Ar saulės energijos sistema gali veikti esant elektros tiekimo nutrūkimams?

Kodėl dauguma saulės energijos sistemų išsijungia esant elektros tiekimo pertraukoms

Kaip prisijungusios prie tinklo saulės energijos sistemos priklauso nuo komunalinio tinklo

Į elektros tinklą prijungti saulės skydai turi atitikti tinklo dažnį ir įtampą, kad galėtų tinkamai veikti. Šios sistemos neturi integruotų baterijų, kaip atskiri komplektai, todėl visiškai priklauso nuo to, ar elektros tinklas yra veikiantis. Jei kurioje nors vietoje įvyksta elektros tiekimo nutraukimas, prie tinklo prijungtos saulės energijos sistemos automatiškai išsijungia. Tai nėra dėl techninių gedimų, bet tai yra labai svarbus saugos priemonė. Sistema sustabdo elektros grąžinimą į gnybtines linijas, kurios jau nebeveikia, kad būtų išvengta galimų pavojų komunalinės energijos darbuotojams ir kitiems asmenims, kurie per gedimą gali dirbti su elektros tinklu.

Saugos mechanizmai: kodėl inverteriai automatiškai išsijungia esant elektros tiekimo nutrūkimams

Kai įvyksta elektros tiekimo nutraukimas, saulės energijos keitikliai automatiškai išsijungia naudodami tai, kas vadinama salos režimo apsauga. Šis svarbus saugumo priemonė neleidžia elektros energijai tekėti į tinklus, kurie šiuo metu remontuojami. NEC reikalauja, kad ši sistema akimirksniu įsijungtų, vos tik aptikus bet kokius tinklo nestabilumus. Tyrimai įvairiose energetikos srityse rodo, kad šios taisyklės sustabdo apie 90 procentų pavojingų situacijų, kai elektros energija gali atsitiktinai grįžti į sistemą, kol linijų darbininkai atlieka remonto darbus. Daugelis šiuolaikinių keitiklių iš viso negali veikti be įtampos signalų, gaunamų iš pagrindinio tinklo. Tai reiškia, kad įprasti modeliai tiesiog neveiks, kai pradingsta elektra, nebent kas nors sumontuos specialią įrangą salos režimui.

Praktinė įtaka: gyvenamosios vietos saulės energijos sistemos atvejo analizė regioninių juodujų metu

Kai 2020 m. Kalifornijoje siautė miškų gaisrai, dėl kurių kilo masiniai elektros tiekimo nutraukimai, beveik visos namų ūkių, prijungtų prie tinklo per saulės baterijas, sistemos išsijungė net tada, kai danguje nebuvo nė debesėlio. Pagal komunalinių paslaugų ataskaitas, dauguma šių saulės energijos sistemų vėl neįsijungdavo tol, kol tinklo įtampa nebuvo stabilizuota bent penkias minutes. Tai reiškė, kad žmonės liko be veikiančių šaldytuvų, kurie galėtų apsaugoti maistą nuo sugedimo, o dar blogiau – tie, kurie priklausė nuo medicinos prietaisų, tokių kaip deguonies generatoriai, neturėjo jokios atsarginės energijos. Tai, ką tai rodo, yra gana paprasta – įprastos saulės energijos sistemos yra sukurtos pirmiausia ir svarbiausia apsaugoti bendrą elektros tinklą, o ne užtikrinti asmeninį patikimą elektros tiekimą ekstremaliomis situacijomis.

Baterijų kaupiamoji sistema: leidžia saulės energijos sistemoms veikti energijos tiekimo pertraukų metu

Saulės energijos sistemų be energijos kaupimo apribojimai

Dauguma saulės energijos sistemų, prijungtų prie tinklo, automatiškai išsijungia per elektros tiekimo nutraukimus dėl saugos protokolų, kurie apsaugo komunalinių paslaugų darbuotojus. 2023 m. NREL tyrimas parodė, kad 94 % buitinių saulės energijos įrenginių be baterijų atsijungia per 2 sekundes po tinklo gedimo. Ši „salinio prevencijos“ funkcija palieka namų savininkus netikėtai be elektros, nepaisant veikiančių saulės baterijų.

Kaip saulės baterijos užtikrina rezervinę energiją tinklo gedimo metu

Ličio jonų saulės baterijos šią problemą išsprendžia gana gerai, nes saugo papildomą dienos metu pagamintą energiją, kad ji galėtų būti naudojama naktį arba esant maitinimo nutraukimui. Jei pagrindinis elektros tiekimas nutrūksta, šios baterijų sistemos automatiškai įsijungia, kad užtikrintų svarbiausių prietaisų veikimą. Galvokite apie dalykus, tokius kaip šaldytuvai, kuriems reikia apie 1,5 kilovatvalandės per dieną, medicinos įrangą, reikalaujančią apie 0,3 kWh kasdien, ir interneto maršrutizatorius, kurie nuolat sunaudoja apie 10 vatų. Sistema pereina prie atsarginio maitinimo beveik akimirksniu, paprastai per mažą sekundės dalį. Tyrimai apie energijos atsparumą rodo, kad tinkamai parinkus baterijų talpą, dauguma namų su standartiniais 5 kW saulės energijos komplektais gali išlaikyti pagrindines funkcijas tris dienas ar ilgiau, neturėdami ryšio su tinklu.

Vedančios sprendimų: Tesla Powerwall ir kitos saulės energijos bei kaupimo sistemos

„Tesla“ Powerwall vis dar dominuoja rinkoje dėka 13,5 kWh talpos ir 5 kW nuolatinės galios išvesties, nors po UL-9540 sertifikavimo standartų praeities jau pasiekiamos naujesnės parinktys, pvz., LG RESU Prime (kuri siūlo 16 kWh). Remiantis pramonės skaičiais, šiandienos saulės energijos kaupimo sistemos automatinį perkėlimą vykdo apie 98 % atvejų, kur kas geriau nei senosios švino-rūgšties baterijos, kurios pasiekė tik apie 72 %. Neseniai atlikti testai rodo, kad dauguma sistemų pagrindinio tinklo išsijungus per vos 15 sekundžių atkuria apie 90 % būtinų energijos poreikių. Toks patikimumas labai svarbus namų savininkams, kuriuos neramina elektros tiekimo nutraukimai.

Pažangioji inversinė technologija nuolatinei saulės energijos sistemų veikimui

Standartiniai ir tinklą formuojantys inversoriai saulės energijos sistemose

Įprasti invertoriai, naudojami tinkle sujungtuose saulės energijos įrenginiuose, labai priklauso nuo pagrindinės elektros tinklo, kad užtikrintų tinkamus įtampos lygius ir dažnius. Kai kuriose vietose atsiradus energijos tiekimo nutraukimui, šie standartiniai įrenginiai automatiškai išsijungia kaip saugumo priemonę, siekiant apsaugoti darbuotojus, galbūt dirbančius pažeistoje infrastruktūroje. Jie privalo laikytis tam tikrų saugos taisyklių, pavyzdžiui, nurodytų UL 1741 standarte, kurio esmė – nutraukti visus ryšius, jei pagrindinis tinklas išsijungia. Kita vertus, taip vadinami tinklą formuojantys invertoriai veikia visiškai kitaip. Šie įrenginiai iš esmės tampa savarankiškais mažais energijos generatoriais, sukuriant tai, kas žinoma kaip mikrotinklas, naudojant protingas programinės įrangos gudrybes, leidžiančias jiems nepriklausomai reguliuoti tiek įtampos, tiek dažnio be jokių išorinių signalų. Pagal neseniai įvairiuose saulės technologijų žurnaluose publikuotus tyrimus, naujesnės šių tinklą formuojančių sistemų versijos iš tiesų geba paleisti save netrukus po juodosios nakties ir sklandžiai prisijungti prie esamų baterijų atsargų. Nors tai tikrai padaro namus atsparesnius energijos tiekimo pertraukoms, tai kainuoja, kadangi dauguma šiuolaikinių buitinių saulės baterijų šios funkcijos neturi. Paskutiniais metais paskelbti Energetikos departamentui statistika rodo, kad apie 85 procentai namų su saulės energija vis dar neturi šios būtinos savybės, reikalingos tikrai energijos nepriklausomybei.

Autonominės sistemos: kaip saulės energija gali veikti nepriklausomai per perkrovimus

Saulės sistemos, kurios gali veikti nepriklausomai nuo pagrindinės elektros tinklo, sujungia specialius keitiklius su baterijų kaupikliais, kad galėtų atsijungti per elektros tiekimo nutraukimą, bet vis tiek palaikyti šviesą svarbiems reikalams. Kai šios sistemos aptinka netinkamą ryšį su tinklu, relės beveik iš karto įsijungia, atskirdamos namą nuo komunalinių linijų. Tada sistema nukreipia saulės baterijų generuojamą elektrą per tuos modernius hibridinius keitiklius, kad įkrautų baterijas ir maitintų būtinus prietaisus. Norint pasiekti gerų rezultatų, reikia suderinti saulės energijos gamybą su jos kaupimu. Dauguma žmonių pastebi, kad 10 kWh baterija puikiai tinka apie 5 kW saulės baterijų sistemai, kuri paprastai užtikrina pagrindinių poreikių patenkinimą nuo 12 iki 24 valandų net apsiniaukusiomis dienomis. Dėl vis dažnesnių miškų gaisrų ir audrų stebime didelį tokios „salinio“ veikimo funkcijos naudojimo augimą. Pagal praėjusiais metais paskelbtus Atsinaujinančios energijos laboratorijos duomenis, apie 42 % visų naujų saulės sistemų, sumontuotų vietose, linkusiose prie elektros tiekimo nutraukimų, dabar turi šią salinio veikimo funkciją, palyginti su tik 18 % dar 2020 m.

Hibridinės saulės sistemos: patikimumo ir tinklo nepriklausomybės projektavimas

Kombinuotas ryšys su tinkle, paruoštas gedimo metu veikti saulės energijos sistemos architektūrai

Hibridinės saulės sistemos sujungia įprastą tinklo prijungimą su baterijų kaupikliais ir protinguoju valdymu, kad išliktų veikiančios net ir esant elektros tiekimo nutraukimui. Šios sistemos nėra tokios kaip standartinės prie tinklo prijungiamos sistemos, kurias matome visur kitur. Jos turi tai, kas vadinama energijos valdymo sistema (EVS), kuri perjunginėja tarp įprastos elektros energijos, tuo metu gaminamos saulės energijos ir baterijose sukauptos energijos. Pavyzdžiui, tokia konfigūracija, kai kas nors sumontuoja saulės baterijas kartu su litio jonų akumuliatoriais ir įsigyja specialų invertorių, sertifikuotą pagal UL 1741 standartus. Tokia sistema gali iš esmės atsijungti nuo pagrindinio tinklo esant energijos nutraukimui, tačiau toliau maitinti būtinus buities prietaisus. Praeitų metų atnaujinamosios energijos tendencijų ataskaita parodė, kad tinkamai suprojektuotos šios hibridinės sistemos namus daro apie 92 procentais mažiau linkusius visiškai prarasti elektros tiekimą, lyginant su vien tik saulės baterijomis be jokio atsarginio maitinimo. Pagrindiniai šios rūšies įrenginiui reikalingi komponentai paprastai yra:

• Dvikrypčiai keitikliai leidžiantys sklandų pereiti tarp energijos šaltinių
• Išmanus akumuliatoriaus valdymas svarbiausių grandinių prioritetinį aprūpinimą energija ilgalaikių gedimų metu
• Tinklo formavimo funkcijos kurios stabilizuoja įtampą be naudingosios įmonės palaikymo

Atvejo analizė: Hibridinės saulės energijos sistemos Kalifornijos vietovėse, kuriose dera gaisrai

Sonomos apygarda tapo tam tikru energijos atsparumo bandomuoju atveju po to, kai praėjusiais metais vienais metais dėl miškų gaisrų visoje apygardoje elektros tiekimas buvo nutrauktas daugiau nei 14 000 valandų. Pagal Kalifornijos energetikos komisijos šių metų pradžioje paskelbtus duomenis, namų ūkiams, įsirengusiems hibridines saulės energijos sistemas, išsijungimų trukmė kasmet sumažėjo apie 83 % lyginant su tais, kurie vis dar visiškai priklauso nuo tinklo. Paimkime vieną konkrečią tokios analizės atveju nagrinėtą gyvenamąją vietą – ji turėjo 15 kWh akumuliatorių, poruotą su 10 kW saulės baterijomis. Kai buvo įjungti viešosios saugos energijos atjungimai, tokia sistema tris pilnas dienas išlaikė veikiantį šaldytuvą, maitino esminius medicinos prietaisus ir net užtikrino pagrindines ryšio galimybes. Skaičiai taip pat byloja įdomią istoriją: šios rūšies hibridinės sistemos dabar sudaro beveik pusę (apie 41 %) visų naujų saulės energijos įrenginių aukšto miškų gaisrų rizikos zonose. Vietos vyriausybės skatina atnaujintus statybos standartus, o draudimo bendrovės siūlo palankesnes kainas nekilnojamajam turtui, turinčiam rezervinio maitinimo galimybes, dėl ko daugelis mato abipusės naudos situaciją tiek saugumui, tiek ilgalaikėms sutaupytoms lėšoms.

DUK

Kodėl saulės energijos sistemos išsijungia esant elektros tiekimo nutrūkimams?

Prie tinklo prijungtos saulės energijos sistemos išsijungia esant elektros tiekimo nutrūkimams, kad būtų užkirstas kelias elektrai tekėti atgal į neveikiančius maitinimo tinklus, taip užtikrinant komunalinių tarnybų darbuotojų saugumą. Tai pasiekta dėka saugos mechanizmo, vadinamo salos režimo apsauga.

Ar saulės energijos sistemos gali veikti nepriklausomai esant elektros tiekimo nutrūkimams?

Taip, saulės energijos sistemos su tinkle formuojančiais keitikliais ir akumuliatoriais gali veikti nepriklausomai esant elektros tiekimo nutrūkimams. Šios sistemos gali sukurti mikrotinklį, kuris leidžia maitinti svarbiausius prietaisus net tada, kai pagrindinis tinklas neveikia.

Koks hibridinių saulės energijos sistemų pranašumas?

Hibridinės saulės energijos sistemos sujungia ryšį su tinklu, akumuliatorių saugyklą ir protingą valdymą, todėl jos gali palaikyti maitinimą esant elektros tiekimo nutrūkimams. Šios sistemos siūlo didesnį patikimumą ir nepriklausomybę lyginant su standartinėmis prie tinklo prijungtomis sistemomis.

Kaip saulės baterijos teikia rezervinį maitinimą?

Aštriosios baterijos saugo perteklinę dienos metu pagamintą energiją, kurią galima naudoti naktį arba esant elektros tiekimo pertraukoms. Jos automatiškai įsijungia, kai nutrūksta pagrindinis elektros tiekimas, ir maitina svarbiausius prietaisus, tokius kaip šaldytuvai bei medicinos įranga.