Jak dopasować inwertery do rozwiązań magazynowania energii w domach

Falownik jest komponentem konwersji energii i zarządzania energią w większości dostępnych dziś rozwiązań magazynowania energii (RESS). Łączy panele słoneczne i baterie z domowymi zasobami zasilania, zasilaniem i generatorami zapasowymi, zapewniając jednocześnie użyteczną moc AC.

Wybór inwertera na podstawie mocy nominalnej może zapewnić ograniczone zapasowe zapotrzebowanie, nadmierny prąd baterii, niewystarczającą zdolność rozruchu silników oraz słabą integrację z układem fotowoltaicznym. Praktyczny proces dopasowania powinien ocenić cały system energetyczny.

Z perspektywy produkcji SANDISOLAR, prawidłowo skonfigurowane rozwiązania magazynowania energii dla gospodarstw domowych powinny równoważyć sześć czynników: obciążenia gospodarstwa domowego, zapotrzebowanie na przepięcie, napięcie baterii, pojemność magazynowania, zużycie energii słonecznej oraz regionalne wymagania AC.

Co robi inwerter w systemie magazynowania w domu?

W rozwiązaniach magazynowania energii dla mieszkańców falownik pełni kilka powiązanych ze sobą ról.

• Konwersja prądu stałego na prąd przemienny: Falownik przekształca prąd stały z baterii i paneli słonecznych na prąd przemienny, aby można było korzystać z urządzeń domowych i urządzeń.

• W systemach energii słonecznej inwertery wyposażone w MPPT mogą zmieniać stan pracy paneli słonecznych, aby zoptymalizować maksymalną możliwą ilość energii słonecznej.

• Regulacja ładowania akumulatora: falownik może modyfikować napięcie i prąd do poziomów ładowania wymaganych przez baterię.

• Przekazywanie zasilania awaryjnego: Falownik zmienia źródło zasilania w przypadku przerwy w dostawie lub niestabilnego zasilania z sieci.

• Integracja generatora: Inwerter może przyjmować ładowanie z generatora i umożliwić generatorowi dostarczanie zasilania do obwodów domowych.

• Komunikacja systemu: Falownik posiada odpowiednie porty Wi-Fi i komunikacyjne, umożliwiające monitorowanie systemu i zarządzanie ładowaniem baterii.

Ze względu na powiązany charakter powyższych funkcji, na etapie planowania baterii i systemu PV należy wybrać falownik.

Krok 1: Zdefiniuj profil obciążenia gospodarstwa domowego

Pierwszym krokiem jest identyfikacja, które urządzenia muszą działać podczas normalnego użytkowania, a które wymagają zapasowego załadowania podczas przerwy w dostawie prądu.

Kategoria obciążenia	Typowe przykłady	Główne zmartwienie dotyczące dopasowania
Obciążenia niezbędne	Oświetlenie, routery, lodówki	Moc ciągła
Obciążenia silnika	Pompy, kompresory, klimatyzatory	Wzrost startu
Obciążenia grzewcze	Czajniki, piekarniki, podgrzewacze wody	Wysokie ciągłe zapotrzebowanie
Czuły sprzęt	Komputery, telewizory, systemy sterowania	Jakość przebiegu wyjściowego
Ładunki opcjonalne	Ładowarki EV, duże systemy HVAC	Pojemność baterii i inwertera

Ciągłe wyjście inwertera powinno wspierać łączną moc pracy urządzeń, które mogą działać jednocześnie.

Rozsądny margines operacyjny jest również przydatny, ponieważ zapotrzebowanie na urządzenia może się zmieniać podczas codziennego użytkowania.

Krok 2: Oceń ciągłą i przepięciową wydajność

Ciągłe wyjście opisuje ilość zużycia, jaką falownik może obsłużyć podczas regularnej pracy. Wyjście przepięciowe natomiast opisuje ilość zużycia potrzebną do uruchomienia urządzeń wyposażonych w silniki lub sprężarki.

• Współczynnik ciągłego wychodu: Ocena ciągłego wyjścia powinna przekraczać oczekiwane maksymalne obciążenia just-in-time, które byłyby ciągłe.

• Współczynnik mocy przepięcia: Ocena wyjściowa powinna wystarczyć, aby obsłużyć krótkie szczytowe prądy rozruchowe pomp, lodówek i klimatyzatorów, a także elektronarzędzi.

• Obciążenie silnika: To opis oparty na zastosowaniu przy wyborze inwertera do urządzeń z obciążeniem indukcyjnym.

• Możliwe rozszerzenie poprzez wsparcie równoległe: Pozwala to na rozwój niektórych rozwiązań magazynowania energii w gospodarstwach domowych wraz ze wzrostem zapotrzebowania w gospodarstwie domowym.

Przykładem może być seria produktów SANDISOLAR, która dostarcza 3 kW i 4,2 kW dla małych systemów, 6,2 kW i 7 kW dla średnich obciążeń mieszkaniowych oraz 11 kW i 12 kW dla dużych systemów. Wybór rozmiaru powinien opierać się na rzeczywistym zapotrzebowaniu na obciążenie, a nie na wielkości domu.

Krok 3: Upewnij się, że napięcie inwertera i baterii są wyrównane

Fawerter i bateria muszą znajdować się w tym samym zakresie pod względem kompatybilnych napięć prądu stałego.

Powszechne platformy baterii w domu

• Systemy 24V: Mniejsze obciążenia awaryjne, z inwerterem o umiarkowanej pojemności, są zazwyczaj obsługiwane przez te systemy.

• Systemy 48V: Te systemy zwykle występują w średnich i dużych systemach domowych, a przy tej samej mocy wyjściowej system zmniejsza prąd stały.

• Systemy wysokiego napięcia: Ten system może stanowić podstawę większego modułowego systemu magazynowania, ale potrzebny jest dedykowany falownik wysokiego napięcia.

Ze względu na konstrukcję, inwerter 6,2kW pobierający energię z baterii 48V zazwyczaj pobiera mniej prądu stałego niż podobny falownik pobierający energię z baterii 24V. Efektem niższego prądu jest mniejsze nagrzewanie, mniejszy spadek napięcia oraz możliwość użycia przewodu o mniejszej grubości. Jednak wszystkie prace elektryczne muszą być zgodne z odpowiednimi normami elektrycznymi.

Krok 4: Zmodyfikuj rozmiar baterii według preferowanego czasu zapasowego

W odniesieniu do domowych systemów magazynowania energii, "zasilanie inwerterowe" i "zasilanie bateryjne" nie oznacza tego samego.

• Moc inwertera (kW): Najwyższa moc wyjściowa inwertera.

• Energia baterii (kWh): Maksymalna energia, którą można magazynować w baterii.

• Użyteczna głębokość rozładowania: Ilość energii baterii, którą można wykorzystać podczas normalnego funkcjonowania systemu.

• Efektywność konwersji: Odnosi się do strat energii zachodzących w inwerterze, baterii, okablowaniu oraz urządzeniach końcowych.

Duży falownik podłączony do małej baterii może obsługiwać urządzenia o dużej mocy, ale tylko przez krótki czas. Z kolei duża bateria w połączeniu z niewielkim falownikiem może zapewnić długi czas zapasowy, ale nie jest w stanie jednocześnie obsłużyć kilku obciążeń o dużej mocy.

Krok 5: Dopasuj matrycę PV do wejścia MPPT

Panel słoneczny musi pozostawać w granicach wejścia wolwoltaicznego inwertera.

Parametr PV	Wymóg dopasowania
Maksymalne napięcie PV	Napięcie otwartego obwodu w macierzu musi pozostać poniżej limitu falownika
Zakres napięć MPPT	Normalne napięcie robocze powinno pozostać w zakresie MPPT
Maksymalna moc PV	Zainstalowana pojemność panelu powinna być zgodna z obsługiwanym wejściem PV
Prąd wejściowy PV	Prąd struny musi pozostać w granicach dozwolonej wartości wejściowej
Liczba MPPT	Wiele MPPT może zarządzać tablicami o różnych orientacjach

Wybrane falowniki SANDISOLAR off-grid obsługują napięcia wejściowe PV do 500V lub 550V. Model SD-PRO 12kW ma dwa kanały MPPT i obsługuje 18 000W napięcia fotowoltaicznego, natomiast model SD PRO 6,5kW ma jeden kanał MPPT i obsługuje 9 000W napięcia fotowoltaicznego.

W projektowaniu struny należy uwzględnić wzrost napięcia wraz ze spadkiem temperatury, oprócz warunków w miejscu montażu.

Krok 6: Wybierz odpowiedni standard AC

Układ domowych systemów elektrycznych nie jest jednolity w różnych regionach.

• Wyjście jednofazowe 230V: Powszechne w UE i wielu międzynarodowych rynkach mieszkaniowych.

• Wyjście 120/240V w fazie podzielonej: Powszechne w wielu domach w Ameryce Północnej.

• 50Hz lub 60Hz: Częstotliwość falownika musi odpowiadać wymaganym instalacjom i systemowi elektrycznemu danego miejsca.

• Wyjście czystej sinusoidalnej: dla urządzeń elektronicznych i elektrycznych gospodarstw domowych, w tym silników, wrażliwych na przebiegi fal.

SANDISOLAR posiada modele skoncentrowane na rynku UE z jednofazowym wyjściem oraz modele skoncentrowane na rynku amerykańskim z wyjściem split-phase, w tym SD-4872WP-US i SD-48120WP-US.

Inne cechy, które mogą dodać wartość

Nowoczesne rozwiązania do magazynowania energii w domach mogą również obejmować:

• Regulowane parametry ładowania: aby ładunek inwertera był kompatybilny z ładowaniem baterii litowych.

• Krótki czas transferu: Zmniejsza przerwy dla krytycznych obciążeń w domu.

• Praca bez baterii: W określonych warunkach pracy kilka wybranych modeli może obsłużyć obciążenia zarówno z PV, jak i AC bez podłączonej baterii.

• Wsparcie generatora: Dalsze ładowanie można przeprowadzić z generatora w obszarach o zawodnej sieci ze względu na regulowane wejście prądu zmiennego.

• Wbudowany monitoring: Dzięki dostępności Wi-Fi, portów komunikacyjnych i danych o systemie można sprawdzić jego status.

Strategia dopasowywania systemów SANDISOLAR

SANDISOLAR specjalizuje się w rozwoju Systemy falowników off-grid i hybrydoweobsługujące różne obciążenia, systemy PV, napięcia baterii oraz regionalne normy AC.

Poniżej znajduje się podsumowanie doświadczeń zawodowych:

• Ocena na poziomie systemu: Zrozumienie zależności między systemami domowymi a komponentami: falowniki, baterie, układy fotowoltaiczne, obciążenia itp.

• Wiele platform zasilania: modele obejmują zarówno małe systemy zapasowe dla domów, jak i duże systemy zasilania.

• Integracja baterii litowych: dostępne są różne konfiguracje z różnymi ustawieniami i opcjami interfejsów.

• Wiele źródeł energii: dostępne są źródła energii słonecznej, sieciowej, bateriowej i generatorowej, w zależności od warunków na terenie.

• Kontrola i integracja systemów zarządzania energią: Wiele opcji sterowania i integracji.

Moc nie jest jedynym ważnym kryterium przy wyborze inwertera do domowego systemu magazynowania energii. Ciągłe i szczytowe zapotrzebowanie gospodarstwa domowego, konfiguracja i rodzaj baterii oraz wejścia słoneczne oraz pożądany czas awaryjnego również odgrywają ważną rolę przy wyborze inwertera.

Najczęściej zadawane pytania

P1. Czy inwerter off-grid może działać bez baterii?

Niektóre modele mogą działać na zasilaniu z energii słonecznej i klimatyzacyjnej bez baterii, jeśli warunki są odpowiednie.

Pytanie 2. Czy inwerter i bateria powinny mieć takie same mocy?

Muszą być jednak wyrównane, jednak oba są mierzone w różnych jednostkach. Moc baterii to kWh, a z inwertera w kW.

P3. Czy bateria 24V może być podłączona do inwertera 48V?

Nie. Muszą mieścić się w tym samym zakresie napięciowym.

P4. Dlaczego ważne jest, aby mieć moc przepięciową?

Moc przepięciowa jest ważna przy uruchamianiu obciążenia, takiego jak pompa czy lodówka, napędzanego silnikiem.

P5. Jaka jest rola MPPT w rozwiązaniach magazynowania energii w domach?

Rolą MPPT jest zwiększenie ilości energii fotowoltaicznej, którą można przechwycić i wykorzystać, poprzez optymalizację warunków pracy paneli słonecznych.