Λειτουργούν οι ηλιακές μπαταρίες σε διακοπή ρεύματος; Οδηγός εφεδρικής τροφοδοσίας

Τα φωτοβολταϊκά πάνελ δεν συνεχίζουν αυτόματα να τροφοδοτούν το σπίτι όταν διακοπεί το δημόσιο δίκτυο. Ένα συμβατικό διασυνδεδεμένο σύστημα συνήθως σταματά, ώστε να μη στέλνει ηλεκτρική ενέργεια σε γραμμές όπου μπορεί να εργάζονται τεχνικοί. Η εφεδρική τροφοδοσία απαιτεί συμβατή μπαταρία, μετατροπέα με σχετική λειτουργία, εγκεκριμένη διάταξη απομόνωσης ή μεταγωγής, σωστά επιλεγμένα κυκλώματα και ρυθμίσεις για ασφαλή λειτουργία χωριστά από το δίκτυο.

Ο οδηγός εξηγεί τη λειτουργία της ηλιακής μπαταρίας σε διακοπή, γιατί ορισμένα σπίτια με φωτοβολταϊκά μένουν χωρίς ρεύμα, τον απαραίτητο εξοπλισμό και την επίδραση της χωρητικότητας στην αυτονομία. Δείχνει επίσης πού εντάσσονται οι μπαταρίες χαμηλής τάσης LiFePO4 51.2V σε ένα σωστά μελετημένο οικιακό σύστημα εφεδρείας.

Σύντομη απάντηση: παρέχουν οι ηλιακές μπαταρίες ρεύμα σε διακοπή;

Ναι, όταν ολόκληρο το φωτοβολταϊκό σύστημα με αποθήκευση έχει σχεδιαστεί για νησιδοποιημένη λειτουργία. Η μπαταρία μόνη της δεν αρκεί. Ο μετατροπέας και η ηλεκτρική διανομή πρέπει να ανιχνεύουν τη βλάβη, να αποσυνδέουν το σπίτι από το δημόσιο δίκτυο, να δημιουργούν σταθερή τοπική παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος, να ελέγχουν την παραγωγή και να επανασυνδέονται με ασφάλεια μετά την αποκατάσταση.

Ένας διασυνδεδεμένος μετατροπέας χωρίς εφεδρική λειτουργία συνήθως σταματά την παραγωγή στη διακοπή, ακόμη και με ήλιο. Ένας κατάλληλος υβριδικός ή μετατροπέας μπαταρίας μπορεί να συνεχίσει να τροφοδοτεί επιλεγμένα κυκλώματα ή μεγαλύτερο μέρος του σπιτιού σε ορισμένα σχέδια, αφού η απαιτούμενη διάταξη απομονώσει το κτίριο από το δίκτυο.

Γιατί σταματούν τα συνηθισμένα διασυνδεδεμένα φωτοβολταϊκά

Οι τεχνικοί του δικτύου πρέπει να γνωρίζουν ότι μια αποσυνδεδεμένη γραμμή δεν θα ηλεκτροδοτηθεί από ιδιωτική παραγωγή. Οι διασυνδεδεμένοι μετατροπείς περιλαμβάνουν προστασία έναντι ακούσιας νησιδοποίησης. Όταν η τάση ή η συχνότητα χαθεί ή βρεθεί εκτός επιτρεπτών ορίων, ο μετατροπέας σταματά την έγχυση.

Αυτή η συμπεριφορά ασφαλείας εκπλήσσει ορισμένους ιδιοκτήτες. Βλέπουν τα πάνελ να παράγουν τις ηλιόλουστες ημέρες και θεωρούν ότι το σπίτι θα συνεχίσει να λειτουργεί στη διακοπή. Χωρίς εξοπλισμό εφεδρείας και μετατροπέα που σχηματίζει τοπικό δίκτυο, όμως, δεν υπάρχει ασφαλής αναφορά τάσης και συχνότητας και το σύστημα πρέπει να σταματήσει.

Το σύστημα εφεδρείας ανοίγει αντίθετα μια εγκεκριμένη διάταξη μεταγωγής ή πύλη εφεδρείας και δημιουργεί ηλεκτρικά απομονωμένο τμήμα. Ένας μετατροπέας διαμόρφωσης δικτύου το τροφοδοτεί από την μπαταρία και, όταν οι συνθήκες επιτρέπουν, διαχειρίζεται τη φωτοβολταϊκή παραγωγή μέσα στη νησίδα.

Εξοπλισμός φωτοβολταϊκού με εφεδρική τροφοδοσία

Φωτοβολταϊκή συστοιχία

Η συστοιχία παράγει συνεχές ρεύμα όταν υπάρχει ηλιακό φως. Στη διακοπή, η ωφέλιμη παραγωγή εξαρτάται από τον καιρό, τον προσανατολισμό, τη σκίαση και τη δυνατότητα του μετατροπέα να τη ρυθμίζει ενώ το σύστημα είναι απομονωμένο από το δίκτυο.

Υβριδικός μετατροπέας ή μετατροπέας μπαταρίας

Ο μετατροπέας μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια μεταξύ της πλευράς συνεχούς ρεύματος της μπαταρίας και της πλευράς εναλλασσόμενου ρεύματος του σπιτιού. Στην εφεδρεία μπορεί επίσης να καθορίζει τάση και συχνότητα στα απομονωμένα κυκλώματα. Η διαρκής ισχύς και η ισχύς αιχμής καθορίζουν ποια φορτία λειτουργούν ταυτόχρονα. Πρέπει να υποστηρίζει το εύρος τάσης, τα όρια ρεύματος και την επικοινωνία της μπαταρίας.

Μπαταρία και BMS

Η μπαταρία αποθηκεύει ενέργεια και την παρέχει όταν η ηλιακή παραγωγή ή το δίκτυο δεν καλύπτουν τη ζήτηση. Το BMS παρακολουθεί την κατάστασή της και εφαρμόζει όρια προστασίας. Επιλεγμένες μπαταρίες Zhuosheng LiFePO4 51.2V διαθέτουν διεπαφές RS485, RS232 και CAN, αλλά η συμβατότητα πρωτοκόλλου πρέπει να επιβεβαιώνεται για το ακριβές μοντέλο μετατροπέα.

Εξοπλισμός μεταγωγής ή απομόνωσης

Ένας αυτόματος διακόπτης μεταγωγής, μια πύλη εφεδρείας ή μια ενσωματωμένη διάταξη απομόνωσης διαχωρίζει τα εφεδρικά κυκλώματα από το δίκτυο στη διακοπή. Η μέθοδος εξαρτάται από τον μετατροπέα, τις τοπικές ηλεκτρικές απαιτήσεις και τη σύνδεση παροχής. Αυτή η κρίσιμη λειτουργία ασφαλείας πρέπει να μελετάται και να εγκαθίσταται από καταρτισμένους επαγγελματίες.

Διανομή εφεδρικών φορτίων

Πολλά σπίτια χρησιμοποιούν ξεχωριστό πίνακα βασικών φορτίων. Μπορεί να τροφοδοτεί ψύξη, διαδίκτυο, επιλεγμένο φωτισμό, ασφάλεια, εξοπλισμό ιατρικής υποστήριξης και συγκεκριμένες πρίζες, αποκλείοντας μεγάλα μη απαραίτητα φορτία. Άλλα συστήματα συνδέουν όλο το σπίτι, αλλά διαχειρίζονται τα φορτία ώστε να αποφεύγεται υπερβολική ταυτόχρονη ζήτηση.

Τι συμβαίνει όταν αποτύχει το δίκτυο;

1. Το σύστημα ανιχνεύει ανώμαλη ή απούσα τροφοδοσία δικτύου. Τα όρια και οι χρόνοι ανίχνευσης ακολουθούν τον μετατροπέα και τις εφαρμοστέες απαιτήσεις.
2. Το εφεδρικό τμήμα αποσυνδέεται από το δημόσιο δίκτυο. Έτσι η αποθηκευμένη ή ηλιακή ενέργεια δεν τροφοδοτεί το εξωτερικό δίκτυο.
3. Ο μετατροπέας δημιουργεί τοπική παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος. Ο χρόνος μεταγωγής διαφέρει και μπορεί να μην είναι αρκετά σύντομος για κάθε ευαίσθητη συσκευή.
4. Η μπαταρία τροφοδοτεί το φορτίο. Η διαθέσιμη ισχύς περιορίζεται από μπαταρία, BMS, μετατροπέα, καλώδια και προστασίες.
5. Η ηλιακή παραγωγή μπορεί να τροφοδοτεί φορτία και να φορτίζει την μπαταρία. Αυτό απαιτεί σχεδιασμό που επιτρέπει φωτοβολταϊκή λειτουργία στη νησίδα και επαρκή ηλιοφάνεια.
6. Το σύστημα επανασυνδέεται αφού σταθεροποιηθεί το δίκτυο. Ο μετατροπέας ακολουθεί την προγραμματισμένη ακολουθία ελέγχου και επανασύνδεσης.

Κάθε στάδιο πρέπει να ελέγχεται κατά τη θέση σε λειτουργία. Η κανονική φόρτιση με παρουσία δικτύου δεν αποδεικνύει σωστή απομόνωση, μεταγωγή, εφεδρική έξοδο και έλεγχο φωτοβολταϊκών σε νησιδοποίηση.

Εφεδρεία βασικών φορτίων ή ολόκληρου του σπιτιού;

Η επιλογή επηρεάζει σημαντικά το κόστος, την αυτονομία και την απαιτούμενη ισχύ.

Εφεδρεία βασικών φορτίων

Αυτός ο σχεδιασμός τροφοδοτεί περιορισμένα κυκλώματα. Η χαμηλότερη μέση ισχύς κάνει την αυτονομία πιο προβλέψιμη και μειώνει τον κίνδυνο μια μεγάλη συσκευή να διακόψει τον μετατροπέα ή να αδειάσει γρήγορα την μπαταρία. Συχνά προτεραιότητα έχουν ψύξη, φωτισμός, επικοινωνίες, ασφάλεια, οικιακό γραφείο και επιλεγμένα ιατρικά ή υδραυλικά φορτία.

Σύνδεση ολόκληρου του σπιτιού

Η σύνδεση όλου του σπιτιού προσφέρει ευελιξία, όχι απεριόριστη ενέργεια ή ισχύ. Ηλεκτρική θέρμανση νερού, αντιστάσεις θέρμανσης, μεγάλα κλιματιστικά, φούρνοι, αντλίες και φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων μπορούν να υπερβούν τα όρια ή να καταναλώσουν γρήγορα το απόθεμα. Μπορεί να χρειάζεται αυτόματος έλεγχος ή πειθαρχημένη χειροκίνητη διαχείριση.

Πώς η χωρητικότητα επηρεάζει την αυτονομία στη διακοπή

Η αυτονομία εξαρτάται από την ωφέλιμη ενέργεια εναλλασσόμενου ρεύματος και το μέσο φορτίο. Ενδεικτικά:

Αυτονομία = ονομαστική ενεργειακή χωρητικότητα μπαταρίας × σχεδιασμένο βάθος εκφόρτισης × απόδοση μετατροπέα ÷ μέσο εφεδρικό φορτίο.

Με παραδοχές βάθους εκφόρτισης 80% και απόδοσης μετατροπέα 90%, περίπου 72% της ονομαστικής χωρητικότητας φτάνει στα φορτία εναλλασσόμενου ρεύματος. Μπαταρία 5.12kWh παρέχει περίπου 3.69kWh, 10.24kWh περίπου 7.37kWh, 15.36kWh περίπου 11.06kWh και 20.48kWh περίπου 14.75kWh υπό αυτές τις παραδοχές.

Με μέσο φορτίο 500W, αυτά αντιστοιχούν σε περίπου 7.4, 14.7, 22.1 και 29.5 ώρες. Με μέσο φορτίο 2kW μειώνονται σε περίπου 1.8, 3.7, 5.5 και 7.4 ώρες. Ο πραγματικός χρόνος αλλάζει με θερμοκρασία, φόρτιση, κατανάλωση αναμονής μετατροπέα, ηλικία μπαταρίας, κυκλικά φορτία και ηλιακή συνεισφορά.

Για υπολογισμούς ανά συσκευή, δείτε πόσο διαρκεί μια οικιακή μπαταρία LiFePO4 10kWh. Για ευρύτερο σχεδιασμό χωρητικότητας, χρησιμοποιήστε τον οδηγό διαστασιολόγησης ηλιακής αποθήκευσης LiFePO4.

Μπορούν τα πάνελ να φορτίζουν την μπαταρία στη διακοπή;

Ναι, εφόσον ο μετατροπέας και η αρχιτεκτονική υποστηρίζουν φωτοβολταϊκή λειτουργία στην εφεδρεία. Ο μετατροπέας πρέπει να εξισορροπεί παραγωγή, οικιακή ζήτηση, όρια φόρτισης και κατάσταση φόρτισης χωρίς το δημόσιο δίκτυο. Αν η παραγωγή υπερβαίνει τα φορτία και η μπαταρία δεν δέχεται άλλη ενέργεια, ίσως χρειαστεί περιορισμός ή παύση παραγωγής.

Μην θεωρείτε δεδομένη την πλήρη καθημερινή επαναφόρτιση. Μια χειμερινή καταιγίδα μπορεί να προκαλέσει ταυτόχρονα διακοπή και ασυνήθιστα χαμηλή παραγωγή. Σκιά, χιόνι, σκόνη, υψηλή θερμοκρασία και νέφη τη μειώνουν περαιτέρω. Για κρίσιμη εφεδρεία χρειάζονται συντηρητικές εκτιμήσεις, ελάχιστο απόθεμα και στρατηγική για παρατεταμένη χαμηλή ηλιοφάνεια.

Επιλογή χωρητικότητας για εφεδρική τροφοδοσία

Η οικιακή σειρά Zhuosheng Energy περιλαμβάνει διάφορες χωρητικότητες και τρόπους εγκατάστασης στα 51.2V:

• Επιτοίχια μπαταρία G-5000A 5.12kWh για συμπαγή αποθήκευση και επιλεγμένα βασικά φορτία.
• Επιτοίχια μπαταρία G-10000A 10.24kWh για μεγαλύτερες νυχτερινές και εφεδρικές ανάγκες.
• Μπαταρία ικριώματος J-15000A 15.36kWh για μεγαλύτερες κατοικίες ή μικρά εμπορικά έργα.
• Επιτοίχια μπαταρία G-20000A 20.48kWh για οικιακά ενεργειακά συστήματα μεγαλύτερης χωρητικότητας.

Η χωρητικότητα είναι μόνο ένα κριτήριο. Χρειάζεται έλεγχος μέγιστου διαρκούς φορτίου και αιχμών, ισχύος μετατροπέα, ρεύματος BMS, πρωτοκόλλου, ισχύος φόρτισης, περιβάλλοντος περιβλήματος, παράλληλης σύνδεσης και πιστοποιήσεων. Η σελίδα μιας μπαταρίας δεν αποτελεί έγκριση πλήρους συστήματος.

Λίστα ελέγχου θέσης σε λειτουργία

• Επιβεβαιώστε εύρος τάσης, χημεία, ρεύμα και συμβατότητα επικοινωνίας μπαταρίας.
• Ελέγξτε απομόνωση ή μεταγωγή και καλωδίωση του εφεδρικού πίνακα.
• Ρυθμίστε όρια φόρτισης και εκφόρτισης, απόθεμα φόρτισης και κατώφλια επαναφοράς.
• Μετρήστε κανονική ζήτηση και ζήτηση εκκίνησης στα επιλεγμένα κυκλώματα.
• Προσομοιώστε διακοπή και επιβεβαιώστε ασφαλή μετάβαση στην μπαταρία.
• Ελέγξτε αν τα φωτοβολταϊκά συνεχίζουν παραγωγή και φόρτιση σε νησιδοποίηση.
• Επιβεβαιώστε συμπεριφορά στο απόθεμα ή σε χαμηλή φόρτιση.
• Ελέγξτε επανασύνδεση μόνο μετά τη σταθεροποίηση του δικτύου.
• Καταγράψτε ρυθμίσεις, υλικολογισμικό, διαγράμματα, σειριακούς αριθμούς και αποτελέσματα.

Συχνές ερωτήσεις

Γιατί σταμάτησαν τα πάνελ μου στη διακοπή;

Ένας τυπικός διασυνδεδεμένος μετατροπέας σταματά λόγω προστασίας έναντι νησιδοποίησης. Η συνέχιση τροφοδοσίας απαιτεί εγκεκριμένη απομόνωση και μετατροπέα που δημιουργεί και ελέγχει αυτόνομη παροχή.

Μπορεί η ηλιακή μπαταρία να τροφοδοτεί κλιματισμό στη διακοπή;

Ενδεχομένως, αν μπαταρία, BMS και μετατροπέας υποστηρίζουν ισχύ λειτουργίας και εκκίνησης και υπάρχει επαρκής ωφέλιμη ενέργεια. Ο κλιματισμός μειώνει σημαντικά την αυτονομία: υπολογίστε το ακριβές μοντέλο και τα υπόλοιπα ταυτόχρονα φορτία.

Η μετάβαση στην μπαταρία είναι στιγμιαία;

Ο χρόνος εξαρτάται από μετατροπέα και αρχιτεκτονική. Ορισμένες συσκευές μπορεί να υποστούν σύντομη διακοπή, ενώ ευαίσθητος εξοπλισμός με αυστηρότερη απαίτηση συνέχειας μπορεί να χρειάζεται ξεχωριστή αδιάλειπτη τροφοδοσία.

Μπορώ να προσθέσω μπαταρία σε υπάρχον φωτοβολταϊκό;

Πολλά συστήματα αναβαθμίζονται, αλλά μπορεί να απαιτούν μετατροπέα μπαταρίας συζευγμένο στην πλευρά εναλλασσόμενου ρεύματος, συμβατό υβριδικό μετατροπέα, νέα απομόνωση, αλλαγές διανομής και ανανεωμένες εγκρίσεις. Ο εγκαταστάτης πρέπει να αξιολογήσει τον υπάρχοντα μετατροπέα και την παροχή.

Πόσες μπαταρίες χρειάζονται για μεγάλη διακοπή;

Υπολογίστε την ημερήσια ενέργεια κρίσιμων φορτίων, πολλαπλασιάστε με την απαιτούμενη περίοδο αυτονομίας, προσαρμόστε για ωφέλιμο βάθος εκφόρτισης και απώλειες μετατροπής και λάβετε συντηρητική ηλιακή παραγωγή. Ελέγξτε επίσης ότι μετατροπέας και παράλληλες μπαταρίες παρέχουν την απαιτούμενη ισχύ.

Σχεδιάστε την εφεδρεία ως ολοκληρωμένο σύστημα

Οι ηλιακές μπαταρίες μπορούν να κρατήσουν σημαντικά φορτία ενεργά σε διακοπή, μόνο όμως σε κατάλληλη αρχιτεκτονική. Απαιτούνται ασφαλής απομόνωση, μετατροπέας διαμόρφωσης δικτύου, συμβατή επικοινωνία BMS, σωστά κυκλώματα και ρεαλιστικός ενεργειακός σχεδιασμός. Εξερευνήστε τη σειρά οικιακής αποθήκευσης ενέργειας Zhuosheng ή επικοινωνήστε με την τεχνική μας ομάδα με μοντέλο μετατροπέα, εφεδρικά φορτία, απαιτούμενη αυτονομία, μέγεθος φωτοβολταϊκού και χώρα εγκατάστασης για αξιολόγηση του έργου.