Podešavanje rezervnog sistema sa FoxESS: šta se može koristiti tokom prekida napajanja?

Prekid struje za nas nije samo teorijski rizik: nakon letnje oluje kuća može ostati u mraku satima, a solarni panel sam po sebi ne pomaže u takvim situacijama, čak i ako sunce sija. Prvo ćemo razmotriti ulogu rezervnog sistema u FoxESS podešavanju. Zatim ćemo ispitati kako se solarni panel ponaša tokom prekida struje ako sistem takođe uključuje jedinicu za skladištenje energije. Nakon toga ćemo razjasniti koji tip FoxESS invertera i baterije je zapravo potreban za rad u vanrednim situacijama i na šta treba obratiti pažnju prilikom povezivanja sistema.

Posebno ćemo razmotriti da li je bolje razmatrati napajanje cele kuće ili zaseban krug za hitno opterećenje. Razmotrićemo visokopotrošnjačka opterećenja koja mogu paralisati sistem za hitne slučajeve za samo nekoliko sekundi. Takođe ćemo objasniti kako nivo napunjenosti (SoC) određuje stvarno vreme rada tokom prekida napajanja.

Kada je u pitanju određivanje veličine, koristićemo konkretne brojke u kW i kWh kako ne biste morali da se oslanjate na instinkt prilikom odlučivanja o konfiguraciji rezervnog napajanja. Na kraju ćemo sažeti na šta instalater treba da obrati pažnju tokom instalacije i puštanja u rad.

Uloga rezervne funkcije u FoxESS sistemu

U praksi, rezervna funkcija se odnosi na poseban hitni izlaz na invertoru. U slučaju prekida napajanja, sistem bezbedno prekida vezu sa javnom mrežom i nastavlja da napaja unapred određena opterećenja preko ovog izlaza. Ovo isključivanje nije samo pogodnost: standardi EN 50549-1 i IEC 62116 propisuju da se inverter koji radi na mreži mora isključiti u roku od dve sekunde od kvara mreže kako bi se sprečilo priključivanje napona na liniju koja se popravlja.

Važno je napomenuti da ovo nije isto što i potpuno of-grid (van mreže) rad. FoxESS rezervno napajanje ne obećava da će kuća nastaviti da radi neprimetno sa svim opterećenjima, već da će osnovne funkcije (ili one povezane sa krugom kritičnog opterećenja) ostati bezbedno dostupne. Izlaz EPS-a je ograničen i napaja samo kolo koje je instalater zapravo priključio na njega. Tokom dana, izlaz solarnih panela takođe doprinosi ovom kolu kada sija sunce.

Sa FoxESS inverterima, prebacivanje se obično odvija u roku od 10–20 milisekundi, tako da osvetljenje, ruter ili frižider priključeni na EPS kolo nastavljaju da rade praktično bez prekida. Desktop računar se, međutim, može ponovo pokrenuti u tom periodu, pa je za zaista neprekidan napajanje potrebna posebna neprekidna izvorna jedinica (UPS).

Kako solarni paneli funkcionišu tokom prekida struje sa FoxESS sistemom

Čim dođe do prekida napajanja, FoxESS inverter detektuje gubitak mrežnog napona, otvara relej na strani mreže i u roku od nekoliko hiljaditih delova sekunde aktivira hitni izlaz. Od tog trenutka, inverter sam obezbeđuje referentni napon i frekvenciju; drugim rečima, on se ne sinhronizuje sa mrežom, već sam održava sistem.

Primarni izvor energije u tom trenutku je baterija. Tokom dana se uključuje i solarni panel: on pokriva potrošnju struje u hitnoj kola i višak energije vraća u bateriju, što znači da sistem može izdržati prekid struje do nekoliko dana. Međutim, noću se koristi samo skladištena energija.

Ovo nas dovodi do najvažnija pravila: bez baterije nema rezervnog napajanja. Hitni izlaz solarnog sistema bez skladišta energije se neće aktivirati, bez obzira koliko jako sija sunce. Takođe je vredno povećati vrednost Min SoC (On Grid), jer ona održava rezervu iz koje se pokreće napajanje tokom prekida struje. Ako je baterija potpuno ispražnjena, FoxESS skladišne jedinice mogu se ponovo pokrenuti pomoću funkcije "black start": u većini slučajeva (npr. sa energetskim skladišnim jedinicama EP6 ili EP12), potrebno je da u roku od 30 sekundi tri puta pritisnete dugme za napajanje na glavnoj bateriji, svaki put na 1–4 sekunde.

Koji FoxESS invertor i baterija su potrebni za postavljanje rezervnog sistema?

Postavljanje rezervnog sistema zavisi od dva uslova: potreban vam je hibridni inverter opremljen hitnim izlazom i sistem za skladištenje energije povezan na njega. U FoxESS asortimanu, jednofazna serija H1 dostupna je u opsegu od 5 do 6 kW, dok su trofazne serije H3 i P3 dostupne u opsegu od 5 do 15 kW, i sve podržavaju hitno napajanje.

Odlučujući faktor pri izboru nije izlazna snaga solarnog panela, već opterećenje koje treba pokriti tokom prekida napajanja. Izlazna snaga rezervnog napajanja obično odgovara nominalnoj snazi invertera; stoga uređaj od 5 kW neće obezbediti više od 5 kW tokom prekida napajanja. FoxESS inverteri rade sa visokonaponskim LFP baterijama. Uvek proverite kompatibilnost prema listi proizvođača, jer se u režimu hitne rezerve obično neće ni pokrenuti baterija koja nije od FoxESS-a, niti će se puniti, jer je FoxESS okruženje vlasničko.

Šta treba imati na umu prilikom povezivanja izlaza EPS-a?

Kolo za hitno napajanje nikada ne sme smeštati nazad na razvodnu tablu, jer to izaziva povratno napajanje i stvara opasnu po život situaciju. Pravilno rešenje je posebna podrazdelna tabla, na koju su priključeni samo određeni potrošački krugovi, sa sopstvenim minijaturnim prekidačima i uređajima za zaštitu od preostalog strujnog udara.

Presek kabla mora biti određen prema nominalnoj struji rada u hitnom režimu invertera, a ne na osnovu ukupne potrošnje domaćinstva. Takođe je važno napomenuti da tačka uzemljenja za mrežni i hitni izlaz nije ista za sve uređaje; stoga se konfiguracija zaštitnog provodnika mora proveriti posebno.

Ako je cilj da se napaja cela kuća, potreban je prekidač za prebacivanje. Ručni prekidač za prebacivanje je jeftinije rešenje, ali neko mora biti kod kuće; FoxESS EPS Box vrši prebacivanje automatski i povezan je sa inverterom samo sa tri žice. Kutija bira između mrežnog i rezervnog napajanja za opterećenje. Proizvođač posebno naglašava da u ostrvskom režimu opterećenje ne sme preći maksimalnu izlaznu snagu invertera.

Pravilna konfiguracija i izolacija neutralnog provodnika tokom rada EPS-a

Pri normalnom radu u sistemu postoji tačno jedna veza između neutralnog i uzemljenja, na priključnoj tački. Međutim, u režimu hitne situacije inverter se ponaša kao mali generator i za to mu je potretna svoja referentna tačka.

Prekidač prati razliku u struji između faznog i neutralnog provodnika i isključuje se samo kada ta razlika nastane. Bez referentne tačke, struja zemlje nema povratni put, pa struja kroz neutralni provodnik ostaje praktično nepromenjena i zaštita se ne aktivira. 

Rešenje je poseban izolovajući relej, koji zatvara lokalni neutral-uzemni most u slučaju kvara na mreži i otvara ga kada se napajanje obnovi. Nikada ne sme biti dve trajne veze u sistemu, jer bi to izazvalo isključivanje uređaja za zaštitu od preostalog strujanja. Prilikom puštanja u rad, neophodno je izmeriti struju u neutralnom provodniku i napon između neutrale i zemlje.

Rezervno napajanje za celu kuću ili zasebni krug za hitne opterećenja?

Postoje četiri nivoa za izbor, a razlika nije stvar ukusa, već troškova i rizika.

Najjednostavnija opcija je posebna priključna rozetna za hitne slučajeve: jeftina je, ali može napajati samo jedan ili dva uređaja. U praksi, najčešće preporučeno rešenje je poseban podsistemski razvodni ormar sa tri do osam određenih kola, na primer, za rasvetu, frižider, zamrzivač, upravljanje kotlom i ruter. Prednost je u tome što su uređaji velike snage fizički isključeni, tako da ne može doći do slučajnog preopterećenja.

Potpuno napajanje cele kuće je praktičnije, ali zahteva disciplinu: vlasnik mora da obezbedi da opterećenje uvek ostane ispod nominalne snage. To je jeftinije sa ručnim prekidačem, dok je automatski prekidač praktičniji, ali skuplji.

Jedna činjenica rešava dilemu: preopterećivanje rezervnog kruga prekida rezervno napajanje na najmanje pet minuta, a ako se to dešava ponovo i ponovo, može dovesti do trajnog oštećenja invertera. Ako trenutno planirate da dodate sistem za skladištenje energije svom sistemu solarnih panela, posebna pod-raspredelna tabla nudi bolju vrednost za novac kao polazna osnova i može se kasnije proširiti u rešenje za celu kuću.

Koja visokomoćna opterećenja mogu izazvati probleme?

Postoje dva tipa opterećenja koja izazivaju probleme i sa njima se mora postupati odvojeno.

Prvi su motorizovana opterećenja. Prilikom direktnog pokretanja, struja uključivanja električnog motora može da dostigne 600–800 procenata nominalne vrednosti; tako da pumpa za vodu od 1 kW trenutno može da povuče 6–8 kW. Ovaj nalet struje može da izazove isključenje rezervnog kola, čak i ako je kontinuirana potrošnja energije niska. Sa mekom starterom ili frekventnim pretvaračem, struja pokretanja može biti ograničena na 300–400 procenata.

Druga grupa obuhvata velike, kontinuirane rezistivne opterećenja: električne bojlere, rerne, indukcione ploče za kuvanje i punjače za električne automobile. Oni kontinuirano crpe 2–11 kW i mogu isprazniti bateriju za nekoliko sati. Toplotne pumpe su poseban slučaj: moderni kompresori sa invertorskom kontrolom polako pokreću, ali tokom grejne sezone crpe konstantnih 1–3 kW, pa ima smisla uključiti ih u rezervno kolo samo ako imate energetski učinak visokog kapaciteta.

Preporuka je jednostavna: ova opterećenja treba isključiti iz rezervnog kola. Ako solarni paneli generišu struju, neka od njih mogu biti ponovo priključena tokom dana, ali nije vredno računati na njih.

Kako SOC utiče na vreme rada tokom prekida napajanja?

Vreme rada se izračunava jednostavnom formulom: raspoloživu energiju delite sa trenutnim opterećenjem. Vrednost SoC-a na strani baterije pokazuje koliko je energije zapravo dostupno, dok postavljeni minimum određuje do kojeg nivoa punjenja može da opadne.

Pogledajmo primer sa skladišnim sistemom od 10,4 kWh. Ako prekid struje počne kada je baterija napunjena do 80%, a minimalni SoC je podešen na 10%, onda je otprilike 7,3 kWh upotrebljivo. Sa prosečnom hitnom potrošnjom od 500 W, to odgovara otprilike 13–14 sati; međutim, sa opterećenjem od 1,5 kW, to je samo 4–5 sati. Prilikom izrade ovih proračuna, vredi predvideti gubitak od 5–8 procenata zbog efikasnosti invertera, i posebno dodati svako punjenje koje se odvija tokom dana.

Sistemi za skladištenje energije FoxEss mogu se proširiti na modularan način, pa ako to nije dovoljno, vreme rada se može produžiti povećanjem kapaciteta baterije SoC.

Uloga SOC u radu baterije

SoC je skraćenica za State of Charge. To, kao procenat, pokazuje koliko je dostupnog kapaciteta ostalo: 100 procenata znači da je baterija puna, dok 0 procenata znači da je prazna. Obratna vrednost je dubina pražnjenja (depth of discharge), koja je jednostavno 1 minus SoC.

Kod ćelija od litijum-železo-fosfata napon nije dobar pokazatelj nivoa punjenja jer je kriva pražnjenja gotovo ravna u većini svog opsega. Stoga je SoC procena koju pravi sistem za upravljanje baterijom, a ne direktno merenje: izračunava se na osnovu podataka o struji, naponu i temperaturi.

Praktična posledica je da, iako tehnički listovi za komercijalne LFP baterije navode dubinu pražnjenja od 90–95 procenata, za svakodnevno cikliranje se preporučuje opseg stanja punjenja (SoC) od 10–90 procenata, jer to obezbeđuje duži vek trajanja. Za rezervno napajanje u vanrednim situacijama preporučljivo je postaviti višu donju granicu od ove, kako bi se obezbedilo dovoljno punjenja za pokretanje u slučaju prekida napajanja.

Pobrinite se da pravilno dimenzionišete FoxESS rezervni sistem!

Određivanje veličine podrazumeva četiri koraka, od kojih svaki uključuje proračune.

Prvo, navedite uređaje koji će biti uključeni u rezervni krug i saberite njihovu kontinuiranu potrošnju energije. Tipičan osnovni paket (osvetljenje, frižider, zamrzivač, upravljanje bojlerom, ruter, nekoliko utičnica) ima maksimalnu potrošnju energije od 400–800 W, ali u proseku samo 250–350 W, jer kompresori rade ciklično.

Drugo, identifikujte uređaj koji izaziva najveći ulazni strujni udarac: inverter mora biti u stanju da podnese dva do tri puta veći vršni opterećenje od svoje nominalne snage.

Treće, odlučite koliko sati napajanja je potrebno. Prosečna potrošnja od 300 W tokom 24 sata iznosi 7,2 kWh.

Četvrto, podelite to podeljeno sa korisnim prozorom SoC baterije i efikasnošću: sa prozorom od 80% i efikasnošću od 90%, to odgovara nominalnom kapacitetu od oko 10 kWh.

Ova brojka objašnjava zašto su sistem za skladištenje od oko 10 kWh i inverter od 5 kW najčešće polazne tačke za stambene instalacije. Ako je to previše, ne povećavajte kapacitet skladišta; umesto toga uklonite kola sa table za hitnu distribuciju.

Preporuka SOLARKIT-a: Ovo su tačke na koje instalater treba da obrati pažnju tokom instalacije i puštanja u rad

Po našem iskustvu, većina problema ne nastaje zbog same opreme, već zbog detalja ugradnje. Ovih pet tačaka su najčešći ponavljajući izvori kvarova.

Započnite sa terenskim pregledom postojećeg domaćeg razvodnog ormana, čak i pre izrade liste materijala. Provucite kola za vanredne situacije do zasebnog podrazdelnog ormana, koristeći kabl adekvatnog preseka za nominalnu struju kola za vanredne situacije.

Dokumentujte priključak neutralne žice na uzemljenje; tokom puštanja u rad izmerite napon između neutralne i uzemljenja u režimu hitne situacije i zabeležite vreme reagovanja uređaja za zaštitu od preostalog struja.

Uvođenje u rad ne završava se podešavanjima: u skladu sa IEC 62446-1, simulirajte isključenje iz mreže pod naponom, uključujući opterećenje koje izaziva najveći udarni strujni udarac.

Postavite minimalnu rezervu SoC (On Grid) i u izveštaju o preuzimanju jasno navedite kupcu koje funkcije rade u režimu hitne situacije, a koje ne. Na kraju, jasno označite tablu za hitnu raspodelu i prekidač za prenos, jer niko neće tražiti šemu ožičenja u mraku tokom prekida napajanja. Rezultati testova za sistem skladištenja energije FoxESS pružaju dobar referentni pokazatelj za očekivane performanse koje obećavate kupcu.

Često postavljana pitanja

Da li FoxESS sistem za hitne slučajeve radi bez baterije? 

Ne. Hitni izlaz se aktivira samo kada je jedinica za skladištenje energije priključena. Sistem priključen na mrežu će se isključiti tokom prekida struje zbog zaštite od ostrvljenja u skladu sa EN 50549-1, čak i ako solarni paneli i dalje generišu električnu energiju.

Koliko dugo će 10 kWh jedinica za skladištenje trajati tokom prekida struje? 

Sa prosečnom hitnom potrošnjom od 250–350 W trajaće otprilike čitav dan; međutim, pri 1,5 kW trajaće samo 5–6 sati. Tačno vreme rada određuje se početnim stanjem punjenja (SoC) baterije i podeljenim donjim ograničenjem, dok solarno punjenje tokom dana produžava to vreme.

Da li će pumpa za vodu ili toplotna pumpa pokrenuti u hitnom režimu? 

To zavisi od struje uključivanja. Kod motora sa direktnim pokretanjem, struja uključivanja može biti i do 600–800 procenata nominalne vrednosti, što može obustaviti rad u hitnom režimu. Sa mekom starterom ili frekventnim pretvaračem, to se može ograničiti na 300–400 procenata, što omogućava da se pumpa priključi na kolo.

Da li hitno pokretanje aktivira neprekidano napajanje? 

Za većinu opterećenja, da, jer se prebacivanje odvija u roku od 10–20 desetih delova sekunde. Međutim, za servere, desktop računare i medicinsku opremu i dalje se preporučuje poseban UPS, jer se oni mogu ponovo pokrenuti u tom vremenskom periodu.

Da li je za hitni krug potreban poseban relej za priključivanje neutralne žice na zemlju? 

To zavisi od uređaja. Neki inverteri unutrašnje zatvaraju most kada dođe do kvara na mreži, dok su instalateri kod drugih merili plutajuću neutralnost tokom hitnog rada. U takvim slučajevima potreban je poseban relej koji zatvara vezu samo tokom trajanja prekida napajanja. Dva trajna mosta su zabranjena jer će izazvati isključivanje automatskih osigurača.