Доступна безперебійна система для сонячних батарей з акумулятором

Як працює безперебійна сонячна система, підключена до мережі?

Сучасні сонячні системи вже не використовують виключно сонячне світло як джерело енергії: мережа та акумулятор також можуть відігравати роль у постачанні енергії. Безперебійна система з акумулятором і підключенням до мережі означає, що система може працювати від мережі, а в разі відключення електроенергії автоматично переходить в акумуляторний режим, забезпечуючи безперебійне енергопостачання. Акумулятор заряджається в основному від сонячних батарей, але якщо акумулятор розряджений і сонячного світла недостатньо, система може при необхідності використовувати енергію з мережі. Таким чином, якщо, наприклад, відключення електроенергії відбувається в той момент, коли акумулятор ще містить енергію, система продовжує безперебійно працювати від нього.

Деякі інвертори вже мають вбудований механізм перемикання, який перемикається на роботу від акумулятора протягом 0,01–0,02 секунди, якщо мережа виходить з ладу. Таким чином, споживачі отримують безперебійне електропостачання навіть у разі енергетичного дефіциту або відключення електроенергії. Присутність мережі також дає можливість повертати надлишкову енергію в мережу (HMKE – домашня міні-електростанція), при цьому акумулятор служить резервним джерелом.

Як вибрати джерело безперебійного живлення для гібридних автономних систем?

При виборі джерела живлення необхідно враховувати кілька критичних факторів:

• Потужність: оцініть пікову потужність споживачів (загальна потужність у ватах) та пускові навантаження (наприклад, двигуни, кондиціонери).
  
  
• Швидкість перемикання струму: чим швидше інвертор може перемикатися, тим менше перешкод виникає у споживачів.
  
  
• Кеффективність і втрати: тип, що працює з меншими втратами, є більш економічним у довгостроковій перспективі.
  
  
• Сумісність з інвертором: інвертор повинен підтримувати резервний режим роботи від акумулятора (так званий гібридний або автономний режим).
  
  
• Захист і безпека: необхідні відповідні засоби захисту (від перевантаження, перенапруги/недонапруги, перегріву).
  
  
• Стійкість до циклів: скільки часу може прослужити акумулятор – наприклад, літієва технологія зазвичай витримує більше циклів.

Які дозволи від енергопостачальника необхідні для такої системи в Угорщині?

У випадку таких гібридних/мережевих систем, якщо система також подає енергію в мережу (HMKE), необхідно отримати дозвіл від енергопостачальника.

Приклади:

• Заява про встановлення малої електростанції побутового розміру, яку необхідно подати до енергопостачальника.
  
  
• Тип інвертора, струм підключення та розмір запобіжника повинні бути затверджені (наприклад, «дозвіл на інвертор» від E.ON).
  
  
• Подання проектної документації та технічного опису (наприклад, для отримання дозволу на розподільчу мережу).
  
  
• Якщо не відбувається зворотне живлення (автономна система), то вимога щодо дозволу є меншою, але електричні роботи повинні виконуватися фахівцем.

Чому безперебійне електропостачання важливе для підприємств і домогосподарств?

Перебої в електропостачанні можуть спричинити серйозні проблеми як у будинках (холодильник, морозильник, опалення, освітлення), так і в підприємствах (сервери, обладнання, втрата даних). Безперебійне джерело живлення (UPS – Uninterruptible Power Supply) призначене для того, щоб під час відключення електроенергії взяти на себе роль мережі та забезпечити електропостачання.

Що таке джерело безперебійного живлення?

У класичному розумінні безперебійний блок живлення (UPS) – це пристрій, який контролює напругу в мережі і в разі її зникнення негайно переходить в акумуляторний режим роботи, завдяки чому електропостачання не переривається.

Однак сучасні сонячні системи працюють інакше: гібридні інвертори забезпечують окремий пункт підключення для безперебійних споживачів, завдяки чому ці пристрої працюють без перебоїв, навіть якщо в мережі немає напруги. Система автоматично виявляє відключення електроенергії, але безперебійний контур залишається постійно активним, якщо сонячна батарея або акумулятор мають достатню кількість енергії.

Чому для безперебійного джерела живлення потрібен акумулятор?

Акумулятор забезпечує енергією, з якої безперебійний блок живлення (або гібридний інвертор) живить споживачів у разі відключення електроенергії. Без акумулятора немає резервної енергії, а отже, можливість безперебійної роботи зникає.

Хоча технічно ємність акумулятора визначає, скільки часу система може працювати під час відключення електроенергії, якщо акумулятор також заряджається від сонячних батарей, то теоретично час роботи може бути необмеженим – за умови, що сонячного випромінювання достатньо для перезарядки.

Які типи акумуляторів можна використовувати в автономних системах?

Найчастіше використовуються такі типи:

• Свинцево-кислотні (закриті/гелеві, AGM) — нижча вартість, але коротший термін експлуатації та менша кількість циклів
  
  
• Літій-іонні (LiFePO₄, Li‑NMC тощо) — вища ціна, але набагато більша кількість циклів, краща ефективність
  
  
• Інші технології (наприклад, на основі нікелю, redox-flow) — рідше використовуються, зазвичай експериментальні рішення
  

При виборі слід враховувати циклічну стійкість, глибину розряджання, чутливість до температури, вимоги до технічного обслуговування.

Аспекти розміру для трифазних споживачів

У трифазній системі ємність акумулятора та інвертора слід розраховувати таким чином, щоб кожна фаза була забезпечена енергією. Це означає, що система повинна бути здатна розподіляти навантаження між фазами належним чином. При трифазному розрахунку враховуються: вирівнювання фаз, енергетична потужність окремих споживачів, резервна ємність.

Розрахунок ємності акумулятора для різних профілів користувачів

Визначення ємності акумулятора є одним з найважливіших етапів при проектуванні автономної або гібридної системи. При проектуванні варто дотримуватися таких кроків:

1. Визначте щоденне споживання енергії в кіловат-годинах (кВт·год):
Для цього можна вибрати два підходи. Один із методів полягає в тому, щоб додати щоденне споживання електроенергії всіма споживачами (наприклад, холодильником, освітленням, комп'ютером, насосом тощо).Інший, простіший спосіб — зранку та ввечері зчитати показники електролічильника — різниця між цими двома значеннями дасть вам добове споживання в кіловат-годинах.

2. Визначте, скільки годин резерву вам потрібно:
Це час, протягом якого система повинна бути здатна працювати автономно (наприклад, 2–6 годин або навіть кілька днів, якщо немає сонячної енергії).

3. Розрахуйте необхідну потужність у кВт·год:

Потужність (кВт·год) = (добове споживання кВт·год /24× час резерву в годинах) * корисна потужність

Приклад:

• Щоденне споживання: 10 кВт·год
  
• Резервний час: 1 день
  
• Корисна потужність: 80% (тобто 0,8)
• Потужність (кВт·год) = 10/24*8* 0,8 =2,67
• Ah = (ємність kWh × 1000) / напруга системи (В)
  
• Наприклад, якщо система має напругу 48 В, то:
  
• Ah = (2,67 × 1000) / 48 = приблизно 55,625 Ah

Важливо зазначити, що для точного визначення потреб необхідно враховувати тип використання: наприклад, опалення, охолодження, насосне обладнання, освітлення, побутове або промислове використання, а також їхній графік (нічне-денне навантаження). Залежно від профілю необхідний розмір акумулятора може значно відрізнятися.

Поради SOLARKIT щодо побудови системи

Як підключити джерело безперебійного живлення?

Вхід безперебійного джерела живлення (UPS / інвертор) підключається до мережі електропостачання, акумулятори підключаються до сторони постійного струму, а споживачі отримують струм з виходу інвертора. У разі відключення електроенергії UPS негайно переходить на роботу від акумуляторів.

Як відбувається заряджання безперебійного джерела живлення та акумулятора?

Якщо клієнт бажає, то коли мережа доступна, система заряджає акумулятор від надлишку сонячної енергії або безпосередньо від мережі. Контролер інвертора регулює заряджання, стежачи за напругою та струмом.

Вибір інвертора для гібридних систем: на що слід звернути увагу фахівцю?

Важливо, щоб інвертор підтримував акумуляторний режим, мав швидку здатність перемикання, високий ККД і був включений до списку інверторів, дозволених постачальником послуг.

Які проблеми можуть виникнути під час установки? Кабелі, захист і правила безпеки

Довгі кабелі можуть спричинити втрати, тому перетин електропроводів повинен бути правильно розрахований. Щодо захисту, слід звернути увагу на захист від перенапруги, захист від короткого замикання, захист від перезарядження/глибокого розрядження. Монтаж може виконувати тільки кваліфікований електрик.

Як гібридна трифазна система підвищує конкурентоспроможність фахівців на ринку?

Трифазні системи забезпечують вищий дохід і можливості розширення, оскільки вони підходять і для промислових споживачів, а також можуть виділити фахівця серед конкурентів завдяки диференційованим послугам (безперебійність, резерв).

GYIK-Часто задавані питання

1. Як часто потрібно проводити технічне обслуговування безперебійної акумуляторної системи?

Рекомендується щонайменше раз на рік перевіряти стан акумулятора, з'єднання та роботу системи, особливо у разі інтенсивного використання.

2. Чи можна використовувати старий, вже існуючий акумулятор для безперебійної системи?

Це рекомендується тільки в тому випадку, якщо тип акумулятора сумісний з системою і знаходиться в хорошому стані, але для надійності краще вибрати новий пристрій.

3. Що станеться, якщо акумулятор розрядиться і не буде мережевого струму?

У цьому випадку система не може постачати енергію – після розряджання акумулятора електропостачання припиняється, поки не буде відновлено мережу або не буде альтернативного заряджання.

4. Який термін служби літієвого акумулятора?

В середньому 8–12 років, залежно від типу та використання, можна досягти навіть 6000–8000 циклів, що значно перевищує термін служби свинцево-кислотних акумуляторів.

5. За який час окупиться інвестиція в безперебійну гібридну систему?

На рівні домогосподарств інвестиція окупиться за 6–10 років, а для підприємств — навіть за 3–5 років, особливо якщо регулярно трапляються перебої з електропостачанням або споживання є високим.