Ce este un invertor hibrid cu backup EPS și ce face la pana de curent

Răspunsul rapid

• Un invertor hibrid este un invertor on-grid cu intrare de baterie și cu o ieșire de backup EPS (emergency power supply, alimentare de urgență). Este singurul tip care poate ține casa alimentată când cade rețeaua, iar formularea comercială invertor fotovoltaic cu back-up descrie același echipament.

• Un invertor on-grid pur se oprește la pană prin proiectare. El nu generează singur cei 230 V și 50 Hz, ci se sincronizează după rețea. Când tensiunea de la stâlp dispare, protecția anti-insulă, adică interdicția de a alimenta o rețea căzută, îl obligă să se decupleze, ca să nu trimită curent pe linia la care lucrează echipa de intervenție.

• Ca să ai curent în pană îți trebuie trei lucruri deodată: un invertor care poate forma rețea, o baterie și un circuit separat de consumatori critici, legat pe ieșirea de backup. Lipsește unul, nu ai backup, oricât soare ar fi pe acoperiș.

• Timpul de comutare al ieșirii EPS, notată pe fișe și AC Out, împarte piața în două: sub 20 ms calculatorul nu se resetează, peste o secundă repornește tot ce are ceas. Puterea pe care o dă e alt număr decât puterea nominală a invertorului și e limitată în plus de cât poate scoate bateria.

• Regula de decizie: dacă ai rețea și vrei să scazi factura, un invertor hibrid cu baterie mică și backup parțial e suficient. Dacă nu ai stâlp deloc, discuția e alta, de sistem off-grid.

Ce este un invertor hibrid: on-grid, off-grid și hibrid la pana de curent

Diferența dintre un invertor hibrid, unul on-grid și unul off-grid se vede în secunda în care cade rețeaua: hibridul are, față de on-grid, o intrare de baterie și o ieșire de backup în plus, iar față de off-grid păstrează legătura cu stâlpul.

Invertorul on-grid pur (grid-tied, fără baterie) e un urmăritor de rețea: citește unda de la stâlp și injectează curentul din panouri în sincronism cu ea. E cel mai ieftin și cel mai eficient în conversie, dar la pană devine o cutie oprită. Nu e un defect de proiectare, e o cerință: standardele europene din familia EN 50549 și norma tehnică ANRE de racordare a prosumatorilor cer deconectarea rapidă la dispariția tensiunii, iar pragurile exacte sunt în avizul tehnic de racordare.

Invertorul off-grid e opusul: formează el rețeaua, din baterie și panouri, dar nu se leagă la stâlp și nu poate injecta surplus. Când bateria e plină și consumul e mic, producția se limitează electronic. E soluția pentru locurile fără branșament, iar dimensionarea lui completă e în ghidul despre sistem solar off-grid.

Invertorul hibrid combină cele două regimuri. În mod normal lucrează on-grid: alimentează casa, încarcă bateria, trimite surplusul în rețea. La pană, un contactor intern taie legătura cu stâlpul, invertorul trece în regim de formare de rețea și alimentează doar circuitul de backup. Când tensiunea revine și se stabilizează câteva minute, se resincronizează singur.

Granița din magazin între invertoare hibride și invertoare off-grid e tocmai legătura la rețea.

Un invertor hibrid monofazat de 8 kW e formatul tipic pentru o casă cu branșament obișnuit: urmăritoare MPPT, adică circuite care caută punctul de putere maximă al panourilor, intrare de baterie și ieșire separată de backup, pe care se leagă tabloul de consumatori critici.

Timpul de comutare: sub 20 ms sau câteva secunde

Timpul de comutare al unui invertor hibrid decide dacă pana se simte sau nu: sub 20 ms nimic nu se resetează, iar de ordinul secundelor repornește tot ce are ceas.

Sursele de alimentare ale calculatoarelor au condensatoare care le țin în viață scurt timp după dispariția rețelei. Specificația ATX, standardul surselor de calculator, cere o menținere a tensiunilor de ordinul a 17 ms la sarcină maximă, iar la sarcină parțială rezerva e mai mare. De aici pragul practic: dacă invertorul preia sarcina sub 20 ms, calculatorul nu apucă să se reseteze, routerul nu pierde conexiunea, iar pompa centralei nu se oprește.

Invertoarele-încărcătoare cu releu de transfer intern joacă în categoria asta: producătorii declară comutare sub 20 ms și conformitate cu standardul de surse neîntreruptibile IEC 62040-1.

Un invertor-încărcător de 48 V și 5.000 VA cu unitate de control integrată e varianta clasică de backup rapid: releu de transfer propriu și încărcător de zeci de amperi.

La celălalt capăt sunt sistemele care izolează casa cu contactoare mecanice externe, dintr-o cutie separată de backup. Acolo comutarea durează de ordinul secundelor, pentru că procedura de siguranță cere întâi decuplarea fizică a branșamentului. Rezultatul e o pauză scurtă de beznă: frigiderul și iluminatul nu au nicio problemă, dar calculatoarele, televizoarele și ceasurile digitale repornesc.

Niciuna dintre variante nu e greșită în absolut. Un backup de câteva secunde e rezonabil pentru frigider și lumină, și devine o problemă doar dacă pui pe el echipamente care nu suportă întreruperea. Pentru acelea, soluția curată e un UPS dedicat pe circuitul lor, în serie cu backup-ul solar.

Ce pui pe ieșirea de backup și ce lași afară

Pe ieșirea de backup se leagă doar consumatorii critici, dintr-un tablou electric împărțit în două, nu întreaga casă. Legarea casei întregi pe ieșirea de urgență e cea mai frecventă eroare de proiectare.

Pe circuitul de backup intră iluminatul, frigiderul și congelatorul, pompa și automatizarea centralei termice, routerul cu echipamentele de rețea și supraveghere, plus două sau trei prize de birou. În afara lui rămân stația de încărcare a mașinii electrice, plita și cuptorul, boilerul electric, sauna, încălzirea electrică în pardoseală și uscătorul de rufe.

Motivul e aritmetic: dacă legi tot și, în plină iarnă, pornesc simultan pompa de căldură și plita, sarcina sare de 10 kW. Un invertor care dă 5 kW pe backup intră în protecție de suprasarcină și se oprește complet, deci rămâi fără căldură și fără lumină deodată.

Bugetul de putere se face pe hârtie, înainte de a chema electricianul:

Suma continuă e în jur de 700 W, dar vârful e mai mare: un compresor pornit peste restul sarcinii duce la circa 1,3 kW, iar amândouă deodată la aproape 2 kW. Puterea de pe EPS se dimensionează după suma consumurilor plus cel mai mare vârf de pornire.

Energia e mai mică decât te-ai aștepta, fiindcă frigiderul și congelatorul nu merg continuu. Cu un factor de utilizare de circa 40 la sută la ele, cu iluminatul aprins patru ore din douăsprezece și calculatorul pornit trei, media pe o pană de 12 ore iese în jur de 300 W, adică 0,3 kW x 12 ore = 3,6 kWh. O baterie cu 5 kWh utilizabili acoperă scenariul, iar alegerea ei e tratată în ghidul despre baterii high voltage sau de 48 V.

Cât poate scoate de fapt portul EPS

Puterea reală a portului EPS e trecută separat pe fișa tehnică și e adesea mai mică decât puterea din denumirea invertorului: sunt trei numere diferite și niciunul nu e cel din titlul produsului.

Puterea nominală on-grid e cea din denumire, de exemplu 5 kW. Puterea maximă pe ieșirea de backup e trecută separat și la multe modele e mai mică, uneori condiționată de tipul bateriei. Vârful admis pe backup e a treia cifră, declarată pentru câteva secunde, și de ea depinde dacă pornește pompa de hidrofor sau compresorul aerului condiționat.

Peste toate se suprapune o a patra limită, care nu e a invertorului: puterea maximă de descărcare a bateriei. Un turn cu un singur modul poate fi limitat la jumătate din ce cere invertorul, caz în care restul vine din rețea, iar în pană pur și simplu nu îl ai.

Topologia explică diferențele de vârf: invertoarele-încărcătoare cu transformator de joasă frecvență susțin scurt timp în jur de dublul puterii nominale, exact ce cer motoarele la pornire, iar cele de înaltă frecvență sunt mai ușoare și mai eficiente, dar cu rezervă mai mică.

Varianta cu două intrări de curent alternativ acceptă simultan rețeaua și un generator de rezervă și comută automat între ele, utilă acolo unde penele durează zile, nu ore.

Nulul flotant în mod insulă: partea de siguranță pe care o sare lumea

Un invertor hibrid trebuie să lege singur nulul la pământ când trece în mod insulă, adică în regimul în care alimentează casa deconectată de la rețea, altfel diferențialele nu mai declanșează la un defect de izolație.

Cât timp casa e legată la rețea, nulul e legat la pământ în postul de transformare, iar la un defect de izolație curentul se întoarce prin împământare și diferențialul de 30 mA declanșează.

În mod insulă, după ce contactorul a tăiat faza și nulul de la stâlp, nulul intern rămâne flotant, fără referință la pământ. La un defect de izolație curentul nu mai are drum de întoarcere, diferențialul nu vede niciun dezechilibru și nu declanșează: instalația rămâne cu un defect nesemnalat, iar al doilea defect devine periculos.

De aceea invertoarele proiectate pentru backup au un releu intern de legare a nulului la pământ: când releul de rețea se deschide, un contact secundar leagă nulul de ieșire la priza de pământ a casei și restabilește schema de protecție. Verifică explicit prezența lui pe fișă. Legătura se face într-un singur punct, iar montajul în tabloul general e treabă de electrician autorizat.

Monofazat sau trifazat

Regula simplă: backup-ul urmează faza, nu casa. Un invertor hibrid monofazat alimentează în pană o singură fază, oricâte are branșamentul.

Pe branșament monofazat nu ai nimic de decis. Invertorul hibrid e monofazat, iar circuitul de backup e pe aceeași fază.

Un invertor monofazat rezidențial, cu răcire pasivă și fără ventilatoare, e alegerea uzuală la o casă cu branșament de 16 sau 25 A.

Pe branșament trifazat apar două întrebări. Prima e cum se decontează energia: un invertor monofazat produce doar pe o fază, iar felul în care se compensează între faze depinde de contorul montat și de reglementările în vigoare. Întreabă operatorul de distribuție înainte de a comanda.

A doua e ce alimentezi în pană. Consumatorii care au nevoie de câmp învârtitor, adică motoarele trifazate și multe pompe de căldură, nu pornesc de pe o ieșire monofazată. Iar aici e o capcană frecventă: unele module de backup pentru sisteme trifazate se conectează pe trei faze, dar ieșirea lor de avarie e monofazată, cu o putere de ordinul a 3.300 VA.

Modulul de backup pentru instalații trifazate decuplează branșamentul și direcționează alimentarea de rezervă pe o singură fază dedicată, cu o comutare de ordinul secundelor. Nu e un UPS și nu ține consumatori trifazați.

Pentru backup trifazat real ai nevoie fie de un invertor trifazat care declară asta explicit, fie de trei invertoare monofazate configurate în trifazat pe același banc. Gama e la invertoare solare trifazate și în selecția de invertoare hibride trifazate.

Cum alegi puterea invertorului: față de panouri și față de consum

Puterea unui invertor hibrid se alege de două ori: față de panouri, cu un raport DC/AC între 1,1 și 1,3, și față de consum, după puterea branșamentului și după sarcina de pe circuitul de backup, în ordinea asta.

Față de panouri, invertorul se supradimensionează pe partea de curent continuu. Panourile dau puterea de pe etichetă doar în condiții de laborator, cu 1.000 W pe metru pătrat și celula la 25 °C, adică practic niciodată. În exploatare vârful de la prânz e sub valoarea nominală, iar dimineața, seara și iarna producția e mult mai mică. De aceea se montează mai mulți kilowați de panouri decât kilowații invertorului:

Raport DC/AC = putere panouri (kWp) / putere invertor (kW)

Practica uzuală e între 1,1 și 1,3. Exemplu: un invertor hibrid de 5 kW cu 12 panouri de 500 Wp înseamnă 6 kWp, adică 6 kilowați-vârf de putere de etichetă, deci 6 / 5 = 1,2. În câteva zile senine de vară invertorul retează vârful de prânz, dar pierderea anuală e mică față de ce câștigi în restul orelor. Limita maximă de putere fotovoltaică acceptată e pe fișă și nu se depășește, iar tensiunea șirului la ger trebuie să rămână sub tensiunea maximă de intrare: calculul e în ghidul despre panouri în serie sau în paralel.

Față de consum, invertorul se dimensionează după puterea branșamentului și după sarcina de backup. Un branșament monofazat de 16 A înseamnă circa 3,7 kW, unul de 25 A circa 5,7 kW, iar unul trifazat de 3 x 25 A circa 17 kW. Puterea instalată e oricum limitată prin avizul de racordare.

Aici intră o funcție utilă a invertoarelor-încărcătoare: completarea puterii din baterie când rețeaua nu ajunge (la unii producători se numește PowerAssist). Pe un branșament de 16 A, dacă cuptorul și mașina de spălat cer împreună 5,5 kW, invertorul măsoară curentul absorbit și adaugă din baterie diferența de circa 1,8 kW, înainte ca siguranța generală să declanșeze.

Variantele care integrează invertorul-încărcător, regulatorul solar și unitatea de control într-o singură carcasă scurtează cablajul, la aceeași logică de funcționare.

Compatibilitatea cu bateria: verifică lista, nu tensiunea

O baterie e compatibilă cu un invertor hibrid doar dacă apare în lista producătorului, nu doar dacă tensiunile se potrivesc: sistemul de management al bateriei trebuie să vorbească un protocol pe care invertorul îl are în firmware. Trei verificări, în ordine:

1. Arhitectura: baterie de înaltă tensiune, de câteva sute de volți, sau clasică de 48 V. Nu sunt interschimbabile, iar invertorul acceptă doar una dintre ele.

2. Lista de compatibilitate a producătorului invertorului, cu modelul exact al bateriei. Una absentă din listă poate funcționa, dar rămâi fără garanție de sistem și fără suport.

3. Puterea maximă de descărcare a bateriei, comparată cu ce vrei să tragi pe backup.

Gama de acumulatori compatibili e la baterii solare.

Prosumator și contor bidirecțional

Un invertor hibrid legat la rețea te face prosumator, iar asta înseamnă niște pași administrativi care nu se sar.

Instalarea se face prin operatorul de distribuție, cu dosar depus și aviz tehnic de racordare, de către un instalator autorizat ANRE. Operatorul montează un contor bidirecțional, care măsoară separat energia consumată și pe cea injectată.

Până când contorul e schimbat, configurează invertorul pe injecție zero: un contor inteligent nepregătit pentru regimul de prosumator poate înregistra energia trimisă în rețea tot ca și consum.

Schema de decontare a surplusului și pragurile de putere se schimbă des, deci verifică la operatorul tău condițiile valabile în momentul montajului, nu cifre găsite pe forumuri. Restul componentelor de sistem sunt în categoria de energie solară.

Checklist înainte de comandă

1. Ieșire de backup dedicată (EPS sau AC Out), nu doar intrare de baterie. Un hibrid fără port de backup îți dă autoconsum, nu curent în pană.

2. Timpul de comutare declarat și dacă îl face un releu intern sau o cutie externă cu contactoare.

3. Puterea pe ieșirea de backup și vârful admis, citite separat de puterea nominală.

4. Releul intern de legare a nulului la pământ în mod insulă.

5. Bateria din lista de compatibilitate, cu puterea ei de descărcare peste sarcina de backup.

6. Puterea fotovoltaică maximă acceptată, comparată cu raportul DC/AC pe care îl vrei.

Greșelile care se plătesc

• Invertor hibrid și baterie, dar tabloul neîmpărțit. Fără circuit separat de consumatori critici nu ai backup, ai doar autoconsum.

• Toată casa pe ieșirea de urgență. Prima pană în care pornesc doi consumatori mari oprește invertorul în protecție.

• Invertor de 8 kW cu un singur modul de baterie. Puterea de descărcare a bateriei devine limita reală, iar în pană ai o fracțiune din ce credeai.

• Ai presupus că backup-ul e instantaneu. La comutarea prin contactoare externe, tot ce are ceas se resetează. Verifică cifra înainte, nu după.

• Invertor monofazat pe branșament trifazat, fără să întrebi operatorul cum se decontează și ce rămâne alimentat în pană.

• Injectare în rețea înainte de schimbarea contorului. Energia trimisă poate fi contorizată ca și consum.

Trei scenarii

• Factură mai mică, pene rare: hibrid monofazat, baterie mică, backup minim pentru frigider, lumină și internet. Comutarea de câteva secunde e acceptabilă.

• Centrală pe combustibil solid și birou acasă: invertor-încărcător cu transfer sub 20 ms, ca pompa să nu se oprească și calculatorul să nu se reseteze.

• Trifazat cu pompă de căldură: îți trebuie backup trifazat real, nu o ieșire monofazată de rezervă.

Pe scurt

• Invertorul on-grid se oprește obligatoriu la pană, ca protecție pentru echipele care lucrează pe linie. Nu e defect, e cerință de racordare.

• Backup-ul cere trei piese împreună: invertor care poate forma rețea, baterie și circuit separat de consumatori critici.

• Sub 20 ms de comutare nimic nu se resetează; de ordinul secundelor repornește tot ce are ceas.

• Puterea de pe ieșirea de backup, vârful ei și puterea de descărcare a bateriei sunt trei cifre diferite de puterea nominală din denumire. Un circuit critic obișnuit cere în jur de 700 W continuu, cu vârfuri de aproape 2 kW, și circa 3,6 kWh la o pană de 12 ore.

• În mod insulă invertorul trebuie să lege nulul la pământ, altfel diferențialele nu mai declanșează, iar panourile se supradimensionează față de invertor cu un raport DC/AC de 1,1 până la 1,3.

• Racordarea ca prosumator cere aviz tehnic, instalator autorizat ANRE și contor bidirecțional; până la schimbarea contorului, ține invertorul pe injecție zero.