Maaari bang gumana ang isang sistema ng solar energy sa panahon ng brownout?

Bakit Karamihan sa mga Sistema ng Solar Energy ay Tumitigil sa Panahon ng Power Outage

Paano Nakasalalay ang Mga Grid-Tied na Sistema ng Solar Energy sa Utility Grid

Ang mga panel ng solar na konektado sa grid ng kuryente ay kailangang tumugma sa dalas at antas ng boltahe ng grid upang maayos na gumana. Ang mga sistemang ito ay walang built-in na baterya tulad ng mga standalone na setup, kaya ganap silang umaasa sa patuloy na operasyon ng grid. Kung may brownout sa isang lugar, ang mga solar installation na nakakabit sa grid ay awtomatikong nag-shu-shutdown. Hindi dahil may teknikal na problema ito, kundi ito ay isang napakahalagang hakbang para sa kaligtasan. Pinipigilan ng sistema ang pagpapadala ng kuryente pabalik sa mga linyang kuryente na hindi na aktibo, na nag-iwas sa potensyal na panganib para sa mga manggagawa sa kuryente at iba pa na maaaring nagtatrabaho sa grid habang may outage.

Mga Mekanismo ng Kaligtasan: Bakit Awtomatikong Nag-shu-shutdown ang Inverter Tuwing May Outage

Kapag may brownout, ang mga solar inverter ay awtomatikong nag-o-off gamit ang isang sistema na tinatawag na anti-islanding protection. Ang mahalagang panukala sa kaligtasan na ito ay nag-iiba ng daloy ng kuryente papunta sa mga power line na kasalukuyang ginagawan ng pagkukumpuni. Ang National Electrical Code (NEC) ay nangangailangan na ang sistemang ito ay aktibado agad-agad kapag may nasensyang problema sa istabilidad ng grid. Ayon sa mga pag-aaral sa iba't ibang sektor ng enerhiya, ang mga protokol na ito ay humihinto sa halos 90 porsyento o higit pa sa mga mapanganib na sitwasyon kung saan maaaring hindi sinasadyang bumalik ang kuryente sa sistema habang ang mga linemen ay nagre-repair. Karamihan sa mga modernong inverter ay umaasa talaga sa voltage signal mula sa pangunahing grid para lang tumakbo. Ibig sabihin, ang karaniwang modelo ay hindi gagana kapag nawala ang kuryente maliban kung may espesyal na kagamitan para sa islanding capability ang mai-install.

Tunay na Epekto: Pag-aaral ng Residential Solar Sa Panahon ng Rehiyonal na Blackout

Nang sumalpok ang mga wildfire sa California noong 2020 na nagdulot ng malawakang brownout, halos lahat ng mga bahay na konektado sa grid sa pamamagitan ng mga solar panel ay nawalan pa rin ng kuryente kahit na buong-buo ang kalinawan ng langit. Ayon sa mga ulat ng kumpanya ng kuryente, karamihan sa mga solar setup na ito ay hindi maaaring mag-restart hanggang ang voltage ng grid ay manatiling matatag nang hindi bababa sa limang buong minuto. Nangangahulugan ito na ang mga tao ay nabibilanggo nang walang gumagana na ref na mag-iimbak ng pagkain, at mas malala pa, ang mga umasa sa medical device tulad ng oxygen machine ay walang backup power. Ipinapakita lamang nito nang diretso—ang karaniwang mga instalasyon ng solar ay itinatayo muna at pangunahin upang protektahan ang kabuuang electrical grid imbes na garantiyahing mayroong maaasahang kuryente ang indibidwal tuwing emergency.

Imbakang Baterya: Pagbibigay-daan sa Operasyon ng Sistema ng Enerhiyang Solar Habang May Blackout

Ang Mga Limitasyon ng Mga Sistema ng Solar Lamang na Walang Imbakan ng Enerhiya

Karamihan sa mga solar energy system na konektado sa grid ay awtomatikong humihinto tuwing may brownout dahil sa mga protocolong pangkaligtasan na nagpoprotekta sa mga utility worker. Ayon sa isang pag-aaral noong 2023 ng NREL, 94% ng mga residential na solar installation nang walang baterya ay nawawalang-koneksyon loob lamang ng 2 segundo matapos bumagsak ang grid. Dahil dito, kahit may gumagana pang solar panels, ang mga may-ari ng bahay ay biglang nawawalan ng kuryente dahil sa katangian ito na tinatawag na "islanding prevention".

Paano Nagbibigay ng Backup na Kuryente ang Mga Bateryang Solar Tuwing Bumabagsak ang Grid

Ang mga lithium ion na baterya sa solar ay lubos na nakatutulong upang masolusyunan ang isyung ito dahil ito ay nag-iimbak ng dagdag na kuryente na nabubuo araw-araw upang magamit naman ito sa gabi o kapag may brownout. Kapag bumagsak ang pangunahing suplay ng kuryente, ang mga bateryang ito ang kusang pumapasok upang patuloy na mapatakbo ang mga mahahalagang kagamitan. Isipin ang mga bagay tulad ng refrigerator na nangangailangan ng humigit-kumulang 1.5 kilowatt-oras bawat araw, mga kagamitang medikal na nangangailangan ng halos 0.3 kWh araw-araw, at mga internet router na kumukuha ng humigit-kumulang 10 watts nang paikut-ikot. Ang sistema ay agad na lumilipat sa backup power sa loob lamang ng isang bahagi ng isang segundo. Ayon sa pananaliksik tungkol sa kakayahang maka-rekober ng enerhiya, kapag tama ang sukat ng baterya, karamihan sa mga bahay na may karaniwang 5 kW na solar setup ay kayang mapanatili ang pangunahing paggamit nang tatlong araw o higit pa nang walang koneksyon sa grid.

Mga Nangungunang Solusyon: Tesla Powerwall at Iba Pang Mga Sistema ng Solar-Plus-Storage

Patuloy na nangunguna ang Powerwall ng Tesla sa merkado dahil sa 13.5 kWh nitong storage at 5 kW na patuloy na power output, bagaman may mga bagong opsyon na ngayon tulad ng LG RESU Prime (na may 16 kWh) matapos makapasa sa mga pamantayan ng UL-9540 certification. Batay sa mga numero sa industriya, ang mga kasalukuyang sistema ng solar storage ay kayang-pangasiwaan ang awtomatikong failover halos 98% ng oras, na mas mataas kumpara sa mga lumang lead-acid battery na umabot lamang ng mga 72%. Ang mga kamakailang pagsusuri ay nagpapakita na ang karamihan sa mga sistemang ito ay nakakabalik ng humigit-kumulang 90% ng mahahalagang pangangailangan sa kuryente sa loob lamang ng 15 segundo kapag bumagsak ang pangunahing grid. Ang ganitong uri ng reliability ay malaking pagkakaiba para sa mga may-ari ng bahay na nag-aalala tungkol sa mga brownout.

Advanced Inverter Technology para sa Tuluy-tuloy na Pagganap ng Sistema ng Solar Energy

Standard vs. Grid-Forming Inverters sa Mga Sistema ng Solar Energy

Ang mga karaniwang inverter na ginagamit sa grid-connected na solar setup ay lubos na umaasa sa pangunahing electrical grid upang mapanatiling maayos ang boltahe at dalas. Kapag may power outage, ang mga karaniwang yunit na ito ay awtomatikong nag-shu-shutdown bilang isang hakbang sa kaligtasan upang maiwasan ang anumang panganib sa mga lineworker na maaaring gumagawa sa nasirang imprastruktura. Kinakailangan nilang sumunod sa ilang mga alituntunin sa kaligtasan tulad ng nakasaad sa UL 1741 na nagsasaad na dapat putulin ang lahat ng koneksyon kung ang pangunahing grid ay nawalan ng kuryente. Sa kabilang dako, ang tinatawag na grid-forming inverters ay gumagana naman nang magkaiba. Ang mga 'badoy' na ito ay nagsisilbing sariling maliit na generator ng kuryente, na bumubuo ng kung ano ang tinatawag na microgrid sa pamamagitan ng matalinong software na nagbibigay-daan sa kanila na kontrolin nang hiwalay ang boltahe at dalas nang hindi umaasa sa anumang panlabas na signal. Ayon sa mga kamakailang pag-aaral na nailathala sa iba't ibang journal tungkol sa solar tech, ang mga bagong bersyon ng mga grid-forming system na ito ay kayang bumangon nang mag-isa kaagad pagkatapos ng blackout at maayos na makakonekta sa umiiral na battery backup. Bagama't tiyak na ito ay nagpapalakas ng kakayahang makaraos ng tahanan laban sa brownout, may bahagyang gastos ito dahil karamihan sa mga residential solar panel ngayon ay walang ganitong kakayahan. Ayon sa estadistika mula sa Kagawaran ng Enerhiya noong nakaraang taon, humigit-kumulang 85 porsiyento ng mga bahay na may solar ay wala pa ring tampok na ito para sa tunay na kalayaan sa enerhiya.

Mga Islandable System: Paano Gumagana nang Mag-isa ang Solar sa Panahon ng Brownout

Ang mga sistemang solar na kayang gumana nang mag-isa mula sa pangunahing grid ng kuryente ay pinagsama ang espesyal na mga inverter at imbakan ng baterya upang makapaghiwalay kapag may brownout ngunit patuloy pa ring masustentuhan ng kuryente ang mahahalagang kagamitan. Kapag nakadetect ang ganitong sistema ng anumang problema sa koneksyon sa grid, ang mga relay naman ay agad na kumikilos upang ihiwalay ang bahay mula sa linyang pangkuryente. Pagkatapos, ipinapadala ng sistema ang kuryenteng galing sa mga panel na solar sa pamamagitan ng mga sopistikadong hybrid inverter upang mapunan ang baterya at mapatakbo ang mga mahahalagang gamit. Upang makamit ang magandang resulta, kinakailangang tugma ang dami ng kuryenteng napoprodukto ng araw sa dami ng nakakaimbak. Masakit sa karamihan na ang 10kWh na baterya ay gumagana nang maayos kasama ang humigit-kumulang 5kW na mga panel na solar, na karaniwang kayang sustentuhan ang pangunahing pangangailangan sa loob ng 12 hanggang 24 oras, kahit sa mga mapanlinlang na araw. Dahil sa pagdami ng mga sunog sa gubat at bagyo na naging karaniwang suliranin, tumaas nang malaki ang pagtanggap dito. Halos 42% ng lahat ng bagong instalasyon ng solar sa mga lugar na madalas putol ang kuryente ay may tampok na islanding ngayon, kumpara lamang sa 18% noong 2020, ayon sa datos mula sa Renewable Energy Lab noong nakaraang taon.

Mga Hybrid na Sistema ng Solar: Disenyo para sa Kasiguraduhan at Kalayaan mula sa Grid

Pinagsamang Koneksyon sa Grid kasama ang Arkitektura ng Sistema ng Enerhiyang Solar na Handa sa Brownout

Pinagsama-samang sistema ng solar at grid na may kasamang baterya at matalinong kontrol ang hybrid solar systems upang patuloy na gumana kahit may brownout. Hindi katulad ng karaniwang grid-tied system na makikita sa ibang lugar, mayroon itong tinatawag na Energy Management System (EMS) na pumipili nang palitan sa regular na kuryente, sa solar power na kasalukuyang nabubuo, at sa kuryenteng naka-imbak sa mga baterya. Halimbawa, isang instalasyon kung saan naglagay ang isang tao ng mga solar panel kasama ang lithium ion batteries at isang espesyal na inverter na sertipikado ayon sa UL 1741 standards. Ang ganitong sistema ay kayang mag-disconnect sa pangunahing grid tuwing may blackout ngunit patuloy pa ring mapapatakbo ang mahahalagang kagamitan. Ayon sa isang kamakailang ulat noong nakaraang taon tungkol sa mga uso sa renewable energy, kung maayos ang pagkaka-setup, ang mga hybrid system na ito ay nagpapababa ng hanggang 92 porsyento sa posibilidad ng buong pagkawala ng kuryente kumpara lamang sa pagkakaroon ng solar panel nang walang backup. Karaniwang kinakailangan sa ganitong uri ng instalasyon ay ang mga sumusunod:

• Mga bi-directional na inverter na nagpapagana ng maayos na paglipat sa pagitan ng mga pinagkukunan ng enerhiya
• Matalinong Pagpaplano ng Baterya na binibigyang-prioridad ang mahahalagang circuit habang may pangmatagalang brownout
• Mga kakayahan sa grid-forming na nagpapastabil ng voltage nang hindi umaasa sa kuryente mula sa utility

Pag-aaral ng Kaso: Mga Hybrid na Solar na Instalasyon sa mga Bahaging Marumi sa California

Ang Sonoma County ay naging isang uri ng pagsubok para sa kakayahang umangkop sa enerhiya matapos ang mga sunog sa kagubatan ay nag-iwan ng kuryente sa loob ng mahigit 14,000 oras sa buong county noong nakaraang taon lamang. Ayon sa data mula sa California Energy Commission na inilabas noong unang bahagi ng taong ito, ang mga sambahayan na nag-install ng mga hybrid solar setup ay nakakita ng kanilang oras ng pag-urong bumaba ng halos 83% bawat taon kumpara sa mga patuloy na umaasa lamang sa grid. Kunin ang isang partikular na tahanan bilang halimbawa na kanilang pinag-aralan doon - may 15 kWh na baterya na sinamahan ng 10 kW na halaga ng mga solar panel. Nang mag-umpisa ang mga Power Shutdown ng Public Safety, ang setup na ito ang nagpaandar ng refrigerator, nag-power ng mga mahalagang kagamitan sa medisina, at nag-ipon pa ng mga pangunahing kakayahan sa komunikasyon sa loob ng tatlong araw. Ang mga numero ay nagsasabi rin ng isang kagiliw-giliw na kuwento: ang mga uri ng hybrid system ay kumakatawan ngayon ng halos kalahati (mga 41%) ng lahat ng mga bagong solar installation sa mga lugar na may mataas na panganib sa sunog. Pinatuloy ng mga lokal na pamahalaan ang mga naka-update na pamantayan sa gusali habang ang mga taga-asuransi ay nag-aalok ng mas mahusay na mga rate para sa mga ari-arian na may mga pagpipilian sa backup na kuryente, na lumilikha ng nakikita ng marami bilang isang panalo-panalo na sitwasyon para sa parehong kaligtasan at pangmat

FAQ

Bakit tumitigil ang mga sistema ng solar energy tuwing brownout?

Ang mga grid-tied na sistema ng solar energy ay tumitigil tuwing brownout upang maiwasan ang pagbabaon ng kuryente sa hindi gumagana na mga linya, na nagtitiyak sa kaligtasan ng mga utility worker. Ginagawa ito gamit ang isang mekanismo ng kaligtasan na kilala bilang anti-islanding protection.

Maari bang magtrabaho nang mag-isa ang mga sistema ng solar tuwing may brownout?

Oo, ang mga sistema ng solar na may grid-forming inverters at bateryang pang-imbak ay maaring magtrabaho nang mag-isa tuwing may brownout. Ang mga sistemang ito ay nakakalikha ng microgrid, na nagbibigay-daan upang suplayan ng kuryente ang mga mahahalagang kagamitan kahit na patay ang pangunahing grid.

Ano ang benepisyo ng hybrid na mga sistema ng solar?

Ang hybrid na mga sistema ng solar ay pinagsama ang koneksyon sa grid kasama ang bateryang imbakan at matalinong kontrol, na nagbibigay-daan upang mapanatili ang suplay ng kuryente tuwing may brownout. Ang mga sistemang ito ay mas maaasahan at malaya kumpara sa karaniwang grid-tied na sistema.

Paano nagbibigay ng backup na kuryente ang mga baterya ng solar?

Ang mga baterya ng solar ay nag-iimbak ng sobrang kuryente na nabubuo tuwing araw para gamitin sa gabi o noong may brownout. Ang mga ito ay awtomatikong gumagana kapag nawala ang pangunahing suplay ng kuryente, na nagbibigay-kuryente sa mga mahahalagang bagay tulad ng ref at medikal na kagamitan.