Pot funcionar un sistema d'energia solar durant talls de llum?

Per què la majoria de sistemes d'energia solar es desconnecten durant talls de corrent

Com depenen els sistemes d'energia solar connectats a la xarxa de la xarxa elèctrica

Els panells solars connectats a la xarxa elèctrica han de coincidir amb la freqüència i els nivells de tensió de la xarxa per funcionar correctament. Aquests sistemes no disposen de bateries integrades com els sistemes autònoms, per tant depenen completament que la xarxa continuï operativa. Si hi ha un tall d'electricitat en algun lloc, les instal·lacions solars connectades a la xarxa es desactiven automàticament. Això no és perquè tècnicament hi hagi cap problema, sinó que és en realitat una mesura de seguretat molt important. El sistema deixa d'enviar electricitat cap enrere a les línies elèctriques que ja no estan actives, cosa que evita riscos potencials per als treballadors de la companyia elèctrica i altres persones que podrien estar treballant a la xarxa durant el tall.

Mecanismes de seguretat: Per què els inversors es desconnecten automàticament durant talls d'electricitat

Quan hi ha un tall de llum, els inversors solars s'apaguen automàticament mitjançant una funció coneguda com a protecció contra l'efecte illa. Aquesta mesura de seguretat important evita que l'electricitat flueixi cap a les línies elèctriques que en aquell moment estan sent reparades. El Codi Elèctric Nacional (NEC) exigeix que aquest sistema s'activi gairebé instantàniament tan bon punt detecta algun problema en l'estabilitat de la xarxa. Recerques realitzades en diversos sectors energètics indiquen que aquests protocols eviten aproximadament el 90 per cent d'aquestes situacions perilloses en què l'electricitat podria retroalimentar accidentalment el sistema mentre els tècnics estan treballant en les reparacions. La majoria d'inversors moderns depenen efectivament dels senyals de tensió procedents de la xarxa principal només per poder funcionar. Això vol dir que els models habituals simplement no funcionaran quan es produeixi un tall de llum llevat que algú instal·li equipament especial per habilitar la capacitat d'illa.

Impacte en el món real: Estudi de cas del solar residencial durant talls elèctrics regionals

Quan els incendis forestals van assolar Califòrnia el 2020 provocant talls de llum generalitzats, gairebé totes les llars connectades a la xarxa mitjançant panells solars es van quedar sense electricitat malgrat que el cel estigués completament clar. Segons informes de les companyies elèctriques, la majoria d'aquests sistemes solars no es tornaven a engegar fins que la tensió de la xarxa romania estable durant almenys cinc minuts sencers. Això volia dir que la gent es quedava sense frigorífics funcionals per conservar els aliments i, encara pitjor, aquelles persones que depenien de dispositius mèdics com màquines d'oxigen tampoc tenien font d'alimentació de reserva. El que això demostra és força senzill: les instal·lacions solars habituals estan dissenyades primer i principalment per protegir la xarxa elèctrica general, i no per garantir que els individus tinguin energia fiable durant emergències.

Emmagatzematge de bateries: Habilitació del funcionament del sistema d'energia solar durant talls

Les limitacions dels sistemes exclusivament solars sense emmagatzematge d'energia

La majoria de sistemes d'energia solar connectats a la xarxa es desconnecten automàticament durant talls de llum a causa de protocols de seguretat que protegeixen els treballadors de les companyies elèctriques. Un estudi del NREL de 2023 va descobrir que el 94% de les instal·lacions solars residencials sense bateries es desconnectaven en menys de 2 segons després d'un fallada de la xarxa. Aquesta funció de "prevenció de l'illes" deixa els propietaris inesperadament sense electricitat malgrat tenir panells solars funcionals.

Com proporcionen potència de reserva les bateries solars durant fallades de la xarxa

Les bateries solars de ions de liti aborden força bé aquest problema, ja que emmagatzemen l'energia excedent generada durant el dia per utilitzar-la de nit o quan hi ha un tall. Si el subministrament elèctric principal es talla, aquests sistemes de bateries entren en funcionament per mantenir primer els elements més importants en funcionament. Penseu en coses com les unitats de nevera, que necessiten uns 1,5 quilowat-hora per dia, equipaments mèdics que requereixen uns 0,3 kWh diaris, i routers d'internet que consumeixen aproximadament 10 watts contínuament. El sistema canvia a l'alimentació de reserva gairebé instantàniament, normalment en una fracció de segon. La recerca sobre resiliència energètica mostra que, quan les bateries tenen la mida adequada, la majoria de llars amb instal·lacions solars estàndard de 5 kW poden mantenir funcions bàsiques durant tres dies o més sense connexió a la xarxa.

Solucions líder: Tesla Powerwall i altres sistemes solars amb emmagatzematge

El Powerwall de Tesla encara domina el mercat amb un emmagatzematge de 13,5 kWh i una sortida de potència contínua de 5 kW, tot i que ara hi ha opcions més noves com l'LG RESU Prime (que ofereix 16 kWh) disponibles després de superar els estàndards de certificació UL-9540. Segons dades del sector, avui en dia els sistemes d’emmagatzematge solar gestionen la commutació automàtica al voltant del 98% de les vegades, molt millor que les antigues bateries d’àcid-plom que només arribaven al voltant del 72%. Les proves realitzades recentment mostren que la majoria de sistemes restableixen aproximadament el 90% de les necessitats energètiques essencials en tan sols 15 segons quan falla la xarxa principal. Aquest nivell de fiabilitat fa una gran diferència per als propietaris que temen talls de llum.

Tecnologia d'inversor avançada per a un rendiment continu del sistema d'energia solar

Inversors estàndard vs. inversors formadors de xarxa en sistemes d'energia solar

Els inversors convencionals utilitzats en instal·lacions solars connectades a la xarxa depenen força de la xarxa elèctrica principal per mantenir un funcionament estable amb nivells adequats de tensió i freqüència. Quan hi ha un tall d'electricitat, aquestes unitats estàndard es desconnecten automàticament com a mesura de seguretat per evitar riscos als treballadors que podrien estar reparant la infraestructura afectada. Han de complir certes normes de seguretat, com les establertes en les normatives UL 1741, que bàsicament exigeixen tallar totes les connexions si la xarxa principal deixa de funcionar. D'altra banda, els anomenats inversors formadors de xarxa funcionen de manera completament diferent. Aquests dispositius actuen essencialment com petits generadors d'energia independents, creant allò que es coneix com una microrxarxa mitjançant tècniques de programari intel·ligents que els permeten controlar de forma autònoma tant la tensió com la freqüència sense necessitar cap senyal externa. Segons estudis recents publicats en diverses revistes de tecnologia solar, les versions més noves d'aquests sistemes formadors de xarxa són capaces d'engegar-se automàticament just després d'un tall i connectar-se llavors de manera fluida amb sistemes d'emmagatzematge existents. Tot i que això sens dubte augmenta la resiliència dels habitatges davant talls d'electricitat, comporta un cost addicional, ja que la majoria de panells solars residencials actuals no inclouen aquesta funcionalitat. Les dades estadístiques publicades l'any passat pel Departament d'Energia indiquen que aproximadament el 85 per cent de les llars amb energia solar encara manquen d'aquesta característica essencial per assolir una veritable independència energètica.

Sistemes d'illament: Com pot funcionar el solar de manera independent durant talls

Els sistemes solars que poden funcionar de manera independent de la xarxa elèctrica principal combinen inversors especials amb emmagatzematge en bateries per poder desconnectar-se en cas de tall d'electricitat però mantenir encara així la llum en els aparells més importants. Quan aquests sistemes detecten algun problema en la connexió a la xarxa, relés actuen gairebé immediatament per aïllar la casa de les línies de subministrament. Aleshores, el sistema envia l'electricitat generada pels panells solars a través d'aquests inversors híbrids sofisticats per carregar les bateries i fer funcionar els aparells necessaris. Assolir bons resultats requereix equilibrar la quantitat d'energia que produeix el sol amb la que s'emmagatzema. La majoria de persones troben que una bateria de 10kWh funciona bé amb uns 5kW de panells solars, cosa que normalment permet cobrir les necessitats bàsiques entre 12 i 24 hores, fins i tot en dies ennuvolats. Amb l'augment dels incendis forestals i les tempestes com a problemes freqüents, també estem veient un gran augment en l'adopció d'aquesta tecnologia. Aproximadament el 42% de totes les noves instal·lacions solars en zones susceptibles de talls elèctrics inclouen actualment aquesta funció d'aïllament, comparat amb només el 18% del 2020 segons dades del Renewable Energy Lab de l'any passat.

Sistemes Solars Híbrids: Disseny per a Fiabilitat i Independència de la Xarxa

Combinació de Connexió a la Xarxa amb Arquitectura de Sistema d'Energia Solar Preparada per a Tallats

Els sistemes solars híbrids combinen la connexió habitual a la xarxa amb emmagatzematge en bateries i controls intel·ligents perquè continuïn funcionant quan hi ha un tall de llum. Aquests no són com els sistemes estàndard connectats a la xarxa que veiem arreu. De fet, tenen quelcom anomenat Sistema de Gestió d’Energia (EMS) que commuta entre l'electricitat convencional, la potència solar que es genera en aquell moment i l'energia emmagatzemada a les bateries. Per exemple, imagineu una instal·lació on algú col·loca panells solars juntament amb bateries d'ions de liti i aconsegueix un d'aquells inversors especials certificats segons les normes UL 1741. Un sistema com aquest pot literalment desconnectar-se de la xarxa principal durant talls de corrent, però encara així fer funcionar aparells essencials. Un informe recent sobre tendències d'energia renovable de l'any passat va mostrar que, si tot està ben configurat, aquests sistemes híbrids fan que les llars tinguin un 92 per cent menys de probabilitats de patir una pèrdua total d'electricitat en comparació amb tenir només panells solars sense cap sistema de suport. Les parts principals necessàries per a aquest tipus d'instal·lació normalment són:

• Invertidors bidireccionals que permeten una transició sense interrupcions entre fonts d'energia
• Gestió intel·ligent de la bateria prioritzant els circuits essencials durant tallats prolongats
• Capacitats de formació de xarxa que estabilitzen el voltatge sense suport de la xarxa elèctrica

Estudi de Cas: Instal·lacions Solars Híbrides en Àrees Propenses a Incendis Forestals de Califòrnia

El comtat de Sonoma s'ha convertit en un cert cas pràctic per a la resiliència energètica després que els incendis forestals talléssin l'electricitat durant més de 14.000 hores arreu del comtat només l'any passat. Segons dades de la Comissió d'Energia de Califòrnia publicades aquest any, els llars que van instal·lar sistemes solars híbrids van veure reduït el temps de tall d'electricitat aproximadament un 83% cada any en comparació amb els que encara depenen únicament de la xarxa elèctrica. Agafeu com a exemple una casa concreta que van estudiar: tenia una bateria de 15 kWh combinada amb 10 kW de panells solars. Quan es van produir els tallaments preventius per seguretat pública, aquest sistema va mantenir el frigorífic en funcionament, va alimentar equips mèdics essencials i fins i tot va mantenir les capacitats bàsiques de comunicació durant tres dies seguits. Les xifres també expliquen una història interessant: aquest tipus de sistemes híbrids ja representen gairebé la meitat (un 41% aproximadament) de totes les noves instal·lacions solars en àrees amb alt risc d'incendis. Els governs locals han impulsat normes de construcció actualitzades mentre que les asseguradores ofereixen tarifes millors per a propietats amb opcions d'alimentació de reserva, creant allò que molts consideren una situació guanyadora per a tots: seguretat i estalvis a llarg termini.

FAQ

Per què es tanquen els sistemes d'energia solar durant talls de llum?

Els sistemes d'energia solar connectats a la xarxa es desconnecten durant talls de corrent per evitar que l'electricitat flueixi cap enrere a les línies inactives, assegurant així la seguretat dels treballadors de la companyia elèctrica. Això s'aconsegueix mitjançant un mecanisme de seguretat anomenat protecció contra l'efecte illa.

Poden funcionar de manera independent els sistemes solars durant talls?

Sí, els sistemes solars amb inversors formadors de xarxa i emmagatzematge en bateria poden funcionar de manera independent durant talls. Aquests sistemes poden crear una microrxarxa, permetent-los subministrar energia a aparells essencials encara que la xarxa principal estigui fora de servei.

Quina és l'avantatge dels sistemes solars híbrids?

Els sistemes solars híbrids combinen la connexió a la xarxa amb emmagatzematge en bateria i controls intel·ligents, permetent mantenir l'alimentació durant talls. Aquests sistemes ofereixen una fiabilitat i independència majors en comparació amb els sistemes connectats a la xarxa convencionals.

Com proporcionen potència de reserva les bateries solars?

Les bateries solars emmagatzemen l'excés d'energia generat durant el dia per utilitzar-lo de nit o durant talls de corrent. S'engeguen automàticament quan falla el subministrament elèctric principal, subministrant energia a elements essencials com neveres i equipaments mèdics.