Sursa: cleanenergyreview
Ce este cuplajul ac sau dc
Cuplajul de curent alternativ sau continuu se referă la modul în care panourile solare sunt cuplate sau legate de un sistem de stocare a energiei sau de baterii.
Tipul de conexiune electrică între o matrice solară și o baterie poate fi fie curent alternativ (AC) sau curent continuu (DC). AC este atunci când fluxurile de curent rapid înainte și înapoi (aceasta este ceea ce rețeaua de energie electrică utilizează pentru a opera) și DC este în cazul în care fluxurile de curent într-o singură direcție. Cele mai multe circuite electronice folosesc DC, în timp ce panourile solare produc DC, iar bateriile stochează energia dc. Cu toate acestea, majoritatea aparatelor electrice funcționează pe curent alternativ. Acesta este motivul pentru toate casele și întreprinderile au circuite AC. DC poate fi convertit la AC folosind un invertor, dar, după se explică mai jos unele de energie este întotdeauna pierdut în conversie.
Evoluția bateriei solare
Simple DC cuplat sisteme de baterii solare au fost folosite o dată numai pentru sisteme de alimentare de la distanță și off-grilă de case, dar în ultimul deceniu invertor tehnologie avansat rapid și a condus la dezvoltarea de noi AC cuplat configurații de stocare a energiei. Cu toate acestea, dc cuplat sisteme sunt departe de a fi mort, de fapt, de încărcare un sistem de baterii folosind un controler de încărcare solară sau invertor solar hibrid este încă cea mai eficientă metodă disponibilă.
În ultimii ani, tehnologia bateriilor s-a îmbunătățit semnificativ, multe noi tipuri de baterii cu litiu apărând pe măsură ce producătorii explorează diferite moduri de a adăuga sau de a cupla baterii la sistemele solare noi sau existente. Originalul Tesla Powerwall a fost primul sistem de baterii DC "de înaltă tensiune". De atunci, bateriile de tensiune mai mare (200-500V) au devenit din ce în ce mai populare și sunt utilizate cu invertoare hibride specializate. Mai recent, bateriile AC au fost dezvoltate de mulți producători de energie solară de top, inclusiv Tesla, Sonnen și Enphase.
Cu multe soiuri complexe de sisteme de stocare a bateriilor acum disponibile, aici vom explica avantajele și dezavantajele fiecărui tip.
Cele 4 tipuri principale de sisteme de baterii solare
Sisteme cuplate dc
Sisteme cuplate AC
Sisteme de baterii AC
Sisteme de invertor hibrid
Notă: Numai sistemele cuplate dc sau ac sunt utilizate în general pentru instalații solare în afara rețelei. Noi explicăm motivele pentru care de mai jos, precum și o comparație a AC vs DC cuplat solare pentru sistemele de energie off-grid.
Important: Acesta este doar un ghid! Pentru mai puține informații tehnice, consultați ghidul de bază pentru selectarea sistemului de baterii solare home grid sau off-grid. Sistemele de stocare a energiei solare și a bateriilor trebuie să fie instalate de un profesionist electric/solar licențiat. Sistemele de stocare a energiei solare/energie generează și stochează cantități uriașe de energie care pot duce la daune sau vătămări grave dacă instalația nu respectă toate reglementările relevante, standardele & orientările industriei.
1. Sisteme cuplate DC
Dc sisteme cuplate au fost folosite de zeci de ani în instalații solare off-grid și de capacitate mică de automobile / sisteme de putere cu barca. Cele mai frecvente sisteme cuplate dc folosesc controlere de încărcare solară (de asemenea, cunoscut sub numele de regulatoare solare) pentru a încărca o baterie direct de la solare, plus un invertor baterie pentru a furniza energie de curent alternativ la aparatele de uz casnic.
Diagrama de bază a sistemului de baterii solare cuplat (în afara grilei)
Pentru microsisteme, ar fi cele utilizate în rulote / bărci sau colibe, controlere simple de tip PWM solare sunt foarte low-cost mod de a conecta 1 sau 2 panouri solare pentru a încărca o baterie de 12 volți. PWM (modularea lățimii pulsului) controlere vin în mai multe dimensiuni diferite și costul cât mai puțin de 25 dolari pentru o versiune mică 10A.
Pentru sistemele mai mari, controlerele de încărcare solară MPPT sunt cu până la 30% mai eficiente și disponibile într-o gamă de dimensiuni de până la 100A. Spre deosebire de controlerele PWM simple, sistemele MPPT pot funcționa la tensiuni de coarde mult mai mari, de obicei până la 150 Volți DC. Cu toate acestea, acest lucru este încă relativ scăzut în comparație cu rețea-cravată invertoare solare șir care operează 300-600V.
Regulatoare de sarcină solară MPPT de înaltă tensiune
Mai puternice, controlere solare de înaltă tensiune sunt disponibile; până la 250V de la Victron Energy și 300V de la AERL în Australia. Există, de asemenea, chiar mai mare 600V unități disponibile de la Schneider Electric și Morningstar. Acestea sunt mult mai scumpe și nu au mai multe intrări MPPT ca invertoare de șir solare multe utilizate în sistemele de cuplată AC. Cu toate acestea, controlerul de încărcare MPPT sunt încă o modalitate relativ ieftină și foarte sigură de a asigura încărcarea bateriilor chiar și în cazul unei opriri a invertorului de curent alternativ - acest lucru este deosebit de important în locații îndepărtate.
Avantaje
Eficiență foarte mare - eficiență de încărcare a bateriei de până la 99% (utilizând MPPT)
Configurare cu costuri reduse pentru sisteme de alimentare cu dimensiuni mai mici de până la 5kW
Ideal pentru sisteme auto sau marine mici care necesită doar 1 - 2 panouri solare.
Modular - Panouri le suplimentare și controlere pot fi adăugate cu ușurință, dacă este necesar.
Foarte eficient pentru alimentarea aparatelor de curent continuu și a sarcinilor.
În cazul în care un furnizor de servicii de energie electrică restricționează sau limitează capacitatea de rețea-tie solare permise (de exemplu, 5kW max), solare suplimentare pot fi adăugate prin cuplarea DC un sistem de baterii.
Dezavantajele
Mai complexe pentru sistemele de configurare de mai sus 5kW ca de multe ori mai multe siruri de caractere sunt necesare în paralel, plus string fuzionare.
Poate deveni scump pentru sistemele de peste 5kW ca mai multe controlere de încărcare solară de înaltă tensiune sunt necesare.
Eficiență ușor mai scăzută dacă alimentează sarcini mari de curent alternativ în timpul zilei datorită conversiei de la DC(PV) la DC(batt) la AC.
Multe controlere solare nu sunt compatibile cu sistemele de baterii cu litiu gestionate, ar fi LG Chem RESU sau BYD B-Box.
2. Sisteme cuplate AC
Sistemele cuplate AC utilizează un invertor solar cu șir cuplat cu un invertor avansat multi-mode sau invertor / încărcător pentru a gestiona bateria și grila / generator. Deși relativ simplu de configurat și foarte puternic, acestea sunt ușor mai puțin eficiente (90-94%) la încărcarea unei baterii în comparație cu sistemele cuplate dc (98%). Cu toate acestea, aceste sisteme sunt foarte eficiente la alimentarea sarcinilor mari de curent alternativ în timpul zilei, iar unele pot fi extinse cu invertoare solare multiple pentru a forma micro-rețele.
Diagrama de bază a aspectului unui sistem de baterii solare cuplat AC - Grila-cravată (hibrid) de configurare
Cele mai multe case moderne off-grilă utilizează sisteme de curent alternativ cuplată datorită invertorului/încărcătoarelor avansate multi-mode, comenzilor generatoarelor și caracteristicilor de gestionare a energiei. De asemenea, deoarece invertoare solare șir funcționează cu tensiuni de înaltă DC (600V sau mai mare), matrice solare mai mari pot fi instalate cu ușurință. Cuplajul de curent alternativ este, de asemenea, potrivit pentru sistemele comerciale medii până la mari în 3 faze.
Avantaje
Eficiență mai mare atunci când este utilizat pentru alimentarea aparatelor de curent alternativ în timpul zilei, ar fi aerul condiționat, pompele de piscină și sistemele de apă caldă (până la 96%).
În general, costul de instalare mai mic pentru sistememai mari de peste 5kW.
Poate utiliza mai multe invertoare solare șir în mai multe locații (Micro-grile cuplate AC)
Cele mai multe invertoare solare șir de mai sus 3kW au intrări MPPT dual, astfel încât siruri de caractere de panouri pot fi instalate la diferite orientări și unghiuri de înclinare.
Sistemeavansate de curent alternativ pot utiliza o combinație de cuplare a c.a. și dc (Notă: acest lucru nu este posibil cu unele baterii cu litiu)
Dezavantajele
Eficiență redusă la încărcarea unui sistem de baterii - aproximativ 92%
Invertoare solare de calitate pot fi scumpe pentru sisteme mici.
Eficiență redusă la alimentarea sarcinilor directe de curent continuu în timpul zilei.
3. Baterii AC
Bateriile AC sunt o nouă evoluție a stocării bateriilor pentru casele conectate la rețea, care permit bateriilor să fie ușor de conectat la ac cuplat la instalația solară nouă sau existentă. Bateriile AC constau din celule de baterii cu litiu, un sistem de gestionare a bateriei (BMS) și invertor/încărcător, toate într-o singură unitate compactă.
Aceste sisteme combină o baterie dc cu un invertor baterie AC, dar sunt proiectate numai pentru sistemele conectate la rețea ca invertoare (transformatorless) nu sunt de obicei suficient de puternic pentru a rula cele mai multe case complet off-grilă. Cea mai cunoscută baterie ac este Tesla Powerwall 2, împreună cu SonnenBatterie, care este mai frecventă în Europa și Australia. Leading micro invertor companie Enphase Energy, de asemenea, producător un sistem foarte compact de baterii AC pentru uz casnic. Aceste sisteme sunt, în general, simplu de instalat, modulare și una dintre alegerile cele mai economice pentru stocarea de energie solară pentru utilizare ulterioară.
Diagrama de bază a aspectului unei baterii de c.a. cuplată cu un sistem solar de c.a. - Grilă-cravată (nu se afișează nicio copie de rezervă)
Invertoare de baterii cuplate AC
O tendință mai recentă este de a utiliza un invertor de cuplare AC "retehnologizare" pentru a crea un sistem de baterie ac. Aceste sisteme folosesc un invertor specializat baterie cuplată AC, ar fi sma soare băiat de stocare, împreună cu o baterie comună DC, ar fi populare LG chem RESU.
Avantaje
Easy retehnologizare - pot fi adăugate la casele cu o instalație solară existentă
Mod economic de a adăuga stocarea energiei.
În general, simplu de instalat.
Sistem modular pentru a permite extinderea.
Dezavantajele
Eficiență mai scăzută datorită conversiei (DC - AC - DC) - aproximativ 90%
Unele baterii de c.a. nu pot funcționa ca sursă de rezervă (Enphase)
Nu este proiectat pentru instalații în afara rețelei.
4. Sisteme de invertor hibrid
Sistemele hibride pot fi descrise ca un sistem de baterii solare cuplat în dc conectat la rețea. Ele vin în mai multe configurații diferite și de obicei, utilizați un invertor hibrid sau multi-mode. Invertoarele hibride moderne încorporează controler/uri MPPT de înaltă tensiune și invertor/încărcătoare de baterii într-o unitate comună. Invertoarele hibride de primă generație au fost compatibile cu sistemele de baterii cu plumb sau litiu de 48V, însă în ultimii ani sistemele hibride de tensiune mai mare (400V+) au devenit din ce în ce mai populare.
De înaltă tensiune sau de joasă tensiune? Bateriile de înaltă tensiune de înaltă generație funcționează în intervalul de 300-500V DC (400V nominal), spre deosebire de sistemele tradiționale de baterii de 48V. Acest lucru oferă mai multe avantaje, inclusiv o eficiență sporită, deoarece matricea solară funcționează de obicei la 300-600V, ceea ce este foarte similar cu tensiunea bateriei.
Bateriile de înaltă tensiune (400V) de nouă generație și invertoarele hibride compatibile utilizează sisteme de baterii cu litiu care funcționează între 200-500V DC, mai degrabă decât 48V. Bateriile de înaltă tensiune pot fi configurate în două moduri diferite:
DC cuplat între matrice solare și invertor.
DC cuplat direct la un invertor hibrid compatibil (după se arată mai jos).
Deoarece majoritatea rețelelor solare funcționează la tensiuni înalte în jurul valorii de 300-600V, bateriile de înaltă tensiune utilizează convertoare dc-dc eficiente cu pierderi foarte mici. Prima generație Tesla Powerwall a fost prima baterie de 400V disponibilă și a fost împerecheată cu popularul invertor hibrid SolarEdge Storedge.
Art.hot. nou LG chem RESUH baterie range is acum unul de la most popular LV 400V baterie sistem folositor being compatible cu mulți hybrid invertoare a cuprinde SolarEdge Magazin, SMA sunny băiat magazin și Solax X-hybrid Gen 3.
Diagrama de bază a unui invertor solar hibrid cu sistem de baterii DC
Avantaje
Economic și simplu de instalat
Opțiuni compacte, modulare pentru baterii
Dimensiuni mai mici ale cablului și pierderi reduse utilizând sisteme de înaltă tensiune (baterii de 400 V)
Pot fi modernizate la "unele" instalații solare existente.
Încărcare a bateriei de înaltă eficiență - aproximativ 95%
Numărul tot mai mare de invertoare hibride devin disponibile
Dezavantajele
Unele sisteme nu pot funcționa ca sursă de alimentare de rezervă
Multe sisteme cu back-up au o întârziere de 3-5 secunde în timpul unei pene de curent
În general, nu este potrivit pentru instalațiile în afara rețelei din cauza invertoarelor hibride fără transformare, cu o calificare scăzută la supratensiune și fără comenzi ale generatorului.
