Źródło: cleanenergyreview
Co to jest złącze AC lub DC
Sprzęgło PRĄDU PRZEMIENNEGO lub DC odnosi się do sposobu, w jaki panele słoneczne są sprzężone lub połączone z magazynowaniem energii lub systemem baterii.
Typ połączenia elektrycznego między układem słonecznym a baterią może być prądem zmiennym (AC) lub prądem stałym (DC). AC jest wtedy, gdy prąd przepływa szybko do przodu i do tyłu (to jest to, co sieć elektryczna wykorzystuje do pracy) i DC jest, gdy prąd przepływa w jednym kierunku. Większość obwodów elektronicznych używa dc, podczas gdy panele słoneczne wytwarzają dc, a baterie magazynują energię DC. Jednak większość urządzeń elektrycznych działa na ac. Dlatego wszystkie domy i firmy mają obwody AC. Dc mogą być konwertowane na AC za pomocą falownika, ale, jak wyjaśniono poniżej niektóre energii jest zawsze tracone w konwersji.
Ewolucja baterii słonecznej
Proste systemy baterii słonecznych sprzężone z prądem stałym były kiedyś używane tylko do zdalnych systemów zasilania i domów off-grid, ale w ciągu ostatniej dekady technologia falownika szybko się rozwinęła i doprowadziła do opracowania nowych konfiguracji magazynowania energii sprzężone z ac. Jednak systemy sprzężone z prądem stałym są dalekie od śmierci, w rzeczywistości ładowanie systemu baterii za pomocą kontrolera ładowania słonecznego lub hybrydowego falownika słonecznego jest nadal najbardziej efektywną dostępną metodą.
W ostatnich latach technologia baterii znacznie się poprawiła, a wiele nowych typów baterii litowych pojawia się, gdy producenci badają różne sposoby dodawania lub parowania baterii do nowych lub istniejących systemów słonecznych. Oryginalna Tesla Powerwall była pierwszym "wysokonapięciowym" systemem akumulatorów DC. Od tego czasu akumulatory o wyższym napięciu (200-500V) stają się coraz bardziej popularne i są stosowane w specjalistycznych falownikach hybrydowych. Ostatnio baterie AC zostały opracowane przez wielu wiodących producentów energii słonecznej, w tym Tesla, Sonnen i Enphase.
Z wielu złożonych odmian systemów magazynowania baterii teraz dostępne, tutaj wyjaśniamy zalety i wady każdego typu.
4 główne typy baterii słonecznych
Systemy sprzężone z prądem stałym
Systemy sprzężona prądem przemienna
Systemy akumulatorów ac
Hybrydowe systemy falowników
Uwaga: Tylko systemy sprzężone z prądem stałym lub ac są zwykle używane do instalacji słonecznych poza siecią. Wyjaśniamy powody poniżej, a także porównanie AC vs DC sprzężone słonecznej dla systemów zasilania off-grid.
Ważne: To jest tylko przewodnik! Aby uzyskać mniej informacji technicznych, zapoznaj się z podstawowym przewodnikiem po wyborze domowego systemu baterii słonecznych lub sieci. Systemy magazynowania energii słonecznej i baterii muszą być zainstalowane przez licencjonowanego specjalistę elektrycznego / słonecznego. Systemy magazynowania energii słonecznej/energetycznej generują i przechowują ogromne ilości energii, co może spowodować uszkodzenie lub poważne obrażenia, jeśli instalacja nie spełnia wszystkich odpowiednich przepisów, norm i wytycznych branżowych.
1. Systemy sprzężone z prądem stałym
Systemy sprzężone z prądem stałym są stosowane od dziesięcioleci w instalacjach solarnych off-grid i małych systemach zasilania motoryzacyjnego / żeglowego. Najpopularniejsze systemy sprzężone z prądem stałym wykorzystują sterowniki ładowania słonecznego (znane również jako regulatory energii słonecznej) do ładowania baterii bezpośrednio z energii słonecznej, a także falownik akumulatora do zasilania ac do urządzeń gospodarstwa domowego.
Podstawowy schemat układu systemu baterii słonecznych sprzężonych z dc (off-grid)
W przypadku mikroukładów, takich jak te używane w przyczepach kempingowych / łodziach lub chatach, proste kontrolery słoneczne typu PWM są bardzo tanim sposobem na podłączenie 1 lub 2 paneli słonecznych do ładowania baterii 12 V. Kontrolery PWM (pulse width modulation) są dostępne w wielu różnych rozmiarach i kosztują zaledwie $ 25 za małą wersję 10A.
W przypadku większych systemów kontrolery ładowania słonecznego MPPT są do 30% bardziej wydajne i dostępne w różnych rozmiarach do 100A. W przeciwieństwie do prostych sterowników PWM, systemy MPPT mogą pracować przy znacznie wyższym napięciu strunowym, zazwyczaj do 150 V DC. Jednak jest to nadal stosunkowo niskie w porównaniu do sieci-tie falowników strun słonecznych, które działają 300-600V.
Sterowniki ładowania słonecznego MPPT o wyższym napięciu
Dostępne są bardziej wydajne sterowniki słoneczne o wyższym napięciu; do 250V firmy Victron Energy i 300V od AERL w Australii. Istnieją również jeszcze wyższe jednostki 600V dostępne od Schneider Electric i Morningstar. Są one znacznie droższe i nie mają wielu wejść MPPT, takich jak wiele falowników strun słonecznych używanych w systemach sprzężonych ac. Jednak kontroler ładowania MPPT jest nadal stosunkowo tanim i bardzo bezpiecznym sposobem zapewnienia ładowania baterii nawet w przypadku wyłączenia falownika AC - jest to szczególnie ważne w odległych lokalizacjach.
Zalety
Bardzo wysoka wydajność - do 99% wydajności ładowania akumulatora (przy użyciu MPPT)
Świetna konfiguracja o niskich kosztach dla mniejszych systemów sieciowych o wysunienia do 5kW
Idealny do małych systemów samochodowych lub morskich wymagających tylko 1 - 2 paneli słonecznych.
Modułowe - Dodatkowe panele i kontrolery można łatwo dodać w razie potrzeby.
Bardzo wydajny do zasilania urządzeń i ładunków prądu stałego.
Jeśli dostawca usług energetycznych ogranicza lub ogranicza pojemność energii słonecznej z mocą sieciową (tj. maks. 5kW), dodatkowe urządzenia solarne mogą zostać dodane przez sprzęgło prądowe systemu baterii.
Wady
Bardziej złożone systemy konfiguracji powyżej 5kW, jak często wiele ciągów są wymagane równolegle, plus ciąg utrwalania.
Może stać się kosztowne dla systemów powyżej 5kW, ponieważ wymagane są wiele sterowników ładowania słonecznego o wyższym napięciu.
Nieco niższa wydajność w przypadku zasilania dużych obciążeń ac w ciągu dnia z powodu konwersji z DC (PV) na DC (batt) na AC.
Wiele kontrolerów słonecznych nie jest kompatybilnych z "zarządzanymi" systemami baterii litowych, takimi jak LG Chem RESU lub BYD B-Box.
2. Systemy sprzężona prądem przemiennych
Systemy sprzężona ac wykorzystują falownik słoneczny w połączeniu z zaawansowanym falownikiem wielomodowym lub falownikiem / ładowarką do zarządzania baterią i siecią / generatorem. Mimo że są stosunkowo proste w konfiguracji i bardzo wydajne, są nieco mniej wydajne (90-94%) przy ładowaniu akumulatora w porównaniu z systemami sprzężonych z prądem stałym (98%). Jednak systemy te są bardzo wydajne w zasilaniu wysokich obciążeń ac w ciągu dnia, a niektóre mogą być rozszerzone o wiele falowników słonecznych do tworzenia mikro-sieci.
Podstawowy schemat układu systemu akumulatorów słonecznych sprzężonych z zasilaniem prądem elektrycznym - konfiguracja grid-tie (hybrydowa)
Większość nowoczesnych domów off-grid korzysta z systemów sprzężonych ac ze względu na zaawansowane wielomodowe falownik / ładowarki, sterowanie generatorem i funkcje zarządzania energią. Również dlatego, że falowniki strunowe działają z wysokimi napięciami DC (600V lub wyższymi), większe panele słoneczne można łatwo zainstalować. Sprzęgło AC doskonale nadaje się również do średnich i dużych 3-fazowych systemów komercyjnych.
Zalety
Wyższa wydajność w przypadku zasilania urządzeń prądu przemiennych w ciągu dnia, takich jak klimatyzacja, pompy basenowe i systemy ciepłej wody (do 96%).
Ogólnie niższe koszty instalacji dla większych systemów powyżej 5kW.
Może używać wielu falowników słonecznych ciąg w wielu miejscach (AC sprzężona mikro-sieci)
Większość falowników słonecznych o mocy powyżej 3kW ma dwa wejścia MPPT, dzięki czemu ciągi paneli mogą być instalowane w różnych orientacjach i kątach nachylenia.
Zaawansowane systemy sprzężone prądem przemiennym mogą korzystać z kombinacji sprzęgania prądu przemiennego i stałego (Uwaga: nie jest to możliwe w przypadku niektórych baterii litowych)
Wady
Niższa wydajność podczas ładowania systemu akumulatora - ok. 92%
Wysokiej jakości falowniki słoneczne mogą być drogie dla małych systemów.
Niższa wydajność podczas zasilania bezpośrednich obciążeń prądem stałym w ciągu dnia.
3. Baterie prądu przemiennych
Baterie prądu przemiennego to nowa ewolucja w zakresie przechowywania baterii do domów podłączonych do sieci, które umożliwiają łatwe łączenie baterii z nową lub istniejącą instalacją słoneczną. Baterie prądu przemiennego składają się z ogniw litowo-akumulatorowych, systemu zarządzania akumulatorem (BMS) oraz falownika/ładowarki w jednym kompaktowym urządzeniu.
Systemy te łączą baterię DC z falownikiem akumulatora AC, ale są przeznaczone tylko do systemów podłączonych do sieci, ponieważ falowniki (beztransformatorowe) zazwyczaj nie są wystarczająco wydajne, aby uruchomić większość domów całkowicie poza siecią. Najbardziej znanym akumulatorem AC jest Tesla Powerwall 2, wraz z SonnenBatterie, który jest bardziej powszechny w Europie i Australii. Wiodąca firma mikro falownika Enphase Energy produkuje również bardzo kompaktowy system akumulatorów AC do użytku domowego. Systemy te są na ogół proste w instalacji, modułowe i jeden z najbardziej ekonomicznych wyborów do przechowywania energii słonecznej do późniejszego wykorzystania.
Podstawowy schemat układu baterii ac w połączeniu z systemem słonecznym AC - Grid-tie (brak kopii zapasowej pokazano)
Falowniki akumulatorowe sprzężona prądem przemienna
Nowszym trendem jest użycie "doposażenia" falownika ac do stworzenia systemu akumulatorów ac. Systemy te wykorzystują specjalistyczny falownik akumulatora sprzężone z AC, takie jak sma sunny boy storage wraz ze wspólną baterią DC, taką jak popularny LG chem RESU.
Zalety
Łatwa modernizacja - może być dodana do domów z istniejącą instalacją słoneczną
Ekonomiczny sposób dodawania magazynowania energii.
Ogólnie prosty w instalacji.
Modułowy system umożliwiający rozbudowę.
Wady
Niższa wydajność dzięki konwersji (DC - AC - DC) - ok.
Niektóre baterie prądu przemiennego nie mogą działać jako zasilanie zapasowe (Enphase)
Nie jest przeznaczony do instalacji poza siecią.
4. Hybrydowe systemy falowników
Systemy hybrydowe można opisać jako połączone z siecią systemy baterii słonecznych sprzężonej z siecią. Są one dostępne w wielu różnych konfiguracjach i zazwyczaj używają falownika hybrydowego lub wielomodowego. Nowoczesne falowniki hybrydowe zawierają wysokonapięciowy sterownik MPPT i falowniki akumulatora / ładowarki wewnątrz wspólnej jednostki. Falowniki hybrydowe pierwszej generacji były kompatybilne z systemami akumulatorów kwasowo-litowych lub litowych 48V, jednak w ostatnich latach systemy hybrydowe o wyższym napięciu (400V+) stały się coraz bardziej popularne.
Wysokie napięcie czy niskie napięcie? Akumulatory "wysokiego napięcia" nowej generacji działają w zakresie 300-500V DC (nominalnie 400V), w przeciwieństwie do tradycyjnych systemów akumulatorów 48V. Oferuje to kilka zalet, w tym zwiększoną wydajność, ponieważ układ słoneczny zazwyczaj działa na 300-600V, co jest bardzo podobne do napięcia akumulatora.
Akumulatory o wyższym napięciu (400V) nowej generacji i kompatybilne falowniki hybrydowe wykorzystują systemy baterii litowych działające między 200-500V DC, a nie 48V. Akumulatory o wyższym napięciu można skonfigurować na dwa różne sposoby:
DC w połączeniu z układem słonecznym a falownikiem.
Dc sprzężone bezpośrednio ze zgodnym falownikiem hybrydowym (jak pokazano poniżej).
Ponieważ większość paneli słonecznych pracuje przy wysokich napięciach około 300-600V, akumulatory wysokiego napięcia wykorzystują wydajne konwertery DC-DC o bardzo niskich stratach. Pierwsza generacja Tesla Powerwall była pierwszą baterią 400V dostępną i była powiązana z popularnym hybrydowym falownikiem SolarEdge Storedge.
Ten nowy LOGARYTM chem RESUH pobicie rząd jest teraz jednej z ten najliczniejszy ludowy LV 400V pobicie układy rozpogodzony trwający zgodny z dużo hybrydowy falowniki wliczając w to SolarEdge Storedge, SMA słoneczny chłopiec magazynowanie i Solax X- hybrydowy Gen 3.
Podstawowy schemat układu hybrydowego falownika słonecznego z systemem akumulatorów DC
Zalety
Ekonomiczne i proste w instalacji
Kompaktowe, modułowe opcje baterii
Mniejszy rozmiar kabla i niskie straty przy użyciu systemów wysokiego napięcia (akumulatory 400V)
Może być doposażona w "niektóre" istniejące instalacje solarne.
Wysokowydajne ładowanie akumulatora - około 95%
Rosnąca liczba falowników hybrydowych staje się dostępna
Wady
Niektóre systemy nie mogą działać jako zasilacz zapasowy
Wiele systemów z zapleczem zapasowym ma 3-5 sekundowe opóźnienie podczas zaciemnienia
Generalnie nie nadaje się do instalacji off-grid ze względu na beztransformatory hybrydowe falowniki o niskiej przepięć i bez elementów sterujących generatora.