Island-mode losses: autonomous systems vs grid-tied operation
В 2025 году доля автономных солнечных станций в РФ выросла на 34% — особенно в сельской местности, на Дальнем Востоке и в регионах с нестабильной сетью (Амурская, Иркутская области, Республика Тыва). Владельцы выбирают «остров» ради независимости, но редко учитывают, что **режим изоляции от сети сам по себе снижает выработку на 9–22%** по сравнению с сетевой СЭС той же мощности. Причина — не в оборудовании, а в физике: без сети инвертору приходится формировать напряжение и частоту самому, а АКБ вносят дополнительные потери при заряде/разряде. В условиях короткого зимнего дня в Якутии или Забайкалье это может означать, что система не закрывает даже базовую нагрузку. Разбираем, откуда берутся потери, как их минимизировать и когда «остров» оправдан — по данным полевых замеров и требованиям ГОСТ Р 58977-2020.
Физика «острова»: почему 10 кВт панелей ≠ 10 кВт в розетке
В сетевой системе избыток мощности уходит в сеть, а при недостатке — берётся оттуда. В автономной же всё замкнуто на АКБ и инвертор. Потери возникают на трёх этапах:
- Заряд АКБ. Даже у LiFePO₄ КПД заряда/разряда — 92–95% (при 25 °C). При −10 °C — 84–89%. У свинцовых АКБ — 78–85%.
- Работа инвертора в off-grid режиме. Формирование синусоиды без опоры на сеть требует больше энергии на управление. По замерам ВНИИКП, КПД off-grid инвертора на 3–6% ниже, чем в on-grid.
- Недогрузка/перегрузка из-за статики АКБ. Если АКБ заряжены на 95%, а солнце вышло — избыток мощности «рассеивается» через блок диссипации (или просто не генерируется). Если АКБ разряжены, но нагрузка мала — инвертор работает в зоне низкой эффективности.
В итоге: при одинаковых панелях и погоде автономная система выдаёт в розетку на 12–18% меньше энергии, чем сетевая. В зимних условиях — до 22%.
Таблица: сравнение потерь по компонентам (данные «Солнечные крыши», 2025)
| Компонент | Сетевая СЭС, потери | Автономная СЭС (LiFePO₄), потери | Автономная СЭС (AGM), потери |
|---|---|---|---|
| Кабели и разъёмы | 1,2–1,8% | 1,3–2,0% | 1,5–2,2% |
| Инвертор (средняя загрузка) | 2,1–3,4% | 4,8–6,7% | 5,2–7,1% |
| Заряд/разряд АКБ | — | 5,8–8,4% (при +15…+25 °C) | 11,2–15,6% |
| Потери на MPPT при ограничении заряда | 0,5–1,2% | 3,2–6,5% | 4,0–7,3% |
| Итого | 3,8–6,4% | 15,1–23,6% | 21,9–32,2% |
Почему зимой «остров» особенно неэффективен
- Низкая температура АКБ. При −15 °C ёмкость LiFePO₄ падает на 20–25%, а внутреннее сопротивление растёт — потери при заряде достигают 14–18%.
- Короткий световой день. В Якутске в декабре — 5 ч 40 мин. Чтобы зарядить АКБ на 80%, нужно ~4,5 кВт·ч. При средней выработке 2,6 кВт·ч/день — дефицит с первого же дня.
- Отсутствие «сетевого буфера». В сетевой системе утренний недостаток компенсируется днём. В автономной — если утром АКБ разряжены ниже 20%, инвертор отключается — даже при ярком солнце в полдень.
В кейсе под Нерюнгри (зима 2025–2026) у 8-кВтp автономной СЭС с 20 кВт·ч LiFePO₄ выработка в розетку в декабре составила всего 1,8 кВт·ч/день — при теоретическом потенциале 2,9 кВт·ч. Причина — блокировка MPPT при напряжении АКБ 28,4 В (заряд 94%).
Когда «остров» оправдан — и когда это ошибка проектирования
Оправдано:
- Полное отсутствие сети (охотничьи заимки, геологоразведка, Крайний Север).
- Частые длительные отключения (>6 ч/сутки, >10 дней/месяц) — например, сезонные отключения в горных районах Дагестана.
- Высокая стоимость подключения к сети (от 250 тыс. руб. за 1 км ЛЭП в труднодоступных районах).
Ошибка:
- «На всякий случай» в пригороде с 99,2% надёжностью сети. Экономическая эффективность отрицательна: окупаемость автономной СЭС — 9–12 лет, сетевой — 5–6 лет.
- Использование свинцовых АКБ в условиях морозов без утепления и термоконтроля. Ресурс падает с 1200 циклов до 200–300.
- Отказ от гибридного режима там, где он возможен. Гибридный инвертор (например, Growatt ARK) может работать в трёх режимах: сетевой, гибридный, остров — и переключаться автоматически.
Как снизить потери в автономной системе — инженерные решения
- Разделение нагрузки на критическую и некритическую. Через реле — критическая (холодильник, насос) идёт через инвертор, остальное — напрямую от АКБ (12/24/48 В). Снижает потери на преобразовании до 4%.
- Тепловая интеграция АКБ. Установка аккумуляторов в утеплённый бокс с подогревом от избытка солнечной энергии (например, через ТЭН 200 Вт при Ubatt > 56 В). Поддерживает T = +10…+20 °C.
- Использование инверторов с «гибким MPPT». Например, Victron MultiPlus-II или Huawei SUN2000-10KTL-M1 Hybrid позволяют задать «окно заряда» (например, 48–54 В), в котором MPPT работает без ограничений.
- Дублирование заряда: солнце + генератор. При Ubatt < 46 В и отсутствии солнца — автоматический запуск бензогенератора (только для совместимых инверторов).
Кейс: автономная станция в пос. Усть-Мая, Якутия
Исходные данные:
- 12 кВтp, 40 кВт·ч LiFePO₄, инвертор 10 кВт;
- зимой — постоянный дефицит, отключения по АКБ;
- среднесуточная выработка в розетку — 2,1 кВт·ч при расчётной 3,7 кВт·ч.
Модернизация:
- установка термобокса для АКБ (+12 °C поддержка);
- настройка «гибкого MPPT» (разрешённый диапазон 46–56 В);
- добавление блока управления нагрузкой (отключает бойлер при Ubatt < 48 В).
Результат: выработка в розетку выросла до 3,2 кВт·ч/день (+52%), полных отключений — 0.
Вывод
Режим «острова» — не про «больше независимости», а про «больше потерь». Он оправдан только там, где нет выбора. В остальных случаях гибридная система с возможностью работы в сетевом, гибридном и автономном режимах даёт на 14–19% больше полезной энергии при том же бюджете.
Узнайте, насколько эффективна ваша автономная СЭС: закажите бесплатный анализ баланса генерация/заряд/потребление за последние 30 дней. Мы построим энергетический баланс по ГОСТ Р 58977-2020 и предложим оптимизацию — без продаж, только расчёт.
