Postavljanje sustava za rezervno napajanje s FoxESS-om: što se može raditi tijekom nestanka struje?

Ni nama prekid struje nije samo teorijski rizik: nakon ljetne oluje kuća može ostati u mraku satima, a sam solarni panel nije od pomoći u takvim situacijama, čak i ako sunce sija. Prvo ćemo pogledati ulogu rezervnog sustava u konfiguraciji FoxESS. Zatim ćemo ispitati kako se solarni panel ponaša tijekom nestanka struje ako sustav uključuje i jedinicu za pohranu energije. Potom ćemo pojasniti koju vrstu FoxESS invertera i baterije zapravo treba za rad u hitnim situacijama te na što treba paziti pri povezivanju sustava.

Posebno ćemo se osvrnuti na to je li bolje razmotriti opskrbu cijele kuće ili zasebno krug za hitna opterećenja. Proći ćemo kroz visokopotonovna opterećenja koja mogu onesposobiti hitni sustav u roku od nekoliko sekundi. Također ćemo objasniti kako stanje napunjenosti (SoC) određuje stvarno vrijeme rada tijekom nestanka struje.

Što se tiče dimenzioniranja, radit ćemo sa specifičnim brojkama u kW i kWh kako ne biste morali ovisiti o osjećaju pri odlučivanju o konfiguraciji rezervnog napajanja. Na kraju ćemo sažeti na što instalater treba obratiti pozornost tijekom instalacije i puštanja u rad.

Uloga rezervne funkcije u sustavu FoxESS

U praksi se funkcija rezervnog napajanja odnosi na zaseban izlaz za hitne slučajeve na pretvaraču. U slučaju nestanka struje, sustav se sigurno odspaja od javne mreže i nastavlja opskrbljivati energijom unaprijed određena opterećenja putem tog izlaza. Ovo odspajanje nije samo praktična značajka: norme EN 50549-1 i IEC 62116 propisuju da se inverter koji radi na mreži mora odspojiti unutar dvije sekunde od kvara mreže kako bi se spriječilo napajanje naponom linije koja se popravlja.

Važno je napomenuti da to nije isto što i potpuni rad izvan mreže. FoxESS rješenje za rezervno napajanje ne jamči da će kuća nastaviti neometano raditi sa svim opterećenjima, već da će ključne funkcije (ili one priključene na krug kritičnih opterećenja) ostati sigurno dostupne. Izlaz EPS-a je ograničen i napajanje isporučuje samo krugu koji je instalater zaista priključio na njega. Tijekom dana, izlazna snaga solarnih panela također doprinosi tom krugu kada sija sunce.

Kod FoxESS invertera, prebacivanje se obično odvija u roku od 10–20 milisekundi, tako da rasvjeta, usmjerivač ili hladnjak priključeni na EPS krug nastavljaju raditi gotovo bez prekida. Desktop računalo se, međutim, može ponovno pokrenuti u tom razdoblju, stoga je za doista neprekidan napajanje potrebno zasebno neprekidno napajanje (UPS).

Kako solarni paneli rade tijekom nestanka struje s FoxESS sustavom

Čim dođe do nestanka struje, FoxESS inverter detektira gubitak napona iz mreže, otvara relej na strani mreže i, u roku od nekoliko tisućinki sekunde, aktivira izlaz za hitnu napajanje. Od tog trenutka nadalje, sam pretvarač osigurava referentni napon i frekvenciju; drugim riječima, ne sinkronizira se s mrežom, već samostalno održava sustav.

U tom trenutku primarni izvor energije je baterija. Tijekom dana u sustav se uključuje i solarni panel: on pokriva potrošnju energije sigurnosnog kruga i višak energije vraća u bateriju, što znači da sustav može izdržati nestanak struje do nekoliko dana. Noću se, međutim, koristi samo pohranjena energija.

To nas dovodi do najvažnijeg pravila: bez baterije nema rezervnog napajanja. Hitni izlazni sustav solarnog panela bez pohrane energije se neće aktivirati, bez obzira na to koliko jako sunce sija. Također je vrijedno povećati vrijednost Min SoC (On Grid), jer to održava rezervu iz koje se pokreće napajanje tijekom nestanka struje. Ako je baterija potpuno ispraznjena, skladišne jedinice FoxESS-a mogu se ponovno pokrenuti pomoću funkcije "black start": u većini slučajeva (npr. sa skladišnim jedinicama EP6 ili EP12) potrebno je unutar 30 sekundi pritisnuti gumb za napajanje na glavnoj bateriji tri puta, svaki put na 1–4 sekunde.

Koji FoxESS inverter i baterija su potrebni za postavljanje rezervnog sustava?

Postavljanje rezervnog sustava ovisi o dva uvjeta: potrebni su vam hibridni inverter opremljen hitnim izlazom i sustav za pohranu energije povezan s njim. U FoxESS asortimanu, jednofazna serija H1 dostupna je u rasponu od 5 do 6 kW, dok su trifazne serije H3 i P3 dostupne u rasponu od 5 do 15 kW, a sve podržavaju rad u hitnom načinu.

Odlučujući čimbenik pri odabiru nije izlazna snaga solarnih panela, već opterećenje koje treba podržati tijekom nestanka struje. Izlazna snaga sigurnosnog izlaza obično odgovara nominalnoj snazi invertera; stoga jedinica od 5 kW neće osigurati više od 5 kW tijekom nestanka struje. FoxESS inverteri rade s visokonaponskim LFP baterijama. Uvijek provjerite kompatibilnost na popisu proizvođača jer se u načinu rada za hitne slučajeve obično neće ni pokrenuti baterija koja nije FoxESS, niti će se puniti, jer je FoxESS okruženje vlasničko.

Što trebate imati na umu pri povezivanju izlaza za hitnu napajanje?

Kružni vod za hitnu napajnu struju nikada se ne smije ponovno priključiti na razvodnu ploču mrežnog napajanja jer to uzrokuje povratno napajanje i stvara situaciju opasnu po život. Ispravno rješenje je zasebna podrazvodna ploča na koju su priključeni samo određeni potrošački krugovi, s vlastitim automatskim osiguračima i uređajima za zaštitu od preostalog strujnog udara.

Presjek kabela mora biti dimenzioniran prema nazivnoj struji za hitni rad invertera, a ne prema ukupnoj kućnoj opskrbi električnom energijom. Također je važno napomenuti da se točke uzemljenja za mrežne i hitne izlaze ne dijele među svim uređajima; stoga se konfiguracija zaštitnog vodnika mora provjeriti zasebno.

Ako je cilj napajati cijelu kuću, potreban je preklopni prekidač. Ručni preklopni prekidač je jeftinije rješenje, ali netko mora biti kod kuće; FoxESS EPS Box vrši prebacivanje automatski i priključuje se na inverter putem samo tri žice. Kutija odabire između mrežnog i hitnog napajanja za opterećenje. Proizvođač posebno naglašava da u otočnom načinu rada opterećenje ne smije premašiti maksimalnu izlaznu snagu invertera.

Pravilna konfiguracija i izolacija neutralnog vodnika tijekom rada izvan mreže

Pri normalnom radu u sustavu postoji točno jedna veza neutralnog vodnika uz zemlju, na točki priključka. Međutim, u načinu rada u hitnim situacijama inverter se ponaša kao mali generator i za to mu je potrebna vlastita referentna točka.

Automatski osigurač nadzire razliku u struji između faznog i neutralnog vodnika te se aktivira samo kada ta razlika nastane. Bez referentne točke, struja zemnog kvarova nema povratni put, pa struja u neutralnom vodniku ostaje gotovo nepromijenjena i zaštita se ne aktivira. 

Rješenje je zaseban izolacijski relej koji zatvara lokalni neutralno-zemni most u slučaju kvara u mreži i otvara ga kada se napajanje obnovi. Nikada ne smije postojati dvije trajne veze u sustavu jer bi to izazvalo isključenje diferencijalnih sklopki. Tijekom puštanja u rad nužno je izmjeriti struju u neutralnom vodiču i napon između neutralnog i zemljskog vodnika.

Rezervno napajanje za cijelu kuću ili zasebno kolosijek za hitne opterećenja?

Na raspolaganju su četiri razine, a razlika nije stvar ukusa, već troška i rizika.

Najjednostavnija opcija je namjenska utičnica za hitne slučajeve: jeftina je, ali može napajati samo jedan ili dva uređaja. U praksi se najčešće preporučuje rješenje odvojene podrazdjelnice s tri do osam predviđenih krugova, na primjer, za rasvjetu, hladnjak, zamrzivač, upravljanje bojlerom i ruter. Prednost je u tome što su uređaji velike snage fizički isključeni, pa do slučajnog preopterećenja ne može doći.

Napajanje cijele kuće praktičnije je, ali zahtijeva disciplinu: vlasnik mora osigurati da opterećenje uvijek ostane ispod nazivne snage. To je jeftinije s ručnim prekidačem, dok je automatski prekidač praktičniji, ali i skuplji.

Jedna činjenica rješava raspravu: preopterećenje rezervnog kruga prekida rezervno napajanje na najmanje pet minuta, a ako se to događa ponovno, može uzrokovati trajnu štetu na inverteru. Ako trenutno planirate dodati sustav za pohranu energije svom sustavu solarnih panela, zasebna podrazdjelnica nudi bolji omjer cijene i kvalitete kao polazna točka i kasnije se može nadograditi u rješenje za cijelu kuću.

Koja visokosnažna opterećenja mogu uzrokovati probleme?

Postoje dvije vrste opterećenja koje uzrokuju probleme i njima se mora pristupiti odvojeno.

Prve su motorizirana opterećenja. Tijekom izravnog pokretanja, struja udara električnog motora može doseći 600–800 posto nominalne vrijednosti; stoga pumpa za vodu od 1 kW može nakratko crpiti 6–8 kW. Ovaj skok može aktivirati sigurnosni krug, čak i ako je kontinuirana potrošnja energije niska. Uz meki pokretač ili frekvencijski pretvarač, struja pokretanja može se ograničiti na 300–400 posto.

Drugu skupinu čine velika, kontinuirana reaktivna opterećenja: električni bojleri, peći, indukcijske ploče za kuhanje i punjači za električne automobile. Oni kontinuirano troše 2–11 kW i mogu isprazniti bateriju u roku od nekoliko sati. Toplinski pumpi su poseban slučaj: moderni kompresori s inverterom pokreću se nježno, ali tijekom sezone grijanja troše stalnih 1–3 kW, stoga ima smisla uključiti ih u sigurnosni krug samo ako imate akumulator visoke kapacitete.

Preporuka je jednostavna: ta opterećenja treba isključiti iz rezervnog kruga. Ako solarni paneli proizvode energiju, neka od njih se mogu ponovno priključiti tijekom dana, ali ne isplati se na to računati.

Kako SOC utječe na vrijeme rada tijekom nestanka struje?

Vrijeme rada izračunava se jednostavnom formulom: raspoloživu energiju dijelite s trenutnim opterećenjem. Vrijednost SoC-a na strani baterije pokazuje koliko je energije zapravo dostupno, dok postavljen minimum određuje koliko nisko razina napunjenosti može pasti.

Pogledajmo primjer s sustavom za pohranu energije od 10,4 kWh. Ako prekid struje započne kada je baterija napunjena do 80 posto, a postavljen minimalni SoC iznosi 10 posto, tada je otprilike 7,3 kWh energije dostupno za upotrebu. Uz prosječnu hitnu opterećenost od 500 W, to odgovara otprilike 13–14 sati; s opterećenjem od 1,5 kW, međutim, to je samo 4–5 sati. Prilikom izračuna vrijedi uzeti u obzir gubitak od 5–8 posto zbog učinkovitosti invertera te zasebno dodati svako punjenje koje se odvija tijekom dana.

Energetski sustavi za pohranu energije tvrtke FoxEss mogu se proširiti modularno, pa ako to nije dovoljno, vrijeme rada može se produljiti povećanjem kapaciteta baterije SoC.

Uloga SOC-a u radu baterije

SoC je kratica za stanje napunjenosti (State of Charge). Izražava, kao postotak, koliko je dostupnog kapaciteta ostalo: 100 posto znači da je baterija puna, dok 0 posto znači da je prazna. Suprotno od toga je dubina pražnjenja, koja je jednostavno 1 minus SoC.

Kod ćelija s litij-željeznim fosfatom napon nije dobar pokazatelj razine napunjenosti jer je krivulja pražnjenja gotovo ravna tijekom većeg dijela svog raspona. Stoga je SoC procjena koju izrađuje sustav za upravljanje baterijom, a ne izravno mjerenje: izračunava se na temelju podataka o struji, naponu i temperaturi.

Praktična implikacija je da, iako tehnički listovi za komercijalne LFP baterije navode dubinu pražnjenja od 90–95 posto, za svakodnevno cikličko korištenje se preporučuje raspon stanja napunjenosti (SoC) od 10–90 posto, jer to osigurava dulji vijek trajanja. Za hitnu rezervnu napajanje preporučljivo je postaviti višu donju granicu od ove, kako bi se osiguralo dovoljno napunjenosti za pokretanje u slučaju nestanka struje.

Pobrinite se da ispravno dimenzionirate FoxESS sustav za rezervno napajanje!

Dimenzioniranje uključuje četiri koraka, od kojih svaki uključuje izračune.

Prvo, nabrojite uređaje koji će biti uključeni u rezervni krug i zbrojite njihovu kontinuiranu potrošnju snage. Tipičan osnovni paket (rasvjeta, hladnjak, zamrzivač, upravljanje bojlerom, usmjerivač, nekoliko utičnica) ima vršnu potrošnju snage od 400–800 W, ali prosječnu od samo 250–350 W, jer kompresori rade ciklički.

Drugo, utvrdite uređaj koji uzrokuje najveći početni strujni udar: inverter mora moći podnijeti dvostruko do trostruko veći vršni opterećenje od svog nazivnog kapaciteta.

Treće, odlučite koliko je sati opskrbe energijom potrebno. Prosječno 300 W tijekom 24 sata iznosi 7,2 kWh.

Četvrto, podijelite to s raspoloživim prozorom SoC-a baterije i učinkovitošću: s prozorom od 80 posto i učinkovitošću od 90 posto, to odgovara nominalnom kapacitetu od približno 10 kWh.

Ovaj podatak objašnjava zašto su sustav za pohranu energije od oko 10 kWh i inverter od 5 kW najčešće polazišne točke za stambene instalacije. Ako je to previše, nemojte povećavati kapacitet pohrane; umjesto toga, uklonite strujna kola s razvodne ploče za hitne slučajeve.

Preporuka SOLARKIT-a: Ovo su točke na koje instalater treba obratiti pozornost tijekom instalacije i puštanja u rad.

Prema našem iskustvu, većina problema ne proizlazi iz same opreme, već iz detalja instalacije. Ove pet točaka najčešći su ponavljajući izvori kvarova.

Započnite pregledom postojeće kućne razvodne ploče na licu mjesta, čak i prije izrade popisa materijala. Provedite sigurnosne krugove do zasebne podrazvodne ploče, pri čemu kabel mora biti dimenzioniran za nominalnu struju sigurnosnog kruga.

Dokumentirajte spoj neutralnog vodnika na uzemljenje; tijekom puštanja u rad izmjerite napon između neutralnog i uzemljenja u načinu rada za slučaj opasnosti i zabilježite vrijeme isključenja uređaja za zaštitu od prijelaznog strujnog udara.

Puštanje u rad ne završava postavkama: u skladu s normom IEC 62446-1, simulirajte isključenje iz mreže pod naponom, uključujući opterećenje koje uzrokuje najveći strujni udar.

Postavite minimalni SoC (na mreži) za rezervu i u izvješću o primopredaji jasno navedite kupcu koje funkcije rade u hitnom načinu rada, a koje ne. Na kraju, jasno označite razvodnu ploču za hitne slučajeve i prijelazni prekidač, jer nitko neće tražiti shemu ožičenja po mraku tijekom nestanka struje. Rezultati testiranja sustava za pohranu energije FoxESS pružaju dobru mjeru za očekivane performanse koje obećavate kupcu.

Često postavljana pitanja

Radi li FoxESS sustav za hitne slučajeve bez baterije? 

Ne. Izlazna snaga za hitne slučajeve aktivira se samo kada je jedinica za pohranu energije priključena. Sustav priključen na mrežu isključit će se tijekom nestanka struje zbog zaštite od otočnog rada u skladu s normom EN 50549-1, čak i ako solarni paneli i dalje proizvode električnu energiju.

Koliko dugo će 10 kWh skladišna jedinica trajati tijekom nestanka struje? 

Uz prosječnu hitnu opterećenost od 250–350 W, trajat će otprilike cijeli dan; pri 1,5 kW, međutim, trajat će samo 5–6 sati. Točno vrijeme rada određeno je početnim stanjem napunjenosti (SoC) baterije i postavljenim donjim pragom, dok solarno punjenje tijekom dana produžuje to vrijeme.

Hoće li se pumpa za vodu ili toplinska pumpa pokrenuti u hitnom načinu rada? 

Ovisi o struji uključenja. Kod motora s izravnim pokretanjem struja uključenja može biti visoka i do 600–800 posto nominalne vrijednosti, što može isključiti hitni način rada. S mekim pokretačem ili frekvencijskim pretvaračem to se može ograničiti na 300–400 posto, što omogućuje priključivanje pumpe na strujni krug.

Pokreće li hitni rad neprekidno napajanje? 

Za većinu opterećenja, da, jer se prebacivanje događa unutar 10–20 tisućinki sekunde. Međutim, za poslužitelje, stolna računala i medicinsku opremu i dalje se preporučuje zaseban UPS, jer se oni mogu ponovno pokrenuti unutar tog vremenskog okvira.

Je li za hitni krug potreban zaseban relej za neutralni vod i uzemljenje? 

Ovisi o uređaju. Neki inverteri interno zatvaraju most kada dođe do nestanka mrežne struje, dok su kod drugih instalateri tijekom hitnog rada izmjerili lebdeću neutralnu točku. U takvim slučajevima potreban je zaseban relej koji spaja priključak samo tijekom trajanja prekida napajanja. Dvije stalne veze su zabranjene jer će izazvati isključenje automatskih osigurača.