Falowniki hybrydowe receptą na blackout?

Czym jest blackout?

Blackout jest rozległą awarią energetyczną o nagłym i niespodziewanym charakterze, w wyniku czego następuje długotrwała przerwa w dostawie energii elektrycznej. Przyczyn może być wiele, jednak największy wpływ na wystąpienie tego typu awarii mają ekstremalne zjawiska pogodowe, w tym obfite opady śniegu czy upały. Czy możliwe jest zabezpieczenie się przez w 100% przed blackoutem? Niestety…

Jak taka awaria odnosi się do użytkowania instalacji fotowoltaicznych?

Wydaje się, że skoro głównym zadaniem instalacji fotowoltaicznych jest produkcja energii elektrycznej, to wystąpienie zjawiska typu blackout ich nie dotyczy. Rzeczywistość okazuje się inna. Instalacje oparte o szeregowy falownik podłączony do sieci, są podatne na awarie sieci. Dlaczego? Wszystkie falowniki, które są w stanie wprowadzać energię wytworzoną w systemie fotowoltaicznym, wyłączą się w momencie zaniku napięcia w sieci energetycznej. Podyktowane jest to głównie kwestią bezpieczeństwa osób, które będą pracować przy usuwaniu takich awarii.

Falowniki hybrydowe pracują bez względu na zanik napięcia

Inaczej sprawa wygląda w przypadku instalacji fotowoltaicznych wyposażonych w falowniki hybrydowe. Ich zastosowanie umożliwia zaopatrzenie systemu w magazyny energii. Jakie są główne korzyści takiego rozwiązania?

• przede wszystkim zwiększenie zużycia własnego energii elektrycznej (tzw. autokonsumpcji); nadwyżki wyprodukowanej energii w pierwszej kolejności gromadzone są w akumulatorach, a nie oddawane od razu do sieci,
• korzyści z ograniczenia obciążenia szczytowego – obciążenie szczytowe to czas w ciągu dnia, kiedy występuje największe zapotrzebowanie na energię, najczęściej wieczorem. Korzystając w tym czasie z energii zgromadzonej w akumulatorach, można ograniczyć pobieranie energii z sieci,
• zapewnienie podtrzymania obciążeń krytycznych – w przypadku zaniku napięcia w sieci (wystąpienie awarii, np. blackout) można zapewnić działanie najważniejszych urządzeń w budynku.

W tym miejscu należy zwrócić uwagę na rodzaje zasilania:

• backup – zasilanie awaryjne: w przypadku zaniku napięcia w sieci falownik zasila tylko wydzielone obwody elektryczne,
• full backup – pełne zasilanie awaryjne: w przypadku zaniku napięcia w sieci falownik przechodzi w tryb pracy wyspowej i zasila wszystkie obwody w budynku z magazynu energii oraz bieżącej produkcji z instalacji fotowoltaicznej,
• Multi Flow Technology – jednoczesne przesyłanie energii w dwóch kierunkach, np. zasilanie budynku z magazynu energii i jednoczesne ładowanie go z fotowoltaiki.

Jak dostosować instalację fotowoltaiczną do pracy w trybie zasilania awaryjnego? Załóżmy, że system jest już wyposażony w falownik hybrydowy. Oprócz niego należy zastosować:

• licznik poboru i zużycia energii,
• przełącznik, który przełącza układ w tryb zasilania awaryjnego,
• magazyn energii.

Jak dobrać pojemność magazynu energii?

"Pojemność magazynu energii najlepiej dobrać do zużycia energii w godzinach, w których sieć w budynku nie jest zasilana z instalacji fotowoltaicznej. Jeżeli użytkownik nie wie dokładnie, ile kWh energii zużywa, może to w prosty sposób sprawdzić – wystarczy odczytać wskazanie licznika po zmroku i następnego dnia rano. Różnica wskaże zużycie w godzinach nocnych. Drugim bardzo ważnym aspektem jest pobór szczytowy w budynku. Akumulator pracuje z określonym napięciem i ma określony maksymalny pobór prądu. Jeżeli w danej chwili w budynku pobór energii będzie zbyt duży, akumulator nie będzie w stanie pokryć całego zapotrzebowania i wyłączy się. Rozwiązaniem jest zastosowanie większego akumulatora, żeby zwiększyć napięcie pracy oraz maksymalny chwilowy pobór prądu. Jest to możliwe ze względu na fakt, że akumulatory charakteryzują się elastycznością pod kątem przyszłej rozbudowy. Ich pojemność można zwiększyć, dołączając dodatkowy segment.

Kluczową kwestią na etapie doboru jest również sprawdzenie kompatybilności akumulatora danego producenta z konkretnym modelem falownika fotowoltaicznego." - komentuje Marcin Kobas – Specjalista ds. techniczno-serwisowych SOLGEN.

Przykład zastosowania falownika hybrydowego SolarEdge z dedykowanym magazynem energii. Źródło własne Solgen.

Zasilanie awaryjne nawet bez magazynów energii?

Takie rozwiązanie również jest możliwe. Jeden z falowników hybrydowych dostępnych na rynku – Fronius GEN24 – posiada wbudowaną funkcję zasilania rezerwowego PV Point. Funkcja ta, w momencie braku napięcia w sieci, umożliwia uruchomienie zasilania awaryjnego poprzez wyprowadzony zacisk OP (Opportunity Power). W najprostszy sposób może być ono zrealizowane poprzez podłączenie przewodu z falownika i wyprowadzenie gniazdka. W przypadku braku zasilania z sieci można zasilać wybrane obwody, a tym samym urządzenia konieczne do działania. Wystarczy podłączyć je do gniazdka. Wyjście to nie jest zasilane w momencie, gdy napięcie w sieci występuje.

Ważne! Zacisk OP może być zasilany jednofazową energią o maksymalnej mocy 3 kW, ale pod warunkiem, że dostępna jest wystarczająca ilość energii z modułów fotowoltaicznych.

Dla użytkowników instalacji fotowoltaicznych jest to rozwiązanie o tyle wygodne, że nie wymaga wykonywania dodatkowych prac instalacyjnych – wystarczy podłączyć jedno gniazdko na etapie montażu falownika. Ponadto zasilanie to jest uruchamiane automatycznie, ok. 40 sekund od momentu wykrycia zaniku napięcia w sieci.

Podsumowując – posiadając instalację fotowoltaiczną, można częściowo zabezpieczyć się przed przerwami w dostawie energii lub bardziej poważną awarią, jaką jest blackout, i zapewnić zasilanie podstawowych urządzeń. Coraz więcej producentów falowników oferuje urządzenia hybrydowe, które w połączeniu z magazynami energii stanowią zasilanie awaryjne, ale również pozwalają na znaczne zwiększenie autokonsumpcji produkowanej energii elektrycznej, tym samym zwiększając opłacalność całej inwestycji w instalację fotowoltaiczną.