Seleção de um Sistema Completo de Energia Solar com Inversor e Bateria

Um sistema de energia solar com inversor e bateria deve ser considerado como um único sistema, não dois sistemas separados. O tempo de backup da bateria será curto se a bateria for muito pequena, e a potência do inversor não suportará cargas se a corrente BMS da bateria for insuficiente.

Existem cinco relações cruciais para a seleção bem-sucedida do sistema: potência do inversor versus carga, capacidade da bateria versus tempo de funcionamento da bateria, tensão da bateria versus entrada do inversor, corrente BMS versus demanda de descarga da bateria e protocolo de comunicação versus estratégia de controle.

Então, não se trata de um inversor individual ou especificação de bateria, mas sim do serviço de energia necessário.

O que é um sistema de energia solar com inversor e bateria?

O inversor converte a eletricidade DC gerada pela bateria ou painel fotovoltaico em eletricidade AC para uso por eletrodomésticos. Ele também pode lidar com carregamento, entrada de utilidade e transferência de retorno do gerador, dependendo do modelo.

A energia é armazenada na bateria para uso após o pôr do sol, durante períodos nublados, em altas tarifas de eletricidade ou durante uma queda de energia da concessionária. A quantidade de energia que ela pode fornecer é determinada por sua capacidade, e a velocidade com que pode ser carregada ou descarregada é determinada pelo BMS.

Os dois componentes compõem a parte de controle e armazenamento de um sistema de energia solar. Armazenamento residencial de energia com a Sandisolar fornece um exemplo do uso de energia solar armazenada para uso de energia doméstica e backup.

Descreva a Função Principal do Sistema

Um sistema de redução de conta de eletricidade pode ser diferente de um sistema de emergência de backup ou fora da rede.

Uma forma de realizar um sistema de autoconsumo é armazenar energia produzida durante o dia e usá-la após o anoitecer. O sistema de uso armazena ou libera energia em momentos em que a energia elétrica é barata, e a libera quando as taxas de carregamento estão altas.

Um sistema reserva fornece uma parte da reserva da bateria para quando a energia acaba. Um sistema fora da rede precisa levar em conta todas as cargas necessárias, bem como o clima e a quantidade de carga que recebe.

Várias funções podem ser atendidas por um único sistema, mas é importante que o comprador decida qual é a mais importante. Isso impactará a reserva de bateria, o cronograma de carregamento, o modo de operação do inversor e a capacidade diária.

Determine o tamanho do inversor para cargas simultâneas

A potência do inversor deve ser determinada pelo maior conjunto de cargas que estará ligado em qualquer momento. A soma de todas as classificações dos aparelhos geralmente é irrealista e o uso da demanda média pode subestimar picos curtos.

Divida as cargas em cargas contínuas, intermitentes e motoras. Geladeiras, bombeamento e sistemas de ar-condicionado precisam de energia extra para inicializar, mesmo que a energia que usam ao operar não seja tão grande.

O inversor deve fornecer a tensão, frequência e sequência de fases AC adequadas para seu mercado de destino. A fase dividida 120/240V pode ser necessária para o mercado norte-americano, e muitos outros mercados serão monofásicos de 230V.

Sandisolar's Portfólio de inversores fora da redePossui várias combinações de saída e de tensão de sistema para residências.

Calcule a capacidade da bateria conforme o requisito de tempo de execução.

A eletricidade armazenada em baterias é tipicamente medida em quilowatt-hora:

Por exemplo, se uma bateria tem uma Tensão Nominal de 12 e uma Capacidade de Amper-Hora de 200, a Energia da Bateria é de 12 x 200 ou 2400 amper-hora.

A capacidade nominal da bateria é de cerca de 10,24kWH. Perdas em pé e perda de energia devido a perdas do DoD e inversores reduzem a energia disponível para as cargas AC.

Uma estimativa do tempo de execução pode ser feita por:

Tempo de funcionamento é o número de horas que a bateria fornece energia útil, baseado na carga média.

Uma bateria de 10kWh pode ser capaz de alimentar eletrodomésticos críticos por muitas horas, mas pode acabar rapidamente se aquecedores elétricos, equipamentos de refrigeração ou cozinha estiverem funcionando 24 horas por dia.

A capacidade das baterias deve ser baseada nas horas de reserva ou no consumo noturno do projeto e não necessariamente na classificação do kW do inversor.

Iguale a tensão e a corrente – não apenas a capacidade

A tensão nominal do banco de baterias é a mesma da tensão de entrada DC do inversor. Um inversor da classe 48V é normalmente usado em conjunto com uma bateria LiFePO4 de 51,2V, mas é importante que as faixas de funcionamento e de carregamento por voltagem ainda se sobreponham.

A relação com o ator existente também é crucial. Por exemplo, se uma bateria está produzindo 51,2V e 5kW, ela precisará de cerca de 98A, antes da perda de conversão. À medida que a saída aumenta, a corrente também aumenta.

Todos os componentes da bateria (BMS, terminais, cabos, fusível e dispositivo de desconexão) devem ter capacidade para lidar com correntes contínuas e de pico. Mesmo que a capacidade em quilowatt-hora da bateria seja suficiente, a bateria ainda pode desligar se o limite de corrente de descarga for ultrapassado.

Verificar a Comunicação BMS

A compatibilidade total do sistema não será garantida a menos que a compatibilidade de tensão seja garantida. Para uma bateria e inversor de lítio, pode ser necessária comunicação via CAN ou RS485 para transferir dados de Estado de Carga, temperatura, alarme e limite de corrente.

Verifique o protocolo de comunicação, tipo de porta, pinout do cabo e a configuração aprovada da bateria. Mesmo que o cabo encaixe fisicamente, pode ser que uma definição diferente de pinos ou protocolo de software tenha sido usado para o cabo.

Uma vez que a comunicação esteja bem configurada, o inversor pode adaptar o carregamento/descarga com base nos limites reais do BMS. Se a comunicação não for usada, um instalador pode precisar programar configurações conservadoras baseadas em voltagem.

Sandisolar's Família de baterias LiFePO4compreende várias versões de baixa e alta voltagem de sistemas de armazenamento de energia.

Ajuste a potência de carga da bateria com a corrente de carga.

A velocidade com que a bateria é carregada após uso durante a noite ou após uma queda de energia determina a potência de carga. Mas a corrente de carregamento do inversor não pode ser usada automaticamente.

A corrente máxima é determinada pelo tamanho da bateria, restrições do BMS, temperatura da célula e recomendações. Carregar em uma taxa muito lenta pode não permitir a recuperação completa antes da noite seguinte, e carregar em uma velocidade muito alta pode resultar em proteção ou estresse na bateria.

A energia solar também pode ser distribuída tanto para cargas em funcionamento na casa quanto para carregar as baterias. A energia líquida de carregamento da bateria, se as cargas diurnas consumirem a maior parte da saída do conjunto fotovoltaico, será menor que a potência nominal do PV.

Priorize a energia e estabeleça metas energéticas.

Um inversor híbrido normalmente pode ser programado para usar energia solar, bateria ou energia da concessionária primeiro. Essas configurações são o que o sistema fará durante o dia.

A operação solar-first consiste em operar as cargas com a energia fotovoltaica disponível antes de carregar a bateria. A operação com backups mantém um SOH mínimo. Operação por horário de uso: define os cronogramas de carregamento e descarga da bateria com base nos custos de eletricidade.

O modo correto deve ser representativo do uso principal do sistema. Prioridades escolhidas erradamente podem resultar na bateria ficando sem energia antes da queda ou na pouca economia de energia entre as quedas.

Plano de Monitoramentoe Proteção do Produto

O monitoramento deve incluir entrada solar, carga doméstica, carregamento, descarga e estado de carga da bateria, além dos registros de alarme. O acesso remoto é importante para instaladores que atendem muitos sistemas ou locais muito distantes dos locais de serviço.

A proteção pode consistir em disjuntores, fusíveis, desconectores DC, proteção contra surtos e aterramento devidamente classificados. A proteção da bateria fornecida pelo BMS não substitui a proteção fornecida em nível de sistema.

O tamanho do cabo será determinado pela corrente máxima, distância e queda de tensão aceitável. Todos os terminais devem ser devidamente apertados, pois conexões DC soltas e de alta corrente podem causar calor perigoso.

Use o sistema completo para coletar dados.

O inversor e a bateria devem ser comissionados em conjunto. Verifique a polaridade DC, tensão da bateria, status de comunicação, limites de carga, limites de descarga e leituras do estado de carga antes da aplicação de cargas grandes.

Teste cada um dos seguintes itens independentemente: carregamento solar, carregamento da utilidade e descarga da bateria. Depois, ligue a maior carga prevista e verifique a tensão, corrente e status do BMS.

A operação de transferência e o comportamento dos circuitos de backup devem ser confirmados por uma parada simulada da rede. Recuperação após o retorno da energia da concessionária — certifique-se de testar tanto isso quanto no momento da falha.

O Centro de DownloadSandisolar pode ser consultado para baixar a documentação relevante do produto antes da instalação.

Conclusão

O inversor e a bateria são combinados como um sistema de energia solar coordenado, o que garante a confiabilidade do uso de energia. A potência do inversor indica quais cargas poderão operar e a capacidade da bateria indica por quanto tempo.

Os outros fatores que precisam coincidir são tensão, corrente do BMS, comunicação, energia de carregamento e prioridades operacionais. Se essas interfaces forem verificadas antes da compra, o sistema final pode ser facilmente instalado, comissionado e expandido.

Perguntas frequentes

P1. A capacidade da bateria deve ser igual à do inversor?

Não diretamente. A potência de um inversor é medida em quilowatts, enquanto a capacidade da bateria é medida em quilowatt-hora: a primeira está relacionada à carga que uma bateria pode suportar; a segunda à duração da bateria.

P2. É possível usar qualquer bateria de 48V com um inversor de 48V?

Não automaticamente. Verifique a faixa de tensão, corrente do BMS, limites de carregamento e protocolo de comunicação CAN ou RS485.

P3. Qual o tamanho da bateria você precisa para backup doméstico?

Tempos médios essenciais de carga e horas de reserva. Depois, leve em conta também a profundidade de descarga e a perda do inversor.

P4. É possível o sistema funcionar sem comunicação BMS?

Alguns sistemas podem operar em tensão, mas funcionalidades limitadas podem ser aplicadas. A comunicação direta oferece maior precisão em termos de informações de controle e falhas.

P5. Existem baterias extras que podem ser adicionadas depois?

Sim, desde que o inversor e a bateria sejam expansíveis. Utilize modelos apropriados e cumpra as especificações de conexão paralela do fabricante.