يتم تجهيز المزيد والمزيد من المنازل بأنواع مختلفة من الأنظمة. وحدات الطاقة الشمسية الحديثة قادرة بالفعل على تحويل حوالي 20% من الطاقة إلى كهرباء، مما يجعل هذا النوع من توليد الكهرباء جذاب.

مولد طاقة احتياطي لأنظمة الطاقة الشمسية بدون ومع تخزين البطاريات

قلب نظام الطاقة الشمسية هو العاكس. هناك عواكس متصلة بالشبكة، هجينة و عواكس خارج الشبكة.

تتزامن العواكس المتصلة بالشبكة والهجينة مع الشبكة العامة وهي قادر على تغذية الطاقة الزائدة في الشبكة العامة.

لا يمكن لمولد الطاقة الاحتياطية لأنظمة الطاقة الشمسية أن يحل محل الشبكة العامة للعواكس المتصلة بالشبكة والهجينة لأنها لا تستطيع امتصاص الطاقة الزائدة. يمكن أن تتسبب التغذية الراجعة من العاكس في تلف المولد.

يمكن أن تكون الاستثناءات هي العواكس التي تحتوي على مدخل مولد إضافي، حيث يمكن منع التغذية الراجعة بنسبة 100% بواسطة مستشعرات التيار المدمجة. ومع ذلك، فإن مثل هذا يجب أن يكون للمولد معايير جهد مقبولة للعاكس، وهو ما لا يحدث دائمًا مع مولد الطاقة التقليدي.

في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يعمل مولد الطاقة الاحتياطية في نظام الطاقة الشمسية يجب أن يزود النظام مع عاكس متصل بالشبكة فقط المستهلكين بالكهرباء الذين يحق لهم الحصول على طاقة احتياطية، مع بقاء العاكس وأي تخزين تيار متردد موجود على جانب شبكة الطاقة العامة ويتم فصلها عند جميع الأقطاب باستخدام مفتاح تحويل، حتى لا يعمل المولد بالتوازي مع العاكس أو التيار المتردد التخزين.

مخطط توصيل مصدر الطاقة الاحتياطي 230 فولت لنظام الطاقة الشمسية عند الاستخدام مولدات العاكس بدون ATS function:

مفتاح تلقائي لإمداد الطاقة الاحتياطية لمستهلكات الطاقة 230V هو ممكن أيضًا عند استخدام مولدات بوظيفة ATS.

مخطط توصيل إمداد الطاقة الاحتياطية 230V لنظام الطاقة الشمسية مع مولد العاكس KS 5500iES ATSR مع وحدة ATS خارجية KS ATS 4/25 عاكس:

 

مخطط توصيل إمداد الطاقة الاحتياطية 230V لنظام الطاقة الشمسية مع مولد العاكس KS 8100iE ATSR مع وحدة ATS خارجية KS ATS 4/25 بنزين:

إمداد الطاقة الاحتياطية في جميع الحالات الموضحة أعلاه هو 230V. بهذه الطريقة، يمكن تزويد جميع مستهلكات الكهرباء تقريبًا في المنزل في حالة انقطاع التيار الكهربائي. يجب تزويد مستهلكات الطاقة ثلاثية الطور (إذا كانت موجودة) بشكل منفصل. عادةً ما تحتاج مستهلكات الطاقة ثلاثية الطور ذات التحكم الإلكتروني إلى موجة جيبية "نظيفة"، والتي لا يمكن أن يولدها مولد الطاقة التقليدي. المزيد يمكن العثور على معلومات حول إمداد الطاقة الاحتياطية 230V و400V في المواد المعلوماتية.

إذا لم يكن من المقرر تثبيت المولد بشكل دائم أو كان يقع بعيدًا عن مفتاح التحويل، نوصي باستخدام مولدات العاكس الفريدة لدينا مع وحدة ATS الداخلية. ومع ذلك، يتطلب ذلك استخدام أولوية خارجية مفتاح التحويل التلقائي على جانب واحد.

يراقب المولد الجهد في المقبس، الذي يتصل قبل المفتاح ومحمية بواسطة قاطع دائرة و RCD أو بواسطة RCBO (الحمل الزائد و حماية الاتصال في واحد). هذا المقبس بدون المولد المتصل يمكن أن يكون تستخدم كمقبس خارجي عادي. هذا المقبس غير مزود بالطاقة أثناء انقطاع انقطاع وهذا أمر حاسم للتحكم ATS في المولد. إنه إشارة إلى تشغيل المولد.

 

مخطط توصيل إمداد الطاقة الاحتياطية 230V لنظام الطاقة الشمسية مع مولد العاكس KS 6000iES ATS Version 2، حيث يراقب MAINS INPUT الجهد 230V، ولكنه لا يمرره إلى الإخراج في وضع الانتظار:

المولد في مخطط الدائرة غير مثبت بشكل دائم، بل متصل بالمقبس المثبت مسبقًا ومدخل CEE 230V 32A حسب الحاجة. هذا يعني أن المولد يمكن استخدامه أيضًا أثناء التنقل إذا لزم الأمر. أ التثبيت الثابت ممكن بالطبع أيضًا، ولكنك تحتاج إلى غرفة مناسبة ونظام عادم لهذا.

يتم توصيل المولد إلى الجانب N من مفتاح التحويل التلقائي، الذي يحتوي على تبديل ذو أولوية، لذلك عندما يعود التيار الرئيسي، يقوم المفتاح لا يتحول إلى شبكة المرافق فورًا، بل فقط عندما يكون المولد يوقف إخراجه. يقوم مولد KS 6000iES ATS الإصدار 2 بتحليل الجهد عند وصلة MAINS INPUT لمدة دقيقة تقريبًا ثم فقط يقوم بإيقاف المخرج وبالتالي يتيح التحويل إلى مصدر الطاقة الرئيسي. يتوافق هذا مع التنظيم الذي ينص على أن التحويل التلقائي يجب ألا يقوم الجهاز بالتحويل إلى شبكة الطاقة العامة فورًا، بل مع تأخير لمدة دقيقة واحدة.

التشغيل التلقائي ممكن فقط مع الإصدار 2 من KS 6000iES (بدون التحويل من MAINS INPUT إلى المخرج). يجب أن تكون وظيفة ATS يتم تفعيلها بحيث يبدأ المولد تلقائيًا إذا لم يعد هناك الجهد في المقبس وبالتالي لم يعد هناك جهد في MAINS INPUT.

العاكسات الهجينة مع نظام تخزين الطاقة الشمسية بالتيار المستمر تتحول إلى طاقة احتياطية تشغيل الطاقة في حالة انقطاع التيار الكهربائي. في هذه العملية، يتم استخدام الطاقة التي يتم تزويدها من الخلايا الشمسية وتخزينها في وحدة تخزين الطاقة الشمسية.

عادةً ما تحتوي الأنظمة الشمسية مع عاكس هجين على بنك بطاريات بسعات أصغر السعات، حيث إنها مخصصة فقط لتخزين الطاقة الزائدة للاستخدام في الليل، إلخ. ولكن ماذا تفعل عندما لا تشرق الشمس وتنفد الطاقة المخزنة هل استُهلكت الطاقة؟ إذًا أنت بحاجة إلى مولد.

في هذه الحالة، نوصي بشحن تخزين الطاقة (تيار مستمر فقط) من مولد طاقة احتياطي حتى يتمكن العاكس الهجين من الاستمرار في التزويد المنزل كالمعتاد.

يتم شحن تخزين الطاقة إما من مولد تيار متردد مع شاحن أو من مولد تيار مستمر. يجب أن يتطابق الشاحن أو مولد التيار المستمر مع طاقة الطاقة الشمسية التخزين.

مخطط توصيل مصدر الطاقة الاحتياطية لنظام الطاقة الشمسية مع [1] مولد العاكس KS 6000iES ATS الإصدار 2، حيث يراقب مدخل التيار الكهربائي الـ 230 فولت، ولكنه لا يمرره إلى المخرج في وضع الانتظار

وحدة التحكم في جهد البطارية تراقب جهد البطارية وتقطع 230 فولت إلى مقبس شوكو إذا انخفض جهد البطارية عن القيمة المحددة. يبدأ المولد ويوفر الجهد المتردد للشاحن، الذي بدوره يشحن وحدة تخزين الطاقة لتوفير طاقة كافية للمحول.

تم تجهيز KS 6000iES ATS ببطارية ليثيوم يتم شحنها طالما كما أن 230 فولت موجود في مدخل التيار الكهربائي أو أن المولد يعمل. البطارية يتم شحنه دائمًا وجاهز للاستخدام. بطارية الليثيوم لديها سعة قليلة، ولكن لديه تيار بدء عالي ويعاد شحنه بسرعة نسبياً بعد يتم تشغيل المولد.

انتباه!
مثل هذا المخطط الدائري ممكن فقط مع المولد KS 6000iES ATS الإصدار 2! اعتمادًا على تصميم الشاحن (اعتمادًا على الطاقة العامل ونوع استهلاك التيار)، سعة الشحن وفقًا إلى مثل هذا المخطط الدائري يمكن أن تصل إلى 2-4 كيلوواط.

في الأنظمة التي تحتوي على إدارة الطاقة، فقط عملية شحن الطاقة الشمسية يؤخذ التخزين في الاعتبار غالبًا بواسطة متحكم MPPT. اسأل ال الشركة المصنعة للعاكس الخاص بك عما إذا كان شحن بنك البطارية من المصدر الكهربائي DC الخارجي مسموح به تقنيًا ولا يسبب أي الأخطاء.

يجب أن يعمل مثل هذا المصدر الكهربائي DC كوحدة شحن مع IU الخاصية، مما يجعل استخدام مصدر جهد DC نقي غير ممكن. يجب أن يحتوي مثل هذا الشاحن أو وحدة الشحن على ما يسمى "الطاقة القصوى "نقطة" حيث ينخفض الجهد عندما يصل تيار الخرج إلى القيمة القصوى. مهمة وحدة الشحن ليست شحن البطارية، ولكن على الأقل جزئيًا بحيث يمكن الحفاظ على إمداد الطاقة. يتم الشحن الكامل للبطارية من الألواح الشمسية عبر وحدة الشحن المتحكم.

إمداد الطاقة الاحتياطية عن طريق شحن تخزين البطارية له مزايا واضحة المزايا فيما يتعلق بمستهلكي الطاقة الذين سيتم تزويدهم. لا تزال الطاقة مزودة بموجة جيبية "نظيفة" يولدها العاكس. الحد الأقصى لا تزال الطاقة تحدد بواسطة معايير العاكس والطاقة التخزين. يجب على المولد فقط أن يضيف طاقة كافية.

في الأنظمة حيث لا يكون استهلاك الطاقة ثابتًا (مثل المنزل أو المكتب) لن يعمل المولد بشكل مستمر، بل فقط عند الحاجة. بعد تم شحن البطارية حتى الجهد المحدد على شاشة مراقبة البطارية، ال ينطفئ المولد ويتم تزويد المستهلكين الكهربائيين بواسطة البطارية عبر العاكس. بهذه الطريقة، يمكن توفير الطاقة دون انقطاع على المدى الطويل، وهو أمر مهم جدًا في حالة انقطاع التيار الكهربائي المطول انقطاع. يعمل المولد بفواصل ولديه أيضًا وقت ليبرد. ال يتم استخدام الوقود أيضًا بشكل مثالي لأن المحرك لا يحتاج إلى العمل بدون الحمل.

العاكسات خارج الشبكة لا تغذي الشبكة العامة وتزود فقط المستهلكين الكهربائيين المتصلين. تعمل هذه العاكسات بالتعاون مع DC تخزين الطاقة وعادة ما يكون لديهم اتصال لمصدر طاقة تيار متردد خارجي مصدر يمكنه توفير الطاقة عند الحاجة.

اعتمادًا على إعداد العاكس، يجب أن يكون هذا المصدر الخارجي للتيار المتردد أيضًا قادر على توفير طاقة كافية لشحن البطارية. في هذا السياق، بعض العاكسات لديها إعداد إضافي يقيد إجمالي الطاقة التي يمكن أن يمكن للعاكس أن يسحب من مصدر طاقة تيار متردد خارجي. ثم يتم تقسيم هذه الطاقة بين تخزين البطارية DC والمستهلكين الكهربائيين الذين يجب تزويدهم بالطاقة.

شحن البطاريات بقدرة عالية من مصدر طاقة تيار متردد لديه الخصائص التي يجب مراعاتها، خاصة عند استخدام مولد. ال القدرة التفاعلية والعمليات العابرة التي تتولد أثناء عملية الشحن يمكن أن يتسبب في تلف المولد.

معظم الشواحن AC/DC أو وحدات الشحن لديها استهلاك تيار نبضي على الجانب المتردد وشحن جهاز تخزين البطارية بطريقة نبضية:

يظهر الجهد المتردد باللون الأصفر. في حالة الشواحن أو وحدات الشحن بدون تصحيح عامل القدرة، فقط القيم القصوى للموجة الجيبية هي يستهلك.

شحن البطارية عبر وحدة الشحن المثبتة في العاكس غالبًا لديه نفس المشكلة. يتم شحن البطارية بشكل نبضي للغاية:

باللون الأصفر على اليسار هو جهد البطارية وعلى اليمين هو التيار الكهربائي الجهد. باللون الأخضر هو تيار الشحن المقاس عند كابل البطارية عندما الشحن عبر العاكس.

يتم تنظيم تيار الشحن لمثل هذه وحدات الشحن بعرض النبضة، مما يمكن أن يزيد من مشكلة التحميل غير المتساوي للموجة الجيبية:

يتم شحن تخزين الطاقة لنظام PV بـ 100 نبضة في الثانية (عند الجهد 50 هرتز). في مثل هذه الحالة، يجب عدم حساب النظام باستخدام RMS القيم وحدها، بل يجب أيضًا أخذ السعات اللحظية في الاعتبار.

استهلاك التيار النبضي له عامل قدرة يتراوح بين 0.5-0.7، مما يمكن أن يؤدي إلى القدرة التفاعلية العالية. إذا قمت بتغذية الشاحن أو وحدة الشحن العاكس من شبكة المرافق، يتم تعويضه بواسطة مستهلكين كهربائيين آخرين المستهلكون في شبكة المرافق. يختلف الأمر عند استخدام مولد.

يشكل المولد والمستهلكون الكهربائيون نظامًا مغلقًا، عناصره التي تؤثر على بعضها البعض ومن المهم جدًا أن تتناسب معًا و النظام لا يتذبذب

استهلاك التيار النبضي يعني أنه، في أفضل الحالات، لا يمكنك استخدام أكثر من نصف قدرة المولد الاسمية ويجب اتخاذ تدابير إضافية ضد التوافقيات الناتجة عن استهلاك التيار النبضي من أجل تثبيت الدائرة.

في الممارسة العملية، يؤدي ذلك غالبًا إلى تشغيل غير مستقر لوحدة الشحن و حتى تلف المولد مثل ارتفاع درجة حرارة اللفات، كسر الجهد منظم أو وحدة العاكس.

في معظم الحالات، تقوم العاكسات خارج الشبكة بتحويل مصدر الطاقة الخارجي من خلال تحميله في نبضات لشحن نظام تخزين الطاقة الشمسية الخاص بهم، مما يمكن أن يشوه شكل الجهد لمولد تقليدي إلى حد يمكن أن يؤثر المستهلكين الحساسين للطاقة.

نوصي باستخدام مولدات العاكس كمصدر تيار متردد خارجي للنسخ الاحتياطي إمداد الطاقة من العاكسات خارج الشبكة، التي يمكنها الحفاظ على شكل الجهد أفضل بكثير، وهو ما يمكن أن يكون مهمًا جدًا للكهرباء الحساسة المستهلكين.

مخطط توصيل مصدر الطاقة الاحتياطية 230 فولت لنظام الطاقة الشمسية مع [3] مولد المحول KS 6000iES ATS الإصدار 2، حيث مدخل التيار الرئيسي يراقب 230 فولت، لكنه لا يمرره إلى الخرج في وضع الانتظار:

يجب استخدام هذا الحل فقط مع المحولات خارج الشبكة وجزر الطاقة الجزر!

مولد المحول KS 6000iES ATS الإصدار 2 يبدأ بمجرد أن وحدة التحكم في جهد البطارية تقطع الجهد 230 فولت المتفرع من خرج المحول إلى مدخل التيار الرئيسي للمولد ويتوقف عندما يأتي العودة.

يجب ملاحظة أن المولد يجب أن يوفر الطاقة لكل من المستهلكين الكهربائيين ليتم تزويدهم ولشحن تخزين الكهرباء الجهاز.

في حالة الحلول خارج الشبكة مع محول خارج الشبكة، يتم تخزين الطاقة (DC) أن يتم شحنه بواسطة مولد + شاحن، تمامًا كما في الأنظمة مع [2] محولات هجينة. بهذه الطريقة، يمكن لمصدر الطاقة ثلاثي الأطوار من المحول الاستمرار في العمل.

مخطط توصيل مصدر الطاقة الاحتياطية لنظام الطاقة الشمسية مع [1] مولد العاكس KS 6000iES ATS Version 2، حيث يراقب MAINS INPUT الـ 230V، ولكنه لا يمرره إلى المخرج في وضع الانتظار:

 

يمكن أيضًا شحن تخزين البطارية DC مباشرة من DC مناسب المولد إذا كان ذلك ممكنًا تقنيًا لنظام PV المعني النظام.

مثال على استخدام KS 48V-DC في حل جزيرة الطاقة:

مثال على استخدام KS 48V-DC مع عاكس هجين مع تخزين الطاقة 48V التخزين:

ال يتم توصيل مولد التيار المستمر مباشرة بتخزين الطاقة 48V جهاز من أجل شحنها مباشرة.

يمكن لـ KS 48V-DC إما مراقبة جهد البطارية بنفسه أو يتم التحكم فيه خارجيًا بواسطة جهات اتصال "جافة".

يبدأ المولد في وضع AUTO عندما تكون قيمة الجهد المنخفضة 48V وصل، يشحن البطارية بجهد يصل إلى 54V وبتيار حتى 70A ويتوقف عندما يصل الجهد إلى 53.5-54V والشحن عندما ينخفض التيار إلى أقل من 20A. يمكن أيضًا بدء وإيقاف المولد يدويًا أو خارجيًا بواسطة جهات اتصال PF، مما يسمح بتطبيقات مختلفة و الاندماج في الأنظمة الحالية. لا يحتوي المولد على بطاريته الخاصة ويستخدم الطاقة من البطارية ليتم تزويدها للبدء في AUTO و وضع EXTERN CONTROL. من الممكن أيضًا البدء يدويًا باستخدام سحب المبدئ.

أمثلة على تخزين البطاريات المدعومة بجهد 48V DC:

1. 4 بطاريات AGM متصلة على التوالي مع نطاق الجهد تقريبًا 48-54V
2. بطاريات مع 14 خلية LiIon متصلة على التوالي مع نطاق الجهد تقريبًا 47-56V
3. بطاريات مع 16 خلية LiFePo4 متصلة على التوالي مع نطاق الجهد تقريبًا 48-54V
4. بطاريات مع 15 خلية LiFePo4 متصلة على التوالي مع نطاق الجهد تقريبًا 45-51V (يوصى بوضع EXTERNAL CONTROL).

اعتمادًا على تخزين الطاقة والعاكس، إما AUTO أو EXTERNAL CONTROL يجب استخدام الوضع. وظيفة المولد هي العمل كاحتياطي مصدر الطاقة، وإذا لزم الأمر، لتحميل بضعة كيلوواط ساعة من الطاقة إلى التيار المستمر تخزين البطارية بحيث يتم تزويد مستهلكي الطاقة بواسطة العاكس يبقى مزودًا حتى عندما يكون هناك طاقة قليلة جدًا من الشمس وبدون يستمد الطاقة من شبكة DSO (حل جزيرة الطاقة أو فشل شبكة الطاقة). لذلك عادةً ما يعمل المولد لمدة 1-2 ساعة ويتم إيقاف تشغيله. المنزل يتم تشغيله بواسطة تخزين البطارية DC، والذي يمكنه أيضًا تعويض ذروات الطاقة عندما يكون المولد قيد التشغيل.

يستهلك المنزل عادةً بضع مئات من الواط باستمرار وفقط عندما جهاز قوي يتم تشغيله يزيد استهلاك الكهرباء بمقدار بضعة كيلوواط، وفي هذه المرحلة يمكن أن تأتي الطاقة من كل من المولد و تخزين البطارية لأن الاثنين يعملان بالتوازي. بهذه الطريقة، يمكن للطاقة يمكن أن يتجاوز الاستهلاك لفترة قصيرة خرج المولد و يمكن أن يستمر إمداد الطاقة للمنزل كالمعتاد.

المولد في وضع AUTO ينطفئ عندما ينخفض التيار إلى أقل من 20 أمبير. وقت الاستجابة حوالي 30 ثانية. إذا كان استهلاك الطاقة في المنزل باستمرار فوق 1 كيلوواط، نوصي باستخدام وضع التحكم الخارجي أو إيقاف تشغيل المولد يدويًا.

بفضل أوضاع التشغيل المختلفة، يمكن دمج المولد في أنظمة إمداد الطاقة المختلفة.

المولد DC أكثر كفاءة في استهلاك الوقود ويسمح بتشغيل مستمر طاقة احتياطية لعدة أيام حيث يعمل المولد على فترات متقطعة ولديه ما يكفي وقت للتبريد.

يؤدي المولد DC نفس وظيفة اللوح الشمسي + الشحن المتحكم وهو أكثر فعالية بكثير من "مولد AC + شاحن" الجمع. التيار الشاحن من المولد DC ليس متقطعًا (يوجد فقط تموج) وبالتالي عند نفس القيم القصوى تكون الفعالية أعلى بكثير يتم الوصول إلى القيمة، وهو أمر مهم أيضًا للبطاريات وBMS وحدات التحكم (للبطاريات الليثيوم).

يحتوي مولد DC على عدة لفات وتحكم إلكتروني، مما يجعل تيار الخرج أكثر سلاسة. هكذا يكون تيار الشحن (باللون الأخضر) ل بطارية LiFePo4 (حالة قصوى) عند تيار 40A و70A (قيمة فعالة) تبدو مثل:

تموج جهد خرج مولد DC منخفض، مما يمكن أن يسبب شحن تموج التيار في بطارية LiFePo4. مع زيادة تيار الشحن، فإن الفرق بين جهد البطارية الخاص وجهد المولد يزيد، مما يمكن أن يؤدي إلى تقليل تموج تيار الشحن.

مولد DC لشحن البطاريات هو حل جيد من جميع النواحي الرؤية وفي بعض الحالات لا يوجد بديل أفضل، إن وجد.

يمكن توصيل عدة KS 48-DC بالتوازي لزيادة الإجمالي الأداء أو لتأمين إمداد الطاقة لفترة أطول من الوقت.

جميع KS 48-DC متصلة بشريط التوصيل 48V، الذي تتصل به مصادر DC الأخرى، الطاقة يتم أيضًا توصيل التخزين والمحولات.

اعتمادًا على الطاقة المطلوبة، يمكن لعدد معين من المولدات أن يتم تفعيله بواسطة التحكم الخارجي، يعمل بالتناوب، إلخ.

إذا كانت جميع مولدات [2] المتصلة بقضيب التوصيل 48 فولت في وضع AUTO، فسيتم تشغيل مولد واحد فقط سيبدأ المولد، مع تفاعل الإلكترونيات التحكمية قليلاً في وقت مبكر، والآخرون سيتم تشغيلهم فقط إذا لزم الأمر، مثل إذا كانت الطاقة من المولد الأول وحده غير كافٍ وفولتية تخزين البطارية يستمر في الانخفاض، أو إذا حدث خطأ في المولد الأول. لذا فإن ستدعم مولدات [2] بعضها البعض، إذا جاز التعبير، للحفاظ على الجهد على قضيب التوصيل 48 فولت.
هذه الخاصية مهمة جدًا في الأنظمة حيث كيلوواط من الطاقة مطلوبة. ببساطة استخدم عدة [1] لتغطية متطلبات الطاقة. حيث يمكن أن يبقى جزء من المولدات كاحتياطي في في حالة حدوث عطل في أحد مولدات [2] النشطة (مثل نفاد البنزين).

إليك مثال على كيفية استخدام عدة [1] في وقت واحد:

إخلاء المسؤولية

يمكن اعتبار هذه التعليمات كتوصية فقط، وهي توضيحية ويجب أن يتم تكييفه مع الظروف المحلية الدقيقة والشروط أثناء التركيب. يجب أن يتم التركيب نفسه وفقًا لجميع المعايير واللوائح. نحن لا نتحمل أي مسؤولية عن التركيبات وعواقبها.