Solární baterie typy - AC Vs DC spřažek - Znalosti

Zdroj: cleanenergyreview

Co je ac nebo DC spojka

AC nebo DC spojka se vztahuje na způsob, jakým jsou solární panely spojeny nebo spojeny s akumulátorem energie nebo bateriovým systémem.

Typ elektrického spojení mezi solárním polem a baterií může být střídavý proud (AC) nebo stejnosměrný proud (DC). AC je, když proud proudí rychle dopředu a dozadu (to je to, co elektrická síť používá k provozu) a DC je místo, kde proud proudí v jednom směru. Většina elektronických obvodů používá stejnosměrný systém, zatímco solární panely vyrábějí stejnosměrné a baterie ukládají stejnosměrnou energii. Většina elektrických spotřebičů však pracuje na střídavém proudu. To je důvod, proč všechny domy a podniky mají střídavé obvody. Dc lze převést na střídavý proud pomocí střídače, ale jak je vysvětleno níže, část energie je při konverzi vždy ztracena.

Vývoj solární baterie

Jednoduché DC spojené solární baterie systémy byly kdysi používány pouze pro dálkové energetické systémy a off-grid domy, ale v posledním desetiletí invertor technologie rychle pokročila a vedla k vývoji nových AC párované konfigurace skladování energie. Nicméně, DC spojené systémy jsou daleko od smrti, ve skutečnosti nabíjení bateriový systém pomocí solárního regulátoru nebo hybridní solární invertor je stále nejúčinnější metoda k dispozici.

V posledních letech se technologie baterií výrazně zlepšila s mnoha novými typy lithiových baterií, které se objevují, protože výrobci zkoumají různé způsoby, jak přidat nebo pár baterií do nových nebo stávajících solárních systémů. Původní Tesla Powerwall byl první "vysokonapěťový" stejnosměrný bateriový systém. Od té doby jsou baterie s vyšším napětím (200-500V) stále populárnější a používají se se specializovanými hybridními měniči. V poslední době byly střídavé baterie vyvinuty mnoha předními výrobci solárních zařízení včetně Tesly, Sonnen a Enphase.

S mnoha složitých variant systémů skladování baterií nyní k dispozici, zde vysvětlujeme výhody a nevýhody každého typu.

4 hlavní typy solárních baterií

Dc spřažkované systémy

Ac spřažované systémy

Systémy baterií střídavého proudu

Hybridní invertorové systémy

Poznámka: Pro solární zařízení mimo síť se obvykle používají pouze stejnosměrné nebo střídavé systémy. Vysvětlujeme důvody, proč níže, stejně jako srovnání AC vs DC spojený solární pro off-grid napájecí systémy.

Důležité: Toto je pouze průvodce! Pro méně technické informace naleznete v základní příručce k výběru domácí mřížky-tie nebo off-grid solární baterie systému. Solární a bateriové akumulační systémy musí být instalovány licencovaným elektrickým / solárním odborníkem. Solární / energetické akumulační systémy vytvářejí a ukládají obrovské množství energie, které může mít za následek poškození nebo vážné zranění, pokud zařízení nesplňuje všechny příslušné předpisy, normy a průmyslové pokyny.

1. DC vázané systémy

Dc spojené systémy byly použity po celá desetiletí v off-grid solárních zařízení a malé kapacity automobilové / vodácké energetické systémy. Nejběžnější dc vázané systémy používají solární regulátory (také známý jako solární regulátory) nabíjet baterii přímo ze sluneční, plus baterie měnič k napájení střídavého proudu pro domácí spotřebiče.

Basic layout diagram of a DC coupled (off-grid) solar battery system

Základní schéma rozložení dc spřaženého (off-grid) solárního bateriového systému

Pro mikrosystémy, jako jsou ty, které se používají v karavanech / lodích nebo chatách, jsou jednoduché solární řadiče typu PWM velmi levným způsobem připojení 1 nebo 2 solárních panelů pro nabíjení 12voltové baterie. PWM (pulzní šířka modulace) řadiče přicházejí v mnoha různých velikostech a stojí za pouhých $ 25 pro malou verzi 10A.

U větších systémů jsou solární regulátory MPPT až o 30 % účinnější a dostupné v rozsahu velikostí až 100A. Na rozdíl od jednoduchých PWM regulátorů mohou mppt systémy pracovat při mnohem vyšším napětí strun, obvykle až 150 Voltů DC. Nicméně to je stále relativně nízká ve srovnání s mřížkou-tie solární řetězec střídače, které pracují 300-600V.

Regulátory solárního náboje MPPT s vyšším napětím

K dispozici jsou výkonnější solární regulátory s vyšším napětím; až 250V od Victron Energy a 300V z AERL v Austrálii. K dispozici jsou také ještě vyšší jednotky 600V od společností Schneider Electric a Morningstar. Jedná se o mnohem dražší a nemají více VSTUPŮ MPPT, jako mnoho solárních řetězců invertorů používaných v AC párových systémech. Nabíjecí regulátor MPPT je však stále relativně levný a velmi bezpečný způsob, jak zajistit, aby byly baterie nabíjeny i v případě vypnutí střídavého měniče - to je obzvláště důležité ve vzdálených místech.

Výhody

Velmi vysoká účinnost - až 99% účinnost nabíjení baterie (pomocí MPPT)

Skvělé nízkonákladové nastavení pro menší systémy off-grid až do 5kW

Ideální pro malé auto nebo námořní systémy, které vyžadují pouze 1 - 2 solární panely.

Modulární - Další panely a regulátory lze v případě potřeby snadno přidat.

Velmi efektivní pro napájení stejnosměrných spotřebičů a zatížení.

Pokud poskytovatel služeb elektrické energie omezuje nebo omezuje kapacitu solárního připojení pro síť (tj. 5kW max), může být dc spojením bateriového systému přidáno další solární energie.

Nevýhody

Složitější nastavení systémů nad 5kW, protože často je vyžadováno více řetězců paralelně, plus fixace strun.

Může být drahé pro systémy nad 5kW jako více vyšší napětí solární náboj regulátory jsou požadovány.

Mírně nižší účinnost, pokud napájení velkých střídavých zatížení během dne v důsledku převodu z DC (PV) na DC (batt) na AC.

Mnoho solárních regulátorů není kompatibilní s "řízenými" systémy lithiových baterií, jako je LG Chem RESU nebo BYD B-Box.

2. Ac spřažované systémy

Ac spojené systémy používají řetězec solární invertor spolu s pokročilým multi-mode střídač nebo střídač / nabíječka pro správu baterie a sítě / generátor. I když relativně jednoduché nastavení a velmi silný, jsou o něco méně efektivní (90-94%) při nabíjení baterie ve srovnání se systémy vázanými na stejnosměrný provoz (98 %). Nicméně, tyto systémy jsou velmi účinné při napájení vysoké střídavé zatížení během dne a některé mohou být rozšířeny o více solárních invertorů tvořit mikro-gridy.

Basic layout diagram of an AC coupled solar battery system - Grid-tie (hybrid) setup

Základní schéma rozvržení střídavého solárního bateriového systému - Grid-tie (hybridní) nastavení

Většina moderních off-grid domů používat AC spojené systémy díky pokročilé multi-mode invertor / nabíječky, ovládání generátoru a funkce řízení energie. Také proto, že řetězec solární invertory pracují s vysokým stejnosměrným napětím (600V nebo vyšší), větší solární pole lze snadno nainstalovat. Ac spojka je také vhodný pro střední až velké 3-fázové komerční systémy.

Výhody

Vyšší účinnost při napájení střídavých spotřebičů během dne, jako je klimatizace, bazénová čerpadla a systémy teplé vody (až 96%).

Obecně nižší náklady na instalaci pro větší systémy nad 5kW.

Lze použít více řetězce solární invertory na více místech (AC vázané mikro-gridy)

Většina strunových solárních invertorů nad 3kW má duální vstupy MPPT, takže řetězce panelů mohou být instalovány v různých orientacích a úhlech náklonu.

Pokročilé střídavé systémy mohou používat kombinaci střídavého a stejnosměrného připojení (Poznámka: u některých lithiových baterií to není možné)

Nevýhody

Nižší účinnost při nabíjení bateriového systému - cca 92%

Kvalitní solární střídače mohou být drahé pro malé systémy.

Nižší účinnost při napájení přímého stejnosměrného zatížení během dne.

3. Střídavé baterie

AC baterie jsou nový vývoj v ukládání baterií pro sítě připojených domů, které umožňují baterie, které mají být snadno AC spojeny s vaší nové nebo stávající solární instalace. Ac baterie se skládají z lithiových bateriových článků, systému správy baterií (BMS) a invertoru / nabíječky v jedné kompaktní jednotce.

Tyto systémy kombinují dc baterii se měničem střídavé baterie, ale jsou určeny pouze pro systémy připojené k síti, protože (transformerless) střídače obvykle nejsou dostatečně výkonné, aby provoz většiny domácností zcela off-grid. Nejznámější ac baterie je Tesla Powerwall 2, spolu s SonnenBatterie, která je častější v Evropě a Austrálii. Přední mikro invertorová společnost Enphase Energy také vyrábí velmi kompaktní systém střídavých baterií pro domácí použití. Tyto systémy jsou obecně jednoduché na instalaci, modulární a jeden z nejekonomičtějších možností pro ukládání sluneční energie pro pozdější použití.

Základní rozložení schématu střídavé baterie ve spojení se solárním systémem AC - Grid-tie (bez zálohy)

AC spojené baterie střídače

Novějším trendem je použití střídače střídavého spoje "dovybavení" k vytvoření systému střídavých baterií. Tyto systémy používají specializovaný ac spřažený bateriový střídač, jako je SMA slunný chlapec skladování spolu se společným DC baterie, jako je populární LG chem RESU.

Výhody

Snadná modernizace - lze přidat do domácností s existující solární instalací

Ekonomický způsob, jak přidat skladování energie.

Obecně jednoduchá instalace.

Modulární systém umožňující rozšíření.

Nevýhody

Nižší účinnost díky konverzi (DC - AC - DC) - cca 90%

Některé střídavé baterie nemohou fungovat jako záložní zdroj (Enphase)

Není určen pro instalace mimo síť.

4. Hybridní střídače

Hybridní systémy lze popsat jako stejnosměrné solární bateriové systémy připojené k síti. Přicházejí v mnoha různých konfiguracích a obvykle používají hybridní nebo víceúčelový střídač. Moderní hybridní střídače obsahují vysokonapěťový regulátor/s MPPT a invertor/nabíječky baterií uvnitř společné jednotky. Hybridní střídače první generace byly kompatibilní se systémy s olověnými nebo lithiovými bateriemi 48V, nicméně v posledních letech se stále populárnější staly hybridní systémy s vyšším napětím (400V+).

Vysoké napětí nebo nízké napětí? Nové generace "vysokonapěťových" baterií pracují v rozsahu 300-500V DC (400V nominální) na rozdíl od tradičních 48V bateriových systémů. To nabízí několik výhod, včetně zvýšené účinnosti, protože solární pole obvykle pracuje na 300-600V, což je velmi podobné napětí baterie.

Nové generace baterií s vyšším napětím (400V) a kompatibilních hybridních střídačů používají systémy lithiových baterií pracující mezi 200-500V DC, spíše než 48V. Baterie s vyšším napětím lze konfigurovat dvěma různými způsoby:

DC spojený mezi solárním polem a měničem.

DC spojený přímo s kompatibilním hybridním střídačem (jak je znázorněno níže).

Vzhledem k tomu, že většina solárních panelů pracuje při vysokém napětí kolem 300-600V, vysokonapěťové baterie používají účinné DC-DC převodníky s velmi nízkými ztrátami. První generace Tesla Powerwall byla první 400V baterie k dispozici a byl spojen s populární SolarEdge Storedge hybridní střídač.

Nový LG chem RESUH baterie rozsah je nyní jedním z nejpopulárnějších LV 400V baterie systémy jsou k dispozici kompatibilní s mnoha hybridních měničů, včetně SolarEdge Storedge, SMA slunný chlapec skladování a Solax X-hybridní Gen 3.

Basic layout diagram of a hybrid solar inverter with DC battery system