Vytvorenie zálohy pomocou systému FoxESS: čo je možné prevádzkovať počas výpadku prúdu?
Výpadok prúdu nie je ani u nás len teoretickým rizikom: po letnej búrke môže byť dom celé hodiny ponorený do tmy a solárny panel sám o sebe v takom prípade nepomôže, aj keby slnko svietilo. Najskôr sa zameriame na úlohu záložného zdroja v systéme FoxESS. Následne si ukážeme, ako sa solárny panel správa v prípade výpadku prúdu, ak je v systéme aj akumulátor. Potom si objasníme, aký menič a akumulátor FoxESS sú vôbec potrebné pre núdzový prevádzku a na čo je potrebné dávať pozor pri zapájaní.
Osobitne sa zameriame na to, či je vhodné uvažovať o napájaní celého domu alebo o samostatnom núdzovom okruhu spotrebičov. Postupne si prejdeme tie vysokovýkonné spotrebiče, ktoré môžu núdzový režim v priebehu niekoľkých sekúnd úplne paralyzovať. Vysvetlíme tiež, ako SoC určuje skutočnú dobu prevádzky počas výpadku prúdu.
Pri dimenzovaní pracujeme s konkrétnymi hodnotami v kW a kWh, aby ste sa pri návrhu záložného systému nerozhodovali len na základe odhadu. Na konci článku zhrnieme, na čo by mal dodávateľ dbať počas inštalácie a uvedenia do prevádzky.
Význam funkcie záložného napájania v systéme FoxESS
Záložný zdroj v praxi predstavuje samostatný núdzový výstup na meničovi. Pri výpadku prúdu sa systém bezpečne odpojí od verejnej siete a následne z tohto výstupu naďalej napája vopred určené spotrebiče. Toto odpojenie nie je len komfortnou funkciou: normy EN 50549-1 a IEC 62116 stanovujú, že menič pripojený k sieti sa musí v prípade výpadku siete odpojiť do dvoch sekúnd, aby sa zabránilo napätiu na vedení, ktoré sa práve opravuje.
Je dôležité si uvedomiť, že to nie je to isté ako úplný ostrovný prevádzkový režim. Záložný systém FoxESS nesľubuje, že dom bude nepozorovane naďalej fungovať so všetkými spotrebičmi, ale zaručuje, že základné funkcie (alebo tie, ktoré sú pripojené k okruhu kritických spotrebičov) budú bezpečne k dispozícii. Výkon výstupu EPS je obmedzený a dodáva prúd len do toho okruhu, ktorý tam inštalatér skutočne pripojil. Počas dňa, ak svieti slnko, do tohto okruhu prispieva aj výroba solárnych panelov.
Pri meničoch FoxESS prechod na záložný zdroj zvyčajne prebieha za 10–20 tisícin sekundy, takže osvetlenie, router alebo chladnička pripojené k okruhu EPS pokračujú v prevádzke prakticky bez toho, aby to bolo možné postrehnúť. Stolný počítač sa však za takýto čas môže reštartovať, preto na skutočne neprerušované napájanie je potrebný samostatný zdroj bez výpadkov.
Takto funguje solárny systém FoxESS v prípade výpadku prúdu
V okamihu výpadku prúdu invertor FoxESS zistí pokles napätia v sieti, otvorí relé na strane siete a v priebehu niekoľkých tisícin sekundy napája núdzový výstup. Od tohto momentu menič sám poskytuje referenčné napätie a frekvenciu, teda sa neprispôsobuje sieti, ale sám udržiava systém v chode.
Primárnym zdrojom energie je v takomto prípade akumulátor. Počas dňa sa zapne aj solárny panel: pokrýva spotrebu núdzového okruhu a prebytok energie sa vracia späť do akumulátora, vďaka čomu je možné prekonať výpadok prúdu aj niekoľko dní. V noci však funguje výlučne uložená energia.
Z toho vyplýva najdôležitejšie pravidlo: bez akumulátora nie je záloha. Výstup núdzového režimu solárneho systému bez akumulátora sa nespustí, aj keby slnko svietilo. Oplatí sa zvýšiť aj hodnotu Min SoC (On Grid), pretože tá udržiava rezervu, z ktorej sa spustí prevádzka počas výpadku prúdu. Ak sa akumulátor úplne vybil, akumulátory FoxESS je možné opäť spustiť pomocou funkcie black start: vo väčšine prípadov (napr. pri akumulátoroch EP6 alebo EP12) je potrebné na hlavnom akumulátore 3-krát stlačiť tlačidlo zapnutia po dobu 1–4 sekúnd v priebehu 30 sekúnd.
Aký menič a akumulátor FoxESS sú potrebné na vytvorenie záložného systému?
Vytvorenie záložného napájania závisí od dvoch podmienok: je potrebný hybridný menič vybavený výstupom pre núdzový prevádzku a za ním musí byť umiestnený akumulátor. V ponuke FoxESS je k dispozícii jednofázová séria H1 s výkonom 5–6 kW a trojfázové série H3 a P3 s výkonom 5–15 kW, pričom všetky podporujú núdzový prevádzku.
Pri výbere nie je rozhodujúci výkon solárnych panelov, ale to, aké zaťaženie je potrebné pokryť počas výpadku prúdu. Výkon núdzového výstupu sa zvyčajne zhoduje s menovitým výkonom meniča, takže zariadenie s výkonom 5 kW neposkytuje ani počas výpadku prúdu viac ako 5 kW. Meniče FoxESS pracujú s vysokonapäťovými LFP batériami. Kompatibilitu vždy skontrolujte na základe zoznamu výrobcu, pretože s cudzou batériou sa núdzový režim zvyčajne ani nespustí, resp. sa nenabíja, keďže prostredie FoxESS je exkluzívne.
Na čo je potrebné dávať pozor pri zapájaní výstupu EPS?
Núdzový okruh sa nikdy nesmie pripojiť späť na rozvádzač na strane siete, pretože to spôsobuje spätné napájanie a život ohrozujúcu situáciu. Správnym riešením je samostatný podrozvádzač, na ktorý sa pripájajú výlučne určené spotrebiteľské okruhy, s vlastnými ističmi a prúdovým chráničom.
Priemer kábla sa musí dimenzovať podľa menovitého prúdu meniča v núdzovom režime, nie na základe celkového napájania domu. Treba tiež dbať na to, že uzemňovací bod sieťového a núdzového výstupu nie je u všetkých zariadení spoločný, preto je potrebné osobitne skontrolovať vyhotovenie ochranného vodiča.
Ak je cieľom napájanie celého domu, je potrebný prepínač. Riešenie s ručným prepínačom je lacnejšie, ale niekto musí byť doma; zariadenie FoxESS EPS Box vykonáva prepínanie automaticky a k meniču sú pripojené iba tri vodiče. Zariadenie prepína medzi sieťovým a núdzovým napájaním smerom k záťaži. Výrobca osobitne zdôrazňuje: v ostrovnom režime nesmie zaťaženie prekročiť maximálny výstupný výkon meniča.
Správne vyhotovenie a odpojenie nulového vodiča v režime EPS
V normálnom prevádzkovom režime je v systéme presne jedno spojenie nulového vodiča s ochranným uzemnením, a to v mieste pripojenia. V núdzovom režime sa však menič správa ako malý generátor a na to potrebuje vlastný referenčný bod.
Prúdový chránič monitoruje rozdiel medzi prúdom vo fáze a v nulovom vodiči a vypne sa len vtedy, ak sa tento rozdiel objaví. Bez referenčného bodu si prúd zemného skratu nenájde cestu späť, takže prúd v nulovom vodiči zostane prakticky nezmenený a ochrana sa nespustí.
Riešením je samostatné odpojovacie relé, ktoré pri výpadku siete uzavrie miestny mostík medzi nulovým vodičom a zemou a pri obnovení napájania ho otvorí. V systéme nikdy nesmú existovať dve trvalé spojenia, pretože to by spôsobilo vypnutie prúdových ističov. Pri uvedení do prevádzky je povinným krokom meranie prúdu v nulovom vodiči a napätia medzi nulovým vodičom a zemou.
Kompletná záloha celého domu alebo samostatný núdzový spotrebiteľský okruh?
Na výber sú štyri úrovne a rozdiel nie je otázkou vkusu, ale peňazí a rizika.
Najjednoduchšie je vyhradená núdzová zásuvka: je lacná, ale napája len jedno alebo dve zariadenia. V praxi sa najčastejšie odporúča riešenie v podobe samostatného rozvádzača s tromi až ôsmimi vyhradenými okruhmi, napríklad pre osvetlenie, chladničku, mrazničku, ovládanie kotla alebo router. Jeho výhodou je, že veľké spotrebiče sú fyzicky odpojené, takže nemôže dôjsť ani k náhodnému preťaženiu.
Celodomové napájanie je pohodlnejšie, ale vyžaduje disciplínu: majiteľ musí neustále udržiavať zaťaženie pod menovitým výkonom. S ručným prepínačom je to lacnejšie, s automatickým prepínačom pohodlnejšie, avšak drahšie.
Jeden údaj, ktorý rozhoduje: preťaženie núdzového okruhu na najmenej päť minút preruší záložné napájanie a v prípade opakovaného výskytu môže spôsobiť aj trvalé poškodenie meniča. Ak teraz plánujete k solárnemu systému pridať akumulátor, samostatný rozvádzač je východiskom s lepším pomerom ceny a kvality a neskôr ho možno rozšíriť na riešenie pre celý dom.
Ktoré spotrebiče s vysokým výkonom môžu predstavovať problém?
Problémy spôsobujú dva typy spotrebičov a s oboma sa treba zaobchádzať oddelene.
Prvým je motorové zaťaženie. Pri priamom spustení môže štartovací prúd elektromotora dosiahnuť 600–800 percent menovitej hodnoty, takže studňové čerpadlo s výkonom 1 kW môže v danom okamihu vyžadovať 6–8 kW. Tento náraz môže vyradiť núdzový režim, aj keď je trvalá spotreba malá. Pomocou mäkkého spúšťača alebo frekvenčného meniča je možné spúšťací prúd obmedziť na 300–400 percent.
Druhou skupinou sú veľké zariadenia s trvalým odporovým zaťažením: elektrický ohrievač vody, rúra, indukčná varná doska, nabíjačka elektromobilov. Tieto zariadenia odoberajú 2–11 kW bez prerušenia a za pár hodín vyprázdnia akumulátor. Tepelné čerpadlo je osobitný prípad: moderné kompresory s invertorom sa spúšťajú plynulo, avšak počas vykurovacej sezóny neustále odoberajú 1–3 kW, preto má zmysel zaradiť ich do núdzového okruhu len v prípade akumulátora s veľkou kapacitou.
Odporúčanie je jednoduché: tieto spotrebiče by mali zostať mimo núdzového okruhu. Ak solárne panely vyrábajú energiu, niektoré z nich je možné počas dňa opäť zapojiť, ale nie je vhodné s nimi počítať.
Ako ovplyvňuje SOC dobu prevádzky počas výpadku prúdu?
Doba prevádzky sa počíta podľa jednoduchého vzorca: dostupnú energiu vydelíte momentálnym zaťažením. Hodnota SoC na strane akumulátora udáva, koľko energie je skutočne k dispozícii, a nastavené minimum určuje, ako hlboko je možné klesnúť.
Pozrime sa na príklad s akumulátorom s kapacitou 10,4 kWh. Ak výpadok prúdu nastane pri 80-percentnom nabití a hodnota Min SoC je 10 percent, potom je k dispozícii približne 7,3 kWh. Pri priemernom núdzovom zaťažení 500 W to predstavuje približne 13–14 hodín, pri 1,5 kW však už len 4–5 hodín. Pri výpočte je vhodné počítať so stratami 5–8 percent kvôli účinnosti meniča a zvlášť pripočítať dobíjanie počas dňa.
Akumulátory FoxEss je možné modulárne rozširovať, takže ak je táto kapacita nedostatočná, prevádzková doba sa predĺži zvýšením kapacity akumulátora SoC.
Význam skratky SOC v súvislosti s fungovaním akumulátora
SoC je skratka pre State of Charge, v preklade stav nabitia. Vyjadruje v percentách, koľko zostalo z dostupnej kapacity: 100 percent znamená plnú batériu, 0 percent prázdnu batériu. Jeho opakom je hĺbka vybitia, ktorá sa jednoducho vypočíta ako 1 mínus SoC.
Pri lítium-železo-fosfátových článkoch nie je napätie dobrým ukazovateľom stavu nabitia, pretože na väčšine vybíjacej krivky je takmer rovné. Preto je SoC odhadom systému riadenia batérie, nie priamym meraním: vypočítava sa na základe údajov o prúde, napätí a teplote.
Praktický dôsledok: technické listy komerčných LFP akumulátorov uvádzajú hĺbku vybitia 90–95 percent, pre denné cykly sa však odporúča rozsah SoC 10–90 percent, pretože tak je životnosť dlhšia. Ako núdzovú rezervu sa oplatí nastaviť vyššiu dolnú hranicu, aby v prípade výpadku prúdu bolo z čoho štartovať.
Správne dimenzujte záložný systém FoxESS!
Dimenzovanie pozostáva zo štyroch krokov a každý z nich končí číslom.
Najprv si zapíšte, čo bude súčasťou núdzového okruhu, a spočítajte ich trvalý príkon. Typický základný balík (osvetlenie, chladnička, mraznička, ovládanie kotla, router, niekoľko zásuviek) má špičkový príkon 400–800 W, v priemere však len 250–350 W, pretože kompresory pracujú cyklicky.
Po druhé, zistite, ktorý spotrebič spôsobuje najväčší štartovací náraz: menič musí zvládnuť aj dvoj- až trojnásobok svojej menovitej špičkovej zaťažiteľnosti.
Po tretie, rozhodnite sa, na koľko hodín je potrebné napájanie. Pri priemere 300 W počas 24 hodín je to 7,2 kWh.
Po štvrté, vydelite túto hodnotu využiteľným rozsahom stavu nabitia (SoC) akumulátora a účinnosťou: pri 80-percentnom rozsahu a 90-percentnej účinnosti to predstavuje približne 10 kWh menovitej kapacity.
Toto číslo vysvetľuje, prečo je akumulátor s kapacitou okolo 10 kWh a menič s výkonom 5 kW najbežnejším východiskovým riešením pre domácnosti. Ak je to veľa, nezvyšujte kapacitu akumulátora, ale odpojte niektoré okruhy z rozvádzača pre núdzový prevádzku.
Odporúčanie SOLARKIT: Na tieto veci by mal dodávateľ venovať pozornosť počas inštalácie a uvedenia do prevádzky
Podľa našich skúseností väčšina problémov nevzniká v samotnom zariadení, ale v detailoch realizácie. Týchto päť bodov predstavuje najčastejšie zdroje chýb.
Začnite prieskumom existujúceho bytového rozvádzača priamo na mieste, ešte pred vypracovaním zoznamu materiálov. Okruhy núdzového napájania vyveďte do samostatného podrozvádzača, pričom kábel dimenzujte podľa menovitého prúdu núdzového napájania.
Zaznamenajte vyhotovenie nulového ochranného uzemnenia, pri uvedení do prevádzky zmerajte napätie medzi nulou a uzemnením v núdzovom režime a zaznamenajte čas vypnutia prúdového ochranného spínača.
Uvedenie do prevádzky nekončí nastaveniami: v súlade s normou IEC 62446-1 simulujte ostré odpojenie od siete spolu so spotrebičom, ktorý spôsobuje najväčší štartovací prúd.
Nastavte rezervu Min SoC (On Grid) a v odovzdávacom protokole popíšte zákazníkovi, čo funguje v núdzovom režime a čo nie. Nakoniec jasne označte rozvádzač pre núdzový režim a prepínač, pretože pri výpadku prúdu a v tme nikto nebude hľadať schému zapojenia. Výsledky testov akumulátora energie FoxESS poskytujú dobrý referenčný bod pre očakávaný výkon, ktorý sľubujete zákazníkovi.
Často kladené otázky
Funguje núdzový režim FoxESS bez akumulátora?
Nie. Núdzový výstup sa spustí len s pripojeným akumulátorom. Systém napájaný zo siete sa v dôsledku ochrany proti ostrovnému prevádzku podľa normy EN 50549-1 pri výpadku prúdu vypne, aj keby solárne panely vyrábali energiu.
Ako dlho vydrží 10 kWh akumulátor pri výpadku prúdu?
Pri priemernom zaťažení v núdzovom režime 250–350 W približne celý deň, pri 1,5 kW však len 5–6 hodín. Presnú dobu prevádzky určuje počiatočný stav nabitia akumulátora (SoC) a nastavená dolná hranica, pričom počas dňa ju predlžuje dobíjanie zo solárnych panelov.
Spustí sa studňové čerpadlo alebo tepelné čerpadlo v núdzovom režime?
Závisí to od štartovacieho prúdu. Pri motoroch s priamym štartom môže štartovací prúd dosiahnuť až 600–800 percent menovitej hodnoty, čo môže spôsobiť zastavenie núdzového prevádzky. Pomocou mäkkého spúšťača alebo frekvenčného meniča sa tento prúd dá obmedziť na 300–400 percent, čím je možné čerpadlo zapojiť do okruhu.
Spustí núdzový režim bezvýpadkový zdroj napájania?
U väčšiny spotrebičov áno, pretože prepnutie prebehne za 10–20 tisícin sekundy. V prípade serverov, stolných počítačov a zdravotníckych zariadení sa však naďalej odporúča samostatný zdroj nepretržitého napájania, pretože tieto zariadenia sa môžu počas tohto času opäť spustiť.
Je potrebné samostatné relé na ochranu proti nulovému uzemneniu pre núdzový okruh?
Závisí to od zariadenia. Niektoré invertory vnútorným spôsobom uzatvárajú mostík pri výpadku siete, u iných inštalatéri namerali v núdzovom režime plávajúcu nulu. V takomto prípade je potrebné samostatné relé, ktoré uzatvára spojenie len na dobu výpadku prúdu. Dva trvalé mostíky sú zakázané, pretože to spôsobí vypnutie ističov.
