Які додаткові функції може мати сучасна акумуляторна система зберігання енергії?
Як монтажник ти помічаєш: сьогодні клієнт цікавиться не лише потужністю, а й тим, що ще може система акумулювання енергії, крім самого накопичення. Різницю визначають системи управління, режими роботи та інтеграція, а значна частина поширених скарг пов’язана не з апаратним забезпеченням, а з неправильно обраним тарифним вікном, недосконалим обліком, помилками в комунікації з акумулятором або нечітко визначеним рівнем резерву.
У цій статті ми розглянемо, що робить систему «сучасною», на що слід звернути увагу під час проектування резервного живлення та виходу EPS, а також як працює інтелектуальне управління енергією. Ми поговоримо про збільшення власного споживання, заряджання та розряджання за розкладом, роботу з урахуванням динамічних тарифів, перерозподіл навантаження та налаштування «zero export».
Ми розглянемо дистанційний моніторинг та діагностику несправностей, роль показників SOC та SOH, інтеграцію зарядного пристрою для електромобілів, «розумного будинку» та теплового насоса, а також системи, що підтримують кілька режимів роботи. Наприкінці ми підсумуємо, на що слід звернути увагу під час вибору системи, а також відповімо на питання, які найчастіше задають ваші клієнти.
На що здатна «сучасна» система акумулювання енергії?
Якщо клієнт запитує, на що здатна система акумулювання енергії, відповідь починається з її будови. Система BESS складається з чотирьох основних елементів. Елементи акумуляторів накопичують енергію електрохімічним шляхом, система BMS контролює рівень заряду та захищає від перезарядження й глибокого розрядження. Інвертор здійснює перетворення постійного струму в змінний і навпаки, а система управління енергією (EMS) на основі даних BMS вирішує, коли, з якою силою струму та як довго система має заряджатися або розряджатися. Комунікація між BMS та інвертором є критично важливою, оскільки без працездатної системи BMS акумулятор може дуже швидко вийти з ладу.
Отже, робота акумуляторного накопичувача енергії залежить від системи управління, і саме це робить систему «сучасною». Сучасні функції накопичувача енергії зазвичай представлені у вигляді режимів роботи: власне споживання, пріоритет подачі енергії, резервне живлення, згладжування пікових навантажень, а також заплановане примусове заряджання та розряджання. Під час введення в експлуатацію їх потрібно налаштувати відповідно до потреб клієнта.
Резервне живлення від акумулятора у разі відключення електроенергії
Вже під час першої зустрічі варто уточнити з клієнтом, що сонячна батарея сама по собі не забезпечить будинок електроенергією під час відключення електропостачання. Інвертор без акумулятора, що працює від мережі, у такому випадку зупиняється, оскільки йому немає на що переключитися. Резервне живлення від акумулятора під час відключення електроенергії працює лише з гібридним інвертором та акумулятором: у разі відключення мережі резервна система продовжує живити визначені електричні ланцюги від акумулятора.
Що означає функція резервного виходу або виходу EPS?
Вихід EPS (Emergency Power Supply) — це окремий резервний вихід інвертора, до якого зазвичай підключаються холодильник, маршрутизатор, освітлення, система управління опаленням та кілька розеток. Більшість гібридних інверторів у режимі EPS переходять на живлення від акумулятора приблизно за 10–20 мс, а кращі моделі — за 10 мс. Варто перевірити значення, вказані в технічних характеристиках, також під реальним навантаженням, а для чутливих пристроїв рекомендується використовувати окремий онлайн-ДБЖ.
Під час проектування визначте захищені ланцюги та порівняйте їх із постійною та короткочасною піковою потужністю виходу EPS. Перевірте кількість фаз, уточніть вимоги до підключення до мережі ще на етапі проектування, а під час введення в експлуатацію налаштуйте режим резервного живлення та мінімальний рівень заряду.
Інтелектуальна система управління енергією для сонячних панелей
Система управління енергією (EMS) керує потоком енергії між сонячною батареєю, акумулятором, побутовими приладами та електромережею. Інтелектуальна система управління енергією для сонячних батарей не лише реагує на поточні вимірювання, а й планує на майбутнє. Наприклад, система управління на основі прогнозів оцінює обсяг виробництва на основі прогнозу погоди для місця встановлення і в другій половині дня заряджає акумулятор лише настільки, наскільки це необхідно для покриття нічних та ранкових потреб. Решту ємності вона зберігає для покриття надлишку енергії наступного дня в обідню пору, який інакше був би втрачений через обмеження на подачу енергії в мережу.
Інтелектуальне сховище енергії може піти ще далі. Система EcoFlow HEMS поєднує прогнози споживання та виробництва з даними про динамічні тарифи й на їхній основі приймає рішення щодо заряджання та розряджання. Щоб інтелектуальна система накопичення енергії приймала правильні рішення, під час введення в експлуатацію необхідно точно вказати місце розташування, точку вимірювання та обмеження подачі енергії.
Максимізація власного споживання: оптимізація виробництва сонячної енергії
Значна частина денної генерації без акумулятора надходить у мережу, оскільки в багатьох домогосподарствах вдень нікого немає вдома. Без акумулятора односімейний будинок зазвичай використовує на місці 20–40 відсотків електроенергії, виробленої сонячними панелями, а з правильно підібраним акумулятором цей показник у більшості випадків зростає до 60–80 відсотків. У типовій симуляції рівень самозабезпечення зростає з 40 до 70 відсотків завдяки встановленню акумулятора. Отже, оптимізація виробництва сонячної енергії — це насамперед завдання проектування.
Як можна збільшити власне споживання енергії від сонячних панелей?
Якщо поруч із сонячною електростанцією встановлюється система накопичення енергії, розраховуйте її ємність на основі реальних даних про споживання, а не загальних середніх показників. Надмірно велика ємність накопичувача здорожує пропозицію, а понад певну ємність прибутковість знижується. Надмірно велика сонячна електростанція так само погіршує частку власного споживання, навіть у поєднанні з накопичувачем. Порадьте клієнту планувати використання гнучких споживачів, наприклад, електромобіля або теплового насоса, на пікові години виробництва. При розрахунку розмірів пари «сонячна батарея — акумулятор» враховуйте сезонні відмінності та обмеження подачі електроенергії, оскільки середньорічні показники можуть приховувати значні літні та зимові відхилення.
Заряджання та розряджання акумулятора за розкладом
При програмованій роботі акумуляторної системи ви встановлюєте заздалегідь визначені часові інтервали, коли акумулятор повинен заряджатися та розряджатися. Наприклад, у таймері FoxESS функція примусового заряджання (Force Charge) заряджає акумулятор від сонячних панелей або мережі до заданого рівня заряду, як правило, у періоди з нижчими тарифами. Функція примусового розрядження (Force Discharge) забезпечує споживачів електроенергією, а в разі дозволу також подає її в мережу до встановленого нижнього межі. Поза межами часових вікон система в базовому режимі роботи працює у заводському режимі власного споживання.
Однією з поширених причин помилок у керуванні заряджанням акумулятора є неправильно задані тарифні вікна. Налаштуйте часові вікна відповідно до пікових та мінімальних періодів тарифу клієнта, враховуючи вихідні та сезонні коливання, а потім протестуйте систему протягом цілого дня. Журнали управління накопичувачем енергії варто переглядати щомісяця протягом перших трьох місяців, а потім — після кожної зміни тарифу.
Робота, що адаптується до динамічного тарифу на електроенергію
Ціна динамічного тарифу на електроенергію залежить від оптового ринку. Наприклад, у ЄС Директива про електроенергію пов’язує такий договір із ринковими цінами на наступний день та протягом дня і вимагає, щоб кожен постачальник, який обслуговує понад 200 тисяч кінцевих споживачів, пропонував такий тариф. Оформити такий тариф можна лише за наявності «розумного» лічильника, а постачальник повинен заздалегідь поінформувати клієнта про можливості, витрати та ризики. Про це варто повідомити й тобі, адже в години пікового навантаження ціна може бути вищою, ніж зазвичай.
Як скористатися дешевшою електроенергією?
Динамічний тариф вигідний тим, хто може перенести своє споживання на дешевші години. Акумуляторний накопичувач енергії вирішує це питання без втручання клієнта: у дешевші години він заряджається від мережі, а в дорогі — забезпечує будинок енергією з накопиченого запасу.
Автоматична оптимізація тарифів
Більш досконалі системи автоматично отримують дані про ринкові ціни. Наприклад, згідно з доповіддю спеціалізованого порталу з питань накопичення енергії ESS News за травень 2025 року, система управління енергією EcoFlow (HEMS), виведена компанією EcoFlow на європейський ринок, взаємодіє з динамічними тарифами електроенергетичних бірж EPEX SPOT та Nord Pool і на основі прогнозів споживання та виробництва самостійно вирішує, коли заряджатися, а коли розряджатися. Під час підготовки пропозиції перевірте, чи підтримує обрана система ці тарифи на ринку клієнта.
Load shifting — перенесення споживання енергії в часі
Load shifting означає перенесення споживання в часі: кількість спожитої енергії залишається приблизно такою самою, просто домогосподарство споживає її в дешевші періоди замість дорогих годин. Акумулятор заряджається в години з низькими тарифами або під час інтенсивного виробництва сонячної енергії, а в години пікового навантаження забезпечує споживачів енергією з накопиченого запасу. Таким чином, надлишок відновлюваної енергії, вироблений протягом дня, використовується також у вечірні години, і його не потрібно подавати в мережу за низькою ціною.
Не плутайте це з «згладжуванням пікових навантажень» (peak shaving). Воно зменшує найбільше миттєве споживання з мережі, тому є корисним переважно при тарифах, що базуються на потужності, тоді як «перенесення навантаження» (load shifting) дає результат при періодичних тарифах. Там, де важливі обидва фактори, налаштовуйте їх разом. Типовими споживачами, споживання яких можна перенести, є зарядка електромобілів, пральні та посудомийні машини, нагрівання води, а також попереднє увімкнення систем охолодження та опалення.
«Zero export» та обмеження зворотної подачі
Обмеження зворотної подачі підтримує подану потужність нижче заданого обмеження, а «нульовий експорт» — це найсуворіша форма цього обмеження, коли цей поріг дорівнює нулю.
Що означає «нульовий експорт»?
«Нульовий експорт» означає, що система залишається підключеною до мережі, але не подає активну потужність у точку підключення. Обмеження подачі потужності, як правило, встановлює оператор мережі; завжди вимагайте це в письмовій формі. Іноді клієнт обирає це з економічних міркувань.
Як це працює?
У точці підключення трансформатор струму (CT) або лічильник споживання, що комунікує через RS-485, постійно вимірює чисту потужність, а інвертор відповідно регулює свою вихідну потужність. При наявності акумулятора надлишок енергії надходить у нього, але лише в межах зарядної потужності та вільної ємності, тому навіть при повністю зарядженому акумуляторі може залишатися необхідність обмежувати виробництво. Під час введення в експлуатацію слід звернути увагу на подачу живлення по фазах, оскільки сумарний нуль фаз не означає, що на жодній з фаз немає зворотної подачі. Вимірювання має охоплювати всіх споживачів та генераторів, а також має бути перевірено резервне функціонування на випадок помилки вимірювання або зв’язку.
Дистанційний моніторинг акумуляторів та діагностика несправностей
Хмарні платформи виробників є також сервісними інструментами для установника. Дистанційний моніторинг акумуляторів автоматично відстежує ключові параметри: наприклад, правильно налаштований хмарний портал контролює напругу, рівень заряду, температуру, струм акумулятора, дисбаланс між елементами та внутрішні несправності, а в разі тривоги надсилає електронний лист. Також можна налаштувати індивідуальні правила сповіщення. Для них варто вказати гістерезис, щоб значення, що коливаються навколо порогового значення, не завалювали вашу поштову скриньку сповіщеннями. Можна також налаштувати сповіщення про розрив зв’язку з системою.
Діагностика несправностей також стала простішою. За допомогою кодів стану, які можна переглянути дистанційно на хмарній платформі, можна вирішити, чи взагалі потрібно виїжджати на місце, а для сумісних інверторів оновлення програмного забезпечення можна виконати без виїзду на місце. Це знижує витрати на експлуатацію та покращує доступність системи. Крім того, дані моніторингу акумулятора слугують інструментом взаємодії з клієнтами під час подальшого розширення системи.
Дистанційний моніторинг систем накопичення енергії: SOC та SOH
SOC (State of Charge) — це поточний рівень заряду акумулятора, виражений у відсотках від максимального заряду. SOH (State of Health) — це поточна ємність акумулятора, виражена у відсотках від номінальної ємності: нова комірка починає з 100 відсотків, а з плином часу та циклів заряду-розряду цей показник зменшується. Обидва значення оцінює система BMS, однак оцінка SOH є складнішою, особливо для LFP-елементів, через плоску криву напруги.
Під час дистанційного моніторингу енергонакопичувача найпоказовішим показником є динаміка SOH. При значенні понад 90 відсотків акумулятор працює майже як новий, а в діапазоні 80–90 відсотків деградація ще майже не впливає на нормальну роботу. Висока температура, великий струм заряджання-розряджання та глибокі цикли вказують на прискорене старіння, тоді як більш щадна експлуатація в діапазоні приблизно 20–80 відсотків довше зберігає ємність. Окремі слабкі елементи можуть знизити уявний показник SOH усього блоку, тому варто стежити й за даними на рівні окремих елементів. Таким чином, роботу акумуляторного накопичувача енергії можна відстежувати протягом багатьох років, що також стає в нагоді при вирішенні питань, пов’язаних із гарантією на накопичувачі енергії, оскільки виробники зазвичай пов’язують гарантію з залишковою ємністю.
Інтеграція зарядного пристрою для електромобілів
Система управління енергією синхронізує зарядний пристрій для електромобілів із сонячною панеллю та акумулятором. Наприклад, зарядний пристрій EcoFlow PowerPulse 2 на основі даних про динамічні тарифи визначає найдешевший час для заряджання.
Сонячна панель + акумулятор + електромобіль
Електромобіль є одним із найбільших, але водночас добре планованих споживачів у домогосподарстві. У разі надлишкового заряджання від сонячних панелей зарядна станція wallbox запускається на основі даних мережевого лічильника, коли надлишок тривало перевищує мінімальну потужність заряджання. З огляду на мінімальне значення 6 А згідно з IEC 61851 це становить приблизно 1,4 кВт на одній фазі та приблизно 4,1 кВт на трьох фазах. Зарядний пристрій, здатний до автоматичного перемикання фаз на 1/3, тому може заряджати навіть при меншому надлишку, що має значення в похмурі дні.
Пріоритети заряджання
Порядок заряджання між сонячною батареєю, акумулятором та автомобілем регулюється за допомогою налаштувань. Наприклад, у просунутій системі управління енергією можна вказати рівень заряду, до якого пріоритет надається домашньому акумулятору, а також, скільки накопиченої енергії понад цей рівень може надходити до автомобіля. Під час швидкого або запланованого заряджання можна заборонити розряджання домашнього акумулятора. Цю функцію варто використовувати, оскільки заряджання через акумулятор, як правило, супроводжується втратами при перетворенні на рівні 5–10 відсотків.
Інтеграція «розумного будинку» та теплового насоса
Тепловий насос також можна використовувати як тепловий накопичувач: за рахунок надлишку енергії від сонячних панелей він нагріває гарячу воду для побутових потреб до дещо вищої температури або заздалегідь наповнює буферний бак, замість того щоб надлишок енергії надходив у мережу за низькою ціною. Для цього, наприклад, призначений інтерфейс SG Ready, який у 2012 році запровадила Німецька асоціація теплових насосів (BWP). Він за допомогою двох безпотенційних контактів забезпечує чотири режими роботи: блокування, нормальний режим, посилений режим та примусовий запуск. Система управління енергією при досягненні заданого порогу надлишку енергії вимагає переходу в режим посиленої роботи, однак це лише рекомендація — рішення про запуск приймає власний контролер теплового насоса.
Пристрої «розумного будинку» підключаються за подібною логікою. Наприклад, EcoFlow HEMS також керує «розумними» розетками, завдяки чому споживання гнучких споживачів можна узгодити з піковими навантаженнями. Перед установкою завжди перевіряйте, чи підтримує контролер теплового насоса вхід SG Ready, оскільки для старіших моделей може знадобитися розширювальна плата або зовнішній контролер.
Кілька режимів роботи в одній системі
Сучасна система накопичення енергії підтримує кілька режимів роботи, які можна комбінувати між собою. На прикладі систем FoxESS: у режимі власного споживання (Self-use) сонячна батарея спочатку забезпечує споживачів, потім заряджає акумулятор, а лише залишок подає у мережу. У режимі пріоритету подачі (Feed-in Priority) надлишок енергії в першу чергу надходить у мережу, а в режимі обмеженої подачі — в акумулятор. У режимі резервного живлення (Backup) система заряджає акумулятор до заданого резервного рівня і не розряджає його нижче цього рівня. У режимі згладжування пікових навантажень (Peak Shaving) система обмежує споживання енергії з мережі на основі межі споживання та порогового рівня заряду.
Планувальник накладає на ці основні режими часові вікна, доповнюючи їх примусовим заряджанням та примусовим розряджанням. Така гнучкість дозволяє одному й тому ж обладнанню працювати з різними налаштуваннями залежно від пори року або тарифу. EcoFlow також пропонує власні режими роботи, керовані штучним інтелектом, для оптимізації витрат або надання пріоритету сонячній енергії. Отже, сучасні системи накопичення енергії не працюють за єдиним фіксованим налаштуванням: розумна система накопичення енергії адаптує режим роботи до конкретної ситуації.
На що слід звернути увагу при виборі системи накопичення енергії на сонячних батареях?
Не варто орієнтуватися лише на ємність акумулятора
Номінальна ємність сама по собі мало про що говорить. Фактично доступна енергія дорівнює добутку ємності та допустимої глибини розряду (DoD): акумулятор ємністю 10 кВт·год при 90-відсотковій DoD видає приблизно 9 кВт·год. Не менш важливими є постійна потужність (кВт), яка показує, скільки споживачів може одночасно обслуговувати акумулятор, а також циклічний ККД і гарантія, яку зазвичай вказують у кількості циклів або роках до досягнення залишкової ємності, наприклад, 70 відсотків. У разі зовнішнього розміщення слід також перевірити діапазон температур та ступінь захисту за стандартом IP; про це ми докладно писали у статті «Зовнішнє встановлення системи накопичення енергії ».
Сумісність інвертора та акумулятора
Інтелектуальна система накопичення енергії працює надійно лише тоді, коли комунікація між інвертором та BMS перевірена. Виробники інверторів ведуть офіційні списки сумісності, і в деяких випадках підключення неперевіреного акумулятора може призвести до втрати гарантії на інвертор. Тому під час складання системи накопичення енергії від сонячних панелей завжди слід орієнтуватися на список виробника. Ситуація спрощується, якщо інвертор та акумулятор походять від одного виробника і постачаються як єдина система: серед таких рішень ви знайдете, наприклад, асортимент систем накопичення енергії EcoFlow та FoxEss.
Поширені запитання щодо функцій сучасних систем накопичення енергії
Чи працює система управління «розумним» акумуляторним накопичувачем енергії під час відключення електроенергії?
Так. У разі відключення електроенергії резервний акумулятор працює через вихід EPS інвертора, а система управління накопичувачем енергії використовує акумулятор до встановленого мінімального рівня заряду. Для віддаленого доступу маршрутизатор та комунікаційні пристрої також повинні перебувати на захищеній гілці, тому вони входять до числа типових споживачів EPS.
Чи можна заряджати акумулятор від мережі?
Так, якщо це дозволяють місцеві правила. Акумуляторну систему накопичення можна зарядити від мережі в режимі примусового заряджання до заданого рівня заряду, як правило, у період дії дешевшого тарифу. Це особливо корисно при динамічному тарифі.
Чи можна заздалегідь налаштувати управління заряджанням акумулятора?
Так. У планувальнику системи управління енергією можна задати часові вікна для примусового заряджання та примусового розряджання, а також цільовий та мінімальний рівні заряду. Поза межами цих часових вікон система працює в базовому режимі, а самі вікна слід узгоджувати з піковими та мінімальними періодами тарифів.
Чи можна інтегрувати зарядний пристрій для електромобілів у систему накопичення енергії?
Так. Система інтелектуального управління енергією керує не лише сонячними панелями, а й зарядною станцією wallbox: зарядка здійснюється за рахунок надлишку сонячної енергії, причому можна налаштувати, щоб пріоритет надавався домашньому акумулятору або автомобілю. Під час швидкої зарядки можна заборонити розрядку домашнього акумулятора.
Чи можна дистанційно контролювати роботу системи накопичення енергії з акумулятором?
Так. На хмарних платформах виробників ви в режимі реального часу бачите значення SOC і SOH, температуру та коди помилок, отримуєте сповіщення, а на сумісних пристроях програмне забезпечення також можна оновлювати дистанційно. Наприклад, на хмарній платформі FoxESS можна налаштовувати сучасні функції системи зберігання енергії, зокрема режими роботи та розклад.
