Inversores híbridos eólicos-solares: conversores eficientes de energia verde

Caraterísticas e vantagens dos inversores híbridos eólicos-solares

Saída de onda sinusoidal pura

O inversor de onda sinusoidal pura produz formas de onda de alta qualidade, que têm um efeito mais forte e capacidade de transportar cargas em comparação com a onda quadrada ou a onda sinusoidal modificada. Pode conduzir cargas indutivas e quaisquer outros tipos de cargas CA de uso geral, como frigoríficos, televisores e rádios e outros equipamentos, e funcionar sem interferências e ruído, o que não afectará o desempenho e a vida útil do equipamento de carga. Por exemplo, em aplicações práticas, a qualidade da saída de energia CA de um inversor de onda sinusoidal pura é melhor do que a fornecida pela rede eléctrica, com menos interferências no equipamento de rádio e comunicação e no equipamento de precisão, baixo ruído e elevada adaptabilidade à carga, o que pode satisfazer todas as aplicações de carga CA.

Descarga contínua PWM

Quando a energia gerada pelos painéis solares e pelas turbinas eólicas excede as necessidades de saída da bateria e do inversor, os inversores híbridos eólicos e solares utilizam a modulação por largura de impulsos (PWM) para uma descarga contínua. Enquanto os métodos de controlo normais podem resultar em desperdício de energia, esta abordagem do inversor híbrido eólico e solar garante que a tensão da bateria está sempre estabilizada no ponto de tensão de flutuação e liberta simplesmente o excesso de energia para descarga. Isto assegura caraterísticas óptimas de carregamento da bateria, fazendo pleno uso da energia eléctrica e garantindo uma longa vida útil da bateria. Por exemplo, em condições normais de descarga, podem ser atingidos milhares de níveis de descarga, o que é muito mais desejável em comparação com o método de descarga faseada, que apenas consegue atingir cerca de cinco ou seis níveis.

Elevada estabilidade

O inversor híbrido eólico-solar tem funções de proteção perfeitas, tais como sobretensão, subtensão, sobrecarga, sobreaquecimento, curto-circuito, ligação inversa, proteção contra raios, proteção de circuito aberto da bateria, descarga PWM e travagem automática de sobretensão, etc. Estas funções asseguram a estabilidade do sistema. Por exemplo, quando a tensão da bateria é superior ao “ponto de sobretensão”, o dispositivo corta automaticamente a saída do inversor, o LCD do painel frontal apresenta “sobretensão”, enquanto a campainha emite um som de alarme de dez segundos. Quando a tensão desce para o “ponto de recuperação de sobretensão”, o inversor retoma o funcionamento. Da mesma forma, o dispositivo tomará as medidas de proteção correspondentes em caso de subtensão, sobrecarga, curto-circuito, sobreaquecimento, etc.

Inversor de controlo integrado

O inversor complementar eólico-solar integra as funções de controlo e de inversor numa única unidade com uma estrutura simples e de fácil manutenção. Esta conceção reduz o tamanho e a complexidade do equipamento e melhora a fiabilidade e a estabilidade do sistema. Em aplicações práticas, os utilizadores podem operar e gerir o equipamento de forma mais conveniente, reduzindo os custos e as dificuldades de manutenção.

complementaridade eólica-solar

Uma vez que os recursos eólicos e solares se distribuem de forma diferente em diferentes áreas geográficas, estações do ano e condições meteorológicas, a adoção de sistemas complementares eólicos e solares tem um certo grau de complementaridade. Em diferentes alturas e locais, as energias eólica e solar podem complementar-se mutuamente, reduzindo a insuficiência ou o desequilíbrio do fornecimento de energia que pode resultar da utilização de uma única fonte de energia. Por exemplo, em períodos de luz solar abundante, as células solares podem desempenhar um papel importante, enquanto em períodos de ventos fortes, as turbinas eólicas podem fornecer mais eletricidade. A plena utilização dos recursos de energia eólica e luminosa para produzir eletricidade em simultâneo não só melhora a eficiência da utilização da energia, como também proporciona uma garantia efectiva de fornecimento normal de energia em zonas sem eletricidade.

Isolamento de transformadores de alta eficiência

O inversor complementar eólico-solar adopta o isolamento do transformador de alta eficiência, toda a máquina tem alta eficiência do inversor e baixa perda sem carga. O material do núcleo de alta frequência do conversor sinusoidal de alta frequência é pequeno em tamanho e leve em peso, o que pode melhorar significativamente a densidade de potência do circuito e reduzir a perda sem carga do conversor sinusoidal para um nível muito baixo e, ao mesmo tempo, melhorar a eficiência de conversão do conversor. O pico de eficiência de conversão dos conversores sinusoidais de alta frequência de pequena e média dimensão pode atingir mais de 90%.

Função de ecrã de cristais líquidos

O inversor híbrido eólico e solar tem uma função de ecrã de cristais líquidos, que permite ao utilizador compreender intuitivamente a dimensão da corrente de carga da turbina eólica e o estado da bateria. Os utilizadores podem ajustar o tamanho e o tempo de utilização da carga de acordo com a tensão da bateria, tornando assim o design do produto mais humanizado. Por exemplo, depois de a bateria ser ligada, a tabela LCD no painel frontal apresentará o valor atual da tensão da bateria e a corrente de carga, e o utilizador pode controlar o tamanho e o tempo da carga de acordo com o valor de indicação da tensão.

Controlo Digital Inteligente

O dispositivo central do inversor híbrido eólico-solar é controlado por um microcontrolador potente, o que torna a estrutura do circuito periférico simples e o modo de controlo e a estratégia de controlo flexíveis e potentes, garantindo assim um excelente desempenho e estabilidade. O controlo digital inteligente pode alcançar a função de deteção automática de falhas e apresentar o conteúdo da falha, o que melhora a fiabilidade e a capacidade de manutenção do equipamento. Por exemplo, o design modular das placas de função é adotado, e o seu estado é indicado por LEDs, o que é conveniente para os utilizadores avaliarem as falhas.

Cenários de aplicação de inversores híbridos eólicos-solares

Os inversores híbridos eólicos-solares aplicam-se principalmente a sistemas de produção de energia eólica, solar e outras novas energias, que proporcionam uma garantia efectiva para o fornecimento normal de energia em zonas montanhosas, zonas pastoris, guardas fronteiriços, ilhas e outras zonas sem energia com tráfego inconveniente e ambientes adversos. Por exemplo, em algumas zonas montanhosas remotas, onde o acesso à rede eléctrica tradicional não é possível devido a restrições geográficas, o inversor híbrido eólico-solar torna-se a principal fonte de eletricidade nessas zonas. Pode converter a energia eólica e solar em energia estável de corrente alternada (CA) para satisfazer as necessidades de eletricidade dos residentes locais, tais como iluminação, televisão, frigorífico e outros aparelhos eléctricos.

O inversor eólico e solar desempenha um papel fundamental num sistema de energia híbrido eólico e solar. É capaz de converter a corrente contínua (CC) gerada por turbinas eólicas e painéis solares em corrente alternada (CA) para utilização em casas, empresas ou instalações públicas. Por exemplo, num sistema WTG de pequena escala, o inversor WTG pode inverter a energia CC das baterias em energia CA de 220V para fornecer uma fonte de alimentação estável a uma família rural.

Os inversores complementares eólico-solares são também amplamente utilizados em sistemas de iluminação pública. O sistema de iluminação pública híbrido eólico-solar utiliza a energia eólica e solar para gerar eletricidade, que é armazenada na bateria e convertida de CC para CA pelo inversor híbrido eólico-solar para fornecer iluminação para a luz de rua. De acordo com as estatísticas, o sistema de iluminação pública híbrido eólico-solar pode poupar muita energia e custos de manutenção em comparação com o sistema de iluminação pública tradicional. Por exemplo, um sistema de iluminação pública híbrido eólico-solar instalado numa autoestrada pode fornecer iluminação segura para os veículos que viajam à noite, reduzindo ao mesmo tempo a dependência da rede eléctrica tradicional.

Nas grandes centrais eléctricas ligadas à rede, os inversores eólicos e solares são também indispensáveis. As centrais eléctricas híbridas eólicas e solares ligadas à rede em grande escala podem ser construídas em zonas desérticas com luz solar e energia eólica abundantes. A turbina eólica, através do controlador da rede de energia eólica, será a energia para o barramento de 380V; o conjunto de células solares, através do controlador da rede de energia fotovoltaica, será a energia para o barramento de 380V; a energia do barramento de 380V e, em seguida, através do transformador de potência, será aumentada para 35kV na rede de transmissão e distribuição. Inversor complementar eólico e solar no processo, a turbina eólica e os painéis solares gerados pela energia CC convertida em energia CA e ligados à rede para obter uma produção estável de eletricidade. Por exemplo, uma central eléctrica híbrida eólica-solar de média dimensão, com várias centenas de quilowatts, pode fornecer uma grande quantidade de energia limpa à zona vizinha e reduzir a dependência da energia fóssil tradicional.

Perspectivas para os inversores complementares eólicos-solares

Com a crescente ênfase global na proteção ambiental e no desenvolvimento sustentável, o sector da energia verde está a criar oportunidades de desenvolvimento sem precedentes. Como equipamento-chave que liga a energia eólica e solar ao utilizador final, o inversor híbrido eólico e solar tem uma ampla perspetiva de desenvolvimento.

Em termos de procura no mercado, por um lado, a crise energética global está a intensificar-se, o fornecimento de energia fóssil tradicional está cada vez mais restrito e as flutuações de preços são frequentes, levando as pessoas a procurar soluções energéticas mais estáveis e sustentáveis. Os inversores híbridos eólicos-solares podem utilizar plenamente a energia eólica e solar, duas fontes de energia inesgotáveis e limpas, para fornecer aos utilizadores uma fonte de energia fiável para satisfazer a crescente procura de energia. Por outro lado, com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia e a melhoria do nível de vida das pessoas, os requisitos de qualidade e estabilidade da eletricidade são cada vez mais elevados. O inversor híbrido eólico-solar tem as caraterísticas de saída de onda sinusoidal pura, alta estabilidade, controlo digital inteligente, etc., que pode satisfazer a procura dos utilizadores de energia de alta qualidade.

Em termos de apoio político, os governos introduziram uma série de medidas políticas para incentivar o desenvolvimento das energias renováveis, proporcionando uma forte garantia política para o desenvolvimento de inversores híbridos eólicos-solares. Por exemplo, alguns países subsidiam a instalação de sistemas de produção de energia híbrida eólica-solar, reduzindo os custos de investimento do utilizador; ao mesmo tempo, o governo também aumentou o investimento em investigação e desenvolvimento de tecnologias de energias renováveis, para promover a inovação e o progresso da tecnologia de inversores híbridos eólicos-solares.

No entanto, o desenvolvimento de inversores complementares eólicos-solares também enfrenta alguns desafios. Em primeiro lugar, o limiar técnico é elevado e o investimento em I&D é grande. O inversor híbrido eólico-solar tem de ter uma elevada eficiência de conversão de energia, um desempenho de saída estável e uma função de proteção perfeita, o que impõe elevadas exigências em matéria de investigação e desenvolvimento tecnológico. Em segundo lugar, o custo de produção é elevado. Atualmente, os principais componentes dos inversores híbridos eólicos-solares, como os dispositivos de potência e os controladores, são mais caros, o que resulta em custos globais mais elevados do produto, limitando a sua ampla aplicação no mercado. Além disso, a estabilidade e a fiabilidade dos sistemas de produção de energia híbrida eólica-solar têm de ser melhoradas. Devido à intermitência e instabilidade da energia eólica e solar, os sistemas híbridos de produção de energia eólica-solar têm de ser equipados com dispositivos de armazenamento de energia para assegurar o fornecimento contínuo de eletricidade. No entanto, a atual tecnologia de armazenamento de energia não está suficientemente desenvolvida e o custo do equipamento de armazenamento de energia é elevado, o que também coloca alguns desafios ao desenvolvimento de inversores híbridos eólico-solares.

Apesar dos muitos desafios, o potencial de desenvolvimento dos inversores híbridos eólicos-solares é enorme. Com o progresso contínuo da tecnologia e a redução dos custos, o desempenho do inversor híbrido eólico-solar continuará a melhorar, o preço diminuirá gradualmente e a procura no mercado continuará a expandir-se. Ao mesmo tempo, com o desenvolvimento contínuo e a aplicação da tecnologia de armazenamento de energia, a estabilidade e a fiabilidade do sistema de produção de energia híbrida eólica-solar serão melhoradas, proporcionando um espaço mais amplo para o desenvolvimento do inversor híbrido eólico-solar.

Em resumo, os inversores híbridos eólicos-solares têm uma ampla perspetiva de desenvolvimento no domínio da energia verde. Embora enfrentando atualmente alguns desafios, com o progresso contínuo da tecnologia e o apoio político, o potencial de desenvolvimento dos inversores híbridos eólicos-solares é enorme e digno de atenção e investimento sustentados.