Kan et solenergisystem fungere under strømafbrydelser?

Hvorfor de fleste solenergisystemer slukker under strømafbrydelser

Hvordan nettilknyttede solenergisystemer er afhængige af elnettet

Solpaneler, der er tilsluttet elnettet, skal matche netets frekvens- og spændingsniveauer for at fungere korrekt. Disse systemer har ikke indbyggede batterier som standalone opsætninger gør, så de er helt afhængige af nettet forbliver online. Hvis der er et strømafbrud, lukker solcelleanlæg sig automatisk. Det er ikke fordi der er noget teknisk galt, men det er faktisk en meget vigtig sikkerhedsforanstaltning. Systemet stopper med at sende elektricitet tilbage til ledninger, der ikke længere er aktive, hvilket forhindrer potentielle farer for forsyningsarbejdere og andre, der kan arbejde på nettet under et udbrud.

Sikkerhedsmekanismer: Hvorfor slukker invertererne automatisk under nedbrud

Når der er strømafbrydelse, slukker solvarmeomformerne automatisk ved hjælp af noget kendt som anti-isling beskyttelse. Denne vigtige sikkerhedsforanstaltning forhindrer strømmen i at strømme ind i elledninger der er under reparation. NEC kræver, at systemet starter næsten øjeblikkeligt, når det mærker noget galt med netets stabilitet. Forskning på tværs af forskellige energisektorer viser at disse protokoller stopper omkring 90 procent af de farlige situationer hvor elektricitet kan tilfældigvis fødes tilbage til systemet mens linjemænd arbejder på reparationer. De fleste moderne omformere er faktisk afhængige af at få spændingssignaler fra hovednettet bare for at køre overhovedet. Det betyder, at almindelige modeller simpelthen ikke virker, når lyset går ud, medmindre nogen installerer specielt udstyr til ø-dækning.

Virkelighedens indvirkning: Case Study af boliger med solenergi under regionale strømafbrydelser

Da vildbrande spredte sig over Californien i 2020 og forårsagede omfattende strømafbrydelser, endte næsten alle huse, der var tilsluttet strømnettet via solceller, uden strøm, selvom himlen var helt klar. Ifølge rapporter fra elselskaberne ville de fleste af disse solcelleanlæg ikke tændes igen, før spændingen i strømnettet havde været stabil i mindst fem hele minutter. Det betød, at folk sad fast uden fungerende køleskabe til at forhindre maden i at gå til, og endnu værre var det for dem, der er afhængige af medicinske apparater som iltmaskiner, da de heller ikke havde noget reservestrømforsyning. Det, dette viser, er ret ligetil – almindelige solcelleanlæg er bygget for det første og fremmest at beskytte det samlede elnet snarere end at sikre enkeltpersoner en pålidelig strømforsyning under nødsituationer.

Batterilagring: Muliggør drift af solenergisystemer under strømafbrydelser

Begrænsninger ved solcelleanlæg uden energilagring

De fleste nettilknyttede solenergisystemer slukker automatisk under strømafbrydelser på grund af sikkerhedsprotokoller, der beskytter elforsyningsarbejdere. En undersøgelse fra NREL fra 2023 fandt, at 94 % af private solinstalleringer uden batterier blev frakoblet inden for 2 sekunder efter strømafbrydelse. Denne funktion til "forebyggelse af ødrift" efterlader husejere uventet uden strøm, selvom de har fungerende solpaneler.

Hvordan solbatterier leverer reservestrøm under netfejl

Lithium-ion solcellebatterier løser dette problem ret godt, da de opbevarer den ekstra strøm, der genereres om dagen, så den kan bruges om natten eller når strømmen er ude. Hvis hovedstrømforsyningen bryder sammen, tager disse batterisystemer over for at sikre, at vigtige funktioner fortsætter først. Tænk på ting som køleskabe, der har brug for cirka 1,5 kilowattimer om dagen, medicinsk udstyr, der kræver omkring 0,3 kWh dagligt, og internet-routere, der forbruger ca. 10 watt kontinuerligt. Systemet skifter til nødstrøm næsten øjeblikkeligt, typisk inden for en brøkdel af et sekund. Undersøgelser af energiforsyningsresilien viser, at når batterier er dimensioneret korrekt, kan de fleste huse med almindelige 5 kW solcelleanlæg opretholde basale funktioner i tre dage eller mere uden forbindelse til elnettet.

Ledende løsninger: Tesla Powerwall og andre solcelle-og-lagringssystemer

Teslas Powerwall dominerer stadig markedet med sin lagerkapacitet på 13,5 kWh og en kontinuerlig effekt på 5 kW, selvom nyere alternativer som LG RESU Prime (med 16 kWh) nu er tilgængelige efter at have opfyldt UL-9540-certificeringsstandarderne. Set i forhold til brancheopgørelser klarer dagens solcellelagringssystemer automatisk omskiftning omkring 98 % af tiden, langt bedre end de gamle bly-syre-batterier, der kun nåede op på ca. 72 %. Nylige tests viser, at de fleste systemer genopretter cirka 90 % af de væsentligste strømbehov inden for blot 15 sekunder, når hovedstrømforsyningen går ned. Denne type pålidelighed gør stor forskel for hjemmeejere, der er bekymrede over strømafbrydelser.

Avanceret inverterteknologi til kontinuerlig ydelse i solenergisystemer

Standard- vs. netdannende invertere i solenergisystemer

Almindelige invertere, der anvendes i nettilsluttede solcelleanlæg, er stærkt afhængige af det centrale elnet for at opretholde stabile spændingsniveauer og frekvenser. Når der sker en strømafbrydelse et sted, slukker disse almindelige enheder automatisk af af sikkerhedsmæssige grunde for at beskytte arbejdere, som måske arbejder på beskadiget infrastruktur. De skal overholde bestemte sikkerhedsregler såsom dem, der er beskrevet i UL 1741-standarderne, hvilket i bund og grund betyder, at alle forbindelser skal afbrydes, hvis hovednettet går i sort. Derimod fungerer såkaldte netdannende invertere helt anderledes. Disse enheder bliver i virkeligheden selv små kraftværker, der opretter det, man kalder et mikronet, gennem smart software, der tillader dem at kontrollere både spænding og frekvens uafhængigt uden behov for eksterne signaler. Ifølge nyere undersøgelser offentliggjort i forskellige solenergitidsskrifter klarer de nyeste versioner af disse netdannende systemer faktisk at starte op med det samme efter en blackout og derefter tilslutte sig eksisterende batteribackups på en jævn måde. Selvom dette gør huse langt mere robuste over for strømsvigt, har det dog en pris, da de fleste private solpaneler i dag ikke har denne funktion. Ifølge statistikker fra Energidepartementet fra sidste år mangler omkring 85 procent af husstandene med solceller stadig denne afgørende funktion for reel energiuafhængighed.

Islandbare Systemer: Sådan kan solanlæg fungere uafhængigt under strømafbrydelser

Solsystemer, der kan fungere uafhængigt fra hovedstrømforsyningen, kombinerer specielle invertere med batterilagring, så de kan frakoble sig ved strømafbrydelser, men alligevel holde lyset tændt til vigtige funktioner. Når disse systemer registrerer noget galt med nettilslutningen, kobler relæer næsten øjeblikkeligt for at adskille huset fra netselskabets ledninger. Derefter sender systemet den strøm, som solpanelerne genererer, gennem disse avancerede hybridinvertere for at oplade batterier og drive nødvendige apparater. For at opnå gode resultater kræves der en afstemning mellem mængden af solenergi, der produceres, og mængden, der lagres. De fleste finder, at et 10 kWh batteri passer godt sammen med cirka 5 kW solpaneler, hvilket typisk dækker basale behov i perioder mellem 12 og 24 timer, selv på overskyede dage. Da skovbrande og storme er blevet mere almindelige problemer, ser vi også et stort spring i overtagelsen. Ifølge data fra Renewable Energy Lab fra sidste år har omkring 42 % af alle nye solinstallationer i områder, der er udsat for strømafbrydelser, nu denne 'islanding'-funktion integreret, mod kun 18 % tilbage i 2020.

Hybrid solsystemer: Design til pålidelighed og uafhængighed fra elnettet

Kombination af nettilslutning med strømafbrydningsklar arkitektur for solenergi

Hybride solcellesystemer kombinerer almindelig netforbindelse med batterilagring og smarte kontroller, så de fortsætter med at fungere, når der er strømafbrydelse. Disse er ikke som de standard nettilknyttede systemer, vi ser overalt ellers. De har faktisk noget, der hedder et energistyringssystem (EMS), der skifter frem og tilbage mellem almindelig el, den solstrøm, der genereres i øjeblikket, og det, der er lagret i batterierne. Tag for eksempel en opstilling, hvor nogen installerer solpaneler sammen med litium-ion-batterier og får en af disse specielle invertere, der er certificeret i henhold til UL 1741-standarder. Et sådant system kan bogstaveligt talt frakoble sig fra hovednettet under strømsvigt, men alligevel drive nødvendige apparater. En seneste rapport om tendenser inden for vedvarende energi fra sidste år viste, at hvis alt er sat op korrekt, gør disse hybride systemer, at huse er omkring 92 procent mindre sandsynlige for helt at miste strømmen sammenlignet med kun at have solpaneler uden nogen form for backup. De primære komponenter, der kræves for denne type installation, er typisk:

• To-vejs invertere som muliggør problemfri overgang mellem energikilder
• Intelligent batteristyring prioriterer væsentlige kredsløb under længerevarende strømafbrydelser
• Netdannende funktioner derstabiliserer spænding uden støtte fra nettet

Case Study: Hybrid solinstallationsanlæg i områder i Californien med risiko for vildbrand

Sonoma County er blevet en slags testcase for energiforsyningsresilienst efter at vildbrande sidste år alene afskar strømmen i over 14.000 timer på tværs af countyet. Ifølge data fra California Energy Commission, udgivet tidligere i år, så faldt afbrydelsestiden hvert år med omkring 83 % hos husholdninger, der havde installeret hybrid-sol-løsninger, sammenlignet med dem, der stadig kun er afhængige af elnettet. Tag et bestemt hus som eksempel – det havde en 15 kWh batteri kombineret med 10 kW solceller. Da de offentlige sikkerhedsrelaterede strømafbrydelser indtraf, holdt denne løsning køleskabet kørende, forsynte nødvendig medicinsk udstyr med strøm og opretholdt endda grundlæggende kommunikationsmuligheder i tre fulde dage i træk. Tallene fortæller også en interessant historie: Denne type hybrid-systemer udgør nu knap halvdelen (cirka 41 %) af alle nye solcelleinstallationer i områder med høj risiko for brande. Lokale myndigheder har fremskyndet opdaterede bygningsstandarder, mens forsikringsselskaber tilbyder bedre priser for ejendele med backup-strømløsninger, hvilket skaber en situation, mange ser som en win-win for både sikkerhed og langsigtet besparelse.

Ofte stillede spørgsmål

Hvorfor går solenergisystemer ned under strømafbrydelser?

Nettilknyttede solenergisystemer slukker under strømafbrydelser for at forhindre, at strøm sendes tilbage til inaktive ledninger, hvilket sikrer elsikkerheden for netværksmedarbejdere. Dette opnås gennem en sikkerhedsfunktion kendt som anti-islandbeskyttelse.

Kan solsystemer fungere uafhængigt under afbrydelser?

Ja, solsystemer med grid-forming-invertere og batterilagring kan fungere uafhængigt under afbrydelser. Disse systemer kan oprette et mikronet, så de kan levere strøm til nødvendige apparater, selv når hovednettet er nede.

Hvad er fordelene ved hybrid-solenergisystemer?

Hybrid-solenergisystemer kombinerer nettilslutning med batterilagring og smartstyring, hvilket giver mulighed for at bevare strømforsyningen under afbrydelser. Disse systemer tilbyder større pålidelighed og uafhængighed sammenlignet med almindelige nettilknyttede systemer.

Hvordan leverer solbatterier reservestrøm?

Solfangerbatterier opbevarer overskydende strøm, der produceres om dagen, til brug om natten eller under strømafbrydelser. De tager automatisk over, når hovedstrømforsyningen bryder sammen, og forsyner nødvendige enheder som f.eks. køleskabe og medicinsk udstyr med strøm.