Grid-tie inverter (venäjäksi käytetään sanaa Dependent tai Slave inverter [1] ) on laite, joka muuntaa tasavirtasähkön ( DC) vaihtovirraksi ( AC ) syöttääkseen energiaa sähköverkkoon; tyypillisesti 120 V AC 60 Hz tai 240 V AC 50 Hz . Grid-tie-invertterit asennetaan paikallisten energialähteiden väliin: aurinkopaneelit , tuuliturbiinit , vesivoima ja sähköverkko [2] . Vaihtoehtoisen energian kehittäminen ja viranomaisten kannustaminen siihen on johtanut verkkoinvertterien massaasennukseen tavallisiin kotitalouksiin, jotka tuottavat sähköä uusiutuvista energialähteistä (RES). Myös invertterin päätarkoitus on siirtää jännitettä tarkasti.
Ero perinteiseen invertteriin , joka muuntaa tasavirran vaihtovirraksi, on se, että se valvoo verkon vaihetta ja taajuutta, jossa energiaa syötetään.
Voidakseen siirtää tehoa tehokkaasti ja turvallisesti verkkoon, invertterien on seurattava tarkasti vaihtovirtaverkon siniaaltomuodon jännitettä ja vaiheita .
Jotkut energiayhtiöt maksavat julkiseen verkkoon siirretystä sähköstä. Venäjällä lainsäädäntö sallii yksityishenkilöiden myydä sähköä, aloitus tehtiin 28. joulukuuta 2010 [3] N 35-FZ "Sähköstä" [4] . Näillä muutoksilla otetaan käyttöön uusiutuvien energialähteiden (RES) käyttöön perustuva sähköntuotantosektorin kehittämismekanismi eli pitkäaikaisten sopimusten tekeminen kapasiteetin ostamiseksi ja myymiseksi erikoishintaan. Venäjän federaation hallitus hyväksyi vuonna 2017 suunnitelman uusiutuviin energialähteisiin (RES) perustuvan mikrotuotannon edistämiseksi 15 kW:iin asti, mikä takaa, että sähköntoimittajat joutuvat ostamaan tuotetun sähkön väestöltä, näitä tuloja ei veroteta [ 5] .
Verkkoinvertterit muuttavat tasavirran vaihtovirtalähteeksi, joka soveltuu syötettäväksi julkiseen verkkoon. Verkkoinvertterin (GTI) tulee seurata verkon vaihetta ja erittäin suurella tarkkuudella jatkuvasti ylläpitää lähtöjännitettä hieman verkkojännitteen yläpuolella. Laadukkaalla nykyaikaisella verkkoinvertterillä on kiinteä tehokerroin - se tuottaa tarkan lähtöjännitteen ja virran, ja vaiheensiirto on 1 asteen sisällä vaihtovirtaverkosta. Invertteriä ohjaa mikroprosessori, joka tarkkailee AC-verkkojännitteen virran aaltomuotoa ja tuottaa jännitteen, joka täsmälleen vastaa verkkojännitettä. Verkkoon on kuitenkin myös syötettävä loistehoa, jotta paikallisverkon jännite pysyy hyväksyttävillä arvoilla. Muussa tapauksessa verkkopiikit ovat mahdollisia suuritehoisissa järjestelmissä, kun energiantuotanto saavuttaa huippunsa, esimerkiksi puolen päivän aikaan aurinkopaneeleilla.
Grid-Tie-inverttereissä on myös tärkeä ominaisuus, joka mahdollistaa nopean irrottamisen verkkovirrasta, jos verkkojännite jostain syystä katkeaa. Tämä Yhdysvaltain kansallisen sähkösäännöstön (NEC) [6] vaatimus varmistaa, että verkkoinvertteri kytketään pois päältä niin, että sähköverkko on jännitteettömänä, kun verkon työntekijät huoltavat sen.
Oikein asennettu verkkoinvertteri antaa kotitaloudelle mahdollisuuden käyttää vaihtoehtoista energiantuotantojärjestelmää, kuten aurinko- tai tuulivoimaa, ilman vähän tai ei ollenkaan huoltoa ja akkuja ei tarvita. Jos energiaa ei ole riittävästi vaihtoehtoisista lähteistä, sähkön puute tulee automaattisesti sähköverkosta.
Verkkoinvertterit on jaettu perinteisiin matalataajuisiin muuntajiin, nykyaikaisempiin suurtaajuusmuuntajiin, mikä mahdollistaa pienempien muuntajien käytön ja muuntajattomiin. [7] Matalataajuusmuuttajat muuttavat tasavirran suoraan sähköverkkoon sopivaksi vaihtovirraksi. Mikrokontrolleriohjatut suurtaajuusinvertterit muuntavat DC:n AC:ksi korkealla taajuudella, tasasuuntaavat sitten tasavirtaan ja vasta sitten muuntaa sen lopulliseksi AC-lähtöjännitteeksi, joka sopii sähköverkkoon. [8] Euroopassa suositut muuntajattomat invertterit ovat kevyempiä, pienempiä ja tehokkaampia kuin muuntajat. Verkkoinvertterien muuntajattomat versiot eivät kuitenkaan päässeet Yhdysvaltain markkinoille pitkään aikaan, koska sääntelijä vastusti, koska se totesi, että ilman galvaanista eristystä tällaiset laitteet ovat mahdollisesti vaarallisia ja voivat häiritä sähköverkon toimintaa epästandardissa. ehdot [9]
Joissakin maissa sähköyhtiöt maksavat sähköstä, joka syötetään julkiseen verkkoon. Maksu on järjestetty monella tapaa.
Verkkomittausjärjestelmässä yritys maksaa sähkömittarin kirjaaman sähköverkkoon syötetyn hyötytehon sähkön. Asiakas voi esimerkiksi kuluttaa 400 kilowattituntia kuukaudessa ja palauttaa 500 kilowattituntia verkkoon saman kuukauden aikana. Tällöin sähköyhtiö maksaa 100 kilowattituntia verkkoon takaisin syötetystä tasesähköstä. Yhdysvalloissa nettolaskentaperiaatteet vaihtelevat lainkäyttöalueen mukaan.
Syöttötariffi myönnetään jakeluyhtiön tai muun sähköviranomaisen kanssa tehdyn sopimuksen perusteella, jossa asiakas maksoi sähköverkkoon siirretystä sähköstä.
Yhdysvalloissa grid-to-grid -järjestelmät on kuvattu US National Electrical Codessa (NEC) , joka sisältää vaatimukset myös verkkoinverttereille.
Perinteisesti ja varsinkin siellä, missä sähköverkkoa ei ole, aurinkopaneeleista , tuuliturbiineista ja minivesivoimaloista peräisin oleva energia kertyy akuissa . Energian varastointia tarvitaan tasoittaakseen kuormituksen kulutushuippuja ja epätasaista sähköntuotantoa, kuten aurinkokennoja, jotka käytännössä lakkaavat tuottamasta energiaa yöllä ja pilvisyyden aikana. Akkujen kustannukset , joiden käyttöikä on melko rajallinen (esimerkiksi lyijyakuilla 3-5 vuotta ), muodostavat erittäin merkittävän osuuden uusiutuvista lähteistä tuotetun sähkön lopullisiin kustannuksiin ja ovat huomattavasti korkeammat kuin nykyään teollisella sähköllä hankittu sähkö. mittakaavassa: ydinvoimaloista vesi- ja kaasugeneraattorit. Akut ovat vaihtoehtoisen energian heikoin lenkki. Geeli- ja litiumioniakut kestävät pidempään, jopa 10 vuotta, mutta ne maksavat viisi kertaa enemmän kuin perinteiset akut.
Kemiallinen sähköakku ei ole ainoa tapa varastoida energiaa, mutta useimmiten se on optimaalinen toteutuskustannusten kannalta. Pumppuvarastovoimalaitoksessa käytetään pumppuvaraston periaatetta , mutta rakentamisen ja käytön alkukustannukset ovat edelleen korkeat ja riippuvat suuresti luonnon- ja ilmasto-olosuhteista.
Lähes kaikki nämä haitat ovat vailla kykyä toimittaa energiaa välittömästi sinne, missä sitä tällä hetkellä tarvitaan, nimittäin energiaverkkoon. Grid-tie-invertterin avulla vihreä energia toimittaa ylimääräisen verkon välittömästi sitä tarvitseville kuluttajille, ja silloin, kun energiantuotanto pysähtyy (esim. aurinkopaneelien yöaikaan), kuluttajat saavat energiaa muista lähteistä luotu yleinen järjestelmä.