Функціонування сонячних батарей під час відключення електроенергії

Багато хто вже добре знає, як працюють сонячні батареї, але їхня поведінка під час відключення електроенергії все ще часто є предметом непорозумінь. Адже є різниця між плановим відключенням електроенергії, несподіваною несправністю або технічним обслуговуванням мережі. У більшості випадків сонячна батарея в таких ситуаціях автоматично вимикається, що для багатьох є несподіванкою. У першій частині статті ми розповімо, що відбувається з сонячною батареєю в таких ситуаціях і чому вимикається інвертор.

Далі ми розглянемо, коли система може працювати під час відключення електроенергії, яку роль відіграє гібридний інвертор, а також як поводиться сонячна батарея, якщо вона виробляє електроенергію, коли немає напруги в мережі. Крім того, ми детально розглянемо роботу автономних та резервних рішень, які забезпечують аварійне електропостачання.

Що відбувається з сонячною батареєю під час запланованого відключення електроенергії?

Більшість підключених до мережі сонячних батарей поводяться під час запланованого відключення електроенергії так само, як і під час несподіваної несправності мережі: інвертор автоматично вимикається, тому сонячна батарея під час відключення електроенергії не подає енергію в мережу і не забезпечує живлення будинку. Це дивує багатьох користувачів, оскільки логічно було б припустити, що коли світить сонце, система виробляє енергію. Однак насправді мережеві норми – насамперед для уникнення ізольованої роботи – суворо забороняють зворотне живлення, доки мережа постачальника не є стабільною. Через це під час відключення електроенергії з сонячними батареями відбувається той самий процес: інвертор відчуває падіння напруги, зупиняє свою роботу і не дозволяє системі подавати будь-яку енергію в електромережу.

З точки зору користувача це означає, що побутові прилади та споживачі не отримують енергію, навіть якщо сонячні панелі на даху саме виробляють її. Таким чином, система пристосовується до стану мережі. Виняток становить лише рішення, коли доступний спеціальний гібридний інвертор та акумуляторне сховище, здатне забезпечувати електроенергією домогосподарство в режимі автономної роботи (backup).

Чому інвертор вимикається у разі відключення електроенергії?

Основною причиною вимкнення інвертора є захист від автономної роботи, що базується на правилах безпеки. Відповідно до міжнародних та національних стандартів, сонячний інвертор може працювати доти, доки він відчуває стабільну напругу та частоту мережі постачальника. Однак у разі відключення електроенергії він негайно припиняє виробництво, щоб струм не міг повернутися в лінії. Для цього є дві основні причини:

1. Безпека монтажників: під час технічного обслуговування або ремонту фахівці постачальника послуг можуть наражатися на небезпеку для життя, якщо побутові системи будуть подавати зворотний струм.
   
   
2. Стабільність мережі: інвертори можуть працювати непередбачувано в разі навантаження та відхилення частоти.
   

На практиці це дуже швидкий, автоматичний процес: як тільки мережа постачальника зникає, інвертор вимикається і запускається знову тільки тоді, коли напруга і частота знову потрапляють у діапазон, встановлений стандартом.

Відмінності між мережевими та автономними сонячними системами під час відключення електроенергії

Найголовніша відмінність між цими двома системами полягає в тому, що підключені до мережі, так звані on-grid системи, не можуть самостійно працювати під час відключення електроенергії, тоді як автономні (off-grid) системи від самого початку розроблені так, щоб стабільно працювати без підключення до мережі. Під час відключення електроенергії on-grid інвертор зупиняється, оскільки не відчуває зовнішньої напруги, тому будинок не отримує жодної енергії, навіть якщо сонячні панелі отримують достатню кількість сонячного світла. У цьому випадку неможливо ні забезпечити споживачів електроенергією, ні зарядити акумулятор.

На відміну від цього, автономні системи не потребують зовнішньої мережі. Акумулятор забезпечує стабільну напругу, тому для системи відключення електроенергії фактично не має значення; енергопостачання по внутрішній мережі будинку продовжує працювати безперебійно. Сучасні гібридні системи є перехідним варіантом між цими двома рішеннями: у звичайному режимі роботи вони покладаються на мережу, але в разі відключення електроенергії автоматично відключаються від неї і створюють власний автономний режим роботи для забезпечення критично важливих споживачів.

Коли сонячна система може працювати під час відключення електроенергії?

Сонячна система працює під час відключення електроенергії тільки в тому випадку, якщо вона має технологічні елементи, які здатні забезпечувати стабільний змінний струм навіть без підключення до мережі. Оскільки інвертори традиційних систем, підключених до мережі, запускаються тільки тоді, коли вони відчувають напругу мережі постачальника, вони не можуть працювати самостійно. Тому необхідне рішення, яке здатне взяти на себе роль мережі. На практиці це зазвичай забезпечується гібридним інвертором і акумуляторним накопичувачем енергії .

Під час відключення електроенергії домогосподарство отримує енергію, якщо система здатна самостійно створити штучну мережеву референцію, тобто перейти в режим резервного або автономного живлення.

Роль гібридного інвертора під час відключення електроенергії

Гібридний інвертор є ключовим пристроєм, який дозволяє сонячній системі працювати навіть під час відключення електроенергії. Гібридний інвертор розпізнає відключення мережі, а потім автоматично від'єднує систему від мережі постачальника і переходить в автономний режим, щоб забезпечити її безпечну роботу. У цьому випадку він використовує акумулятор і поточну вироблену сонячними батареями енергію.

Процес роботи:

1. Виявляє збій в мережі – негайно відключає зворотне живлення.
   
   
2. Переходить в режим резервного питания – обеспечивает электроэнергией бытовые приборы (например, холодильник, освещение, маршрутизатор, ворота).
   

Перевага полягає в тому, що навіть під час відключення електроенергії він може забезпечити базове енергопостачання і запобігти повній темряві в будинку, навіть у разі тривалого відключення.

Що відбувається, якщо сонячна батарея виробляє енергію під час відключення електроенергії?

Під час відключення електроенергії сонячні панелі самі по собі не можуть забезпечувати енергією, навіть якщо сонячне світло є достатнім. Однак, якщо система включає гібридний інвертор та акумулятор відповідної ємності, виробництво може продовжуватися. У цьому випадку енергія, вироблена сонячною батареєю, спочатку використовується для живлення споживачів, потім для заряджання акумулятора, а потім, якщо дозволяють обставини, для додаткового живлення споживачів. Повернення енергії в мережу постачальника в цьому випадку також неможливе, оскільки система працює в ізольованому режимі.

Як автономний режим (резервний режим) забезпечує електроенергією в екстрених ситуаціях?

Суть роботи автономного режиму полягає в тому, що гібридний інвертор вбудовується між мережевим живленням і внутрішньою мережею споживачів будинку. У разі відключення електроенергії вбудоване в інвертор роз'єднувальне реле розриває зв'язок із зовнішньою мережею постачальника, продовжуючи забезпечувати енергопостачання домогосподарства.

Острівна система може працювати доти, доки акумулятор має запас енергії, а сонячні панелі здатні її виробляти. Якщо акумулятор повністю розряджений і немає сонячного світла, режим резервного живлення припиняється, і система вимикається так само, якби в будинку не було сонячних панелей. Створення автономної роботи пов'язане з суворими вимогами електробезпеки, серед яких обов'язкове використання відповідних роз'єднувальних реле та захисту від автономної роботи, щоб аварійна робота залишалася безпечною за будь-яких обставин.

Поради та рекомендації SOLARKIT щодо забезпечення безперебійного електропостачання

Сучасні сонячні системи стають дедалі досконалішими, і сьогодні вже зовсім не потрібно миритися з тим, що під час відключення електроенергії будинок занурюється в повну темряву. Згідно з досвідом SOLARKIT, існує чимало рішень, за допомогою яких можна заздалегідь підготуватися, щоб у разі відключення електроенергії забезпечити хоча б базове функціонування. Перший і найважливіший крок – під час проектування системи усвідомлювати, що традиційний мережевий інвертор сам по собі не працює під час відключення електроенергії, тому вже на етапі проектування варто розглянути можливість використання гібридного інвертора.

Акумуляторне зберігання, яке можна підключити до гібридних інверторів, дозволяє критичним споживачам, таким як холодильник, освітлення, Інтернет і навіть електричні ворота, продовжувати працювати. Важливо розуміти, що резервна потужність і час роботи визначаються ємністю акумулятора: чим більший накопичувач, тим довше він забезпечує енергопостачання під час відключення електроенергії. 

Для довгострокової надійності системи важливо оптимізувати споживання енергії. Згідно з досвідом SOLARKIT, гібридні системи не тільки дають переваги під час відключення електроенергії, але й відіграють роль в щоденній оптимізації енергії, оскільки дозволяють зменшити споживання енергії з мережі.

FAQ

1. Чи працює сонячна батарея під час відключення електроенергії?

Зазвичай ні. Традиційний інвертор, підключений до мережі, негайно відключає систему під час відключення електроенергії, тому сонячні панелі не можуть забезпечувати енергією. Система може працювати під час відключення електроенергії тільки з гібридним інвертором і акумулятором.

2. Чому сонячна батарея не виробляє енергію під час відключення електроенергії, якщо світить сонце?

З міркувань безпеки: інвертор не може подавати енергію в мережу, поки напруга не стабілізується, оскільки це ставить під загрозу фахівців, які працюють в мережі. Для цього існує так званий захист від автономної роботи.

3. Яку кількість споживачів може забезпечити гібридний інвертор під час відключення електроенергії?

Це залежить від ємності акумулятора та потужності інвертора. Зазвичай можна забезпечити роботу критичних споживачів (холодильник, інтернет, освітлення, електричні ворота), а також потужного обладнання.

4. Що відбувається, якщо відключення електроенергії триває довше?

Якщо акумулятор розрядиться і не буде достатньо сонячного світла для його підзарядки, система зупиниться. Резервне живлення працює тільки доти, доки є енергія.

5. Як забезпечити електропостачання в будинку під час відключення електроенергії?

Необхідний гібридний інвертор + акумуляторний накопичувач, а також відповідна електроустановка, оскільки в цьому випадку підключення інвертора здійснюється іншим чином. Відповідне розміщення – ємність акумулятора, потужність інвертора – є основною умовою надійної роботи.