Backup kialakítása FoxESS rendszerrel: mit lehet áramszünetben működtetni?

Az áramszünet nálunk sem elméleti kockázat: egy nyári vihar után órákra sötétbe borulhat a ház, és a napelem önmagában ilyenkor nem segít, hiába süt a nap. Elsőként a backup jelentése kerül sorra egy FoxESS rendszerben. Ezután megnézzük, hogyan viselkedik a napelem áramszünet esetén, ha energiatároló is van a rendszerben. Majd tisztázzuk, milyen FoxESS inverter és akkumulátor kell egyáltalán a vészüzemhez, és mire kell figyelni a bekötésnél.

Külön kitérünk arra, hogy teljes házas ellátásban vagy különálló vészhelyzeti fogyasztói körben érdemes gondolkodni. Sorra vesszük azokat a nagy teljesítményű fogyasztókat, amelyek pillanatok alatt térdre kényszerítik a vészüzemet. Végigvezetünk azon is, hogyan határozza meg a SoC az áramszünet alatti tényleges üzemidőt.

A méretezésnél konkrét kW- és kWh-értékekkel dolgozunk, hogy ne érzésre dönts a backup kialakítása mellett. A cikk végén pedig összeszedjük, mire figyeljen a kivitelező a telepítés és a beüzemelés során.

A backup funkció jelentése egy FoxESS rendszerben

A backup a gyakorlatban egy külön vészüzemi kimenetet jelent az inverteren. Áramszünetkor a rendszer biztonságosan leválasztja magát a közcélú hálózatról, majd erről a kimenetről táplálja tovább az előre kijelölt fogyasztókat. A leválasztás nem kényelmi funkció: az EN 50549-1 és az IEC 62116 szabvány írja elő, hogy a hálózatra dolgozó inverter a hálózat kiesésekor két másodpercen belül lekapcsoljon, nehogy feszültség kerüljön a javítás alatt álló vezetékre.

Fontos, hogy ez nem ugyanaz, mint a teljes szigetüzem. A FoxESS backup nem azt ígéri, hogy a ház észrevétlenül működik tovább minden fogyasztóval, hanem azt, hogy az alapfunkciók (vagy amiket a kritikus fogyasztói körre kötöttek) biztonságosan rendelkezésre állnak. Az EPS kimenet teljesítménye korlátozott, és csak arra a körre ad áramot, amit a kivitelező ténylegesen odakötött. Napközben a napelem termelése is besegít ebbe a körbe, ha süt a nap.

A FoxESS invertereknél az átkapcsolás jellemzően 10-20 ezredmásodperc alatt megtörténik, így az EPS körre kötött világítás, router vagy hűtőszekrény gyakorlatilag észrevétlenül üzemel tovább. Egy asztali számítógép viszont ennyi idő alatt is újraindulhat, ezért a valóban megszakításmentes ellátáshoz külön szünetmentes tápegység kell.

Így működik a napelem áramszünet esetén FoxESS rendszerrel

Az áramszünet pillanatában a FoxESS inverter érzékeli a hálózati feszültség kiesését, nyitja a hálózati oldali relét, és néhány ezredmásodperc alatt feszültség alá helyezi a vészüzemi kimenetet. Ettől kezdve az inverter maga adja a referenciafeszültséget és a frekvenciát, tehát nem a hálózathoz igazodik, hanem ő tartja a rendszert.

Az energia elsődleges forrása ilyenkor az akkumulátor. Nappal a napelem is bekapcsolódik: fedezi a vészüzemi kör fogyasztását, a felesleget pedig visszatölti az akkumulátorba, így az áramszünet akár napokig is átvészelhető. Éjszaka viszont kizárólag a tárolt energia dolgozik.

Ebből következik a legfontosabb szabály: akkumulátor nélkül nincs backup. Egy energiatároló nélküli napelem rendszer vészüzemi kimenete nem indul el, hiába süt a nap. Érdemes a Min SoC (On Grid) értéket is megemelni, mert ez tartja fenn azt a tartalékot, amiből az áramszünet elindul. Ha az akkumulátor teljesen lekapcsolt állapotba került, a FoxESS tárolók black start funkcióval indíthatók újra: a legtöbb esetben (pl: EP6 vagy EP12 energiatároló esetén) fő akkumulátoron 1-4 másodpercig kell 3-szor nyomni a bekapcsológombot 30 másodpercen belül.

Milyen FoxESS inverter és akkumulátor szükséges a backup kialakításához?

A backup kialakítása két feltételen múlik: kell egy vészüzemi kimenettel szerelt hibrid inverter, és kell mögé energiatároló. A FoxESS kínálatában az egyfázisú H1 sorozat 5-6 kW között, a háromfázisú H3 és P3 sorozat 5-15 kW között érhető el, és mindegyik támogatja a vészüzemet.

A választásnál nem a napelem teljesítménye a döntő, hanem az, hogy mekkora terhelést kell áramszünetben vinni. A vészüzemi kimenet teljesítménye jellemzően az inverter névleges teljesítményével egyezik meg, tehát egy 5 kW-os készülék áramszünetben sem ad többet 5 kW-nál. A FoxESS inverterek magasfeszültségű LFP akkumulátorokkal dolgoznak. A kompatibilitást mindig a gyártói lista alapján ellenőrizd, mert idegen akkumulátorral a vészüzem tipikusan el sem indul, illetve nem tölt, mert exkluzív a FoxESS környezet.

Mire kell figyelni az EPS kimenet bekötése során?

A vészüzemi kör soha nem köthető vissza a hálózati oldali elosztóra, mert az visszatáplálást és életveszélyes helyzetet okoz. A helyes megoldás egy külön alelosztó, amelyre kizárólag a kijelölt fogyasztói körök kerülnek, saját kismegszakítókkal és áram-védőkapcsolóval.

A kábelkeresztmetszetet az inverter vészüzemi névleges áramához kell méretezni, nem a teljes házi betáplálás alapján. Arra is figyelni kell, hogy a hálózati és a vészüzemi kimenet földelési pontja nem minden készüléknél közös, ezért a védővezető kialakítását külön ellenőrizni kell.

Ha teljes házas ellátás a cél, átkapcsolóra van szükség. Kézi átkapcsolóval olcsóbb a megoldás, de valakinek otthon kell lennie; a FoxESS EPS Box automatikusan végzi a váltást, és mindössze három vezeték köti az inverterhez. A doboz a hálózati és a vészüzemi betáplálás között választ a terhelés felé. A gyártó külön kiemeli: szigetüzemben a terhelés nem lépheti túl az inverter maximális kimenő teljesítményét.

A nullavezető megfelelő kialakítása és leválasztása EPS üzem esetén

Normál üzemben a rendszerben pontosan egy null-védőföld összekötés van, a csatlakozási pontnál. Vészüzemben viszont az inverter kis generátorként viselkedik, és ehhez saját vonatkoztatási pontra van szüksége.

Az áram-védőkapcsoló a fázis- és a nullavezető áram különbségét figyeli, és csak akkor old ki, ha ez a különbség megjelenik. Vonatkoztatási pont nélkül a testzárlati áram nem talál visszautat, így a nullavezető áram gyakorlatilag változatlan marad, és a védelem nem lép működésbe. 

A megoldás egy külön leválasztó relé, amely a hálózat kiesésekor zárja a helyi null-védőföld hidat, visszatéréskor pedig bontja. Két állandó összekötés soha nem lehet a rendszerben, mert az kioldja az áram-védőkapcsolókat. Beüzemeléskor a nullavezető áram és a nulla-föld feszültség mérése kötelező lépés.

Teljes házas backup vagy különálló vészhelyzeti fogyasztói kör?

Négy szint közül lehet választani, és a különbség nem ízlés kérdése, hanem pénz és kockázat.

A legegyszerűbb egy dedikált vészüzemi aljzat: olcsó, de csak egy-két készüléket lát el. A gyakorlatban leggyakrabban ajánlott megoldás a külön alelosztó három-nyolc kijelölt körrel, például világítás, hűtő, fagyasztó, kazánvezérlés, router. Előnye, hogy a nagy fogyasztók fizikailag kimaradnak, így véletlen túlterhelés sem fordulhat elő.

A teljes házas ellátás kényelmesebb, de fegyelmet kíván: a tulajdonosnak folyamatosan a névleges teljesítmény alatt kell tartania a terhelést. Kézi átkapcsolóval ez olcsóbb, automata átkapcsolóval kényelmesebb, viszont drágább.

Egy adat, ami eldönti a vitát: a vészüzemi kör túlterhelése legalább öt percre megszünteti a tartalék ellátást, ismételt esetben pedig maradandó inverterkárt is okozhat. Ha a napelem rendszer mellé most tervezel tárolót, a külön alelosztó a jobb ár-érték arányú kiindulás, és később bővíthető teljes házas megoldásra.

Mely nagy teljesítményű fogyasztók jelenthetnek problémát?

Két típusú fogyasztó okoz gondot, és a kettőt külön kell kezelni.

Az első a motoros terhelés. Direkt indításnál a villanymotor bekapcsolási árama elérheti a névleges érték 600-800 százalékát, tehát egy 1 kW-os kútszivattyú pillanatnyilag 6-8 kW-ot kérhet. Ez a lökés kiütheti a vészüzemet, hiába kicsi a folyamatos fogyasztás. Lágyindítóval vagy frekvenciaváltóval az indítási áram 300-400 százalékra korlátozható.

A második csoport a nagy, folyamatos ellenállásterhelés: villanybojler, sütő, indukciós főzőlap, elektromos autótöltő. Ezek 2-11 kW-ot visznek megszakítás nélkül, és pár óra alatt kiürítik a tárolót. A hőszivattyú külön eset: a modern, inverteres kompresszorok lágyan indulnak, viszont fűtési szezonban folyamatosan 1-3 kW-ot vesznek fel, ezért csak nagy kapacitású tárolóval van értelme a vészüzemi körbe tenni.

Az ajánlás egyszerű: ezek a fogyasztók maradjanak ki a vészüzemi körből. Ha a napelem termel, nappal némelyikük visszakapcsolható, de tervezni rájuk nem érdemes.

Hogyan befolyásolja a SOC az áramszünet alatti üzemidőt?

Az üzemidő egyszerű képlet: a rendelkezésre álló energiát elosztod a pillanatnyi terheléssel. A SoC akkumulátor oldali értéke mondja meg, mennyi energia áll ténylegesen rendelkezésre, a beállított minimum pedig azt, meddig lehet lemenni.

Nézzünk egy példát egy 10,4 kWh-s tárolóval. Ha az áramszünet 80 százalékos töltöttségnél kezdődik, és a Min SoC 10 százalék, akkor nagyjából 7,3 kWh hasznosítható. Egy 500 W átlagos vészüzemi terhelés mellett ez körülbelül 13-14 óra, 1,5 kW mellett viszont már csak 4-5 óra. A számításnál érdemes 5-8 százalék veszteséggel kalkulálni az inverter hatásfoka miatt, és a napközbeni utántöltést külön hozzáadni.

A FoxEss energiatárolók modulárisan bővíthetők, tehát ha ez kevés, a SoC akkumulátor kapacitásának növelésével nyúlik meg az üzemidő.

A SOC jelentése az akkumulátor működésében

A SoC a State of Charge rövidítése, magyarul töltöttségi állapot. Százalékban fejezi ki, hogy a rendelkezésre álló kapacitásból mennyi maradt: a 100 százalék tele, a 0 százalék üres akkumulátort jelent. A fordítottja a kisütési mélység, ami egyszerűen 1 mínusz SoC.

A lítium-vasfoszfát celláknál a feszültség nem jó üzemanyagszint-jelző, mert a kisütési görbe nagy részén szinte lapos. Ezért a SoC akkumulátor menedzsment rendszer becslése, nem közvetlen mérés: áram-, feszültség- és hőmérsékletadatokból számol.

A gyakorlati következmény: a kereskedelmi LFP tárolók adatlapjai 90-95 százalékos kisütési mélységet adnak meg, a napi ciklusokhoz mégis a 10-90 százalékos SoC akkumulátor ablak az ajánlott, mert így hosszabb az élettartam. Vészüzemi tartaléknak érdemes ennél magasabb alsó határt beállítani, hogy áramszünet esetén legyen miből indulni.

Méretezzük megfelelően a FoxESS backup rendszert!

A méretezés négy lépés, és mindegyik számmal zárul.

Először írd össze, mi kerül a vészüzemi körbe, és add össze a folyamatos teljesítményüket. Egy tipikus alapcsomag (világítás, hűtő, fagyasztó, kazánvezérlés, router, néhány konnektor) csúcson 400-800 W, átlagban viszont csak 250-350 W, mert a kompresszorok ciklikusan járnak.

Másodszor keresd meg a legnagyobb indítási lökést adó fogyasztót: az inverter csúcsterhelhetőségének a névleges érték két-háromszorosát is el kell bírnia.

Harmadszor döntsd el, hány órára kell az ellátás. 300 W átlag 24 órán át 7,2 kWh.

Negyedszer oszd el ezt a hasznosítható SoC akkumulátor ablakkal és a hatásfokkal: 80 százalékos ablaknál és 90 százalékos hatásfoknál ez körülbelül 10 kWh névleges kapacitás.

Ez a szám magyarázza, miért egy 10 kWh körüli tároló és egy 5 kW-os inverter a leggyakoribb lakossági kiindulás. Ha ez sok, ne a tárolót told feljebb, hanem vegyél ki köröket a vészüzemi elosztóból.

SOLARKIT ajánlás: Ezekre érdemes figyelnie a kivitelezőnek a telepítés és beüzemelés során

Tapasztalatunk szerint a legtöbb probléma nem az eszközben, hanem a kivitelezés részleteiben keletkezik. Ez az öt pont a leggyakoribb visszatérő hibaforrás.

Kezdd helyszíni felméréssel a meglévő lakáselosztóról, még az anyagkiírás előtt. A vészüzemi köröket külön alelosztóba vidd, a kábelt a vészüzemi névleges áramhoz méretezve.

A null-védőföld kialakítást dokumentáld, beüzemeléskor mérd le a nulla-föld feszültséget vészüzemben, és rögzítsd az áram-védőkapcsoló kioldási idejét.

A beüzemelés nem ér véget a beállításokkal: az IEC 62446-1 szellemében szimulálj éles hálózatleválasztást, a legnagyobb indítási lökést adó fogyasztóval együtt.

A Min SoC (On Grid) tartalékot állítsd be, és az átadási jegyzőkönyvben írd le az ügyfélnek, mi működik vészüzemben és mi nem. Végül jelöld meg egyértelműen a vészüzemi elosztót és az átkapcsolót, mert áramszünetben, sötétben senki nem keres kapcsolási rajzot. A FoxESS energiatároló teszt eredményei jó viszonyítási pontot adnak a várható teljesítményhez, amit az ügyfélnek ígérsz.

Gyakori kérdések

Működik a FoxESS vészüzem akkumulátor nélkül? 

Nem. A vészüzemi kimenet csak csatlakoztatott energiatárolóval indul el. Egy hálózatra dolgozó rendszer az EN 50549-1 szerinti szigetüzem elleni védelem miatt áramszünetben lekapcsol, akkor is, ha a panelek termelnének.

Mennyi ideig tart ki egy 10 kWh-s tároló áramszünetben? 

250-350 W átlagos vészüzemi terhelésnél nagyjából egy teljes napot, 1,5 kW-nál viszont csak 5-6 órát. A pontos üzemidőt a SoC akkumulátor induló töltöttsége és a beállított alsó határ szabja meg, napközben pedig a napelemes utántöltés hosszabbítja.

Elindul a kútszivattyú vagy a hőszivattyú vészüzemben? 

Az indítási lökésen múlik. Direkt indítású motoroknál a bekapcsolási áram a névleges érték 600-800 százaléka is lehet, ami leállíthatja a vészüzemet. Lágyindítóval vagy frekvenciaváltóval ez 300-400 százalékra korlátozható, így a szivattyú beköthető a körbe.

Kiváltja a vészüzem a szünetmentes tápegységet? 

A legtöbb fogyasztónál igen, mert az átkapcsolás 10-20 ezredmásodperc alatt lezajlik. Szervereknél, asztali gépeknél és orvosi eszközöknél viszont továbbra is külön szünetmentes tápegység ajánlott, mert ezek ennyi idő alatt is újraindulhatnak.

Kell külön null-védőföld relé a vészüzemi körhöz? 

Készüléktől függ. Egyes inverterek belsőleg zárják a hidat a hálózat kiesésekor, másoknál telepítők lebegő nullát mértek vészüzemben. Ilyenkor külön relé kell, amely csak az áramszünet idejére zárja az összekötést. Két állandó híd tilos, mert kioldja az áram-védőkapcsolókat.