Cada vez mais lares estão a ser equipados com diferentes tipos de sistemas. Os módulos fotovoltaicos modernos já conseguem converter cerca de 20% da luz solar energia em eletricidade, o que torna este tipo de geração de eletricidade muito atrativo.

Gerador de energia de reserva para sistemas solares sem e com armazenamento de bateria

O coração do sistema PV é o inversor. Existem inversores on-grid, híbridos e inversores off-grid.

Os inversores on-grid e híbridos são sincronizados com a rede pública e são capaz de alimentar o excesso de energia na rede pública.

O gerador de energia de reserva para sistemas solares não pode substituir a rede pública para inversores on-grid e híbridos porque não pode absorver o excesso de energia. O feedback do inversor pode danificar o gerador.

Uma exceção pode ser inversores, que têm uma entrada extra para gerador, onde o feedback pode ser 100% evitado por sensores de corrente embutidos. No entanto, tal o gerador deve ter parâmetros de tensão que sejam aceitáveis para o inversor, o que nem sempre é o caso com um gerador de energia convencional.

No caso de uma falha de energia, o gerador de energia de reserva em um solar sistema com um inversor on-grid deve apenas fornecer os consumidores de eletricidade que têm direito a energia de reserva, com o inversor e qualquer armazenamento de CA existente permanecendo do lado do rede elétrica pública e sendo desconectado em todos os polos com um interruptor de transferência, para que o gerador não funcione em paralelo com o inversor ou a energia CA armazenamento.

Diagrama de ligação do fornecimento de energia de reserva de 230V para sistema solar ao usar geradores inversores sem ATS função:

Um interruptor automático para fornecimento de energia de reserva para os consumidores de energia de 230V é também possível ao usar geradores com função ATS.

Diagrama de conexão do fornecimento de energia de reserva de 230V para sistema solar com o gerador inversor KS 5500iES ATSR com uma unidade ATS externa KS ATS 4/25 Inversor:

 

Diagrama de conexão do fornecimento de energia de reserva de 230V para sistema solar com o gerador inversor KS 8100iE ATSR com uma unidade ATS externa KS ATS 4/25 Gasolina:

O fornecimento de energia de reserva em todos os casos descritos acima é de 230V. Desta forma, quase todos os consumidores de eletricidade na casa podem ser fornecidos em caso de uma falha de energia. Consumidores trifásicos (se presentes) devem ser fornecidos separadamente. Consumidores de energia trifásica com controle eletrônico geralmente precisam de um onda senoidal "limpa", que um gerador de energia convencional não pode gerar. Mais informações sobre fornecimento de energia de reserva de 230V e 400V podem ser encontradas no nosso material informativo.

Se o gerador não for instalado permanentemente ou estiver localizado longe do interruptor de transferência, recomendamos o uso dos nossos geradores inversores únicos com módulo ATS interno. No entanto, isto requer o uso de uma prioridade externa interruptor de transferência automática de um lado.

O gerador monitora a tensão na tomada, que está conectada antes do interruptor e protegido por um disjuntor e um RCD ou por RCBO (sobrecarga e proteção de contato em um). Esta tomada sem o gerador conectado pode ser utilizada como uma tomada externa normal. Esta tomada é desenergizada durante uma falha de energia falha e isso é crítico para o controle ATS do gerador. É um sinal para iniciar o gerador.

 

Diagrama de conexão do fornecimento de energia de reserva de 230V para sistema solar com o gerador inversor KS 6000iES ATS Versão 2, no qual a ENTRADA PRINCIPAL monitora os 230V, mas não os encaminha para o saída em modo de espera:

O gerador no diagrama de circuito não está instalado permanentemente, mas ligado à tomada pré-instalada e à entrada CEE 230V 32A conforme necessário. Isto significa que o gerador também pode ser utilizado em movimento, se necessário. Um a instalação fixa é, claro, também possível, mas necessita de uma sala adequada e um sistema de escape para isso.

O gerador está ligado ao lado N do interruptor de transferência automática, que tem comutação prioritária, por isso, quando a energia principal retorna, o interruptor não comuta imediatamente para a rede elétrica, mas apenas quando o gerador desliga a sua saída. O gerador KS 6000iES ATS versão 2 analisa o tensão na sua conexão de ENTRADA PRINCIPAL por cerca de 1 minuto e só então desliga a saída e assim permite a comutação para a fonte de alimentação principal. Isto corresponde à regulamentação segundo a qual uma comutação automática o dispositivo não deve mudar imediatamente para a rede elétrica pública, mas com um atraso de 1 minuto.

O funcionamento automático só é possível com a versão KS 6000iES 2 (sem comutação da ENTRADA da REDE para a saída). A função ATS deve ser ativado para que o gerador comece automaticamente se já não houver tensão na tomada e, consequentemente, já não há tensão na REDE ENTRADA.

Inversores híbridos com um sistema de armazenamento PV DC mudam para energia de reserva operação de energia em caso de falha de energia. No processo, a energia fornecida pelas células solares e armazenada na unidade de armazenamento PV está esgotada.

Sistemas solares com um inversor híbrido geralmente têm um banco de baterias com menores capacidades, pois estas destinam-se apenas a armazenar o excesso de energia para uso à noite, etc. Mas o que faz quando o sol não está a brilhar e a energia armazenada energia está esgotada? Então precisa de um gerador.

Neste caso, recomendamos carregar o armazenamento de energia (apenas DC) a partir de um gerador de energia de reserva para que o inversor híbrido possa continuar a fornecer a casa como de costume.

O armazenamento de energia é carregado a partir de um gerador AC com um carregador ou de um gerador DC. O carregador ou o gerador DC deve corresponder à potência do PV armazenamento.

Diagrama de ligação do fornecimento de energia de reserva para sistema solar com o gerador inversor KS 6000iES ATS Versão 2, no qual a ENTRADA DE REDE monitora os 230V, mas não os encaminha para a saída em modo de espera

A unidade de controle de tensão da bateria monitora a tensão da bateria e interrompe 230V para a tomada Schuko se a tensão da bateria cair abaixo do valor definido. O gerador inicia e fornece a tensão AC ao carregador, que por sua vez carrega a unidade de armazenamento de energia para fornecer energia suficiente para o inversor.

O KS 6000iES ATS está equipado com uma bateria de lítio que é carregada enquanto como 230V está presente na ENTRADA DE REDE ou o gerador está em funcionamento. A bateria está sempre carregada e pronta para uso. A bateria de lítio tem pouca capacidade, mas tem uma alta corrente de arranque e é recarregada relativamente rápido após o o gerador é iniciado.

ATENÇÃO!
Tal diagrama de circuito é possível apenas com o gerador KS 6000iES ATS versão 2! Dependendo do design do carregador (dependendo da potência fator e o tipo de consumo de corrente), a capacidade de carregamento de acordo para tal diagrama de circuito pode ser até 2-4 kW.

Em sistemas com gestão de energia, apenas o processo de carregamento do PV armazenamento é frequentemente levado em conta pelo controlador MPPT. Pergunte ao fabricante do seu inversor se o carregamento do banco de baterias a partir de uma fonte de energia DC externa é tecnicamente permitida e não causa erros.

Tal fonte de energia DC deve funcionar como um módulo de carregamento com um IU característica, o que torna impossível o uso de uma fonte de tensão DC pura. Tal carregador ou módulo de carregamento deve ter um chamado "Ponto de Potência Máxima Ponto" onde a tensão desce quando a corrente de saída atinge o valor máximo. A tarefa do módulo de carregamento não é carregar totalmente a bateria, mas pelo menos parcialmente para que o fornecimento de energia possa ser mantido. O carregamento completo da bateria é feito a partir de painéis solares através do controlador de carga controlador.

O fornecimento de energia de reserva através do carregamento do armazenamento de bateria tem claras vantagens em relação aos consumidores de energia a serem fornecidos. A potência ainda é fornecida com uma onda senoidal "limpa" que gera o inversor. O máximo a potência ainda é determinada pelos parâmetros do inversor e a potência armazenamento. O gerador só precisa complementar com energia suficiente.

Em sistemas onde o consumo de energia não é constante (por exemplo, uma casa ou um escritório) o gerador não funcionará continuamente, mas apenas conforme necessário. Após a bateria foi carregada até à tensão definida no monitor de bateria, o gerador desliga-se e os consumidores de eletricidade são abastecidos pela bateria através do inversor. Desta forma, é possível um fornecimento ininterrupto de energia a longo prazo, o que é muito importante em caso de uma falha de energia prolongada falha. O gerador funciona com pausas e também tem tempo para arrefecer. O o combustível também é utilizado de forma otimizada porque o motor não precisa funcionar sem uma carga.

Inversores fora da rede não alimentam a rede pública e apenas fornecem o consumidores de eletricidade conectados. Estes inversores funcionam em conjunto com CC armazenamento de energia e normalmente têm uma conexão para uma fonte de energia CA externa fonte que pode fornecer energia quando necessário.

Dependendo da configuração do inversor, esta fonte de CA externa também deve ser capaz de fornecer energia suficiente para carregar a bateria. Neste contexto, alguns inversores têm uma configuração extra que restringe a potência total que o o inversor pode extrair de uma fonte de energia CA externa. Esta energia é então dividida entre o armazenamento de bateria CC e os consumidores de energia a serem abastecidos.

Carregar as baterias com alta potência de uma fonte de energia CA tem especificidades que devem ser consideradas, especialmente ao usar um gerador. O potência reativa e processos transitórios gerados durante o processo de carregamento pode danificar o gerador.

A maioria dos carregadores AC/DC ou módulos de carregamento tem um consumo de corrente pulsado no lado AC e carregar o dispositivo de armazenamento de bateria de forma pulsada:

A tensão AC é mostrada em amarelo. No caso de carregadores ou módulos de carregamento sem correção do fator de potência, apenas os máximos da onda senoidal são consumido.

Carregar a bateria através do módulo de carregamento instalado no inversor muitas vezes tem o mesmo problema. A bateria é carregada de forma extremamente impulsiva:

Em amarelo à esquerda está a tensão da bateria e à direita está a tensão da rede tensão. Em verde está a corrente de carga medida no cabo da bateria quando carregamento via inversor.

A corrente de carga de tais módulos de carregamento é regulada pela largura de pulso, o que pode agravar o problema de carga desigual da onda senoidal:

O armazenamento de energia do sistema fotovoltaico é carregado com 100 pulsos por segundo (a tensão de 50Hz). Nesse caso, o sistema não deve ser calculado com RMS valores isolados, mas também é necessário considerar as amplitudes instantâneas.

O consumo de corrente de pulso tem um fator de potência de 0,5-0,7, o que pode levar a alta potência reativa. Se alimentar o carregador ou o módulo de carregamento do inversor da rede elétrica, é compensado por outros consumidores de eletricidade consumidores na rede elétrica. É diferente quando se utiliza um gerador.

Um gerador e consumidores de eletricidade formam um sistema fechado, cujos elementos que afetam uns aos outros e é muito importante que se ajustem e o sistema não oscila

O consumo de corrente em forma de pulsos significa que, no melhor dos casos, não pode usar mais de metade da potência nominal do gerador e medidas adicionais devem ser tomadas contra as harmónicas causadas pelo consumo de corrente em forma de pulsos para estabilizar o circuito.

Na prática, muitas vezes leva a uma operação instável do módulo de carregamento e até mesmo danos ao gerador, como enrolamentos superaquecidos, tensão quebrada módulo regulador ou inversor.

Na maioria dos casos, os inversores off-grid comutam a fonte de energia externa e carregá-lo em pulsos para carregar o seu próprio sistema de armazenamento fotovoltaico, o que pode distorcer o forma de tensão de um gerador convencional a tal ponto que pode afetar consumidores de energia sensíveis.

Recomendamos o uso de geradores com inversor como fonte de CA externa para backup fornecimento de energia a partir de inversores off-grid, que podem manter a sua forma de tensão muito melhor, o que pode ser muito importante para eletricidade sensível consumidores.

Diagrama de ligação do fornecimento de energia de reserva de 230V para sistema solar com o Gerador Inversor KS 6000iES ATS Versão 2, no qual a ENTRADA PRINCIPAL monitora os 230V, mas não os encaminha para a saída em modo de espera:

Esta solução deve ser usada APENAS com inversores off-grid e ilhas de energia ilhas!

O gerador inversor KS 6000iES ATS versão 2 inicia assim que as unidade de controlo de tensão da bateria interrompe a tensão de 230V desviada do saída do inversor para a ENTRADA PRINCIPAL do gerador e para quando chega de volta.

Deve-se notar que o gerador deve fornecer a energia tanto para o consumidores de eletricidade a serem abastecidos e para carregar o armazenamento de eletricidade dispositivo.

No caso de soluções off-grid com um inversor off-grid, o armazenamento de energia (DC) pode ser carregado por um gerador + carregador, tal como em sistemas com inversores híbridos. Desta forma, o fornecimento de energia trifásico do inversor pode continuar a funcionar.

Diagrama de ligação do fornecimento de energia de reserva para sistema solar com o Gerador Inversor KS 6000iES ATS Versão 2, no qual a ENTRADA DE REDE monitoriza os 230V, mas não os encaminha para a saída em modo de espera:

 

O armazenamento de bateria DC também pode ser carregado diretamente a partir de um DC adequado gerador, se isto for tecnicamente possível para o respetivo PV sistema.

Exemplo de utilização do KS 48V-DC numa solução de ilha de energia:

Exemplo de utilização do KS 48V-DC com um inversor híbrido com o armazenamento de energia de 48V armazenamento:

O gerador de corrente contínua está ligado diretamente ao armazenamento de energia de 48V dispositivo para carregá-la diretamente.

O KS 48V-DC pode monitorizar a tensão da bateria por si mesmo ou ser controlado externamente por contactos "secos".

O gerador inicia em modo AUTO quando o valor de tensão inferior de 48V é atingido, carrega a bateria com a tensão até 54V e com a corrente até 70A e desliga-se quando a tensão atinge 53,5-54V e o carregamento a corrente cai abaixo de 20A. O gerador também pode ser iniciado e parado manualmente ou externamente por contatos PF, permitindo diferentes aplicações e integração em sistemas existentes. O gerador não possui sua própria bateria e usa a energia da bateria a ser fornecida para iniciar em AUTO e modo CONTROLO EXTERNO. O arranque manual com o arrancador de corda também é possível.

Exemplos de armazenamento de bateria DC de 48V suportados:

1. 4 baterias AGM conectadas em série com a faixa de tensão aprox. 48-54V
2. Baterias com 14 células LiIon conectadas em série com a faixa de tensão aprox. 47-56V
3. Baterias com 16 células LiFePo4 conectadas em série com a faixa de tensão aprox. 48-54V
4. Baterias com 15 células LiFePo4 conectadas em série com a faixa de tensão aprox. 45-51V (modo CONTROLO EXTERNO recomendado).

Dependendo do armazenamento de energia e do inversor, AUTO ou CONTROLO EXTERNO modo deve ser usado. A função do gerador é servir como reserva fonte de energia e, se necessário, carregar alguns kWh de energia no DC armazenamento de bateria para que os consumidores de energia a serem abastecidos pelo inversor permanece abastecida mesmo quando há pouca energia do sol e sem alimentada pela rede DSO (solução de ilha de energia ou falha na rede elétrica). Assim o gerador normalmente funciona cerca de 1-2 horas e é desligado. A casa é alimentado pelo armazenamento de bateria DC, que também pode compensar picos de energia quando o gerador está a funcionar.

Uma casa geralmente consome apenas algumas centenas de watts continuamente e só quando um dispositivo potente é ligado, o consumo de eletricidade aumenta por um poucos kW, momento em que a energia pode vir tanto do gerador quanto do armazenamento de bateria porque os dois funcionam em paralelo. Desta forma, a energia consumo pode, por um curto período, exceder a saída do gerador e o o fornecimento de energia para a casa pode continuar normalmente.

O gerador em modo AUTO desliga-se quando a corrente cai abaixo de 20A. Tempo de resposta cerca de 30 segundos. Se o consumo de energia na casa for constantemente acima de 1 kW, recomendamos usar o modo CONTROLO EXTERNO ou desligar o gerador manualmente.

Graças aos diferentes modos de operação, o gerador pode ser integrado em diferentes sistemas de fornecimento de energia.

Um gerador DC é muito mais eficiente em termos de combustível e permite uma energia de reserva por vários dias, pois o gerador funciona em intervalos e tem suficiente tempo para arrefecer.

O gerador DC desempenha a mesma função que um painel solar + carregador controlador e é muito mais eficaz do que o "gerador AC + carregador" combinação. A corrente de carga do gerador DC não é impulsiva (há apenas ondulação) e assim nos mesmos máximos muito mais eficazes valor é atingido, o que também é muito importante para baterias e BMS controladores (para baterias de lítio).

O gerador DC tem múltiplos enrolamentos e controlo eletrónico, o que torna o corrente de saída muito mais suave. É assim que a corrente de carga (em verde) de um bateria LiFePo4 (um caso extremo) a 40A e 70A de corrente (valor eficaz) parece como:

A ondulação da tensão de saída do gerador DC é baixa, o que ainda pode causar carga ondulação de corrente numa bateria LiFePo4. À medida que a corrente de carga aumenta, a diferença entre a própria tensão da bateria e a tensão do gerador aumenta, o que pode levar a uma redução na ondulação da corrente de carga.

Um gerador DC para carregar as baterias é uma boa solução de todos os pontos de visão e, em alguns casos, não há melhor, se houver, alternativa.

Vários KS 48-DC podem ser conectados em paralelo para aumentar o total desempenho ou para garantir o fornecimento de energia por um período mais longo de tempo.

Todos os KS 48-DC estão conectados ao barramento de 48V, ao qual outras fontes de DC, potência armazenamento e inversores também estão conectados.

Dependendo da potência necessária, pode ser utilizado um certo número de geradores ativado por controlo externo, funcionar alternadamente, etc.

Se todos os geradores DC conectados à barra de barramento de 48V estiverem no modo AUTO, apenas um gerador começar, com a eletrônica de controle reagindo um pouco mais cedo, e os outros só serão iniciados se necessário, por exemplo, se a potência do primeiro gerador sozinho não é suficiente e a tensão de armazenamento da bateria continua a cair, ou se ocorreu uma falha no primeiro gerador. Assim, o geradores DC se apoiarão mutuamente, por assim dizer, para manter a tensão na a barra de barramento de 48V.
Esta propriedade é muito importante em sistemas onde vários kW de potência são necessários. Basta usar vários KS 48-DC para cobrir com segurança o requisito de potência. Onde parte dos geradores pode permanecer como reserva em caso um dos geradores DC ativos apresente uma avaria (por exemplo, falta de gasolina).

Aqui está um exemplo de como usar múltiplos KS 48-DC ao mesmo tempo:

Isenção de responsabilidade

Estas instruções só podem ser consideradas como uma recomendação, são ilustrativas e deve ser adaptada às circunstâncias e condições locais exatas durante instalação. A própria instalação deve ser feita em conformidade com todas as normas e regulamentos. Não nos responsabilizamos pela instalação incorreta. instalações e suas consequências.