Накопитель и генератор: как совместить, чтобы они не мешали друг другу
Генератор и накопитель не конкуренты: батарея закрывает короткие отключения и пики нагрузки, генератор — длинные аварии, когда заряд кончился. Вместе они работают хорошо при одном условии: мощность заряда батареи ограничена под возможности генератора, а запускает его сам инвертор по уровню заряда. Тогда генератор работает короткими сессиями под ровной нагрузкой, а не тарахтит сутками ради котла и холодильника.
Зачем накопителю генератор, а генератору — накопитель
Домашний накопитель на 10 кВт·ч держит дом без сети от нескольких часов до суток — смотря что включено. Если отключение длится дольше, а солнца нет (ноябрь, ледяной дождь, оборванная линия), батарея разрядится, и дальше нужен источник, который не зависит от погоды. Это генератор.
У генератора в одиночку свои слабые места. Он шумит, расходует топливо даже на холостом ходу и плохо переносит малую нагрузку: двигатель крутится с номинальными оборотами ради котла и холодильника, которым нужно 300 Вт. Удельный расход топлива на киловатт-час при такой загрузке заметно выше, чем при работе на половине — трёх четвертях номинала (точные кривые расхода — в паспорте агрегата). Плюс перерыв в питании: пока генератор заведут и он выйдет на режим, дом сидит без света.
В связке роли распределяются так. Накопитель подхватывает дом при пропаже сети и держит его, пока хватает заряда. Когда заряд опускается до заданного порога, инвертор запускает генератор, тот одновременно питает дом и заряжает батарею под хорошей нагрузкой, после чего глушится. Дом снова живёт на батарее — в тишине. Как устроено само резервное переключение, мы разбирали в статье про резервный режим инверторов Deye.
Куда подключать генератор
У гибридных инверторов есть два места, куда можно подать генератор.
- Отдельный генераторный вход. У многих гибридных инверторов, в том числе у Deye, есть порт, который в настройках назначается под генератор. Сеть и генератор при этом подключены к разным входам, и инвертор сам выбирает источник. Внешний переключатель не нужен.
- Сетевой вход через переключатель. Генератор подаётся на тот же вход, что и сеть, через ручной или автоматический переключатель «сеть — генератор» с блокировкой от встречного включения. В настройках указывают, что на сетевом входе может оказаться генератор, чтобы инвертор не пытался отдавать в него энергию.
Выбор зависит от модели и от того, свободен ли генераторный порт. В обоих случаях генератор должен быть физически отделён от внешней сети — подать напряжение в линию, на которой работают электромонтёры, нельзя ни при каких обстоятельствах. Схему заземления нейтрали генератора определяет электрик по месту: у переносных и стационарных агрегатов она разная.
Главная настройка: мощность заряда под мощность генератора
Самая частая ошибка — оставить ток заряда «как для сети». Батарея на 10 кВт·ч готова принимать 100 А и больше, это около 5 кВт. Добавьте нагрузку дома — и генератор на 5 кВт уходит в перегруз: обороты проседают, напряжение и частота плывут, инвертор отключает вход, и через минуту всё повторяется.
Ограничение считается просто. Возьмём условный пример: генератор с номинальной мощностью 5 кВт, дом в аварийном режиме потребляет в среднем 1 кВт с пиками до 2,5 кВт (насос, чайник).
- Целевая загрузка генератора — около 80 % номинала: 5 × 0,8 = 4 кВт.
- В среднем для заряда свободно 4 − 1 = 3 кВт, в момент пика — только 4 − 2,5 = 1,5 кВт.
- Если инвертор умеет ограничивать суммарную мощность, взятую от генератора, задаём предел 4 кВт: тогда заряд сам уступает место чайнику, а в остальное время идёт на 3 кВт, это 3000 ÷ 51,2 ≈ 59 А.
- Если такого ограничения в модели нет, ток заряда ставим по худшему случаю: 1500 ÷ 51,2 ≈ 29 А.
Сколько продлится сессия. Батарея 10,24 кВт·ч, заряжаем с 20 до 90 % — это 10,24 × 0,7 ≈ 7,2 кВт·ч. С потерями на заряде около 5 % от генератора нужно примерно 7,5 кВт·ч, при 3 кВт — два с половиной часа работы. После этого дом с потреблением 1 кВт живёт на батарее шесть-семь часов до следующего запуска. Итог: генератор работает меньше трети времени и всё это время загружен на 80 %, а не на 20.
Правило одной строкой
Нагрузка дома плюс заряд батареи не должны превышать примерно 80 % номинальной мощности генератора. На шильдике часто крупно написана максимальная мощность, которую агрегат держит считаные минуты, — для расчёта берите номинальную.
Автозапуск: сухой контакт и пороги заряда
Чтобы не идти к генератору ночью, используют автозапуск. У инвертора есть релейный выход — «сухой контакт»: пара клемм, которая замыкается, когда генератор нужен, и размыкается, когда он больше не нужен. Сам контакт ничего не питает, он только даёт команду автоматике генератора. Поэтому агрегат должен быть с электростартером и входом дистанционного запуска. Генератор с ручным стартером так не завести.
Логика задаётся несколькими параметрами. Названия пунктов меню отличаются от модели к модели и от прошивки к прошивке, смысл у всех один.
| Параметр | Что задаёт | С чего начать |
|---|---|---|
| Порог запуска | При каком уровне заряда замкнуть контакт | 20–30 %: остаётся запас на время пуска и на случай, если генератор не завёлся с первой попытки |
| Порог остановки | До какого уровня заряжать от генератора | 80–90 %: последние проценты батарея принимает медленно, генератор работает почти вхолостую |
| Ток заряда от генератора | Сколько батарея берёт именно от генератора | По расчёту выше; задаётся отдельно от тока заряда от сети |
| Предел мощности генератора | Сколько можно взять суммарно на дом и заряд | Около 80 % номинала |
| Время работы и пауза | Защита от бесконечной работы и частых пусков | По паспорту агрегата: до дозаправки и с учётом остывания |
| Разрешённые часы | Когда запуск допустим | Если шум ночью неприемлем — запрет на ночь и повышенный порог запуска вечером, чтобы батарея вошла в ночь с запасом |
Автозапуск не отменяет обслуживания: топливо, масло, заряд стартерного аккумулятора. Генератор, который год простоял с севшим аккумулятором, по сухому контакту не заведётся, и выяснится это в аварию. Раз в месяц-два стоит делать пробный пуск под нагрузкой.
Качество напряжения: почему инвертор не принимает генератор
Инвертор подключается к источнику, только если напряжение и частота держатся в заданном окне. Сеть в него попадает легко, а простой генератор без стабилизации — не всегда: при набросе нагрузки обороты падают, частота уходит вниз, и инвертор отключает вход. Что помогает:
- генератор с автоматическим регулятором напряжения или инверторного типа — выход у них стабильнее;
- запас по мощности: чем меньше относительный наброс, тем меньше провал;
- плавное нарастание тока заряда, если инвертор позволяет набирать нагрузку постепенно;
- отдельное, более широкое окно частоты и напряжения для генераторного входа — когда модель даёт его задать.
Трёхфазному инвертору нужен трёхфазный генератор: однофазный агрегат на трёхфазный вход он не примет. И ещё одно требование — генератор не должен получать обратную мощность. Если в доме есть солнечные панели, при работе от генератора инвертор обязан ограничивать выработку так, чтобы излишки не уходили в агрегат; эта защита обычно включается вместе с назначением входа под генератор. Если инвертор регулярно выдаёт аварию по входу, расшифровку стоит искать в справочнике кодов ошибок Deye.
Сколько нужно генератора и батареи
Связка позволяет взять генератор меньше, чем без батареи. Без накопителя агрегат выбирают по пиковой мощности дома с пусковыми токами: скважинный насос на 1,1 кВт в момент пуска просит в несколько раз больше (подробно — в разборе про насос и пусковые токи). С накопителем пики берёт инвертор с батареей, а генератору достаётся ровная средняя нагрузка плюс заряд.
- Мощность генератора — средняя нагрузка дома в аварийном режиме плюс желаемая мощность заряда, делённые на 0,8. Для примера выше: (1 + 3) ÷ 0,8 = 5 кВт.
- Ёмкость батареи — столько, чтобы пережить ночь без запуска. При 1 кВт средней нагрузки и десяти часах тишины нужно 10 кВт·ч полезной энергии, с учётом глубины разряда и потерь — около 12 кВт·ч номинальных. Под свой список приборов это удобно посчитать в калькуляторе резервного питания.
Бывает и обратная ситуация: генератор слишком мал. Агрегат на 2 кВт при нагрузке дома 1,5 кВт оставляет на заряд несколько сотен ватт — батарея будет заряжаться сутки, и полноценным резервом такую связку считать не стоит.
Для объектов совсем без сети логика та же, только генератор становится штатным зимним источником — об этом в материале про автономные системы.
Частые вопросы
Нужен ли генератор, если есть солнечные панели?
Летом — почти никогда: панели восполняют батарею каждый день. Зимой в Беларуси выработка падает в разы, и при длительном отключении в декабре панели батарею не зарядят. Если резерв нужен гарантированный — на котёл, насос, медицинское оборудование, — генератор остаётся страховкой. Если отключения редкие и короткие, хватит батареи.
Вредит ли батарее заряд от генератора?
Нет, если ток в пределах паспортного, а температура ячеек выше нуля. Батарее безразлично, откуда пришла энергия: зарядом управляет инвертор по данным BMS. От нестабильного напряжения страдают генератор и входные цепи инвертора, а не ячейки.
Что будет, если генератор не запустится?
Инвертор продолжит питать дом от батареи до нижнего предела разряда, затем отключит нагрузку. Поэтому порог запуска держат с запасом, а в мониторинге настраивают уведомление о низком заряде — чтобы успеть дойти до генератора.
Короткий вывод
Накопитель и генератор дополняют друг друга: батарея даёт мгновенный подхват, тишину и покрытие пиков, генератор — энергию на длинную аварию. Чтобы связка работала, генератор подключают на вход гибридного инвертора, мощность заряда ограничивают так, чтобы вместе с нагрузкой дома выходило около 80 % номинала агрегата, запуск и остановку привязывают к уровню заряда, а сам генератор берут со стабильным выходом и электростартером. Остальное — регулярный пробный пуск и живой стартерный аккумулятор.