Backup-strøm til solenergisystemer

Flere og flere husholdninger bliver udstyret med forskellige typer PV-systemer. Moderne PV-moduler er allerede i stand til at omdanne omkring 20 % af solens energi til elektricitet, hvilket gør denne type elproduktion meget attraktiv.

Backup-strømgenerator til solsystemer uden og med batterilagring

Hjertet i PV-systemet er inverteren. Der findes on-grid, hybrid og off-grid invertere.

Nettilsluttede og hybride invertere er synkroniseret med det offentlige net og kan levere overskydende energi til det offentlige net.

Backup-strømgeneratoren til solsystemer kan ikke erstatte det offentlige net for on-grid og hybridinvertere, da den ikke kan absorbere overskudsenergien. Tilbagemelding fra inverteren kan beskadige generatoren.

En undtagelse kan være invertere, som har en ekstra generatorindgang, hvor tilbagestrømning kan forhindres 100% af indbyggede strømsensorer. Dog skal en sådan generator have spændingsparametre, der er acceptable for inverteren, hvilket ikke altid er tilfældet med en konventionel strømgenerator.

I tilfælde af strømsvigt bør nødstrømsgeneratoren i et solcelleanlæg med en nettilsluttet inverter kun forsyne de elforbrugere, der er berettiget til nødstrøm, hvor inverteren og eventuel eksisterende AC-lagring forbliver på den offentlige elnets side og afbrydes ved alle poler med en overføringskontakt, så generatoren ikke kører parallelt med inverteren eller AC-strømlagringen.

Forbindelsesdiagram for 230V nødstrømsforsyning til solcelleanlæg ved brug af invertergeneratorer uden ATS-funktion:

En automatisk skift til nødstrømforsyning for 230V strømforbrugere er også mulig ved brug af generatorer med ATS-funktion.

Forbindelsesdiagram for 230V nødstrømsforsyning til solcelleanlæg med invertergenerator KS 5500iES ATSR med en ekstern ATS-enhed KS ATS 4/25 Inverter:

Forbindelsesdiagram for 230V nødstrømsforsyning til solcelleanlæg med invertergenerator KS 8100iE ATSR med en ekstern ATS-enhed KS ATS 4/25 Benzin:

Backup-strømforsyningen i alle de ovenfor beskrevne tilfælde er 230V. På denne måde kan næsten alle elforbrugere i huset forsynes i tilfælde af strømsvigt. Trefasede forbrugere (hvis til stede) skal forsynes separat. 3-fasede strømforbrugere med elektronisk styring har normalt brug for en "ren" sinuskurve, som en konventionel generator ikke kan generere. Mere information om 230V og 400V backup-strømforsyning kan findes i vores informationsmateriale.

Hvis generatoren ikke skal installeres permanent eller er placeret langt fra overføringskontakten, anbefaler vi at bruge vores unikke invertergeneratorer med indbygget ATS-modul. Dette kræver dog brug af en ekstern prioriteret automatisk overføringskontakt på den ene side.

Generatoren overvåger spændingen i stikkontakten, som er forbundet før kontakten og beskyttet af en afbryder og en RCD eller af en RCBO (overbelastnings- og kontaktbeskyttelse i ét). Denne stikkontakt uden den tilsluttede generator kan bruges som en almindelig udendørs stikkontakt. Denne stikkontakt er uden strøm under en strømafbrydelse, hvilket er afgørende for ATS-kontrol af generatoren. Det er et signal til at starte generatoren.

Forbindelsesdiagram for 230V nødstrømsforsyning til solcelleanlæg med invertergenerator KS 6000iES ATS Version 2, hvor NETINDGANGEN overvåger 230V, men ikke videresender det til udgangen i ventetilstand:

Generatoren på kredsløbsdiagrammet er ikke permanent installeret, men tilsluttet den forudinstallerede stikkontakt og CEE 230V 32A indgangen efter behov. Dette betyder, at generatoren også kan bruges på farten, hvis det er nødvendigt. En fast installation er selvfølgelig også mulig, men du har brug for et passende rum og et udstødningssystem til dette.

Generatoren er forbundet til N-siden af den automatiske overføringskontakt, som har prioritetsskift, så når hovedstrømmen vender tilbage, skifter kontakten ikke straks til forsyningsnettet, men først når generatoren slukker for sin output. KS 6000iES ATS version 2 generatoren analyserer spændingen ved sin MAINS INPUT forbindelse i cirka 1 minut og slukker først derefter for outputtet, hvilket muliggør skift til hovedstrømforsyningen. Dette svarer til reguleringen, ifølge hvilken en automatisk skifteanordning ikke må skifte til det offentlige elnet straks, men med en forsinkelse på 1 minut.

Automatisk drift er kun mulig med KS 6000iES version 2 (uden at skifte fra NETINDGANG til udgangen). ATS-funktionen skal aktiveres, så generatoren starter automatisk, hvis der ikke længere er spænding i stikkontakten, og der tilsvarende ikke længere er spænding ved NETINDGANG.

Hybridinvertere med et PV DC-lagringssystem skifter til backup-strømforsyning i tilfælde af strømsvigt. I denne proces bruges den energi, der leveres af solcellerne og opbevares i PV-lagringsenheden, op.

Solcelleanlæg med en hybridinverter har normalt et batteribank med mindre kapacitet, da disse kun er beregnet til at lagre overskudsenergi til brug om natten osv. Men hvad gør man, når solen ikke skinner, og den lagrede energi er opbrugt? Så har man brug for en generator.

I dette tilfælde anbefaler vi at oplade strømopbevaringen (kun DC) fra en backup-strømgenerator, så den hybride inverter kan fortsætte med at forsyne huset som normalt.

Strømlagringen oplades enten fra en AC-generator med en oplader eller fra en DC-generator. Opladeren eller DC-generatoren skal matche PV-strømlagringen.

Forbindelsesdiagram for nødstrømsforsyning til solcelleanlæg med invertergeneratoren KS 6000iES ATS Version 2, hvor NETINDGANGEN overvåger 230V, men ikke videresender det til udgangen i ventetilstand

Batterispændingskontrolenheden overvåger batterispændingen og afbryder 230V til Schuko-stikket, hvis batterispændingen falder under den indstillede værdi. Generatoren starter og leverer vekselstrøm til opladeren, som derefter oplader energilagringsenheden for at sikre tilstrækkelig energi til inverteren.

KS 6000iES ATS er udstyret med et lithiumbatteri, der oplades, så længe der er 230V til stede ved HOVEDINDGANGEN, eller generatoren kører. Batteriet er altid opladet og klar til brug. Lithiumbatteriet har en lille kapacitet, men har en høj startstrøm og genoplades relativt hurtigt efter, at generatoren er startet.

OPMÆRKSOMHED!
Et sådant kredsløbsdiagram er kun muligt med generatoren KS 6000iES ATS version 2! Afhængigt af opladerens design (afhængigt af effektfaktoren og typen af strømforbrug) kan opladningskapaciteten ifølge et sådant kredsløbsdiagram være op til 2-4 kW.

I systemer med energistyring tages kun opladningsprocessen af PV-lagringen ofte i betragtning af MPPT-controlleren. Spørg producenten af din inverter, om det er teknisk tilladt at oplade batteribanken fra en ekstern DC-strømkilde, og om det ikke forårsager fejl.

En sådan DC-strømkilde bør fungere som et ladningsmodul med en IU-karakteristik, hvilket gør brugen af en ren DC-spændingskilde umulig. Et sådant oplader- eller ladningsmodul bør have et såkaldt "Maksimal Effektpunkt", hvor spændingen falder, når udgangsstrømmen når den maksimale værdi. Opladningsmodulets opgave er ikke at oplade batteriet fuldt ud, men i det mindste delvist, så strømforsyningen kan opretholdes. Fuld opladning af batteriet sker fra solpaneler gennem laderegulatoren.

Backup-strømforsyningen ved opladning af batterilageret har klare fordele i forhold til de strømforbrugere, der skal forsynes. Strømmen leveres stadig med en "ren" sinusbølge, som inverteren genererer. Den maksimale effekt bestemmes stadig af parametrene for inverteren og energilageret. Generatoren skal kun supplere med tilstrækkelig energi.

I systemer, hvor strømforbruget ikke er konstant (f.eks. et hus eller et kontor), vil generatoren ikke køre kontinuerligt, men kun efter behov. Når batteriet er opladet til den spænding, der er indstillet på batterimonitoren, slukker generatoren, og elforbrugerne forsynes af batteriet via inverteren. På denne måde er en uafbrudt strømforsyning mulig på lang sigt, hvilket er meget vigtigt i tilfælde af en længerevarende strømafbrydelse. Generatoren kører med pauser og har også tid til at køle ned. Brændstoffet udnyttes også optimalt, da motoren ikke behøver at køre uden belastning.

Off-grid invertere tilsluttes ikke det offentlige net og forsyner kun de tilsluttede elforbrugere. Disse invertere fungerer sammen med DC-strømlagring og har typisk en tilslutning til en ekstern AC-strømkilde, der kan levere strøm efter behov.

Afhængigt af indstilling af inverteren skal denne eksterne AC-kilde også kunne levere tilstrækkelig energi til at oplade batteriet. I denne sammenhæng har nogle invertere en ekstra indstilling, der begrænser den samlede effekt, som inverteren kan trække fra en ekstern AC-strømkilde. Denne effekt fordeles derefter mellem DC-batterilagringen og de strømforbrugere, der skal forsynes.

Opladning af batterierne med høj effekt fra en vekselstrømskilde har specifikationer, der skal overvejes, især når der anvendes en generator. Den reaktive effekt og de forbigående processer, der genereres under opladningsprocessen, kan beskadige generatoren.

De fleste AC/DC-opladere eller opladningsmoduler har et pulslignende strømforbrug på AC-siden og oplader batterilagringsenheden på en pulslignende måde:

AC-spændingen vises i gul. I tilfælde af opladere eller opladningsmoduler uden effektfaktorkorrektion forbruges kun maksimumværdierne af sinuskurven.

Opladning af batteriet via opladningsmodulet installeret i inverteren har ofte det samme problem. Batteriet oplades ekstremt impulsivt:

Til venstre i gul er batterispændingen, og til højre er netspændingen. I grøn er lade strømmen målt ved batterikablet, når der oplades via inverteren.

Ladestrømmen for sådanne ladningsmoduler reguleres af pulsbredden, hvilket kan forværre problemet med ujævn belastning af sinuskurven:

Energilagringen i PV-systemet oplades med 100 impulser per sekund (ved 50Hz spænding). I et sådant tilfælde må systemet ikke kun beregnes med RMS-værdier, men man skal også tage øjeblikkelige amplituder i betragtning.

Pulstrømforbrug har en effektfaktor på 0,5-0,7, hvilket kan føre til høj reaktiv effekt. Hvis du forsyner opladeren eller opladningsmodulet i inverteren fra elnettet, kompenseres det af andre elforbrugere i elnettet. Det er anderledes, når man bruger en generator.

En generator og elektricitetsforbrugere danner et lukket system, hvis elementer påvirker hinanden, og det er meget vigtigt, at de passer sammen, så systemet ikke oscillerer.

Strømpulslignende forbrug betyder, at du i bedste fald ikke kan bruge mere end halvdelen af generatorens nominelle effekt, og der skal træffes ekstra foranstaltninger mod de harmoniske forstyrrelser forårsaget af strømpulslignende forbrug for at stabilisere kredsløbet.

I praksis fører det ofte til ustabil drift af opladningsmodulet og endda skade på generatoren, såsom overophedede viklinger, ødelagt spændingsregulator eller invertermodul.

I de fleste tilfælde skifter off-grid invertere den eksterne strømkilde igennem og belaster den i pulser for at oplade deres eget PV-lagringssystem, hvilket kan forvride spændingsformen på en konventionel generator i en sådan grad, at det kan påvirke følsomme strømforbrugere.

Vi anbefaler at bruge invertergeneratorer som en ekstern AC-kilde til backup-strømforsyning fra off-grid invertere, da de kan opretholde deres spændingsform meget bedre, hvilket kan være meget vigtigt for følsomme elforbrugere.

Forbindelsesdiagram for 230V nødstrømsforsyning til solcelleanlæg med Inverter Generator KS 6000iES ATS Version 2, hvor NETINDGANGEN overvåger 230V, men ikke videresender det til udgangen i ventetilstand:

Denne løsning må KUN anvendes med off-grid invertere og strømisolerede systemer!

KS 6000iES ATS version 2 invertergeneratoren starter, så snart batterispændingskontrolenheden afbryder 230V spændingen, der er forgrenet fra inverterens output til generatorens NETINDGANG, og stopper, når den vender tilbage.

Det skal bemærkes, at generatoren skal levere energi både til de elektricitetsforbrugere, der skal forsynes, og til opladning af el-lagringsenheden.

I tilfælde af off-grid løsninger med en off-grid inverter kan energilagringen (DC) oplades af en generator + oplader, ligesom i systemer med hybridinvertere. På denne måde kan 3-faset strømforsyning fra inverteren fortsætte med at køre.

Forbindelsesdiagram for nødstrømsforsyning til solcelleanlæg med Inverter Generator KS 6000iES ATS Version 2, hvor NETINDGANGEN overvåger 230V, men ikke videresender det til udgangen i ventetilstand:

DC-batterilagringen kan også oplades direkte fra en passende DC-generator, hvis dette er teknisk muligt for det respektive PV-system.

Eksempel på brug af KS 48V-DC i en power island-løsning:

Eksempel på brug af KS 48V-DC med en hybrid inverter med 48V energilagring:

jævnstrømsgeneratoren er forbundet direkte til 48V-strømlagringsenheden for at oplade den direkte.

KS 48V-DC kan enten overvåge batterispændingen selv eller styres eksternt via "tørre" kontakter.

Generatoren starter i AUTO-tilstand, når den lavere spændingsværdi på 48V nås, oplader batteriet med en spænding op til 54V og med en strøm op til 70A, og slukker, når spændingen når 53,5-54V, og opladningsstrømmen falder til under 20A. Generatoren kan også startes og stoppes manuelt eller eksternt via PF-kontakter, hvilket muliggør forskellige anvendelser og integration i eksisterende systemer. Generatoren har ikke sit eget batteri og bruger energien fra batteriet, der skal leveres for at starte i AUTO- og EXTERN CONTROL-tilstand. Manuel start med trækstarter er også mulig.

Eksempler på understøttet 48V DC batterilagring:

1. 4 AGM-batterier forbundet i serie med et spændingsområde på ca. 48-54V
2. Batterier med 14 LiIon-celler forbundet i serie med et spændingsområde på ca. 47-56V
3. Batterier med 16 LiFePo4-celler forbundet i serie med et spændingsområde på ca. 48-54V
4. Batterier med 15 LiFePo4-celler forbundet i serie med et spændingsområde på ca. 45-51V (EKSTERN KONTROL-tilstand anbefales).

Afhængigt af strømopbevaringen og inverteren bør enten AUTO eller EKSTERN KONTROL-tilstand anvendes. Generatorens funktion er at fungere som en reservekraftkilde og, om nødvendigt, at oplade et par kWh energi i DC-batterilageret, så de strømforbrugere, der skal forsynes af inverteren, forbliver forsynet, selv når der er for lidt energi fra solen og uden strøm fra DSO-netværket (strømø-løsning eller strømsvigt i nettet). Så generatoren kører normalt i cirka 1-2 timer og slukkes derefter. Huset forsynes af DC-batterilageret, som også kan kompensere for strømtoppe, når generatoren kører.

Et hus forbruger normalt kun et par hundrede watt kontinuerligt, og kun når en kraftig enhed tændes, stiger elforbruget med et par kW, hvor energien kan komme fra både generatoren og batterilageret, da de to kører parallelt. På denne måde kan strømforbruget i en kort periode overstige generatorens output, og strømforsyningen til huset kan fortsætte som normalt.

Generatoren i AUTO-tilstand slukker, når strømmen falder under 20A. Responstid ca. 30 sekunder. Hvis strømforbruget i huset konstant er over 1 kW, anbefaler vi at bruge EKSTERN KONTROL-tilstand eller at slukke generatoren manuelt.

Takket være forskellige driftsformer kan generatoren integreres i forskellige strømforsyningssystemer.

En DC-generator er meget mere brændstofeffektiv og muliggør uafbrudt backup-strøm i flere dage, da generatoren kører med pauser og har tilstrækkelig tid til at køle ned.

DC-generatoren udfører den samme funktion som et solpanel + laderegulator og er langt mere effektiv end kombinationen "AC-generator + oplader". Lade-strømmen fra DC-generatoren er ikke impulsiv (der er kun rippel), og derfor opnås en meget højere effektiv værdi ved samme maksimum, hvilket også er meget vigtigt for batterier og BMS-kontrollere (for lithiumbatterier).

DC-generatoren har flere viklinger og elektronisk styring, hvilket gør udgangsstrømmen meget mere jævn. Sådan ser ladningsstrømmen (i grøn) for et LiFePo4-batteri (et ekstremt tilfælde) ved 40A og 70A strøm (rms-værdi) ud:

DC-generatorens udgangsspændingsripple er lav, hvilket stadig kan forårsage ladningsstrømsripple i et LiFePo4-batteri. Når ladningsstrømmen øges, stiger forskellen mellem batteriets egen spænding og generatorens spænding, hvilket kan føre til en reduktion i ladningsstrømsripple.

En jævnstrømsgenerator til opladning af batterierne er en god løsning fra alle synspunkter, og i nogle tilfælde findes der ingen bedre, hvis overhovedet nogen, alternativer.

Flere KS 48-DC kan forbindes parallelt for at øge den samlede ydeevne eller for at sikre strømforsyningen i en længere periode.

Alle KS 48-DC er forbundet til 48V-skinnen, hvortil andre DC-kilder, energilagring og invertere også er tilsluttet.

Afhængigt af den nødvendige effekt kan et bestemt antal generatorer aktiveres ved ekstern kontrol, køre skiftevis osv.

Hvis alle DC-generatorer, der er forbundet til 48V-skinnen, er i AUTO-tilstand, vil kun én generator starte, idet kontrol-elektronikken reagerer lidt tidligere, og de andre vil kun blive startet, hvis det er nødvendigt, f.eks. hvis strømmen fra den første generator alene ikke er tilstrækkelig, og batterilagringsspændingen fortsætter med at falde, eller hvis der er opstået en fejl i den første generator. Således vil DC-generatorerne, så at sige, støtte hinanden for at opretholde spændingen på 48V-skinnen.
Denne egenskab er meget vigtig i systemer, hvor der kræves flere kW strøm. Du bruger simpelthen flere KS 48-DC for sikkert at dække strømbehovet. Hvorved en del af generatorerne kan forblive som reserve, hvis en af de aktive DC-generatorer oplever en fejl (f.eks. løber tør for benzin).

Her er et eksempel på, hvordan man bruger flere KS 48-DC på én gang:

Ansvarsfraskrivelse

Disse instruktioner kan kun betragtes som en anbefaling, er illustrative og skal tilpasses de præcise lokale forhold og betingelser under installationen. Selve installationen skal udføres i overensstemmelse med alle standarder og forskrifter. Vi påtager os intet ansvar for forkerte installationer og deres konsekvenser.