Co to jest falownik pompujący energię słoneczną

Falownik pompujący energię słonecznąsteruje i reguluje pracę układu solarnej pompy wodnej, przetwarza prąd stały emitowany przez panel fotowoltaiczny na prąd przemienny, napędza pompę wodną i reguluje częstotliwość wyjściową w czasie rzeczywistym w zależności od zmian natężenia światła słonecznego, aby osiągnąć maksimum śledzenie punktu mocy (MPPT).

Falowniki fotowoltaiczne do pomp wodnych to jeden z wielu rodzajów falowników. Jego główna funkcja jest taka sama, jak nasz popularny falownik podłączony do sieci, który przekształca energię fotowoltaiczną prądu stałego na energię prądu przemiennego. Jednak falownik pompy wodnej wprowadził wiele ulepszeń, oszczędzając wiele kosztów systemu i rozszerzając zakres zastosowań fotowoltaicznych.

Falownik fotowoltaicznej pompy wodnej to falownik działający poza siecią, który nie jest zależny od sieci energetycznej i może pracować niezależnie z obciążeniami. Jednak konwencjonalne falowniki off-grid do pracy muszą być wyposażone w akumulatory, a akumulatory kwasowo-ołowiowe są drogie, stanowią około 30% kosztów systemu i mają krótką żywotność wynoszącą zaledwie 3-5 lat, co wpływa na zwrot inwestycji w system. Fotowoltaiczny system pompowy nie wymaga wyposażenia w baterie. Działa tak długo, jak długo jest światło słoneczne. Na wysokim miejscu zbudowano wieżę ciśnień. Gdy potrzebna jest woda, można ją pobrać z wieży ciśnień. Sam falownik będzie także wyposażony w wyłącznik poziomu wody, co jest bardzo wygodne i praktyczne. Jego funkcja odpowiada akumulatorowi w systemie off-grid, ale koszt wieży ciśnień jest znacznie niższy niż akumulatora.

Silnik jest obciążeniem najtrudniejszym do uniesienia w systemie off-grid, ponieważ potrzebuje dużo energii do uruchomienia. Moc rozruchowa konwencjonalnego silnika jest około 3 razy większa od mocy znamionowej, a silnik pompy wodnej musi pompować wodę do wysokiego miejsca. Moc początkowa jest około 5 razy większa od mocy znamionowej. Jeśli konwencjonalny falownik off-grid ma udźwignąć silnik pompy wodnej, należy go powiększyć 5 razy. Na przykład silnik pompy wodnej o mocy 2 kW wymaga do napędzania falownika o mocy 10 kW poza siecią. Podczas normalnej pracy moc wejściowa prądu stałego musi być również większa niż 2 kW, aby silnik mógł dalej pracować. Zwiększa to koszt systemu, a falownik fotowoltaicznej pompy wodnej dodał specjalny algorytm, który generalnie zwiększa moc tylko o 20%. Na przykład silnik pompy wodnej o mocy 4 kW można uruchomić za pomocą falownika pompującego o mocy 5 kW. Podczas pracy fotowoltaiczna moc wejściowa nie potrzebuje 4 kW do ciągłej pracy, a około 1 kW może uruchomić pompę wodną.

Dlaczego falownik pompy wodnej ma tak potężną funkcję?

Zaczyna się od zasady prądu przemiennego. Prąd przemienny składa się z trzech elementów: napięcia, prądu i częstotliwości. W normalnych warunkach częstotliwość jest stała i wynosi 50 Hz. Po uruchomieniu silnik obraca się 50 razy na sekundę. Moc zmienia się wraz z prądem i napięciem, dlatego do obliczenia mocy zwykle używamy napięcia i prądu. Ale silnik jest inny. Jego moc jest powiązana z częstotliwością. Normalna moc znamionowa to moc przy częstotliwości 50 Hz. Kiedy częstotliwość spada, moc również się zmniejsza. Moc znamionowa silnika=moment znamionowy × prędkość znamionowa. Dopóki znamionowy moment obrotowy pozostaje niezmieniony, silnik może pracować. W ten sposób, gdy częstotliwość i napięcie spadają, moc znamionowa maleje wprost proporcjonalnie do prędkości lub częstotliwości. Falownik pompy wodnej dodaje do falownika funkcję przetwornicy częstotliwości, która może zmieniać częstotliwość wyjścia prądu przemiennego. Podczas uruchamiania częstotliwość jest zmniejszana w celu zamiany prędkości na moc. Po uruchomieniu silnika częstotliwość jest zwiększana w celu zwiększenia prędkości. Częstotliwość może się również zmieniać w zależności od światła, więc nawet wejście fotowoltaiczne o mocy 1 kW może napędzać pompę wodną o mocy 4 kW. Czy to nie niesamowite?

Skoro funkcje falowników pomp wodnych są tak rozbudowane, czy można rozszerzyć zakres ich zastosowań? Odpowiedź brzmi nie. Ponieważ napięcie wyjściowe, prąd, faza i częstotliwość falowników pomp wodnych zmieniają się pod wpływem światła, nie można ich używać w wielu przypadkach.

1. Ze względu na ograniczenia techniczne falowniki pomp wodnych nie mogą być stosowane równolegle. Jeden falownik musi być wyposażony w jeden silnik, więc maksymalna moc będzie ograniczona; obecnie nie ma falownika pompy wodnej obsługującego magazynowanie energii. Sprzężenie prądu stałego w niektórych obszarach o niskich temperaturach zimą spowoduje zamarznięcie wieży ciśnień na zewnątrz, a system pompowania fotowoltaicznego również będzie ograniczony; falownika pompy wodnej nie można podłączyć do sieci, ponieważ sieć wymaga synchronizacji częstotliwości i napięcia.

2. Obciążenia jakie może przenosić falownik pompy wodnej są bardzo ograniczone. Obecnie, z wyjątkiem silnika pompy wodnej, nie można przenosić żadnego obciążenia o stabilnej mocy i wymaganiach dotyczących napięcia i częstotliwości. Na przykład falownik pompy wodnej nie może bezpośrednio przenosić oświetlenia elektrycznego, lodówek, komputerów, pralek, a nawet klimatyzatorów o zmiennej częstotliwości. Może przenosić wyłącznie obciążenia o charakterze czysto rezystancyjnym, takie jak podgrzewacze wody.