Kako solarni paneli rade tijekom nestanka električne energije

Mnogi su već upoznati s načinom rada solarnih sustava, no njihovo ponašanje tijekom nestanka električne energije i dalje se često pogrešno tumači. Razlika je postoji li planirani prekid napajanja, neočekivani kvar ili mrežno održavanje. U većini slučajeva solarni se sustavi automatski isključuju, što iznenađuje mnoge korisnike. U prvom dijelu ovog članka objašnjavamo što se događa sa solarnim panelima u takvim situacijama i zašto se inverter isključuje.

U drugom dijelu razmatramo kada sustav može raditi tijekom nestanka struje, koju ulogu ima hibridni inverter te kako se solarni panel ponaša kada proizvodi energiju dok nema mrežnog napona. Također detaljno analiziramo rad samostalnih (off-grid) i backup rješenja koja omogućuju napajanje u hitnim situacijama.

Što se događa sa solarnim panelima tijekom planiranog nestanka struje?

Većina mrežno povezanih (on-grid) solarnih sustava ponaša se jednako tijekom planiranog nestanka struje kao i kod iznenadnog kvara mreže: inverter se automatski isključuje, pa solarni paneli ne predaju energiju u mrežu niti napajaju kuću. To često iznenađuje korisnike jer se čini logičnim da bi, ako sunce sja, sustav trebao proizvoditi energiju. U stvarnosti, mrežni propisi — prvenstveno radi sprječavanja tzv. islanding-a — strogo zabranjuju predaju energije dok mreža nije stabilna. Zbog toga se tijekom nestanka struje događa isto: inverter detektira pad napona, zaustavlja rad i sprječava bilo kakvo vraćanje energije u mrežu.

Iz perspektive korisnika to znači da kućanski uređaji ne dobivaju energiju, čak i ako solarni paneli na krovu proizvode električnu energiju. Sustav se, dakle, prilagođava stanju mreže. Jedina iznimka je slučaj kada je instaliran poseban hibridni inverter s baterijskim spremnikom, koji može napajati kućanstvo u backup načinu rada.

Zašto se inverter isključuje u slučaju nestanka struje?

Glavni razlog isključivanja invertera je zaštita od islanding-a temeljena na sigurnosnim propisima. Prema međunarodnim i nacionalnim standardima, solarni inverter može raditi samo dok detektira stabilan napon i frekvenciju iz elektroenergetske mreže. U slučaju nestanka struje, on odmah prekida proizvodnju kako ne bi došlo do povratnog toka električne energije u mrežu. Dva su osnovna razloga za to:

1. Sigurnost servisera: tijekom održavanja ili popravaka tehničari elektrodistribucije bili bi u životnoj opasnosti kada bi kućni sustavi vraćali energiju u mrežu.
   
   
2. Stabilnost mreže: inverteri bi uzrokovali nepredvidiv rad pri odstupanjima opterećenja i frekvencije.
   

U praksi se radi o vrlo brzom, automatskom procesu: čim mreža nestane, inverter se isključuje i ponovno se pokreće tek kada se napon i frekvencija vrate u dopušteni raspon.

Razlike između on-grid i off-grid solarnih sustava tijekom nestanka struje

Najvažnija razlika između ova dva sustava jest ta da mrežno povezani (on-grid) sustavi ne mogu samostalno raditi tijekom nestanka struje, dok su off-grid sustavi projektirani za stabilan rad bez priključka na mrežu. Tijekom nestanka struje on-grid inverter se isključuje jer ne detektira vanjski napon, pa kuća ne prima energiju, čak i ako paneli imaju dovoljno sunčeve svjetlosti. U tom slučaju nije moguće napajati potrošače niti puniti bateriju.

Suprotno tome, off-grid sustavi ne ovise o vanjskoj mreži. Baterija osigurava stabilan napon, pa je nestanak struje za takav sustav praktički nebitan — opskrba energijom ostaje kontinuirana unutar interne mreže kuće. Moderni hibridni sustavi predstavljaju prijelaz između ta dva rješenja: u normalnom radu oslanjaju se na mrežu, ali se u slučaju nestanka struje automatski odvajaju i prelaze u otočni (island) način rada kako bi napajali ključne potrošače.

Kada solarni sustav može raditi tijekom nestanka struje?

Solarni sustav može raditi tijekom nestanka struje samo ako posjeduje tehnološke komponente koje mogu osigurati stabilnu izmjeničnu struju i bez mrežnog priključka. Budući da se inverteri klasičnih on-grid sustava pokreću tek kada detektiraju mrežni napon, ne mogu samostalno raditi. Stoga je potrebno rješenje koje može preuzeti ulogu mreže. U praksi to najčešće osiguravaju hibridni inverter i baterijski spremnik energije.

Tijekom nestanka struje kućanstvo ima pristup energiji ako sustav može samostalno stvoriti umjetnu mrežnu referencu, odnosno prijeći u backup ili otočni način rada.

Uloga hibridnog invertera tijekom nestanka struje

Hibridni inverter je ključni uređaj koji omogućuje solarnom sustavu nastavak rada tijekom nestanka struje. On detektira kvar na mreži, automatski odvaja sustav od elektrodistribucije i prelazi u otočni način rada kako bi sigurno nastavio s radom. U tom slučaju oslanja se na bateriju i trenutačnu proizvodnju solarnih panela.

Način rada:

1. Detektira nestanak mreže – odmah prekida predaju energije u mrežu.
   
   
2. Prelazi u backup način – napaja kućanstvo (npr. hladnjak, rasvjetu, router, pogon vrata).
   

Prednost je u tome što tijekom nestanka struje može osigurati osnovno napajanje i spriječiti da kuća ostane potpuno bez električne energije, čak i tijekom duljih prekida.

Što se događa ako solarni panel proizvodi energiju tijekom nestanka struje?

Tijekom nestanka struje solarni paneli sami po sebi ne mogu napajati potrošače, čak ni uz obilje sunčeve svjetlosti. Međutim, ako sustav uključuje hibridni inverter i bateriju dovoljnog kapaciteta, proizvodnja se može nastaviti. U tom slučaju energija proizvedena solarnim panelima najprije se koristi za napajanje potrošačkih krugova, zatim za punjenje baterije, a potom — ako okolnosti dopuštaju — za napajanje dodatnih potrošača. Ni u tom slučaju ne može doći do povrata energije u mrežu jer sustav radi izolirano.

Kako otočni (backup) način rada osigurava napajanje u hitnim situacijama?

Bit otočnog načina rada jest da je hibridni inverter ugrađen između mrežnog priključka i interne potrošačke mreže kuće. U slučaju nestanka struje, izolacijski relej integriran u inverter prekida vezu s vanjskom mrežom, dok istovremeno nastavlja napajati kućanstvo.

Otočni način rada može se održavati sve dok baterija ima raspoloživi kapacitet i dok solarni paneli mogu proizvoditi energiju. Ako se baterija potpuno isprazni i nema sunčeve svjetlosti, backup način rada prestaje i sustav se isključuje, kao da u kući nema solarnog sustava. Projektiranje otočnog rada podliježe strogim elektrosigurnosnim propisima, uključujući obveznu primjenu odgovarajućih izolacijskih releja i zaštite od islanding-a, kako bi hitni rad bio siguran u svim okolnostima.

SOLARKIT savjeti i preporuke za osiguranje kontinuirane opskrbe energijom

Moderni solarni sustavi postaju sve napredniji i danas se više ne morate pomiriti s time da vam dom ostane u potpunom mraku tijekom nestanka struje. Na temelju iskustva SOLARKIT-a, dostupna su brojna rješenja koja omogućuju pravovremenu pripremu i osiguravaju barem osnovne funkcije tijekom prekida napajanja. Prvi i najvažniji korak jest biti svjestan već u fazi projektiranja da klasični on-grid inverter ne radi samostalno tijekom nestanka struje, pa je preporučljivo razmotriti primjenu hibridnog invertera već u početnoj fazi.

Baterijski spremnici povezani s hibridnim inverterima omogućuju nastavak rada ključnih potrošača — poput hladnjaka, rasvjete, interneta, pa čak i električnih vrata. Važno je razumjeti da su snaga i trajanje backup napajanja izravno povezani s kapacitetom baterije: što je veći kapacitet, to je dulje moguće napajanje tijekom nestanka struje.

Optimizacija potrošnje energije ključna je za dugoročnu pouzdanost sustava. Prema iskustvu SOLARKIT-a, hibridni sustavi ne nude prednosti samo tijekom nestanka struje, već doprinose i svakodnevnoj optimizaciji potrošnje jer mogu smanjiti ovisnost o mreži.

FAQ

1. Rade li solarni paneli tijekom nestanka struje?

U pravilu ne. Klasični mrežno povezani inverter se odmah isključuje u slučaju nestanka struje, pa solarni paneli ne mogu isporučivati energiju. Sustav može raditi tijekom nestanka struje samo uz hibridni inverter i bateriju.

2. Zašto solarni paneli ne proizvode energiju tijekom nestanka struje kada sunce sja?

Iz sigurnosnih razloga: inverter ne smije vraćati energiju u mrežu dok napon nije stabilan jer bi to ugrozilo tehničare koji rade na mreži. Tome služi tzv. anti-islanding zaštita.

3. Koliko potrošača može napajati hibridni inverter tijekom nestanka struje?

To ovisi o kapacitetu baterije i snazi invertera u backup načinu rada. U pravilu se mogu napajati ključni potrošači (hladnjak, internet, rasvjeta, električna vrata), a po potrebi i snažniji uređaji.

4. Što se događa ako nestanak struje traje dulje?

Ako se baterija isprazni i nema dovoljno sunčeve svjetlosti za ponovno punjenje, sustav se isključuje. Backup rad moguć je samo dok postoji raspoloživa energija.

5. Kako mogu osigurati da moj dom ima struju tijekom nestanka napajanja?

Potreban je hibridni inverter s baterijskim spremnikom, kao i odgovarajuća elektroinstalacija, jer se u tom slučaju inverter povezuje na drugačiji način. Pravilno dimenzioniranje — kapacitet baterije i snaga invertera — osnovni je preduvjet za pouzdan rad.