Off-grid inverter vagy hibrid inverter?

Mikor lehet jobb választás az ATS-es energiatároló rendszer?

Ha már működik napelemes rendszere, és energiatároló telepítésén gondolkodik, könnyen találkozhat azzal a vélekedéssel, hogy az akkumulátorhoz mindenképpen hibrid inverterre van szükség. Ez azonban nem minden esetben igaz.

Bizonyos alkalmazásoknál a meglévő napelemes inverter megtartható, az energiatárolás pedig külön off-grid inverterrel, akkumulátorral és ATS automatikus átkapcsolóval is megvalósítható. Ez egyszerűbb, gyorsabban kivitelezhető és sok esetben kedvezőbb beruházási költségű alternatíva lehet.

A két megoldás nem egymás ellenfele. Más feladatra, más rendszerlogikával készülnek. A valódi kérdés ezért nem az, hogy általánosságban melyik a jobb, hanem az, hogy az adott ingatlanban, fogyasztási profil mellett melyik rendszer szolgálja jobban a tulajdonos céljait.

Miért gondolják sokan, hogy csak hibrid inverterrel lehet akkumulátort telepíteni?

A hibrid inverterek az elmúlt években az energiatárolás legismertebb megoldásává váltak. Egyetlen készülék képes kezelni a napelemes termelést, az akkumulátor töltését és kisütését, a hálózati kapcsolatot, valamint az energiaáramlás vezérlését.

Ez kényelmes és műszakilag fejlett kialakítás, különösen új rendszernél vagy olyan projektnél, ahol a cél a fogyasztás, a termelés, a hálózati vételezés és esetleg a visszatáplálás folyamatos optimalizálása.

Meglévő napelemes rendszer utólagos bővítésénél azonban a hibrid megoldás gyakran az inverter cseréjével, új mérési és vezérlési eszközökkel, valamint a teljes rendszer részletes újratervezésével jár. Az alkalmazott gyártótól és a kívánt funkcióktól függően szükség lehet Smart Meterre, energiamenedzsmentre, hálózati beállításokra és további engedélyezési vagy szolgáltatói egyeztetésekre is.

Ez nem jelenti azt, hogy minden hibrid rendszer szükségszerűen bonyolult vagy drága. Egy egyszerű, nulla visszatáplálásra beállított hibrid rendszer adminisztrációja és kivitelezése is lehet viszonylag egyszerű. A döntést ezért mindig az adott műszaki környezet alapján kell meghozni.

A meglévő inverter megtartásának alternatívája

Ha a cél elsősorban a helyben megtermelt energia nagyobb arányú felhasználása, az akkumulátoros tartalék vagy bizonyos fogyasztók hálózattól független ellátása, sok esetben nem szükséges a meglévő inverter cseréje.

Ilyenkor külön off-grid inverter, akkumulátor és ATS automatikus átkapcsoló építhető be. Az off-grid inverter az akkumulátoros rendszerhez tartozó fogyasztói kört látja el, az ATS pedig szükség esetén automatikusan átvált a közüzemi hálózatra.

A rendszer lényege, hogy a fogyasztók egy adott pillanatban vagy az off-grid inverterről, vagy a hálózatról kapnak energiát. A két forrás nem működik párhuzamosan ugyanazon a fogyasztói körön.

Nem mindegy, honnan tölt az akkumulátor

Az off-grid + ATS rendszer többféle architektúrában valósítható meg. Ez alapvetően meghatározza, hogy az akkumulátor honnan kap energiát, és mennyire kapcsolódik a meglévő napelemes rendszerhez.

Önálló napelemmező az off-grid inverterhez

Ebben a kialakításban az off-grid inverter saját, külön napelemmezőt kap. A hozzá csatlakozó panelek közvetlenül az akkumulátoros rendszer termelését biztosítják, miközben a meglévő hálózatra kapcsolt napelemes rendszer változatlanul működik.

Ez tiszta és jól elkülöníthető megoldás lehet, ha rendelkezésre áll megfelelő tető- vagy területkapacitás új panelek telepítésére. Előnye, hogy az akkumulátor töltése egyértelműen a saját, külön napelemes termelésből történik.

AC-oldali töltés

AC-oldali töltésnél az akkumulátor egy töltőn vagy az off-grid inverter AC-bemenetén keresztül kap energiát. Ebben az esetben a rendszer nem feltétlenül tudja megkülönböztetni, hogy az adott pillanatban a meglévő napelem vagy a közüzemi hálózat fedezi-e a töltést.

Megfelelő mérés és vezérlés nélkül ezért előfordulhat, hogy az akkumulátor nem kizárólag napelemes többletből, hanem hálózati energiából is tölt. Ez bizonyos üzemeltetési céloknál elfogadható, más esetekben viszont nem kívánatos.

AC-coupled kialakítás

AC-coupled rendszerben az akkumulátoros inverter a meglévő napelemes rendszer AC-oldalához kapcsolódik. Megfelelő mérési és szabályozási megoldással a rendszer a helyben rendelkezésre álló napelemes többletet is képes az akkumulátor töltésére felhasználni.

Ez lehetővé teheti a meglévő inverter megtartását, ugyanakkor a pontos működéshez kompatibilis eszközök, megfelelő mérés és jól megtervezett vezérlés szükséges. Nem minden off-grid inverter alkalmas valódi AC-coupled működésre.

Hogyan működik az ATS automatikus átkapcsoló?

Az ATS, vagyis Automatic Transfer Switch egy automatikus forrásváltó. Folyamatosan figyeli az elsődleges energiaforrás állapotát, és ha az már nem képes megfelelően ellátni a fogyasztókat, átkapcsol a tartalék forrásra.

Egy tipikus rendszerben az elsődleges forrás az off-grid inverter és az akkumulátor. Amíg az akkumulátor töltöttsége és az inverter teljesítménye elegendő, a kiválasztott fogyasztók erről a rendszerről működnek. Amikor az akkumulátor eléri a beállított alsó töltöttségi szintet, az inverter túlterhelődik, vagy más hiba lép fel, az ATS átkapcsol a közüzemi hálózatra.

Amikor az akkumulátor újra elérte a visszakapcsoláshoz szükséges töltöttséget, és az off-grid rendszer ismét stabilan rendelkezésre áll, a vezérlés a beállításoktól függően visszaadhatja a fogyasztókat az inverteres oldalnak.

Miért fontos a források biztonságos szétválasztása?

Az ATS egyik legfontosabb feladata, hogy a két energiaforrás ne kapcsolódjon párhuzamosan ugyanarra a fogyasztói körre. A megfelelő készülék úgynevezett break-before-make logikával működik: először megszakítja a kapcsolatot az egyik forrással, és csak ezután kapcsolja rá a másikat.

Ez biztosítja, hogy az off-grid inverter ne táplálhasson vissza a közüzemi hálózat irányába. Az ATS tehát üzemi szétválasztást valósít meg a két forrás között. Ez nem azonos a szigorú elektrotechnikai értelemben vett galvanikus leválasztással, amelyet például leválasztó transzformátor biztosít.

A megfelelő átkapcsoló kiválasztásánál figyelembe kell venni a rendszer fázisszámát, névleges áramát, zárlati viszonyait, kapcsolási kategóriáját, valamint azt is, hogy a nulla vezető kapcsolása szükséges-e.

Nem feltétlenül kell az egész házat az ATS mögé tenni

Az akkumulátoros rendszer gazdaságosságát és megbízhatóságát jelentősen javíthatja, ha nem a teljes ingatlant, hanem csak a valóban fontos fogyasztói köröket látja el.

Családi háznál ilyen lehet a világítás, a hűtőszekrény, a kommunikációs eszközök, a keringető szivattyú, a kapu, egy kisebb iroda vagy néhány kiválasztott dugalj. Ipari vagy mezőgazdasági telephelyen a kritikus vezérlések, informatikai eszközök, biztonsági rendszerek, szivattyúk vagy technológiai segédüzemek kerülhetnek az ATS mögé.

A nagy teljesítményű, rövid ideig extrém áramot igénylő fogyasztók – például villanykazánok, nagy hőszivattyúk, kompresszorok vagy nagy motorok – csak megfelelően méretezett inverterrel és akkumulátorral láthatók el. Sok esetben gazdaságosabb külön kritikus fogyasztói elosztót kialakítani.

Az off-grid inverter + ATS rendszer előnyei

A meglévő inverter sok esetben megtartható

Ha a jelenlegi napelemes inverter megfelelően működik, és a kialakított rendszerarchitektúra lehetővé teszi, nincs szükség annak cseréjére. Ez csökkentheti a beruházás költségét, és elkerülhető egy még jó állapotú berendezés idő előtti kiváltása.

Kedvezőbb beruházási költség

A hibrid inverterre történő teljes átállás helyett külön akkumulátoros alrendszer építhető ki. A tényleges megtakarítás mindig a teljes rendszer műszaki tartalmától függ, de megfelelő alkalmazásnál az off-grid + ATS megoldás lényegesen kedvezőbb lehet.

Egyszerűbb és jól átlátható működés

A rendszer alaplogikája könnyen követhető: amikor az akkumulátoros oldal rendelkezésre áll, a kiválasztott fogyasztók arról működnek; amikor nem áll rendelkezésre, az ATS átvált a hálózatra. Ez az egyszerű üzemmód sok olyan projektben előny, ahol nincs szükség folyamatos, kétirányú teljesítményszabályozásra.

Gyorsabb kivitelezés lehet

Ha a meglévő napelemes rendszert nem kell jelentősen átalakítani, a kivitelezés és az üzembe helyezés is egyszerűbb lehet. Ez azonban csak megfelelő előzetes felmérés és szabványos villamos kialakítás mellett igaz.

Nincs hálózati visszatáplálás az off-grid inverterből

A fogyasztói oldal megfelelő ATS-es szétválasztásával az off-grid inverter nem kerül párhuzamos kapcsolatba a közüzemi hálózattal, ezért az akkumulátoros rendszerből nem történik hálózati visszatáplálás.

Kialakítható áramszüneti tartalékellátás

Megfelelő méretezés esetén az off-grid inverter és az akkumulátor áramszünetkor is képes ellátni a kiválasztott fogyasztókat. Fontos azonban, hogy a tényleges tartalékidőt az akkumulátor hasznos kapacitása, az inverter teljesítménye, a pillanatnyi fogyasztás és az indítási áramok határozzák meg.

Milyen korlátai vannak az ATS-es megoldásnak?

Az egyszerűségért cserébe az off-grid + ATS rendszer nem nyújtja automatikusan a fejlett hibrid rendszerek valamennyi funkcióját.

Általában nem biztosít folyamatos, dinamikus energiaáramlás-optimalizálást a teljes ingatlan, a napelemes termelés, az akkumulátor és a hálózat között. A forrásváltás jellemzően lépcsőzetes: az adott fogyasztói kör vagy az inverteres, vagy a hálózati oldalról működik.

A megoldás önmagában nem alkalmas virtuális erőműves részvételre, hálózati szolgáltatások nyújtására, intelligens exportmenedzsmentre vagy összetett energiakereskedelmi feladatokra. Ezekhez általában fejlett hibrid vagy AC-coupled energiamenedzsment rendszer szükséges.

A tervezésnél az átkapcsolási idővel is számolni kell. Mechanikus ATS esetén rövid feszültségkimaradás történhet, amelyet a legtöbb hagyományos fogyasztó észre sem vesz, egyes érzékeny elektronikai eszközök azonban újraindulhatnak. Szünetmentes működést igénylő berendezésekhez külön UPS vagy kellően gyors, erre minősített átkapcsolás szükséges.

Off-grid + ATS vagy hibrid inverter?

Mit tud a hibrid inverter, amit az egyszerű ATS-es rendszer nem?

A hibrid inverter fő előnye, hogy a napelemes termelést, az akkumulátort, a fogyasztást és a hálózati kapcsolatot egyetlen integrált rendszerként kezeli.

Megfelelő mérés és vezérlés mellett valós időben képes szabályozni, hogy a napelemes energia közvetlenül a fogyasztókhoz, az akkumulátorba vagy – ahol ez engedélyezett – a hálózatba kerüljön. Hasonlóan képes meghatározni azt is, hogy az akkumulátor mikor és milyen teljesítménnyel süljön ki.

Fejlett rendszereknél lehetőség van időjárás- és fogyasztás-előrejelzésre, tarifaalapú töltésre, csúcsterhelés-csökkentésre, exportkorlátozásra, energiapiaci optimalizálásra és virtuális erőműves integrációra is.

Ha ezek közül bármelyik fontos cél, a hibrid inverter vagy egy fejlett AC-coupled energiatároló rendszer jellemzően jobb választás.

Mikor lehet jó választás az off-grid inverter + ATS?

Az ATS-es energiatároló rendszer különösen jó megoldás lehet akkor, ha már működik megfelelő állapotú napelemes inverter, és annak cseréje nem indokolt.

Szintén előnyös lehet, ha a cél meghatározott fogyasztói körök akkumulátoros ellátása, az áramszüneti tartalék biztosítása, vagy egy külön napelemmezővel működő, részben önálló alrendszer kialakítása.

Családi házaknál, mezőgazdasági telephelyeken, kisebb ipari üzemekben, műhelyekben és irodákban is alkalmazható, ha a kiválasztott fogyasztók teljesítménye és működési módja jól illeszkedik az off-grid inverterhez.

Jó választás lehet ott is, ahol elsődleges szempont a beruházás optimalizálása, miközben nincs szükség összetett hálózati, energiakereskedelmi vagy valós idejű energiamenedzsment-funkciókra.

Mikor jobb a hibrid inverter?

A hibrid inverter akkor lehet célszerűbb, ha új napelemes rendszer épül, és már a kezdetektől teljesen integrált energiatárolás a cél.

Ugyancsak indokolt lehet, ha a tulajdonos a teljes ingatlan energiaáramlását szeretné optimalizálni, zero-export szabályozást, intelligens fogyasztásvezérlést, időalapú töltést, csúcsterhelés-csökkentést vagy későbbi VPP-integrációt tervez.

Nagyobb ipari és kereskedelmi rendszereknél, ahol az energiatároló a hálózati teljesítménycsúcsok kezelésében, a termelés optimalizálásában vagy energiapiaci szolgáltatásokban is részt vesz, a fejlett hibrid vagy ipari PCS-alapú rendszer a reális irány.

Az átkapcsolási időt is figyelembe kell venni

Az ATS átkapcsolási ideje típustól függően jelentősen eltérhet. Egyes elektronikus megoldások nagyon gyorsan váltanak, míg a hagyományos motoros vagy kontaktoros átkapcsolók rövid, érzékelhető megszakítást okozhatnak.

A világítás, a legtöbb háztartási gép és sok ipari segédüzem ezt problémamentesen tolerálja. Számítógépek, szerverek, érzékeny vezérlések és egyes kommunikációs eszközök azonban megszakítás nélkül működő tápellátást igényelhetnek. Ezeknél az ATS mellé külön UPS alkalmazása lehet szükséges.

A tervezés során ezért nem elegendő csak az inverter és az akkumulátor teljesítményét vizsgálni. A fogyasztók érzékenységét, indítási áramát és megengedett kiesési idejét is fel kell mérni.

Támogatási és csatlakozási feltételek

Az energiatárolókhoz kapcsolódó támogatások és pályázatok műszaki feltételei változhatnak. Egyes konstrukciók kizárólag meghatározott invertertípusokat, csatlakozási módokat, kommunikációs funkciókat vagy tanúsítványokat fogadnak el.

Ezért támogatott projekt esetén a végleges rendszerarchitektúrát csak az aktuális pályázati dokumentáció és a vonatkozó hálózati előírások ellenőrzése után érdemes kiválasztani.

A visszatáplálás kizárása önmagában nem jelenti azt, hogy a rendszer minden további egyeztetés nélkül telepíthető. A villamos biztonsági, érintésvédelmi, tűzvédelmi és csatlakozási követelményeket minden esetben be kell tartani.

Melyik rendszer éri meg Önnek?

Nincs minden ingatlanra alkalmazható, univerzális válasz. A jó döntéshez meg kell vizsgálni a meglévő napelemes rendszer kialakítását, az inverter típusát, a fogyasztási profilt, a napi és szezonális energiaigényt, az akkumulátor kívánt kapacitását, a kritikus fogyasztókat és a jövőbeni bővítési terveket.

Azt is tisztázni kell, hogy az elsődleges cél a költségcsökkentés, az önfogyasztás növelése, az áramszüneti tartalék, a csúcsterhelés mérséklése vagy egy összetettebb energiamenedzsment-rendszer kialakítása.

A Best Solar minden projekt esetében a meglévő rendszer és a fogyasztási adatok műszaki felmérése alapján javasol megoldást. Így elkerülhető a túlméretezés, a szükségtelen invertercsere és az olyan rendszer kialakítása, amely a gyakorlatban nem a kívánt módon működik.

Összegzés

Az energiatárolás nem jelenti automatikusan azt, hogy a meglévő napelemes invertert hibrid inverterre kell cserélni. Bizonyos esetekben egy külön off-grid inverter, akkumulátor és ATS automatikus átkapcsoló egyszerűbb és kedvezőbb megoldást kínálhat.

Az ATS-es rendszer különösen akkor lehet előnyös, ha a meglévő inverter megtartható, csak kijelölt fogyasztókat kell ellátni, fontos az áramszüneti tartalék, és nincs szükség fejlett hálózati vagy energiapiaci funkciókra.

Hibrid invertert érdemes választani akkor, ha a teljes rendszer integrált, folyamatos és intelligens energiaáramlás-szabályozása a cél. A két technológia tehát nem egymás versenytársa: eltérő műszaki igényekre ad választ.

A legjobb rendszer minden esetben az adott ingatlan, a meglévő napelemes rendszer, a fogyasztási szokások és a hosszú távú célok alapján tervezhető meg.

Nagyobb vállalati rendszereknél érdemes megismerni a Best Solar ipari energiatárolási megoldásait is. Az automatikus átkapcsoló berendezések műszaki hátteréről az IEC 60947-6-1 szabvány ismertetője ad további információt.