Reservkraft för solenergisystem

Allt fler hushåll utrustas med olika typer av solcellssystem. Moderna solcellsmoduler kan redan omvandla cirka 20 % av solens energi till elektricitet, vilket gör denna typ av elproduktion mycket attraktiv.

Reservkraftgenerator för solsystem utan och med batterilagring

Hjärtat i PV-systemet är växelriktaren. Det finns nätanslutna, hybrid- och fristående växelriktare.

Nätanslutna och hybridväxelriktare är synkroniserade med det offentliga elnätet och kan mata överskottsenergi tillbaka till det offentliga elnätet.

Reservkraftgeneratorn för solsystem kan inte ersätta det offentliga elnätet för nätanslutna och hybridväxelriktare eftersom den inte kan absorbera överskottsenergin. Återkoppling från växelriktaren kan skada generatorn.

Ett undantag kan vara växelriktare, som har en extra generatoringång där återkoppling kan förhindras till 100 % av inbyggda strömsensorer. En sådan generator måste dock ha spänningsparametrar som är acceptabla för växelriktaren, vilket inte alltid är fallet med en konventionell strömgenerator.

Vid ett strömavbrott bör reservkraftgeneratorn i ett solcellssystem med en nätansluten växelriktare endast förse de elförbrukare som har rätt till reservkraft, medan växelriktaren och eventuell befintlig AC-lagring förblir på den offentliga elnätssidan och kopplas bort vid alla poler med en överföringsbrytare, så att generatorn inte körs parallellt med växelriktaren eller AC-lagringen.

Anslutningsschema för 230V reservkraftförsörjning för solcellssystem vid användning av invertergeneratorer utan ATS-funktion:

En automatisk övergång till reservkraftförsörjning för 230V strömförbrukare är också möjlig när man använder generatorer med ATS-funktion.

Anslutningsschema för 230V reservkraftförsörjning för solcellssystem med invertergeneratorn KS 5500iES ATSR med en extern ATS-enhet KS ATS 4/25 Inverter:

Anslutningsschema för 230V reservkraftförsörjning för solsystem med invertergeneratorn KS 8100iE ATSR med en extern ATS-enhet KS ATS 4/25 Bensin:

Reservkraftförsörjningen i alla ovan beskrivna fall är 230V. På detta sätt kan nästan alla elförbrukare i huset försörjas vid ett strömavbrott. Trefasförbrukare (om sådana finns) måste försörjas separat. Trefasförbrukare med elektronisk styrning behöver vanligtvis en "ren" sinusvåg, vilket en konventionell elgenerator inte kan generera. Mer information om 230V och 400V reservkraftförsörjning finns i vårt informationsmaterial.

Om generatorn inte ska installeras permanent eller är placerad långt från överföringsbrytaren, rekommenderar vi att använda våra unika invertergeneratorer med internt ATS-modul. Detta kräver dock användning av en extern prioriterad automatisk överföringsbrytare på ena sidan.

Generatorn övervakar spänningen i uttaget, som är anslutet före brytaren och skyddat av en strömbrytare och en jordfelsbrytare eller av en RCBO (överbelastnings- och kontaktskydd i ett). Detta uttag utan den anslutna generatorn kan användas som ett vanligt utomhusuttag. Detta uttag är strömlöst under ett strömavbrott och detta är avgörande för ATS-kontrollen av generatorn. Det är en signal för att starta generatorn.

Anslutningsschema för 230V reservkraftförsörjning för solcellssystem med invertergeneratorn KS 6000iES ATS Version 2, där NÄTINSIGNALEN övervakar 230V, men inte vidarebefordrar den till utgången i vänteläge:

Generatorn på kopplingsschemat är inte permanent installerad, utan ansluten till det förinstallerade uttaget och CEE 230V 32A inloppet vid behov. Detta innebär att generatorn även kan användas mobilt om det behövs. En fast installation är naturligtvis också möjlig, men då krävs ett lämpligt rum och ett avgasystem för detta.

Generatorn är ansluten till N-sidan av den automatiska överföringsbrytaren, som har prioriterad omkoppling, så när huvudströmmen återkommer, byter brytaren inte omedelbart till elnätet, utan först när generatorn stänger av sin utgång. KS 6000iES ATS version 2 generatorn analyserar spänningen vid sin NÄTANSUTNING i ungefär 1 minut och stänger först därefter av utgången, vilket möjliggör omkoppling till huvudströmförsörjningen. Detta motsvarar regleringen enligt vilken en automatisk omkopplingsanordning inte får byta över till det offentliga elnätet omedelbart, utan med en fördröjning på 1 minut.

Automatisk drift är endast möjlig med KS 6000iES version 2 (utan att växla från NÄTINSATS till utgången). ATS-funktionen bör aktiveras så att generatorn startar automatiskt om det inte längre finns någon spänning i uttaget och följaktligen inte längre någon spänning vid NÄTINSATS.

Hybridinverterare med ett PV DC-lagringssystem växlar till reservkraftdrift vid strömavbrott. Under processen används den energi som tillhandahålls av solcellerna och lagras i PV-lagringsenheten.

Solsystem med en hybridväxelriktare har vanligtvis ett batteribank med mindre kapacitet, eftersom dessa endast är avsedda att lagra överskottsenergi för användning på natten, etc. Men vad gör du när solen inte skiner och den lagrade energin är förbrukad? Då behöver du en generator.

I detta fall rekommenderar vi att ladda energilagringen (endast DC) från en reservkraftgenerator så att hybridinvertern kan fortsätta att förse huset som vanligt.

Energilagringen laddas antingen från en AC-generator med en laddare eller från en DC-generator. Laddaren eller DC-generatorn måste matcha PV-energilagringen.

Anslutningsschema för reservkraftförsörjning till solcellssystem med invertergeneratorn KS 6000iES ATS Version 2, där NÄTANSUTTNINGEN övervakar 230V, men inte vidarebefordrar det till utgången i vänteläge.

Batterispänningskontrollenheten övervakar batterispänningen och avbryter 230V till Schuko-uttaget om batterispänningen faller under det inställda värdet. Generatorn startar och levererar växelspänning till laddaren, som i sin tur laddar energilagringsenheten för att tillhandahålla tillräcklig energi för växelriktaren.

KS 6000iES ATS är utrustad med ett litiumbatteri som laddas så länge 230V finns vid NÄTANSUTNINGEN eller när generatorn är igång. Batteriet är alltid laddat och redo för användning. Litiumbatteriet har liten kapacitet, men har en hög startström och laddas relativt snabbt efter att generatorn har startats.

UPPMÄRKSAMHET!
Ett sådant kopplingsschema är endast möjligt med generatorn KS 6000iES ATS version 2! Beroende på laddarens utformning (beroende på effektfaktorn och typen av strömförbrukning) kan laddkapaciteten enligt ett sådant kopplingsschema vara upp till 2-4 kW.

I system med energihantering beaktas ofta endast laddningsprocessen för PV-lagringen av MPPT-kontrollern. Fråga tillverkaren av din växelriktare om det är tekniskt tillåtet att ladda batteribanken från en extern DC-strömkälla och om det inte orsakar några fel.

En sådan likströmskälla bör fungera som en laddningsmodul med en IU-karakteristik, vilket gör att användningen av en ren likspänningskälla inte är möjlig. En sådan laddare eller laddningsmodul bör ha en så kallad "Maximum Power Point" där spänningen sjunker när utströmmen når det maximala värdet. Laddningsmodulens uppgift är inte att ladda batteriet fullt, utan åtminstone delvis så att strömförsörjningen kan upprätthållas. Full laddning av batteriet sker från solpaneler genom laddningsregulatorn.

Reservkraftförsörjningen genom att ladda batterilagret har tydliga fördelar när det gäller de strömförbrukare som ska försörjas. Strömmen levereras fortfarande med en "ren" sinusvåg som genereras av växelriktaren. Den maximala effekten bestäms fortfarande av parametrarna för växelriktaren och energilagret. Generatorn behöver bara fylla på med tillräcklig energi.

I system där strömförbrukningen inte är konstant (t.ex. ett hus eller ett kontor) kommer generatorn inte att köras kontinuerligt, utan endast vid behov. När batteriet har laddats upp till den spänning som ställts in på batterimonitorn stängs generatorn av och elförbrukarna försörjs av batteriet via växelriktaren. På detta sätt är en oavbruten strömförsörjning möjlig på lång sikt, vilket är mycket viktigt vid ett långvarigt strömavbrott. Generatorn körs med pauser och har också tid att svalna. Bränslet används också optimalt eftersom motorn inte behöver köras utan belastning.

Off-grid-växelriktare matar inte in i det offentliga elnätet och förser endast de anslutna elförbrukarna. Dessa växelriktare fungerar tillsammans med DC-energilagring och har vanligtvis en anslutning för en extern AC-strömkälla som kan tillhandahålla ström vid behov.

Beroende på inställningen av växelriktaren måste denna externa AC-källa också kunna tillhandahålla tillräcklig energi för att ladda batteriet. I detta sammanhang har vissa växelriktare en extra inställning som begränsar den totala effekten som växelriktaren kan dra från en extern AC-strömkälla. Denna effekt fördelas sedan mellan DC-batterilagringen och de strömförbrukare som ska försörjas.

Att ladda batterierna med hög effekt från en växelströmskälla har specifika aspekter som måste beaktas, särskilt vid användning av en generator. Den reaktiva effekten och de övergående processerna som genereras under laddningsprocessen kan skada generatorn.

De flesta AC/DC-laddare eller laddningsmoduler har en pulsliknande strömförbrukning på AC-sidan och laddar batterilagringsenheten på ett pulsliknande sätt:

AC-spänningen visas i gult. För laddare eller laddningsmoduler utan effektfaktorkorrigering förbrukas endast sinusvågens maxima.

Att ladda batteriet via laddningsmodulen installerad i växelriktaren har ofta samma problem. Batteriet laddas extremt impulsivt:

Till vänster i gult visas batterispänningen och till höger nätspänningen. I grönt visas laddningsströmmen som mäts vid batterikabeln när laddning sker via växelriktaren.

Laddningsströmmen för sådana laddningsmoduler regleras av pulsbredd, vilket kan förvärra problemet med ojämn belastning av sinusvågen:

Energilagringen i PV-systemet laddas med 100 pulser per sekund (vid 50Hz spänning). I ett sådant fall får systemet inte beräknas enbart med RMS-värden, utan man måste också ta hänsyn till momentana amplituder.

Pulskonsumtionen har en effektfaktor på 0,5-0,7, vilket kan leda till hög reaktiv effekt. Om du matar laddaren eller laddningsmodulen i växelriktaren från elnätet, kompenseras det av andra elförbrukare i elnätet. Det är annorlunda när man använder en generator.

En generator och elförbrukare bildar ett slutet system, vars element påverkar varandra och det är mycket viktigt att de passar ihop och att systemet inte oscillerar.

Strömförbrukning som liknar pulser innebär att du i bästa fall inte kan använda mer än hälften av generatorns nominella effekt, och extra åtgärder måste vidtas mot de övertoner som orsakas av pulsliknande strömförbrukning för att stabilisera kretsen.

I praktiken leder det ofta till instabil drift av laddningsmodulen och till och med skador på generatorn, såsom överhettade lindningar, trasig spänningsregulator eller invertermodul.

I de flesta fall växlar off-grid-omriktare den externa strömkällan och laddar den i pulser för att ladda sitt eget PV-lagringssystem, vilket kan förvränga spänningsformen hos en konventionell generator så mycket att det kan påverka känsliga strömförbrukare.

Vi rekommenderar att använda invertergeneratorer som en extern AC-källa för reservkraft från off-grid-invertrar, eftersom de kan bibehålla sin spänningsform mycket bättre, vilket kan vara mycket viktigt för känsliga elförbrukare.

Anslutningsschema för 230V reservkraftförsörjning för solsystem med Inverter Generator KS 6000iES ATS Version 2, där NÄTANSUTTNINGEN övervakar 230V, men inte vidarebefordrar det till utgången i vänteläge:

Denna lösning ska ENDAST användas med off-grid-invertrar och kraftöar!

KS 6000iES ATS version 2 invertergenerator startar så snart batterispänningskontrollenheten avbryter 230V-spänningen som är avgrenad från inverterutgången till generatorns NÄTINSATS och stannar när den återkommer.

Det bör noteras att generatorn måste tillhandahålla energi både för de elförbrukare som ska försörjas och för laddning av elenergilagringsenheten.

Vid användning av off-grid-lösningar med en off-grid-omriktare kan energilagringen (DC) laddas av en generator + laddare, precis som i system med hybridomriktare. På detta sätt kan den 3-fasiga strömförsörjningen från omriktaren fortsätta att fungera.

Anslutningsschema för reservkraftförsörjning för solsystem med Inverter Generator KS 6000iES ATS Version 2, där NÄTINSATSEN övervakar 230V, men inte vidarebefordrar det till utgången i vänteläge:

DC-batterilagringen kan också laddas direkt från en lämplig DC-generator om detta är tekniskt möjligt för det aktuella PV-systemet.

Exempel på användning av KS 48V-DC i en kraftö-lösning:

Exempel på användning av KS 48V-DC med en hybridinverter med 48V energilagring:

likströmsgeneratorn är ansluten direkt till 48V energilagringsenheten för att ladda den direkt.

KS 48V-DC kan antingen övervaka batterispänningen själv eller styras externt via "torra" kontakter.

Generatorn startar i AUTO-läge när den lägre spänningsnivån på 48V uppnås, laddar batteriet med en spänning upp till 54V och med en ström upp till 70A och stängs av när spänningen når 53,5-54V och laddningsströmmen faller under 20A. Generatorn kan också startas och stoppas manuellt eller externt via PF-kontakter, vilket möjliggör olika applikationer och integration i befintliga system. Generatorn har inget eget batteri och använder energin från batteriet som ska tillföras för att starta i AUTO- och EXTERN CONTROL-läge. Manuell start med dragstart är också möjlig.

Exempel på stödd 48V DC batterilagring:

1. 4 AGM-batterier kopplade i serie med ett spänningsintervall på ca 48-54V
2. Batterier med 14 LiIon-celler kopplade i serie med ett spänningsområde på ca 47-56V
3. Batterier med 16 LiFePo4-celler kopplade i serie med ett spänningsområde på cirka 48-54V
4. Batterier med 15 LiFePo4-celler kopplade i serie med ett spänningsområde på cirka 45-51V (EXTERNAL CONTROL-läge rekommenderas).

Beroende på energilagring och inverterare bör antingen AUTO- eller EXTERNAL CONTROL-läge användas. Generatorns funktion är att fungera som en reservkraftkälla och, vid behov, ladda några kWh energi i DC-batterilagringen så att de strömförbrukare som ska försörjas av inverteraren förblir försörjda även när det finns för lite energi från solen och utan ström från DSO-nätverket (kraftö-lösning eller strömavbrott i elnätet). Således körs generatorn vanligtvis i cirka 1-2 timmar och stängs sedan av. Huset drivs av DC-batterilagringen, som också kan kompensera för effekttoppar när generatorn är igång.

Ett hus förbrukar vanligtvis bara några hundra watt kontinuerligt och endast när en kraftfull enhet slås på ökar elförbrukningen med några kW, vid vilken tidpunkt energin kan komma både från generatorn och batterilagringen eftersom de två körs parallellt. På detta sätt kan strömförbrukningen under en kort tid överstiga generatorns kapacitet och strömförsörjningen till huset kan fortsätta som vanligt.

Generatorn i AUTO-läge stängs av när strömmen faller under 20A. Responstid cirka 30 sekunder. Om strömförbrukningen i huset konstant överstiger 1 kW, rekommenderar vi att använda EXTERNAL CONTROL-läget eller stänga av generatorn manuellt.

Tack vare olika driftlägen kan generatorn integreras i olika strömförsörjningssystem.

En likströmsgenerator är mycket mer bränsleeffektiv och möjliggör oavbruten reservkraft i flera dagar eftersom generatorn körs med pauser och har tillräckligt med tid för att svalna.

DC-generatorn utför samma funktion som en solpanel + laddningsregulator och är mycket mer effektiv än kombinationen "AC-generator + laddare". Laddningsströmmen från DC-generatorn är inte impulsiv (det finns endast krusning) och därmed uppnås ett mycket högre effektivt värde vid samma maxima, vilket också är mycket viktigt för batterier och BMS-kontroller (för litiumbatterier).

DC-generatorn har flera lindningar och elektronisk styrning, vilket gör utgångsströmmen mycket jämnare. Så här ser laddningsströmmen (i grönt) för ett LiFePo4-batteri (ett extremfall) vid 40A och 70A ström (rms-värde) ut:

DC-generatorns utspänningsvåg är låg, vilket ändå kan orsaka laddningsströmsvåg i ett LiFePo4-batteri. När laddningsströmmen ökar, ökar skillnaden mellan batteriets egen spänning och generatorns spänning, vilket kan leda till en minskning av laddningsströmsvågen.

En likströmsgenerator för att ladda batterierna är en bra lösning ur alla synvinklar och i vissa fall finns det inget bättre, om ens något, alternativ.

Flera KS 48-DC kan kopplas parallellt för att öka den totala prestandan eller för att säkra strömförsörjningen under en längre tidsperiod.

Alla KS 48-DC är anslutna till 48V-samlingsskenan, till vilken även andra DC-källor, energilagring och växelriktare är anslutna.

Beroende på den erforderliga effekten kan ett visst antal generatorer aktiveras genom extern styrning, köras växelvis, etc.

Om alla likströmsgeneratorer som är anslutna till 48V-samlingsskenan är i AUTO-läge, kommer endast en generator att starta, med styr-elektroniken som reagerar något tidigare, och de andra kommer endast att startas vid behov, t.ex. om effekten från den första generatorn ensam inte är tillräcklig och batterilagringsspänningen fortsätter att sjunka, eller om ett fel har inträffat i den första generatorn. Så likströmsgeneratorerna kommer att stödja varandra, så att säga, för att upprätthålla spänningen på 48V-samlingsskenan.
Denna egenskap är mycket viktig i system där flera kW effekt krävs. Du använder helt enkelt flera KS 48-DC för att säkert täcka effektbehovet. Därmed kan en del av generatorerna förbli i reserv om en av de aktiva DC-generatorerna skulle få ett fel (t.ex. brist på bensin).

Här är ett exempel på hur man använder flera KS 48-DC samtidigt:

Ansvarsfriskrivning

Dessa instruktioner kan endast betraktas som en rekommendation, är illustrativa och måste anpassas till de exakta lokala omständigheterna och förhållandena under installationen. Själva installationen bör utföras i enlighet med alla standarder och föreskrifter. Vi tar inget ansvar för felaktiga installationer och deras konsekvenser.