Nastavení zálohy pomocí systému FoxESS: co lze provozovat při výpadku proudu?
Výpadek proudu není ani u nás jen teoretickým rizikem: po letní bouřce může být dům na několik hodin ponořen do tmy a solární panel sám o sobě v takovém případě nepomůže, i když slunce svítí. Nejprve se podíváme na funkci záložního napájení v systému FoxESS. Poté si ukážeme, jak se solární panel chová v případě výpadku proudu, pokud je v systému také akumulátor. Následně si objasníme, jaký střídač a akumulátor FoxESS jsou pro nouzový provoz vůbec potřebné a na co je třeba dávat pozor při zapojování.
Zvláště se zaměříme na to, zda je vhodné uvažovat o napájení celého domu, nebo o samostatném nouzovém okruhu spotřebičů. Postupně si projdeme ty vysoce výkonné spotřebiče, které nouzový provoz během chvilky vyřadí z provozu. Provedeme vás také tím, jak SoC určuje skutečnou dobu provozu během výpadku proudu.
Při dimenzování pracujeme s konkrétními hodnotami v kW a kWh, abyste se při volbě záložního řešení nerozhodovali pouze na základě odhadu. Na závěr článku shrneme, na co by měl dodavatel dbát při instalaci a uvedení do provozu.
Význam funkce záložního napájení v systému FoxESS
Záložní napájení v praxi představuje samostatný nouzový výstup na střídači. Při výpadku proudu se systém bezpečně odpojí od veřejné sítě a poté z tohoto výstupu nadále napájí předem určené spotřebiče. Odpojení není komfortní funkcí: normy EN 50549-1 a IEC 62116 předepisují, že střídač připojený k síti se při výpadku sítě musí odpojit do dvou sekund, aby se zabránilo přivedení napětí na vedení, na kterém probíhají opravy.
Je důležité si uvědomit, že se nejedná o totéž jako o plný ostrovní provoz. Systém FoxESS backup neslibuje, že dům bude nepozorovaně fungovat dál se všemi spotřebiči, ale že základní funkce (nebo ty, které jsou připojeny ke kritickému okruhu spotřebičů) budou bezpečně k dispozici. Výkon výstupu EPS je omezený a dodává proud pouze do toho okruhu, který tam instalatér skutečně připojil. Během dne, pokud svítí slunce, do tohoto okruhu přispívá i výroba solárních panelů.
U střídačů FoxESS dochází k přepnutí obvykle za 10–20 tisícin sekundy, takže osvětlení, router nebo lednička připojené k obvodu EPS pokračují v provozu prakticky bez znatelného přerušení. Stolní počítač se však i za tuto dobu může restartovat, a proto je pro skutečně nepřerušitelné napájení zapotřebí samostatný zdroj nepřerušitelného napájení.
Takto funguje solární systém FoxESS v případě výpadku proudu
V okamžiku výpadku proudu invertor FoxESS detekuje pokles síťového napětí, otevře relé na straně sítě a během několika tisícin sekundy připojí napětí k nouzovému výstupu. Od tohoto okamžiku poskytuje střídač sám referenční napětí a frekvenci, tedy se nepřizpůsobuje síti, ale sám udržuje systém v chodu.
Primárním zdrojem energie je v tomto případě akumulátor. Během dne se zapojí i solární panel: pokrývá spotřebu nouzového okruhu a přebytek energie vrací zpět do akumulátoru, takže výpadek proudu lze překlenout i po několik dní. V noci však pracuje výhradně uložená energie.
Z toho vyplývá nejdůležitější pravidlo: bez akumulátoru není záloha. Nouzový výstup solárního systému bez akumulátoru se nespustí, i když slunce svítí. Je vhodné také zvýšit hodnotu Min SoC (On Grid), protože ta udržuje rezervu, ze které se při výpadku proudu spustí záložní napájení. Pokud se akumulátor zcela vybil, lze akumulátory FoxESS restartovat pomocí funkce black start: ve většině případů (např. u akumulátorů EP6 nebo EP12) je třeba na hlavním akumulátoru třikrát stisknout spouštěcí tlačítko po dobu 1–4 sekund během 30 sekund.
Jaký měnič a akumulátor FoxESS jsou potřebné k vytvoření záložního systému?
Vytvoření záložního systému závisí na dvou podmínkách: je zapotřebí hybridní střídač vybavený nouzovým výstupem a za ním umístěný akumulátor. V nabídce FoxESS je k dispozici jednofázová řada H1 s výkonem 5–6 kW a třífázové řady H3 a P3 s výkonem 5–15 kW, přičemž všechny podporují nouzový provoz.
Při výběru není rozhodující výkon solárních panelů, ale to, jak velkou zátěž je třeba v případě výpadku proudu zajistit. Výkon nouzového výstupu se obvykle shoduje s jmenovitým výkonem střídače, takže zařízení o výkonu 5 kW neposkytne ani při výpadku proudu více než 5 kW. Střídače FoxESS pracují s vysokonapěťovými LFP akumulátory. Kompatibilitu vždy ověřte podle seznamu výrobce, protože s cizím akumulátorem se nouzový provoz obvykle ani nespustí, resp. nedochází k nabíjení, jelikož prostředí FoxESS je exkluzivní.
Na co je třeba dávat pozor při zapojování výstupu EPS?
Nouzový okruh se nikdy nesmí připojit zpět k rozvaděči na straně sítě, protože by to způsobilo zpětné napájení a ohrozilo by to život. Správným řešením je samostatný podružný rozvaděč, na který jsou připojeny výhradně určené spotřební okruhy, vybavený vlastními jističi a proudovým chráničem.
Průřez kabelu je třeba dimenzovat podle jmenovitého proudu střídače v nouzovém provozu, nikoli na základě celkového napájení domu. Je také třeba dbát na to, že uzemňovací bod síťového a nouzového výstupu není u všech zařízení společný, proto je nutné zvlášť zkontrolovat provedení ochranného vodiče.
Pokud je cílem napájení celé domácnosti, je zapotřebí přepínač. Řešení s ručním přepínačem je levnější, ale někdo musí být doma; FoxESS EPS Box provádí přepínání automaticky a k střídači je připojen pouze třemi vodiči. Skříňka volí mezi síťovým a nouzovým napájením směrem k zátěži. Výrobce zvlášť zdůrazňuje: v ostrovním provozu nesmí zátěž překročit maximální výstupní výkon střídače.
Správné provedení a odpojení nulového vodiče v režimu EPS
V normálním provozu je v systému přesně jedno propojení nulového vodiče s ochranným uzemněním, a to v místě připojení. V nouzovém provozu se však střídač chová jako malý generátor a k tomu potřebuje vlastní referenční bod.
Proudový jistič sleduje rozdíl mezi proudem ve fázi a v nulovém vodiči a vypne se pouze v případě, že se tento rozdíl objeví. Bez referenčního bodu si proud zemního spojení nenajde cestu zpět, takže proud v nulovém vodiči zůstává prakticky nezměněn a ochrana se nespustí.
Řešením je samostatné odpojovací relé, které při výpadku sítě sepne místní můstek nulového vodiče a zemnícího vodiče a při obnovení napájení jej rozepne. V systému nikdy nesmí existovat dvě trvalá propojení, protože by to vyvolalo vypnutí proudových jističů. Při uvedení do provozu je povinným krokem měření proudu v nulovém vodiči a napětí mezi nulovým a zemnícím vodičem.
Kompletní záložní napájení pro celou domácnost nebo samostatný nouzový spotřebitelský okruh?
Na výběr jsou čtyři úrovně a rozdíl není otázkou vkusu, ale peněz a rizika.
Nejjednodušší je vyhrazená nouzová zásuvka: je levná, ale napájí pouze jedno nebo dvě zařízení. V praxi se nejčastěji doporučuje řešení v podobě samostatného rozvaděče se třemi až osmi vyhrazenými okruhy, například pro osvětlení, ledničku, mrazák, ovládání kotle a router. Výhodou je, že velcí spotřebiče jsou fyzicky vyřazeni, takže nemůže dojít ani k náhodnému přetížení.
Napájení celého domu je pohodlnější, ale vyžaduje disciplínu: majitel musí neustále udržovat zátěž pod jmenovitým výkonem. S ručním přepínačem je to levnější, s automatickým přepínačem pohodlnější, ale dražší.
Jeden údaj, který rozhoduje: přetížení nouzového okruhu přeruší záložní napájení nejméně na pět minut a v případě opakovaného přetížení může způsobit i trvalé poškození střídače. Pokud nyní plánujete k solárnímu systému přidat akumulátor, je samostatný rozvaděč výhodnějším řešením z hlediska poměru cena/výkon a lze jej později rozšířit na řešení pro celý dům.
Které spotřebiče s vysokým příkonem mohou představovat problém?
Problémy způsobují dva typy spotřebičů, které je třeba řešit odděleně.
Prvním z nich je motorové zatížení. Při přímém spuštění může spínací proud elektromotoru dosáhnout 600–800 procent jmenovité hodnoty, takže čerpadlo o výkonu 1 kW může v daném okamžiku vyžadovat 6–8 kW. Tento proudový ráz může vyřadit nouzový provoz, i když je trvalý odběr malý. Pomocí měkkého spínače nebo frekvenčního měniče lze spouštěcí proud omezit na 300–400 procent.
Druhou skupinu tvoří velké zařízení s trvalým odporovým zatížením: elektrický ohřívač vody, trouba, indukční varná deska, elektrická nabíječka automobilů. Tyto spotřebiče odebírají nepřetržitě 2–11 kW a během několika hodin vybijí akumulátor. Tepelné čerpadlo je zvláštní případ: moderní kompresory s invertorem se spouštějí plynule, avšak v topné sezóně nepřetržitě odebírají 1–3 kW, proto má smysl je zařadit do nouzového okruhu pouze v případě akumulátoru s velkou kapacitou.
Doporučení je jednoduché: tyto spotřebiče by měly zůstat mimo nouzový okruh. Pokud solární panely vyrábějí energii, lze některé z nich během dne znovu zapojit, ale není vhodné s nimi počítat.
Jak ovlivňuje SOC dobu provozu během výpadku proudu?
Provozní doba se počítá podle jednoduchého vzorce: dostupnou energii vydělíte aktuálním zatížením. Hodnota SoC na straně akumulátoru udává, kolik energie je skutečně k dispozici, a nastavené minimum určuje, na jakou úroveň lze nabití snížit.
Podívejme se na příklad s akumulátorem o kapacitě 10,4 kWh. Pokud výpadek proudu nastane při 80 % nabití a hodnota Min SoC je 10 %, lze využít přibližně 7,3 kWh. Při průměrném nouzovém zatížení 500 W to odpovídá přibližně 13–14 hodinám, při 1,5 kW však již jen 4–5 hodinám. Při výpočtu je vhodné počítat se ztrátou 5–8 % kvůli účinnosti střídače a zvlášť připočítat dobíjení během dne.
Akumulátory FoxEss lze modulárně rozšiřovat, takže pokud je tato doba nedostatečná, prodlouží se provozní doba zvýšením kapacity akumulátoru SoC.
Význam zkratky SOC v souvislosti s fungováním akumulátoru
SoC je zkratka pro State of Charge, česky stav nabití. Vyjadřuje v procentech, kolik z dostupné kapacity zbývá: 100 procent znamená plně nabitou, 0 procent vybitou baterii. Jeho opakem je hloubka vybití, která se jednoduše počítá jako 1 minus SoC.
U lithiovo-železito-fosfátových článků není napětí dobrým ukazatelem stavu nabití, protože na velké části vybíjecí křivky je téměř konstantní. Proto je SoC odhadem systému řízení baterie, nikoli přímým měřením: vypočítává se z údajů o proudu, napětí a teplotě.
Praktický důsledek: technické listy komerčních LFP akumulátorů uvádějí hloubku vybití 90–95 procent, pro denní cykly se však doporučuje rozsah SoC 10–90 procent, protože tak je zajištěna delší životnost. Jako rezervu pro nouzový provoz se doporučuje nastavit vyšší dolní hranici, aby v případě výpadku proudu bylo z čeho začít.
Nastavte správně dimenzaci záložního systému FoxESS!
Dimenzování se skládá ze čtyř kroků a každý z nich končí výpočtem.
Nejprve si sepište, co bude součástí nouzového okruhu, a sečtěte jejich trvalý příkon. Typický základní balíček (osvětlení, lednička, mrazák, ovládání kotle, router, několik zásuvek) má špičkový příkon 400–800 W, v průměru však pouze 250–350 W, protože kompresory pracují cyklicky.
Za druhé vyhledej spotřebič, který způsobuje největší spouštěcí ráz: střídač musí zvládnout i dvojnásobek až trojnásobek své jmenovité špičkové zátěže.
Za třetí se rozhodněte, na kolik hodin je třeba zajistit napájení. Průměrných 300 W po dobu 24 hodin činí 7,2 kWh.
Za čtvrté, vynásobte tuto hodnotu využitelným rozsahem SoC akumulátoru a účinností: při 80 % rozsahu SoC a 90 % účinnosti to odpovídá přibližně 10 kWh jmenovité kapacity.
Toto číslo vysvětluje, proč je nejčastějším výchozím bodem pro domácnosti akumulátor o kapacitě kolem 10 kWh a střídač o výkonu 5 kW. Pokud je to příliš, nezvyšujte kapacitu akumulátoru, ale odeberte kruhy z rozvaděče pro nouzový provoz.
Doporučení SOLARKIT: Na tyto body by měl dodavatel dbát během instalace a uvedení do provozu
Podle našich zkušeností většina problémů nevzniká v samotném zařízení, ale v detailech provedení. Těchto pět bodů představuje nejčastější zdroje opakujících se chyb.
Začněte terénním průzkumem stávající bytové rozvodné skříně ještě před vypracováním seznamu materiálu. Okruhy pro nouzový provoz vyveďte do samostatné rozvodné skříně a kabel dimenzujte podle jmenovitého proudu pro nouzový provoz.
Zaznamenejte provedení nulového a ochranného uzemnění, při uvedení do provozu změřte napětí na nulovém a ochranném uzemnění v nouzovém provozu a zaznamenejte dobu vypnutí proudového chrániče.
Uvedení do provozu nekončí pouhým nastavením: v duchu normy IEC 62446-1 simulujte ostré odpojení od sítě, a to včetně spotřebiče s největším rozběhovým proudem.
Nastavte rezervu Min SoC (On Grid) a v předávacím protokolu zákazníkovi popište, co v nouzovém provozu funguje a co ne. Nakonec jasně označte rozvaděč pro nouzový provoz a přepínač, protože při výpadku proudu a ve tmě nikdo nebude hledat schéma zapojení. Výsledky testů akumulátoru FoxESS poskytují dobrý referenční bod pro očekávaný výkon, který zákazníkovi slibujete.
Často kladené otázky
Funguje nouzový provoz systému FoxESS bez akumulátoru?
Ne. Nouzový výstup se spustí pouze s připojeným akumulátorem. Systém napájený ze sítě se v případě výpadku proudu odpojí z důvodu ochrany proti ostrovnímu provozu podle normy EN 50549-1, a to i v případě, že by solární panely vyráběly elektřinu.
Jak dlouho vydrží 10 kWh akumulátor při výpadku proudu?
Při průměrném zatížení v nouzovém režimu 250–350 W zhruba celý den, při 1,5 kW však pouze 5–6 hodin. Přesnou dobu provozu určuje počáteční stav nabití akumulátoru (SoC) a nastavená dolní hranice, během dne ji prodlužuje dobíjení ze solárních panelů.
Spustí se čerpadlo studny nebo tepelné čerpadlo v nouzovém režimu?
Záleží na spouštěcím proudu. U motorů s přímým startem může spouštěcí proud dosáhnout až 600–800 procent jmenovité hodnoty, což může nouzový provoz zastavit. Pomocí měkkého spouštěče nebo frekvenčního měniče lze tento proud omezit na 300–400 procent, takže čerpadlo lze zapojit do okruhu.
Může nouzový provoz nahradit zdroj nepřerušitelného napájení?
U většiny spotřebičů ano, protože přepnutí proběhne za 10–20 tisícin sekundy. U serverů, stolních počítačů a lékařských přístrojů se však i nadále doporučuje samostatný zdroj nepřerušitelného napájení, protože tyto zařízení se mohou během této doby znovu spustit.
Je pro nouzový okruh nutné samostatné relé s nulovým uzemněním?
Záleží na zařízení. Některé střídače při výpadku sítě vnitřně uzavírají můstek, u jiných instalátoři naměřili v nouzovém provozu plovoucí nulový vodič. V takovém případě je nutné samostatné relé, které spojení uzavře pouze na dobu výpadku proudu. Dva trvalé můstky jsou zakázány, protože by to vyvolalo vypnutí proudových jističů.
