Configurarea unui sistem de backup cu FoxESS: ce se poate opera în cazul unei întreruperi de curent?

Nici la noi întreruperea curentului electric nu este un risc pur teoretic: după o furtună de vară, casa poate rămâne în întuneric timp de câteva ore, iar panoul solar nu este de ajutor în astfel de situații, chiar dacă soarele strălucește. În primul rând, vom analiza rolul sistemului de rezervă într-un sistem FoxESS. Apoi, vom vedea cum se comportă panoul solar în cazul unei întreruperi de curent, dacă sistemul include și un acumulator de energie. Ulterior, vom clarifica ce tip de invertor și acumulator FoxESS sunt necesare pentru funcționarea în regim de urgență și la ce trebuie să fim atenți la conectare.

Vom aborda în mod special dacă este mai indicat să se opteze pentru alimentarea întregii locuințe sau pentru un circuit separat de consum pentru situații de urgență. Vom analiza pe rând consumatorii de mare putere care pot suprasolicita sistemul de urgență în câteva secunde. De asemenea, vă vom explica cum SoC determină durata efectivă de funcționare în timpul unei întreruperi de curent.

La dimensionare, lucrăm cu valori concrete în kW și kWh, pentru a evita luarea unei decizii bazate pe intuiție în ceea ce privește configurarea sistemului de rezervă. La finalul articolului, vom rezuma aspectele la care trebuie să fie atent instalatorul în timpul montării și punerii în funcțiune.

Semnificația funcției de rezervă într-un sistem FoxESS

În practică, funcția de rezervă reprezintă o ieșire separată de urgență pe invertor. În cazul unei întreruperi de curent, sistemul se deconectează în siguranță de la rețeaua publică, apoi alimentează în continuare consumatorii desemnați în prealabil prin această ieșire. Deconectarea nu este o funcție de confort: standardele EN 50549-1 și IEC 62116 prevăd ca un invertor conectat la rețea să se deconecteze în termen de două secunde în cazul unei întreruperi a rețelei, pentru a evita aplicarea tensiunii pe cablul aflat în reparație.

Este important de reținut că acest lucru nu este același lucru cu funcționarea completă în regim insular. Sistemul de rezervă FoxESS nu promite că locuința va continua să funcționeze fără întrerupere cu toate consumatoarele, ci că funcțiile de bază (sau cele conectate la circuitul consumatorilor critici) sunt disponibile în condiții de siguranță. Puterea de ieșire a EPS este limitată și alimentează cu curent doar circuitul la care instalatorul l-a conectat efectiv. În timpul zilei, producția panourilor solare contribuie și ea la alimentarea acestui circuit, dacă soarele strălucește.

În cazul invertoarelor FoxESS, comutarea are loc, de obicei, în 10-20 de milisecunde, astfel încât iluminatul, routerul sau frigiderul conectate la circuitul EPS continuă să funcționeze practic fără a se observa. Un computer de birou, însă, se poate reporni chiar și în acest interval de timp, de aceea, pentru o alimentare cu adevărat neîntreruptă, este necesară o sursă de alimentare neîntreruptă separată.

Iată cum funcționează sistemul FoxESS în cazul unei întreruperi de curent

În momentul întreruperii de curent, invertorul FoxESS detectează căderea tensiunii de rețea, deschide releul de pe partea de rețea și, în câteva miimi de secundă, alimentează cu tensiune ieșirea de urgență. Din acest moment, invertorul furnizează el însuși tensiunea de referință și frecvența, adică nu se sincronizează cu rețeaua, ci menține sistemul în funcțiune.

În acest moment, sursa principală de energie este bateria. În timpul zilei, se activează și panoul solar: acesta acoperă consumul circuitului de urgență, iar surplusul îl reîncarcă în baterie, astfel încât întreruperea de curent poate fi depășită chiar și timp de câteva zile. Noaptea, însă, funcționează exclusiv energia stocată.

De aici rezultă cea mai importantă regulă: fără baterie nu există sistem de rezervă. Un sistem fotovoltaic fără dispozitiv de stocare a energiei nu va porni circuitul de urgență, chiar dacă soarele strălucește. Merită să creșteți și valoarea Min SoC (On Grid), deoarece aceasta menține rezerva din care pornește sistemul în cazul unei întreruperi de curent. Dacă bateria a ajuns în stare complet descărcată, acumulatorii FoxESS pot fi repornite cu ajutorul funcției „black start”: în majoritatea cazurilor (de exemplu, în cazul acumulatorilor EP6 sau EP12), trebuie să apăsați butonul de pornire de 3 ori, timp de 1-4 secunde, pe bateria principală, în decurs de 30 de secunde.

Ce tip de invertor și baterie FoxESS sunt necesare pentru configurarea sistemului de rezervă?

Realizarea sistemului de rezervă depinde de două condiții: este necesar un invertor hibrid echipat cu o ieșire de urgență și un sistem de stocare a energiei conectat la acesta. În gama FoxESS, seria monofazată H1 este disponibilă în intervalul 5-6 kW, iar seriile trifazate H3 și P3 în intervalul 5-15 kW, toate suportând funcția de urgență.

La alegere, factorul decisiv nu este puterea panourilor solare, ci sarcina care trebuie alimentată în cazul unei întreruperi de curent. Puterea ieșirii de urgență corespunde, de obicei, cu puterea nominală a invertorului; astfel, un aparat de 5 kW nu va furniza mai mult de 5 kW nici în cazul unei întreruperi de curent. Invertoarele FoxESS funcționează cu baterii LFP de înaltă tensiune. Verificați întotdeauna compatibilitatea pe baza listei furnizate de producător, deoarece, în cazul utilizării unei baterii incompatibile, modulul de urgență, de obicei, nici nu pornește și nici nu se încarcă, deoarece mediul FoxESS este exclusiv.

La ce trebuie să fiți atenți la conectarea ieșirii EPS?

Circuitul de urgență nu trebuie niciodată reconectat la distribuitorul de pe partea rețelei, deoarece acest lucru provoacă realimentarea rețelei și poate duce la situații periculoase pentru viață. Soluția corectă este un distribuitor separat, la care sunt conectate exclusiv circuitele de consum desemnate, cu întrerupătoare proprii și întrerupător de protecție la curent.

Secțiunea cablului trebuie dimensionată în funcție de curentul nominal al invertorului în regim de urgență, nu pe baza alimentării totale a locuinței. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că punctul de împământare al ieșirii de rețea și al ieșirii de urgență nu este comun pentru toate aparatele, de aceea trebuie verificată separat configurarea conductorului de protecție.

Dacă se dorește alimentarea întregii locuințe, este necesar un comutator. Soluția cu comutator manual este mai ieftină, dar este necesar ca cineva să fie acasă; FoxESS EPS Box efectuează comutarea automat și este conectat la invertor prin doar trei cabluri. Cutia comută între alimentarea de la rețea și cea de urgență către sarcină. Producătorul subliniază în mod special: în regim insular, sarcina nu poate depăși puterea maximă de ieșire a invertorului.

Configurarea și izolarea corespunzătoare a conductorului de neutru în cazul funcționării EPS

În regim normal, în sistem există exact o singură legătură de protecție la neutru, la punctul de racordare. În regim de urgență, însă, invertorul se comportă ca un mic generator și, pentru aceasta, are nevoie de un punct de referință propriu.

Întrerupătorul de protecție monitorizează diferența de curent dintre faza și conductorul neutru și se declanșează numai atunci când apare această diferență. Fără un punct de referință, curentul de scurtcircuit la corp nu găsește o cale de întoarcere, astfel încât curentul din conductorul neutru rămâne practic neschimbat, iar protecția nu se activează. 

Soluția constă într-un releu de decuplare separat, care închide puntea locală de legare la pământ a conductorului neutru în cazul unei întreruperi a rețelei și o deschide la restabilirea alimentării. În sistem nu pot exista niciodată două conexiuni permanente, deoarece acestea declanșează întrerupătoarele de protecție la curent. La punerea în funcțiune, măsurarea curentului din conductorul neutru și a tensiunii între neutru și pământ este o etapă obligatorie.

Sistem de rezervă complet integrat sau circuit separat de consum pentru situații de urgență?

Se poate alege dintre patru niveluri, iar diferența nu ține de gusturi, ci de bani și riscuri.

Cea mai simplă soluție este o priză dedicată pentru situații de urgență: este ieftină, dar alimentează doar unul sau două aparate. În practică, soluția recomandată cel mai des este un tablou de distribuție separat cu trei-opt circuite desemnate, de exemplu iluminat, frigider, congelator, controlul cazanului, router. Avantajul este că consumatorii mari sunt excluși fizic, astfel încât nu poate apărea nici o suprasolicitare accidentală.

Alimentarea integrală a locuinței este mai confortabilă, dar necesită disciplină: proprietarul trebuie să mențină în permanență sarcina sub puterea nominală. Cu un comutator manual, acest lucru este mai ieftin, iar cu un comutator automat este mai confortabil, dar mai scump.

Un dat care pune capăt dezbaterii: suprasolicitarea circuitului de urgență întrerupe alimentarea de rezervă pentru cel puțin cinci minute, iar în caz de repetare poate provoca chiar și deteriorarea ireversibilă a invertorului. Dacă planifici acum instalarea unui sistem de stocare alături de sistemul fotovoltaic, distribuitorul separat reprezintă opțiunea inițială cu cel mai bun raport preț-calitate și poate fi extins ulterior la o soluție pentru întreaga locuință.

Care sunt consumatorii de mare putere care pot pune probleme?

Există două tipuri de consumatori care pot cauza probleme, iar fiecare dintre ele trebuie tratat separat.

Primul este sarcina cu motor. La pornirea directă, curentul de pornire al motorului electric poate atinge 600-800% din valoarea nominală, astfel încât o pompă de fântână de 1 kW poate solicita momentan 6-8 kW. Acest vârf de curent poate declanșa modul de urgență, chiar dacă consumul continuu este redus. Cu ajutorul unui dispozitiv de pornire progresivă sau al unui convertor de frecvență, curentul de pornire poate fi limitat la 300–400%.

Al doilea grup îl reprezintă sarcinile rezistive mari și continue: boilerul electric, cuptorul, plita cu inducție, încărcătorul electric pentru mașini. Acestea consumă între 2 și 11 kW fără întrerupere și golesc acumulatorul în câteva ore. Pompa de căldură reprezintă un caz aparte: compresoarele moderne cu invertor pornesc lin, dar în sezonul de încălzire consumă continuu între 1 și 3 kW, de aceea are sens să fie inclusă în circuitul de urgență doar dacă se dispune de un acumulator de mare capacitate.

Recomandarea este simplă: aceste consumatoare trebuie excluse din circuitul de urgență. Dacă panourile solare produc energie, unele dintre ele pot fi reconectate în timpul zilei, dar nu merită să vă bazați pe ele.

Cum influențează SOC durata de funcționare în timpul unei întreruperi de curent?

Durata de funcționare se calculează printr-o formulă simplă: energia disponibilă se împarte la sarcina instantanee. Valoarea SOC a bateriei indică câtă energie este disponibilă efectiv, iar nivelul minim setat indică cât de mult se poate descărca bateria.

Să luăm un exemplu cu un acumulator de 10,4 kWh. Dacă întreruperea de curent începe la un nivel de încărcare de 80%, iar valoarea minimă a SOC este de 10%, atunci se pot utiliza aproximativ 7,3 kWh. La o sarcină medie de urgență de 500 W, aceasta înseamnă aproximativ 13-14 ore, însă la 1,5 kW, doar 4-5 ore. La calcul, este recomandat să se țină cont de o pierdere de 5-8% din cauza randamentului invertorului și să se adauge separat reîncărcarea din timpul zilei.

Sistemele de stocare a energiei FoxEss pot fi extinse modular, astfel încât, dacă această durată este insuficientă, autonomia se prelungește prin creșterea capacității bateriei SoC.

Semnificația termenului SOC în funcționarea bateriei

SoC este prescurtarea de la State of Charge, adică starea de încărcare. Aceasta exprimă, în procente, cât a mai rămas din capacitatea disponibilă: 100% înseamnă baterie încărcată complet, iar 0% înseamnă baterie descărcată complet. Reciproca sa este adâncimea de descărcare, care se calculează pur și simplu ca 1 minus SoC.

În cazul celulelor cu litiu-fosfat de fier, tensiunea nu este un indicator fiabil al nivelului de încărcare, deoarece pe o mare parte a curbei de descărcare aceasta este aproape constantă. Prin urmare, SoC este o estimare a sistemului de gestionare a bateriei, nu o măsurătoare directă: se calculează pe baza datelor privind curentul, tensiunea și temperatura.

Consecința practică: fișele tehnice ale acumulatorilor LFP comerciali indică o adâncime de descărcare de 90-95%, însă pentru ciclurile zilnice se recomandă o fereastră SoC a acumulatorului de 10-90%, deoarece astfel durata de viață este mai lungă. Ca rezervă pentru situații de urgență, este recomandabil să se seteze o limită inferioară mai mare decât aceasta, pentru a avea de unde porni în cazul unei întreruperi de curent.

Dimensionați corespunzător sistemul de rezervă FoxESS!

Dimensionarea se realizează în patru pași, fiecare dintre aceștia încheindu-se cu o valoare numerică.

Mai întâi, notați ce aparate vor fi incluse în circuitul de urgență și sumați puterea lor continuă. Un pachet de bază tipic (iluminat, frigider, congelator, sistem de control al cazanului, router, câteva prize) are o putere de vârf de 400–800 W, dar în medie doar 250–350 W, deoarece compresoarele funcționează ciclic.

În al doilea rând, identifică consumatorul care generează cel mai mare curent de pornire: acesta trebuie să poată suporta de două-trei ori valoarea nominală a capacității de vârf a invertorului.

În al treilea rând, decideți câte ore este necesară alimentarea. 300 W în medie timp de 24 de ore înseamnă 7,2 kWh.

În al patrulea rând, împarte această valoare la intervalul SoC util al bateriei și la randament: la un interval de 80% și un randament de 90%, aceasta reprezintă o capacitate nominală de aproximativ 10 kWh.

Această cifră explică de ce un acumulator de aproximativ 10 kWh și un invertor de 5 kW reprezintă configurația de bază cea mai frecventă pentru consumatorii casnici. Dacă această cantitate este prea mare, nu măriți capacitatea acumulatorului, ci eliminați unele circuite din tabloul de distribuție de urgență.

Recomandarea SOLARKIT: Iată aspectele la care instalatorul trebuie să fie atent în timpul instalării și punerii în funcțiune

Din experiența noastră, majoritatea problemelor nu apar la nivelul echipamentului, ci în detaliile execuției. Aceste cinci puncte reprezintă cele mai frecvente surse de erori.

Începeți cu o evaluare la fața locului a tabloului de distribuție existent al locuinței, înainte chiar de a întocmi lista de materiale. Transferați circuitele de urgență într-un sub-tablou separat, dimensionând cablul în funcție de curentul nominal al circuitului de urgență.

Documentați configurarea legăturii la pământ de protecție a neutru, măsurați tensiunea neutru-pământ în regim de urgență la punerea în funcțiune și înregistrați timpul de declanșare al întrerupătorului de protecție la curent.

Punerea în funcțiune nu se încheie odată cu efectuarea setărilor: în conformitate cu standardul IEC 62446-1, simulați o deconectare reală de la rețea, împreună cu consumatorul care generează cel mai mare impuls de pornire.

Setați rezerva Min SoC (On Grid) și descrieți clientului, în procesul-verbal de predare, ce funcționează în regim de urgență și ce nu. În final, indicați în mod clar distribuitorul de urgență și comutatorul, deoarece în cazul unei întreruperi de curent, pe întuneric, nimeni nu va căuta schema de conectare. Rezultatele testelor sistemului de stocare a energiei FoxESS oferă un bun punct de referință pentru performanța preconizată pe care o promiteți clientului.

Întrebări frecvente

Funcționează sistemul de urgență FoxESS fără baterie? 

Nu. Ieșirea de urgență pornește numai cu un sistem de stocare a energiei conectat. Un sistem conectat la rețea se deconectează în cazul unei întreruperi de curent, conform protecției împotriva funcționării izolate prevăzută de standardul EN 50549-1, chiar și în cazul în care panourile ar produce energie.

Cât timp rezistă un acumulator de 10 kWh în cazul unei întreruperi de curent? 

La o sarcină medie de urgență de 250-350 W, aproximativ o zi întreagă, însă la 1,5 kW, doar 5-6 ore. Durata exactă de funcționare este determinată de nivelul inițial de încărcare al acumulatorului (SoC) și de limita inferioară setată, iar în timpul zilei aceasta este prelungită de reîncărcarea prin panouri solare.

Se pornește pompa de fântână sau pompa de căldură în regim de urgență? 

Depinde de curentul de pornire. În cazul motoarelor cu pornire directă, curentul de pornire poate ajunge la 600-800% din valoarea nominală, ceea ce poate opri funcționarea de urgență. Cu un demaror soft sau un convertor de frecvență, acest curent poate fi limitat la 300-400%, astfel încât pompa poate fi conectată la circuit.

Modulul de urgență declanșează sursa de alimentare neîntreruptă? 

La majoritatea consumatorilor, da, deoarece comutarea are loc în 10-20 de milisecunde. În cazul serverelor, al computerelor de birou și al echipamentelor medicale, însă, se recomandă în continuare utilizarea unei surse de alimentare neîntreruptă separate, deoarece acestea se pot reporni chiar și în acest interval de timp.

Este necesar un releu separat de protecție la zero pentru circuitul de urgență? 

Depinde de dispozitiv. Unele invertoare închid intern puntea în cazul unei întreruperi a rețelei, în timp ce la altele instalatorii au măsurat un neutru flotant în regim de urgență. În acest caz, este necesar un releu separat, care să închidă legătura doar pe durata întreruperii de curent. Este interzisă utilizarea a două punți permanente, deoarece acestea declanșează întrerupătoarele de protecție împotriva curentului.