Яка різниця між on-grid та off-grid інверторами?

Залежно від архітектури системи розрізняють мережеві (on-grid) інвертори та автономні (off-grid) інвертори. Перші працюють з підключенням до центральної електромережі, тоді як другі забезпечують повну незалежність від неї. Розуміння різниці між цими типами інверторів є вкрай важливим для правильного проєктування і експлуатації сонячних станцій. Від вибору типу інвертора залежить, чи зможе ваша система продавати надлишок енергії в мережу або забезпечувати резервне живлення при відключеннях, скільки вона коштуватиме та як швидко окупиться. У цій статті розглянемо принцип роботи, технічні характеристики, плюси й мінуси он- та оф-грид інверторів, порівняємо їх вартість і окупність та надамо рекомендації щодо вибору оптимального рішення.

Основи роботи

Принцип роботи мережевого (on-grid) інвертора. 

Мережевий інвертор під’єднується до зовнішньої електромережі і працює синхронно з нею. Він перетворює постійний струм від сонячних панелей на змінний струм, який одразу подається в домашню електромережу та/або загальну енергосистему​. Такий інвертор не використовує акумуляторні батареї – надлишкова енергія вдень просто передається в зовнішню мережу (наприклад, за “зеленим” тарифом або через механізм нет-метерінгу)​ 

Головна особливість он-грид системи – вона не може працювати без наявності центральної мережі. Якщо напруга в мережі зникає (аварія, відключення), мережевий інвертор автоматично відключається заради безпеки і не живить будинок​/

Таким чином, он-грид інвертор виконує роль перетворювача і стабілізатора: він узгоджує фазу і частоту вихідного струму з параметрами центральної мережі та забезпечує максимально можливий відбір потужності від сонячних панелей. Надлишок енергії обліковується двонаправленим лічильником та компенсується постачальником електроенергії​.У результаті будинок споживає електрику від сонця коли вона є, а вночі або при недостатньому сонячному виробітку – автоматично бере енергію з зовнішньої мережі.

Принцип роботи автономного (off-grid) інвертора

Автономна система, навпаки, працює ізольовано від загальної електромереж. Сонячні панелі через контролер заряду заряджають акумуляторні батареї, а інвертор перетворює постійний струм батарей у змінний для живлення локальних споживачів. Фактично автономний інвертор створює “міні-мережу” – власне джерело змінного струму стандартної напруги для будинку або об’єкта​. Така система обов’язково оснащується акумуляторами, що накопичують надлишок енергії вдень для використання вночі чи під час похмурої погоди. Коли сонця достатньо, панелі покривають поточне споживання і заряджають батареї; за недостатнього сонячного виробітку інвертор відбирає бракуючу енергію з акумуляторів. Якщо ж батарея розряджена і сонця немає, автономна система потребує резервного джерела (генератора) або залишається без живлення. На відміну від мережевого, оф-грид інвертор працює як самостійне джерело змінного струму і підтримує стабільні 220 В, 50 Гц для живлення приладів, незалежно від стану центральної мережі​. Він також має функції контролю напруги та частоти, щоб забезпечити якісне електропостачання чутливих приладів. Схема типової автономної СЕС є складнішою: окрім панелей та інвертора, включає акумуляторний блок і контролер заряду, які разом керуються інвертором​. Нижче наведено спрощену схему конфігурацій off-grid та on-grid систем:

Порівняння схем автономної (Off-Grid) та мережевої (Grid-Tie) сонячних систем.

В оф-грид системі панелі через контролер заряджають батареї, а інвертор живить будинок автономно. В он-грид системі інвертор безпосередньо подає змінний струм в будинок і мережу; надлишок обліковується лічильником.

Таблиця порівняння основних технічних характеристик оф-грид та он-грид інверторів:

Основні плюси і мінуси on-grid та off-grid інверторів

Вартість та окупність

Вартість обладнання

Як було зазначено, автономні системи обходяться значно дорожче за рахунок акумуляторних батарей та додаткової електроніки. Якщо мережевий інвертор коштує умовно $0.2–0.4 за ват потужності, то автономний аналог може коштувати $0.3–0.6 за ват + вартість акумуляторів (яка співмірна з вартістю панелей). Наприклад, середня ціна побутового мережевого інвертора 5 кВт становить ~800–1000 $, тоді як автономний інвертор тієї ж потужності – ближче до 1200–1500 $. Але головна різниця – необхідність батарей для оф-грид: акумуляторна батарея на 5–10 кВт·год може коштувати ще кілька тисяч доларів.

Звісно, це усереднені оцінки для певного масштабу, але тренд очевидний: автономність потребує більших інвестицій. До додаткових витрат варто віднести й монтаж більш складної системи (установка акумуляторів, інвертора, розподільчих пристроїв), вартість проектування та пусконалагодження системи з АВР. Мережева СЕС простіша в інсталяції і часто постачається “під ключ” з мінімальними додатковими витратами. Однак для он-грид систем можуть виникати інші статті витрат: наприклад, плата за підключення до мережі за “зеленим тарифом”, вартість двонаправленого лічильника, оформлення дозвільної документації. В Україні підключення домашньої СЕС до мережі (нет-метерінг) потребує заміни лічильника на сучасний та укладення договору з обленерго, що теж може вимагати часу та коштів.

Додаткові компоненти

В автономній системі обов’язково закладається запас коштів на акумуляторні батареї. Їх ціна залежить від типу (літій-іонні дорожчі, але довговічніші; agm акумулятори дешевші, але з меншим ресурсом) і необхідної ємності. Також потрібні контролери заряду (якщо не вбудовані) – MPPT-контролер хорошого виробника на 100–150 А може коштувати кількасот доларів. Для безпеки автономної системи потрібні запобіжники, автоматичні вимикачі, система керування батареями (BMS, особливо для літієвих АКБ), що теж впливає на загальну вартість. Нерідко до складу оф-грид системи входить резервний бензогенератор, щоб підстрахуватися на випадок довготривалої негоди – це ще +$500–1000 до бюджету. Мережева система, навпаки, із додаткового обладнання потребує хіба що захисну автоматику (від перенапруг, блискавкозахист) та, можливо, окремий лічильник генерації для контролю. Все інше за неї “робить” центральна мережа.

Аналіз окупності

Головний дохід від мережевої СЕС – економія на електроенергії та виплати за “зелений тариф”. При тарифі 4,32 грн/кВт·год (станом на 2025 рік, якщо не зміниться) для домогосподарства з споживанням 300 кВт·год/міс СЕС 5 кВт вартістю $5500–6000 економить 15,550 грн/рік (з урахуванням інфляції та зростання тарифів), повертаючи вкладення за 6–7 років. За “зеленим тарифом” ($0.16/кВт·год у минулому, припустимо $0.10–0.12 у 2025 році) окупність може бути швидшою.

Для оф-грид системи окупність залежить від альтернативи. Якщо порівнювати з дизель-генератором (10 кВт·год/добу, 2 л пального по 60 грн = 43,800 грн/рік з урахуванням цін 2025 року), то автономна СЕС за $11,000–13,500 окуповується за 8–10 років (без врахування заміни батарей кожні 8–10 років за $2200–3500).економіці з першого дня – ви уникаєте величезних витрат на підключення. Але в загальному випадку для міського домоволодіння з доступною мережею оф-грид – це радше про енергетичну незалежність, а не про фінансову вигоду. Як влучно зазначають експерти, мережеві системи “окупаються” дешевими рахунками, а автономні “окупаються” спокоєм і свободою від зовнішньої енергосистеми​.

Висновки

Мережеві та автономні інвертори суттєво відрізняються за принципом роботи і сферою застосування. 

Он-грид інвертор працює спільно з центральною мережею: перетворює сонячну електроенергію і максимально віддає її в домашню чи зовнішню мережу, не накопичуючи надлишків. Він характеризується високим ККД, нижчою вартістю і простотою, але не забезпечує резервного живлення при відключеннях​. 

Оф-грид інвертор, навпаки, діє як автономне джерело: живить споживачів від батарей і не потребує зовнішньої мережі​.

Це дає енергетичну незалежність і резерв, проте за високу ціну – ефективність системи нижча, початкові вкладення і операційні витрати вищі​.Вибір між цими рішеннями залежить від пріоритетів користувача. Для більшості домовласників у містах мережевий інвертор буде вигіднішим завдяки швидкій окупності та простоті. Він дозволяє суттєво скоротити витрати на електроенергію і отримувати дохід від продажу надлишків, хоча й не захистить від блекауту. Автономний інвертор – оптимальний для тих, кому критично важливо мати світло за будь-яких обставин (віддалені об’єкти, об’єкти без інфраструктури, місця з регулярними відключеннями) або хто ставить на перше місце незалежність від енергокомпаній. В такому разі користувач згоден змиритися з більшими витратами заради енергонезалежності. Нерідко рішенням стає компроміс – гібридні інвертори, що поєднують переваги обох типів, але й їхня вартість проміжна.

Таким чином, ключова відмінність: он-грид інвертори працюють “в тандемі з мережею” і виграють у економічній ефективності, тоді як оф-грид працюють “соло” і виграють у автономності. Кожен тип інвертора має свою нішу. Для міських умов із стабільним електропостачанням і метою заощадити гроші на комунальних платежах – мережевий інвертор є найвигіднішим вибором​. Для умов, де мережі немає або на першому плані стоїть безпека електроживлення – автономний (або гібридний) інвертор окупить себе у вигляді забезпечення вашого комфорту та незалежності​.

Сподіваємося, це детальне порівняння допоможе вам зробити обґрунтований вибір і спроєктувати сонячну енергосистему, що повністю відповідатиме вашим потребам.