Може ли слънчева енергийна система да работи по време на прекъсвания на електрозахранването?

Защо повечето системи за слънчева енергия спират работа по време на прекъсвания на захранването

Как системите за слънчева енергия, свързани към мрежата, зависят от електроенергийната мрежа

Слънчевите панели, свързани към електрическата мрежа, трябва да съответстват на честотата и нивата на напрежение на мрежата, за да работят правилно. Тези системи нямат вградени батерии, както независимите инсталации, затова напълно зависят от това мрежата да остане активна. Ако има прекъсване на захранването някъде, слънчевите инсталации, свързани с мрежата, автоматично се изключват. Това не е поради техническа неизправност, а всъщност е много важна мярка за безопасност. Системата спира изпращането на електричество обратно към линиите, които вече не са активни, което предотвратява потенциални опасности за работниците на енергийни компании и други, които може да работят по мрежата по време на прекъсване.

Механизми за безопасност: Защо инверторите се изключват автоматично по време на прекъсвания

Когато има прекъсване на захранването, слънчевите инвертори автоматично се изключват чрез така наречената защита срещу островно работене. Това важно предпазно средство спира подаването на електричество към мрежите, които в момента се ремонтират. NEC изисква тази система да се задейства почти незабавно, щом засече нещо нередно с устойчивостта на мрежата. Проучвания в различни енергийни сфери показват, че тези протоколи предотвратяват около 90 процента от опасните ситуации, при които случайно може да се подава електричество обратно в системата, докато линейни монтьори поправят повредите. Повечето съвременни инвертори всъщност зависят от получаването на сигнал за напрежение от основната мрежа, за да могат изобщо да работят. Това означава, че обикновените модели просто няма да функционират, когато светлината изгасне, освен ако някой не инсталира специално оборудване за възможност за островно работене.

Реално въздействие: Примерно проучване на битови слънчеви системи по време на регионални прекъсвания

Когато през 2020 г. горските пожари обхванаха Калифорния и причиниха масови прекъсвания на електричеството, почти всички домакинства, свързани към мрежата чрез слънчеви панели, останаха без ток, въпреки че небето беше напълно ясно. Според доклади на доставчиците на енергия, повечето от тези слънчеви инсталации не се включвали отново, докато напрежението в мрежата не остане стабилно поне пет цели минути. Това означаваше, че хората остават без работещи хладилници, за да предпазят храната си от вкисване, а още по-лошо, тези, които разчитат на медицински уреди като кислородни апарати, нямаха резервно захранване. Това, което показва този случай, е доста просто – обикновенните слънчеви инсталации са проектирани преди всичко да защитават цялостната електрическа мрежа, а не да осигуряват надеждно електрозахранване на отделни потребители по време на извънредни ситуации.

Акумулаторни батерии: Осигуряване на работа на слънчевата енергийна система по време на прекъсвания

Ограниченията на системите само със слънчева енергия без натрупване на енергия

Повечето свързани към мрежата слънчеви енергийни системи автоматично спират работа по време на прекъсвания в захранването поради безопасносни протоколи, които защитават работниците от електроенергийните компании. Според проучване на NREL от 2023 г., 94% от битовите слънчеви инсталации без батерии се изключват в рамките на 2 секунди след отказ на мрежата. Тази функция за предотвратяване на "островно работен режим" оставя домакинствата неочаквано без ток, въпреки че слънчевите панели са функционални.

Какво представляват слънчевите батерии и как осигуряват резервно захранване при отказ на мрежата

Литиево-йонните слънчеви батерии решават този проблем доста добре, тъй като съхраняват излишната енергия, генерирана през деня, за да се използва през нощта или при прекъсване на захранването. Ако основният електроизточник спре, тези батерийни системи се включват автоматично, за да осигурят първоначално захранване на най-важните уреди. Помислете за неща като хладилници, които имат нужда от около 1,5 киловатчаса на ден, медицинско оборудване, изискващо около 0,3 kWh дневно, и интернет рутери, които консумират непрекъснато около 10 вата. Системата преминава към резервно захранване почти мигновено, обикновено за части от секундата. Проучванията за енергийна устойчивост показват, че ако батериите са правилно размерени, повечето домакинства с типични 5 kW слънчеви инсталации могат да поддържат основните функции в продължение на три дни или повече без връзка с мрежата.

Водещи решения: Tesla Powerwall и други слънчеви системи със складиране

Акумулаторът Powerwall на Tesla все още доминира пазара със своето 13,5 kWh съхранение и непрекъснат изходен ток от 5 kW, въпреки че вече са налични нови опции като LG RESU Prime (която предлага 16 kWh), след като е получила сертифициране по стандарта UL-9540. Според отраслови данни, днешните системи за съхранение на слънчева енергия осигуряват автоматично превключване при прекъсване на захранването около 98% от времето, което е значително по-добре в сравнение със старите оловни акумулатори, които достигаха около 72%. Наскоро проведени тестове показват, че повечето системи възстановяват приблизително 90% от основните нужди от електроенергия само за 15 секунди, когато мрежата излезе от строя. Този вид надеждност има голямо значение за собствениците на жилища, притеснени от прекъсвания в електрозахранването.

Напреднала инверторна технология за непрекъснато представяне на слънчеви енергийни системи

Стандартни срещу мрежообразуващи инвертори в слънчеви енергийни системи

Обикновените инвертори, използвани във фотогалванични системи, свързани към мрежата, разчитат силно на основната електрическа мрежа, за да поддържат стабилно напрежение и честота. Когато възникне прекъсване на захранването, тези стандартни устройства се изключват автоматично като мярка за безопасност, за да не застрашават работниците, които може да ремонтират повредена инфраструктура. Те трябва да спазват определени правила за безопасност, като тези, описани в стандарта UL 1741, които изискват прекъсване на всички връзки, ако основната мрежа излезе от строй. От друга страна, т.нар. инвертори за формиране на мрежа работят по съвсем различен начин. Тези устройства по същество стават самостоятелни малки генератори на енергия, създавайки т.нар. микромрежа чрез умни софтуерни решения, които им позволяват независимо да контролират напрежението и честотата, без да се нуждаят от външни сигнали. Според скорошни проучвания, публикувани в различни списания по слънчева технология, новите версии на тези системи за формиране на мрежа всъщност успяват да се стартират сами веднага след възникване на прекъсване и след това гладко да се свържат със съществуващи батерийни резерви. Въпреки че това определено прави домовете по-устойчиви към прекъсвания на тока, това идва с цена, тъй като повечето битови слънчеви панели днес нямат тази възможност. Статистика на Департамента по енергетика, публикувана миналата година, показва, че около 85 процента от домовете със слънчеви панели все още нямат тази съществена функция за истинска енергийна независимост.

Системи за автономна работа: Как слънчевата енергия може да функционира независимо по време на прекъсвания

Слънчеви системи, които могат да работят независимо от основната електрическа мрежа, използват специални инвертори в комбинация с батерийни акумулатори, за да могат да се изолират при прекъсване на захранването, но в същото време да осигуряват ток за важни уреди. Когато тези системи засекат проблем с връзката към мрежата, релета незабавно се задействат, за да отделят дома от мрежовите линии. След това системата насочва електричеството, произведено от слънчевите панели, чрез тези модерни хибридни инвертори, за да зарежда батериите и захранва необходимите уреди. За постигане на добри резултати е важно правилно съгласуване между количеството енергия, произведено от слънцето, и количеството, което се съхранява. Повечето потребители установяват, че батерия с капацитет 10 kWh работи добре с около 5 kW слънчеви панели, което обикновено осигурява задоволяване на основните нужди в продължение на 12 до 24 часа, дори и при облачно време. Поради увеличаването на броя на горските пожари и бурите като чести проблеми, наблюдаваме значителен скок в тяхното разпространение. Около 42% от всички нови слънчеви инсталации, поставени в райони с чести прекъсвания на тока, вече притежават тази функция за изолиране, спрямо само 18% през 2020 година, сочат данни от Лабораторията за възобновяема енергия от миналата година.

Хибридни слънчеви системи: Проектиране за надеждност и независимост от мрежата

Съчетаване на връзка с мрежата с архитектура на слънчева енергийна система, готова за прекъсвания

Хибридните слънчеви системи комбинират обикновено свързване към мрежата с батерийно съхранение и умни контроли, така че продължават да работят при прекъсване на захранването. Те не са като стандартните системи, свързани към мрежата, които виждаме навсякъде другаде. Всъщност те разполагат с нещо, наречено Система за управление на енергията (EMS), която превключва между обикновената електроенергия, слънчевата енергия, генерирана в момента, и тази, съхранена в батериите. Например, при инсталиране на слънчеви панели заедно с литиево-йонни батерии и използване на специален инвертор, сертифициран по стандарта UL 1741, такава система може буквално да се откачи от основната мрежа по време на прекъсвания и въпреки това да захранва основни уреди. Според последен доклад за тенденциите във възобновяемата енергия от миналата година, ако всичко е настроено правилно, тези хибридни системи намаляват вероятността домовете напълно да изгубят ток с около 92 процента в сравнение само със слънчеви панели без резервно захранване. Основните компоненти, необходими за такава инсталация, обикновено са:

• Двупосочни инвертори които осигуряват безпроблемен преход между източници на енергия
• Умно управление на батерейния модул с приоритет за съществено важни вериги по време на продължителни прекъсвания
• Възможности за формиране на мрежа които стабилизират напрежението без поддръжка от мрежата

Примерно изследване: Хибридни слънчеви инсталации в райони на Калифорния с висок риск от горски пожари

Окръг Сонома се превърна в нещо като пробен случай за енергийна устойчивост, след като горските пожари прекъснаха тока за над 14 000 часа в рамките на самия минал година. Според данни на Калифорнийската комисия по енергетика, публикувани по-рано тази година, домакинствата, които са инсталирали хибридни слънчеви системи, са намалили времето на прекъсвания с около 83% всяка година в сравнение с тези, които все още разчитат изцяло на мрежата. Вземете един конкретен дом като пример – при него беше поставена 15 kWh батерия, комбинирана с 10 kW слънчеви панели. Когато бяха включени Прекъсванията на електрозахранването за обществена безопасност, тази инсталация успяла да поддържа работещ хладилник, захранила основно медицинско оборудване и дори осигурила базови възможности за комуникация в продължение на цели три дни. Числата също разказват интересна история: този тип хибридни системи вече представляват почти половината (около 41%) от всички нови слънчеви инсталации в райони с висок риск от пожари. Местните правителства насърчават актуализирани строителни стандарти, докато застрахователите предлагат по-добри цени за имоти с резервни източници на ток, което създава ситуация „винаги печелиш“, която много хора считат за благоприятна както за безопасността, така и за икономии на дълга срока.

ЧЗВ

Защо слънчевите енергийни системи спират при прекъсвания на захранването?

Слънчевите енергийни системи, свързани към мрежата, спират при прекъсвания на захранването, за да се предотврати подаването на електричество обратно към неактивни електрически линии, осигурявайки безопасността на работниците от енергийните компании. Това се постига чрез защитен механизъм, известен като защита срещу островно работен режим.

Могат ли слънчевите системи да работят независимо при прекъсвания?

Да, слънчевите системи с инвертори за формиране на мрежа и батерийни акумулатори могат да работят независимо при прекъсвания. Тези системи могат да създадат микромрежа, което им позволява да захранват важни уреди, дори когато основната мрежа е изключена.

Какво е предимството на хибридните слънчеви системи?

Хибридните слънчеви системи комбинират връзка към мрежата с батерийни акумулатори и умни контролери, което им позволява да поддържат захранване по време на прекъсвания. Тези системи предлагат по-голяма надеждност и независимост в сравнение със стандартните системи, свързани към мрежата.

Как слънчевите батерии осигуряват резервно захранване?

Слънчевите батерии съхраняват излишната енергия, генерирана през деня, за използване през нощта или по време на прекъсвания. Те се включват автоматично, когато основният електроизточник е изключен, и захранват важни уреди като хладилници и медицинско оборудване.