращать постоянный ток панелей в переменный и отдавать его в домашнюю сеть синхронно с внешней. Пропала сеть — он обязан отключиться, даже если на крыше полное солнце. Автономный инвертор, наоборот, сам создаёт сеть от батареи, но в общую сеть ничего не отдаёт. Гибрид совмещает оба поведения.

Возможность	Сетевой	Гибридный	Автономный
Питание дома от панелей одновременно с сетью	да	да	ограниченно: сеть служит запасным входом
Работа с аккумулятором	нет	да	да
Питание при отключении сети	нет	да, через резервный выход	да
Выдача излишков в сеть	да	да, можно запретить	нет
Заряд батареи от сети по расписанию	нет	да	да, у многих моделей

Отсюда и выбор. Если сеть надёжная, а цель — снизить счёт днём, хватит сетевого инвертора: он дешевле. Гибрид нужен там, где есть хотя бы одно из трёх: отключения, желание пользоваться солнечной энергией вечером или двухзонный тариф, на котором выгодно сдвигать потребление. Подробное сравнение схем — в статье о сетевой, гибридной и автономной станции.

Порты гибрида: что к чему подключается

Понимание портов снимает половину вопросов о выборе. У типичного гибрида их пять.

• Входы панелей (PV). Сюда приходят цепочки панелей. Каждый вход с отдельным трекером MPPT ищет точку максимальной мощности для своей цепочки.
• Батарея. Силовые клеммы и отдельный разъём связи с системой управления батареи (BMS).
• Сеть (Grid). Соединение с вводом дома. Через этот порт инвертор берёт энергию из сети и отдаёт в неё излишки. Нагрузки, оставшиеся на стороне этого порта, при аварии сети обесточатся.
• Резервный выход (Load, Backup). Линия к нагрузкам, которые должны работать всегда. Пока сеть есть, они питаются транзитом через инвертор, при аварии — от батареи и панелей.
• Вход генератора. Есть у многих моделей: позволяет подключить топливный генератор, чтобы подзаряжать батарею в долгую аварию.

Кроме того, к инвертору подключают датчики тока или счётчик на вводе дома. Без них он не видит, сколько дом берёт из сети, и не может ни точно покрывать нагрузки, ни ограничивать выдачу.

Мощность: считайте одновременную нагрузку, а не счёт за месяц

Номинальная мощность — это то, что инвертор отдаёт длительно. Пока сеть есть, нехватку он добирает из сети, поэтому в обычном режиме дом мощностью инвертора не ограничен. Ограничен только ток, который инвертор пропускает транзитом на резервный выход, — он указан в паспорте. Всё меняется при аварии: резервные нагрузки питает только сам инвертор.

Поэтому мощность выбирают по сумме приборов, которые могут работать на резервной линии одновременно. Пример для дома с газовым котлом:

• холодильник — 0,15 кВт;
• котёл с циркуляционным насосом — 0,15 кВт;
• освещение, роутер, телевизор — 0,3 кВт;
• скважинный насос с мощностью на валу 1 кВт — около 1,4 кВт из сети;
• чайник — 2 кВт.

Сумма: 0,15 + 0,15 + 0,3 + 1,4 + 2 = 4 кВт. Если добавить микроволновую печь на 1,2 кВт, выйдет 5,2 кВт — инвертор на 5 кВт окажется на пределе. Решений два: взять следующую ступень мощности или не выводить на резервную линию всё подряд.

Вторая проверка — пуск двигателей. Насос и компрессор в момент включения берут ток в 3–7 раз выше рабочего, и инвертор должен выдержать этот бросок за счёт кратковременной перегрузочной способности. Как это считать, разобрано в статье о пусковых токах.

Вход панелей: напряжение, ток и число MPPT

У входа панелей четыре важных числа, и все они есть в паспорте инвертора.

• Максимальное входное напряжение. Его нельзя превышать ни при каких условиях. Напряжение цепочки растёт на морозе, поэтому длину цепочки считают по напряжению холостого хода панели при самой низкой температуре в вашей местности. Откуда брать эти цифры — в статье о характеристиках панели.
• Рабочий диапазон MPPT. Напряжение цепочки в жаркий день должно оставаться внутри диапазона, иначе трекер не сможет держать точку максимальной мощности.
• Максимальный ток входа. Панели с крупными ячейками дают ток 14–18 А. Вход должен быть рассчитан на этот ток, а если в один трекер заводят две цепочки параллельно — на удвоенный.
• Число независимых MPPT. Два ската с разной ориентацией — два трекера. Панели с востока и запада в одной цепочке мешают друг другу.

Суммарную мощность панелей обычно берут с запасом к мощности инвертора — в 1,1–1,3 раза. Панели редко выдают паспортную мощность: мешают нагрев, угол и потери в кабеле. У гибрида допустимый максимум по панелям указан в паспорте отдельной строкой: часть энергии может идти в батарею мимо выхода переменного тока.

Батарея: напряжение, ток заряда и разряда

Гибриды делятся на два класса: под низковольтную батарею 48 В и под высоковольтную в сотни вольт. Классы между собой не совместимы, поэтому батарею и инвертор выбирают парой. Разница — в токах: при 5 кВт и напряжении батареи 51,2 В ток составляет 5 000 ÷ 51,2 ≈ 98 А. Отсюда толстые короткие кабели и требование ставить батарею рядом с инвертором. Подробнее — в статье о низковольтных и высоковольтных аккумуляторах.

Ток заряда и разряда определяет две вещи.

Мощность в резерве. Инвертор отдаст от батареи не больше, чем разрешают он сам и BMS батареи. Если модуль на 5 кВт·ч допускает длительный ток 50 А, это 50 × 51,2 ≈ 2,6 кВт. Для полных 5 кВт в резерве понадобятся два таких модуля, даже если по ёмкости хватило бы одного.

Скорость заряда. Батарея на 10 кВт·ч при токе 100 А (около 5,1 кВт) заряжается примерно за два часа, при 50 А — за четыре. Это важно зимой, когда солнечное окно короткое, и на ночном тарифе.

И третье условие — связь. Литиевая батарея должна обмениваться данными с инвертором по шине CAN или RS485: BMS сообщает уровень заряда и допустимые токи. Список совместимых батарей публикует производитель инвертора; с батареей не из списка система может работать только по напряжению, а это грубее и рискованнее.

Резервный выход и время переключения

Резерв у гибрида не «на весь дом по умолчанию». Питание при аварии получают только линии, заведённые на резервный выход. Поэтому при монтаже щит делят на две части: резервируемую (котёл, холодильник, свет, насос, связь) и остальную (электроплита, бойлер, тёплые полы), которая остаётся на сетевой стороне.

При пропаже сети инвертор отсоединяется от неё и начинает питать резервную линию сам. Типичное время переключения у гибридов с резервным выходом — порядка 10–20 мс. Котёл, холодильник, роутер и большинство компьютерных блоков питания этого не замечают. Если в доме есть оборудование, чувствительное к перерывам питания, сверьте время переключения в паспорте конкретной модели.

Ещё один параметр — мощность резервного выхода: обычно она равна номинальной, но предел кратковременной перегрузки и его длительность у каждой модели свои.

Порядок выбора

1. Определите ввод: одна фаза или три. От этого зависит класс инвертора.
2. Сформулируйте задачу: экономия, резерв или то и другое. От неё зависит ёмкость батареи.
3. Составьте список резервных нагрузок и сложите мощности тех, что работают одновременно. Проверьте пусковые токи.
4. Определите мощность панелей по площади крыши и потреблению, разложите их по цепочкам и сверьте с входом инвертора.
5. Подберите батарею: ёмкость по задаче, ток по мощности резерва, совместимость по списку производителя.
6. Проверьте, что есть датчики тока или счётчик на ввод и модуль мониторинга.

Модели с характеристиками собраны в разделе гибридных инверторов. Если хочется, чтобы подбор проверил инженер, оставьте заявку на расчёт: понадобятся годовое потребление, тип ввода и список резервных нагрузок.

Частые вопросы

Можно ли поставить гибрид без батареи и докупить её позже?

Большинство гибридов работает без батареи как сетевой инвертор — это указано в руководстве. Резерва в таком режиме нет. Батарею подключают позже без переделки станции, если заранее оставлены место рядом с инвертором и резервная линия в щите.

Будет ли гибрид работать при отключении сети?

Да, но только на резервном выходе и пока хватает заряда батареи и солнца. Нагрузки, оставленные на сетевой стороне, на время аварии останутся без питания.

Нужно ли брать инвертор на всю выделенную мощность дома?

Нет. Выделенная мощность — это предел для сети. Инвертор выбирают по мощности панелей и по одновременной нагрузке резервной линии, которая обычно в разы меньше.

Чем опасен инвертор «с запасом на вырост»?

Ничем, кроме цены и чуть большего собственного потребления. Но запас по инвертору не заменяет запас по батарее: мощность в резерве ограничит ток, который разрешает BMS.