Může solární systém pracovat během výpadků elektrické energie?

Proč většina solárních systémů vypadne během výpadků elektrické energie

Jak jsou fotovoltaické systémy napojené na síť závislé na dodavateli elektrické energie

Solární panely připojené k elektrické síti musí odpovídat frekvenci a napětí sítě, aby správně fungovaly. Tyto systémy nemají vestavěné baterie, jako samostatná zařízení, a proto zcela závisí na tom, že síť zůstává v provozu. Pokud dojde k výpadku proudu, solární instalace připojené k síti se automaticky vypnou. Není to kvůli technické závadě, ale jedná se o velmi důležitou bezpečnostní opatření. Systém tak zastaví dodávání elektřiny do vedení, která již nejsou aktivní, čímž se předchází potenciálním nebezpečím pro pracovníky energetiky a další osoby, které by mohly během výpadku na síti pracovat.

Bezpečnostní mechanismy: Proč se měniče během výpadků automaticky vypínají

Při výpadku proudu se solární měniče automaticky vypnou díky tzv. ochraně proti ostrovnímu provozu. Toto důležité bezpečnostní opatření zabraňuje toku elektřiny do rozvodných sítí, které jsou právě opravovány. Podle předpisů NEC musí tento systém začít působit téměř okamžitě, jakmile zaznamená jakékoli porušení stability sítě. Výzkum z různých energetických odvětví ukazuje, že tato opatření zabrání přibližně 90 procentům nebezpečných situací, kdy by elektrický proud mohl omylem proniknout zpět do sítě, zatímco pracovníci provádějí opravy. Většina moderních měničů ve skutečnosti ke svému chodu potřebuje dostávat napěťové signály z hlavní sítě. To znamená, že běžné modely prostě nefungují, když dojde k výpadku proudu, pokud není nainstalováno speciální zařízení umožňující ostrovní provoz.

Dopad v reálném světě: Případová studie rezidenčních solárních systémů během regionálních výpadků

Když v roce 2020 přehnal po Kalifornii lesní požár, který způsobil rozsáhlé výpadky elektřiny, skončilo téměř všechna domácnosti připojené k síti prostřednictvím solárních panelů bez elektřiny, i když bylo nebe zcela jasné. Podle zpráv dodavatelů elektřiny se většina těchto solárních systémů znovu nespustí, dokud napětí v síti nebude stabilní alespoň pět celých minut. To znamenalo, že lidé byli uvězněni bez fungujících lednic, aby zabránili zkáze jídla, a ještě horší bylo, že ti, kteří záviseli na lékařských zařízeních, jako jsou kyslíkové přístroje, neměli žádnou záložní energii. To, co to ukazuje, je docela jednoduché – běžné solární instalace jsou postaveny především na ochranu celkové elektrické sítě, nikoli na zajištění spolehlivého napájení jednotlivcům v nouzových situacích.

Bateriové úložiště: Zajištění provozu solárního energetického systému během výpadků

Omezení solárních systémů bez akumulace energie

Většina solárních systémů připojených do sítě se automaticky vypne během výpadků proudu kvůli bezpečnostním protokolům, které chrání pracovníky energetických společností. Studie NREL z roku 2023 zjistila, že 94 % domácích solárních instalací bez baterií se odpojilo do 2 sekund od výpadku sítě. Tato funkce „prevence ostrovního provozu“ nečekaně ponechává majitele domů bez proudu, i když mají funkční solární panely.

Jak poskytují solární baterie záložní napájení při výpadcích sítě

Lithiové solární baterie tuto otázku řeší docela dobře, protože ukládají přebytečnou energii vyrobenou během dne, aby ji bylo možné využít v noci nebo při výpadku. Pokud dojde k výpadku hlavního elektrického napájení, tyto bateriové systémy automaticky spustí záložní napájení pro nejdůležitější zařízení. Myslete na spotřebiče jako ledničky, které potřebují přibližně 1,5 kilowatthodiny denně, lékařské přístroje vyžadující asi 0,3 kWh denně a internetové směrovače, které odebírají zhruba 10 wattů nepřetržitě. Systém přepne na záložní napájení téměř okamžitě, obvykle během zlomku sekundy. Výzkum odolnosti energetických systémů ukazuje, že pokud jsou baterie správně dimenzované, většina domácností se standardními 5kW solárními systémy může udržet základní funkce po dobu tří dnů nebo déle bez připojení do sítě.

Přední řešení: Tesla Powerwall a další solární systémy se skladováním energie

Tesla Powerwall stále dominuje trh díky své kapacitě 13,5 kWh a trvalému výkonu 5 kW, i když mezitím jsou k dispozici novější možnosti, jako je LG RESU Prime (který nabízí 16 kWh), po splnění certifikačních norem UL-9540. Podle průmyslových údajů dnešní systémy solárního skladování zvládnou automatické přepnutí v přibližně 98 % případů, což je mnohem lepší než u starých olověných akumulátorů, které dosahovaly pouze okolo 72 %. Nedávné testy ukázaly, že většina systémů obnoví zhruba 90 % základních energetických potřeb již během 15 sekund od výpadku hlavní sítě. Tato spolehlivost velmi usnadňuje život domácnostem, které se obávají výpadků elektrické energie.

Pokročilá technologie měniče pro nepřetržitý provoz solárního energetického systému

Standardní versus mřížotvorné měniče v solárních energetických systémech

Běžné střídače používané v solárních zařízeních připojených do sítě jsou silně závislé na elektrické rozvodné síti, která zajišťuje stabilní provoz se správnými úrovněmi napětí a frekvence. Pokud dojde k výpadku proudu, tyto standardní jednotky se automaticky vypnou jako bezpečnostní opatření, aby nedošlo k ohrožení pracovníků opravujících poškozenou infrastrukturu. Musí dodržovat určitá bezpečnostní pravidla, například ta uvedená ve standardu UL 1741, která stanovují, že všechna připojení musí být přerušena, jakmile hlavní síť vypadne. Na druhou stranu fungují takzvané střídače tvořící síť (grid-forming) zcela jinak. Tyto zařízení v podstatě samy o sobě působí jako malé elektrárny, které pomocí chytrých softwarových technik vytvářejí tzv. mikrosíť a nezávisle řídí jak napětí, tak frekvenci bez potřeby vnějších signálů. Podle nedávných studií publikovaných v různých časopisech o solární technologii dokážou novější verze těchto systémů tvořících síť samočinně spustit provoz ihned po výpadku a následně se hladce propojit s existujícími bateriovými zálohami. Ačkoli toto rozhodně zvyšuje odolnost domácností vůči výpadkům proudu, současně to přináší i náklady, protože většina dnešních domácích solárních panelů touto funkcí není vybavena. Statistiky Ministerstva energetiky zveřejněné minulý rok uvádějí, že přibližně 85 procent domácností s fotovoltaikou stále tuto klíčovou funkci pro skutečnou energetickou nezávislost nemá.

Izolovatelné systémy: Jak může solární energie fungovat nezávisle během výpadků

Solární systémy, které mohou pracovat nezávisle na hlavní elektrické síti, kombinují speciální měniče s bateriovým úložištěm, aby se při výpadku sítě mohly odpojit, ale přesto udržely světla a zásobování elektřinou pro důležité zařízení. Jakmile tyto systémy zaznamenají poruchu připojení do sítě, relé téměř okamžitě oddělí dům od rozvodné sítě. Poté systém přesouvá elektřinu vyrobenou solárními panely prostřednictvím těchto pokročilých hybridních měničů k dobíjení baterií a provozu nezbytných spotřebičů. Pro dosažení dobrých výsledků je nutné sladit množství energie vyrobené ze slunce s množstvím uloženým v bateriích. Většina uživatelů zjišťuje, že baterie o kapacitě 10 kWh dobře funguje s přibližně 5 kW solárních panelů, což obvykle zajistí pokrytí základních potřeb po dobu 12 až 24 hodin, i v zamračených dnech. S rostoucím výskytem lesních požárů a bouří dochází také k výraznému nárůstu jejich nasazování. Podle dat Renewable Energy Lab z minulého roku má nyní přibližně 42 % všech nově instalovaných solárních systémů v oblastech náchylných k výpadkům tuto funkci ostrovního provozu integrovanou, ve srovnání s pouhými 18 % v roce 2020.

Hybridní solární systémy: Návrh pro spolehlivost a nezávislost na síti

Kombinace připojení do sítě s architekturou solárního systému připraveného na výpadek

Hybridní solární systémy kombinují běžné připojení do sítě s bateriovým úložištěm a chytrými ovládacími prvky, takže pokračují v provozu i při výpadku proudu. Tyto systémy se liší od standardních síťových systémů, které vidíme všude jinde. Mají totiž něco, co se nazývá systém řízení energie (EMS), který přepíná mezi běžnou elektřinou, momentálně vyrobenou solární energií a energií uloženou v bateriích. Uvažujme například instalaci, kdy někdo umístí solární panely spolu s lithiově-iontovými bateriemi a získá jeden ze speciálních měničů certifikovaných podle norem UL 1741. Takový systém se může během výpadku sítě fyzicky odpojit od hlavní sítě a přesto napájet zásadní spotřebiče. Nedávná zpráva o trendech obnovitelných zdrojů z minulého roku ukázala, že pokud je vše správně nastaveno, tyto hybridní systémy snižují pravděpodobnost úplného výpadku proudu v domácnostech o přibližně 92 procent ve srovnání pouze se samotnými solárními panely bez jakékoli zálohy. Hlavní součásti potřebné pro tento typ instalace jsou obvykle:

• Obousměrné měniče umožňující plynulý přechod mezi zdroji energie
• Chytrá správa baterie s prioritou zásadních obvodů během delších výpadků
• Schopnost tvorby sítě která stabilizuje napětí bez podpory rozvodné sítě

Studie případu: Hybridní solární instalace v oblastech Kalifornie ohrožených lesními požáry

Sonoma County se stala určitým testovacím případem pro energetickou odolnost poté, co požáry v minulém roce způsobily výpadek proudu celkem více než 14 000 hodin. Podle dat Kalifornské komise pro energetiku zveřejněných dříve letos v roce domácnosti, které nainstalovaly hybridní solární systémy, každoročně snížily dobu výpadku přibližně o 83 % ve srovnání s těmi, které stále plně závisí na rozvodné síti. Vezměme si jako příklad jednu konkrétní domácnost, kterou analyzovali – měla baterii o kapacitě 15 kWh spárovanou s fotovoltaickými panely o výkonu 10 kW. Když došlo k vypnutí proudu kvůli bezpečnostním opatřením, tento systém udržel chladničku v provozu, zajistil napájení základních lékařských přístrojů a dokonce udržel základní komunikační možnosti nepřetržitě po dobu tří dnů. Čísla také vyprávějí zajímavý příběh: tyto hybridní systémy nyní tvoří téměř polovinu (asi 41 %) všech nových solárních instalací v oblastech s vysokým rizikem požárů. Místní vlády prosadily aktualizované stavební normy a pojišťovny nabízejí lepší sazby pro nemovitosti vybavené záložním napájením, čímž vzniká situace, kterou mnozí považují za výhru pro obě strany – jak z hlediska bezpečnosti, tak i dlouhodobých úspor.

FAQ

Proč solární energetické systémy během výpadků proudu vypnou?

Solární systémy připojené k síti se během výpadků proudu vypínají, aby se zabránilo zpětnému toku elektřiny do nečinných rozvodných vedení a zajistila tak bezpečnost pracovníků provozujících síť. Toto je dosaženo bezpečnostním mechanismem známým jako ochrana proti ostrovnímu provozu.

Mohou solární systémy během výpadků pracovat nezávisle?

Ano, solární systémy s invertory schopnými tvorby sítě a bateriovým úložištěm mohou během výpadků pracovat nezávisle. Tyto systémy mohou vytvořit mikrosíť, která jim umožňuje zásobovat klíčové spotřebiče elektrickou energií i v případě, že hlavní síť je mimo provoz.

Jaká je výhoda hybridních solárních systémů?

Hybridní solární systémy kombinují připojení do sítě s bateriovým úložištěm a chytrými řídicími prvky, což jim umožňuje udržovat dodávku energie během výpadků. Tyto systémy nabízejí vyšší spolehlivost a nezávislost ve srovnání se standardními síťově vázanými systémy.

Jak poskytují solární baterie nouzové napájení?

Solární baterie ukládají přebytečnou energii vyrobenou během dne pro použití v noci nebo při výpadcích. Automaticky se zapnou, když dojde k výpadku hlavního elektrického napájení, a zajišťují napájení základních zařízení, jako jsou ledničky nebo lékařské přístroje.