Може ли соларни енергетски систем да ради током прекида струје?

Зашто се већина система за соларну енергију искључује током прекида струје

Како су системи соларне енергије повезани са мрежом зависни од комуналне мреже

Соларни панели повезани на електричну мрежу морају да одговарају учестаности и нивоима напона мреже како би исправно радили. Овакви системи немају уграђене батерије као што то имају самостални системи, па се у потпуности ослањају на стално повезивање на мрежу. Ако дође до прекида струје негде у мрежи, соларни системови прикључени на мрежу аутоматски се искључују. Ово није због неког техничког квара, већ је заправо веома важна мера безбедности. Систем престаје са слаботом електричне енергије назад у каблове који више нису активни, чиме се спречавају могуће опасности за раднике дистрибутивне мреже и друге особе који би могли да раде на мрежи током прекида.

Механизми безбедности: Зашто инвертери аутоматски престају са радом током прекида струје

Када дође до прекида струје, соларни инвертори аутоматски се искључују користећи такозвану заштиту од острвске радње. Ова важна мера безбедности спречава проток електричне енергије у напојне линије које тренутно поправљају радници. NEC захтева да овај систем функционише скоро одмах чим детектује било какву неправилност у стабилности мреже. Истраживања из различитих енергетских сектора показују да ови протоколи спречавају отприлике 90 процената опасних ситуација у којима би се струја случајно могла враћати у систем док радници врше поправке. Већина модерних инвертора заправо зависи од напонских сигнала из главне мреже само да би уопште радила. То значи да обични модели једноставно неће радити када падне струја, осим ако неко не инсталира специјалну опрему за могућност острвске радње.

Реални утицај: студија случаја становитог соларног система током регионалних погаса

Када су ватре обухватиле Калифорнију 2020. године, изазивајући масовне прекиде струје, скоро сва домаћинства прикључена на мрежу преко соларних панела остала су без струје, иако је небо било потпуно чисто. Према извештајима дистрибутера, већина ових соларних инсталација не би се поново укључила док напон у мрежи не остане стабилан барем пет целих минута. То је значило да људи нису имали радни фрижидер како би спречили кварење хране, а још горе, они који су зависели од медицинских уређаја као што су апарати за кисеоник нису имали ни резервно напајање. Ово показује нешто прилично једноставно – обичне соларне инсталације дизајниране су првенствено да заштите целокупну електричну мрежу, а не да осигурају поузбан напајање појединцима у ванредним ситуацијама.

Батеријски систем за складиштење: Омогућава рад система за соларну енергију током прекида напајања

Ограничења система који користе само соларну енергију без складиштења енергије

Већина соларних система повезаних са мрежом аутоматски престаје са радом током прекида напајања због сигурносних протокола који штите раднике на мрежи. Исследовање НРЕЛ из 2023. године показало је да се 94% становитих соларних инсталација без батерија искључује у року од 2 секунде након отказивања мреже. Ова функција спречавања „изоловања“ неочекивано оставља становнике без струје, упркос томе што им соларни панели функционишу.

Како соларне батерије пружају резервну енергију током неуспјеха на мрежи

Литијум-јонске соларне батерије прилично добро решавају овај проблем, јер чувају вишак струје која се произведе током дана, како би се могла користити ноћу или у случају прекида. Ако престане напајање мрежом, ови батеријски системи се аутоматски укључују да би одржали рад најважнијих уређаја. Размислите о стварима попут фрижидера којима је потребно око 1,5 киловат-сата дневно, медицинској опреми која захтева око 0,3 кВх дневно и рутерима за интернет који троше отприлике 10 вати непрестано. Систем прелази на резервно напајање практично одмах, обично за део секунде. Истраживања о отпорности система у погледу енергије показују да, ако су батерије правилно димензионисане, већина домаћинстава са стандардним соларним системима од 5 kW може одржавати основне функције три дана или више без везе са мрежом.

Водећа решења: Тесла Пауервол и други соларни системи са складиштењем

Tesla-ov Powerwall i dalje dominira na tržištu sa kapacitetom skladištenja od 13,5 kWh i kontinualnim izlazom snage od 5 kW, iako su sada dostupne nove opcije kao što je LG RESU Prime (koji nudi 16 kWh) nakon što je prošao certifikacione standarde UL-9540. Uzimajući u obzir brojke iz industrije, današnji sistemi za skladištenje solarne energije ostvaruju automatski prebacivanje oko 98% vremena, znatno bolje u odnosu na stare olovne akumulatore koji su dostizali samo oko 72%. Nedavno sprovedena testiranja pokazuju da većina sistema vraća otprilike 90% osnovnih potreba za strujom već nakon 15 sekundi kada padne centralna mreža. Ovakva pouzdanost čini veliku razliku za vlasnike kuća zabrinute zbog prekida u napajanju.

Napredna tehnologija invertora za kontinualan rad sistema solarne energije

Standardni i invertori za formiranje mreže u sistemima solarne energije

Обични инвертори који се користе у соларним системима повезаним на мрежу веома зависе од главне електричне мреже како би одржали стабилне нивое напона и фреквенцију. Када дође до прекида струје, ови стандардни уређаји се аутоматски искључују као меру безбедности, како не би довели до повреде радника који могу радити на оштећеној инфраструктури. Они морају да испуњавају одређене безбедносне прописе, попут оних дефинисаних у стандарду UL 1741, који на основу су изричито захтевају прекидање свих веза ако мрежа престане са радом. Са друге стране, такозвани инвертори који формирају мрежу (grid-forming) функционишу потпуно другачије. Ови уређаји заправо постају мале независне генераторе енергије, успостављајући такозвану микро-мрежу помоћу напредних софтверских решења која им омогућавају да независно контролишу напон и фреквенцију, без потребе за спољашњим сигналом. Према недавним студијама објављеним у разним часописима о соларној технологији, новије верзије ових система способне су да се самостартују непосредно након прекида и затим глатко повежу са постојећим батеријским резервама. Иако то значајно повећава отпорност домаћинстава на прекиде струје, ово долази и са додатним трошковима, јер већина кућних соларних панела данас не поседује ову функционалност. Статистике Министарства енергетике објављене прошле године показују да око 85 процената домаћинстава са соларним системима и даље нема ову кључну особину за праву енергетску независност.

Sistemi za rad nezavisno od mreže: Kako solarna energija može da funkcioniše nezavisno tokom prekida

Соларни системи који могу да раде независно од главне електричне мреже комбинују специјалне инверторе са батеријама како би могли да се искључе у случају прекида напајања, али и даље обезбеде струју за важне уређаје. Када ови системи детектују проблем са везом на мрежу, релеји тренутно активирају одвајање дома од јавних линија напајања. Затим систем усмерава струју коју производе соларни панели кроз те напредне хибридне инверторе ради пуњења батерија и покретања неопходних апарата. Да би се постигао добар резултат, потребно је ускладити количину енергије коју сунце произведе са количином која се складишти. Већина људи сматра да батерија од 10kWh добро функционише у комбинацији са око 5kW соларних панела, што обично задовољава основне потребе између 12 и 24 часа, чак и у облачне дане. С обзиром да су шумске пожари и олује све чешћи проблем, забележава се велики пораст усвајања ових система. Око 42% свих нових соларних инсталација у подручјима склоним прекидима напајања сада има уграђену функцију рада у изолованом режиму („islanding“), у поређењу са само 18% 2020. године, према подацима Лабораторије за обновљиве изворе енергије из прошле године.

Хибридни соларни системи: Пројектовање за поузданост и независност од мреже

Комбиновање везе са мрежом и соларног система спремног за прекид напајања

Хибридни соларни системи комбинују уобичајену везу са мрежом, складиштење у батеријама и паметне контроле тако да настављају са радом када дође до прекида струје. Ови системи нису као стандардни системи повезани са мрежом које обично видимо. Они заправо имају нешто што се зове Систем за управљање енергијом (EMS), који пребацује између уобичајене електричне енергије, соларне енергије која се тренутно производи и енергије складиштене у батеријама. На пример, размотрите инсталацију код које неко постави соларне панеле заједно са литијум-јонским батеријама и добије један од посебних инвертора сертификован према стандарду UL 1741. Такав систем може буквално да се искључи из главне мреже током потпуног прекида, а ипак да напаја основне апарате. Недавно извештај о трендовима обновљиве енергије из прошле године је показао да, ако је све правилно подешено, ови хибридни системи чине куће око 92 процента мање склоним потпуно губитку струје у поређењу са само соларним панелима без резервног система. Главни делови потребни за ову врсту инсталације су:

• Dvodirekcioni invertori omogućavajući besprekornu prelazak između izvora energije
• Pametno upravljanje baterijama davanje prednosti ključnim kružnim tokovima tokom produženih prekida
• Mogućnosti formiranja mreže koji stabilizuju napon bez podrške komunalne mreže

Studija slučaja: Hibridne solarne instalacije u područjima Kalifornije sklonim požarima

Округ Сонома је постао некакав тестни случај за енергетску отпорност, након што су пожари прошле године прекинули напајање укупно више од 14.000 сати широм округа. Према подацима Калифорнијске комисије за енергију објављеним ове пролеће, домаћинства која су инсталирала хибридне соларне системе имала су смањење трајања прекида напајања од око 83% годишње у поређењу са онима која и даље зависе искључиво од мреже. Узмимо као пример један конкретан дом који су испитивали – имао је батерију од 15 kWh у пару са 10 kW соларних панела. Када су се активирали сигурносни искључивања струје, овај систем је задржао рад фрижидера, обезбедио напајање неопходном медицинском опремом и чак одржао основне комуникационе могућности током три цела дана. Бројке такође причају занимљиву причу: овакви хибридни системи сада чине скоро половину (око 41%) свих нових соларних инсталација у подручјима са високим ризиком од пожара. Локалне владе су унеле ажуриране стандарде градње, док осигуравачи нуде повољније стопе за недељнице са опцијама резервног напајања, стварајући оно што многи виде као ситуацију где сви добијају – и безбедност и дугорочна уштеда.

Често постављана питања

Зашто соларни системи престају са радом током прекида струје?

Соларни системи повезани са мрежом престају са радом током прекида струје како би спречили проток електричне енергије назад у неактивне каблове, чиме се осигурава безбедност радника на мрежи. Ово се постиже механизмом заштите познатим као заштита од острвског режима (анти-ајландинг).

Могу ли соларни системи да функционишу независно током прекида струје?

Да, соларни системи са инвертерима који формирају мрежу и складиштем батерија могу да раде независно током прекида. Ови системи могу да створе микромрежу, што им омогућава да напајају основне апарате чак и када је главна мрежа искључена.

Која је предност хибридних соларних система?

Хибридни соларни системи комбинују везу са мрежом, складиштење у батеријама и паметну контролу, чиме могу да одрже напајање током прекида. Ови системи нуде већу поузданост и независност у поређењу са стандардним системима повезаним са мрежом.

Како соларне батерије обезбеђују резервно напајање?

Solarni akumulatori čuvaju višak energije proizvedene tokom dana za upotrebu noću ili tokom prekida struje. Oni se automatski uključuju kada je glavna električna mreža isključena, obezbeđujući napajanje za ključne uređaje poput frižidera i medicinske opreme.