מדריכים מובילים למהפך לאחסון אנרגיה למגורים

סוגי ממירים לאחסון אנרגיה מסלול הטכנולוגיה של ממירי אחסון אנרגיה: ישנם שני מסלולים עיקריים של צימוד DC וצימוד AC מערכת אחסון PV, כולל מודולים סולאריים, בקרים, ממירים, סוללות ליתיום ביתיות, עומסים וציוד אחר. כַּיוֹם,ממירי אחסון אנרגיההם בעיקר שני מסלולים טכניים: צימוד DC וצימוד AC. צימוד AC או DC מתייחס לאופן שבו פאנלים סולאריים מחוברים או מחוברים למערכת האחסון או הסוללה. סוג החיבור בין מודולים סולאריים לסוללות יכול להיות AC או DC. רוב המעגלים האלקטרוניים משתמשים בכוח DC, כאשר המודול הסולארי מייצר כוח DC והסוללה אוגרת כוח DC, אולם רוב המכשירים פועלים על מתח AC. מערכת סולארית היברידית + מערכת אחסון אנרגיה מהפך סולארי היברידי + מערכות אחסון אנרגיה, שבהן הספק DC ממודולי ה-PV מאוחסן, באמצעות בקר, ב-בנק סוללות ליתיום ביתי, והרשת יכולה גם לטעון את הסוללה באמצעות ממיר DC-AC דו-כיווני. נקודת ההתכנסות של האנרגיה היא בצד סוללת DC. במהלך היום, מתח ה-PV מסופק תחילה לעומס, ולאחר מכן סוללת הליתיום הביתית נטענת על ידי בקר MPPT, ומערכת אחסון האנרגיה מחוברת לרשת, כך שניתן לחבר את הכוח העודף לרשת; בלילה, הסוללה מתרוקנת לעומס, והמחסור מתחדש על ידי הרשת; כאשר הרשת בחוץ, כוח ה-PV וסוללת הליתיום הביתית מסופקים רק לעומס מחוץ לרשת, ולא ניתן להשתמש בעומס בקצה הרשת. כאשר הספק העומס גדול מהספק ה-PV, הרשת וה-PV יכולים לספק חשמל לעומס בו-זמנית. מכיוון שלא הספק PV ולא הספק העומס אינם יציבים, הוא מסתמך על סוללת הליתיום הביתית כדי לאזן את אנרגיית המערכת. בנוסף, המערכת גם תומכת במשתמש לקבוע את זמן הטעינה והפריקה כדי לענות על דרישת החשמל של המשתמש. עקרון עבודה של מערכת צימוד DC למהפך ההיברידי יש פונקציה משולבת מחוץ לרשת לשיפור יעילות הטעינה. ממירים הקשורים לרשת מנתקים אוטומטית את החשמל למערכת הפאנלים הסולאריים במהלך הפסקת חשמל מטעמי בטיחות. מהפכים היברידיים, לעומת זאת, מאפשרים למשתמשים לקבל פונקציונליות מחוץ לרשת וגם פונקציונליות קשורה לרשת, כך שהכוח זמין גם בזמן הפסקות חשמל. ממירים היברידיים מפשטים את ניטור האנרגיה, ומאפשרים לבדוק נתונים חשובים כגון ביצועים וייצור אנרגיה דרך פאנל הממיר או מכשירים חכמים מחוברים. אם למערכת יש שני ממירים, יש לנטר אותם בנפרד. צימוד dC מפחית הפסדים בהמרה AC-DC. יעילות טעינת הסוללה היא כ 95-99%, בעוד צימוד AC הוא 90%. ממירים היברידיים חסכוניים, קומפקטיים וקלים להתקנה. התקנת מהפך היברידי חדש עם סוללות צמודות DC עשויה להיות זולה יותר מהתאמת סוללות צמודות AC למערכת קיימת מכיוון שהבקר זול במקצת ממהפך המחובר לרשת, מתג המיתוג זול במקצת מארון הפצה, וה-DC ניתן להפוך פתרון משולב למהפך בקרה הכל-באחד, לחסוך הן בעלויות הציוד והן בעלויות ההתקנה. במיוחד עבור מערכות חשמל קטנות ובינוניות מחוץ לרשת, מערכות צמודות DC הן חסכוניות ביותר. המהפך ההיברידי הוא מאוד מודולרי וקל להוסיף רכיבים ובקרים חדשים, וניתן להוסיף בקלות רכיבים נוספים באמצעות בקרי DC סולאריים בעלות נמוכה יחסית. הממירים ההיברידיים מתוכננים לשלב אחסון בכל עת, מה שמקל על הוספת מאגרי סוללות. מערכת המהפך ההיברידית קומפקטית יותר ומשתמשת בתאי מתח גבוה, עם גדלי כבלים קטנים יותר והפסדים נמוכים יותר. הרכב מערכת צימוד DC הרכב מערכת צימוד AC עם זאת, ממירים סולאריים היברידיים אינם מתאימים לשדרוג מערכות סולאריות קיימות ומחירם יקר יותר להתקנה עבור מערכות הספק גבוהות יותר. אם לקוח מעוניין לשדרג מערכת סולארית קיימת לכלול סוללת ליתיום ביתית, בחירה במהפך סולארי היברידי עלולה לסבך את המצב. לעומת זאת, מהפך סוללה עשוי להיות חסכוני יותר, שכן בחירה בהתקנת מהפך סולארי היברידי תצריך עיבוד מלא ויקר של כל מערכת הפאנלים הסולאריים. מערכות הספק גבוה יותר מורכבות יותר להתקנה ויכולות להיות יקרות יותר בשל הצורך בבקרי מתח גבוה יותר. אם משתמשים יותר בכוח במהלך היום, יש ירידה קלה ביעילות עקב DC (PV) ל DC (batt) ל AC. מערכת סולארית משולבת + מערכת אחסון אנרגיה מערכת PV+מצמדת, הידועה גם כמערכת אחסון PV+AC retrofit, יכולה לממש את כוח ה-DC הנפלט ממודולי PV מומר למתח AC על ידי מהפך המחובר לרשת, ולאחר מכן ההספק העודף מומר להספק DC ומאוחסן ב- סוללה על ידי מהפך אחסון צמוד AC. נקודת התכנסות האנרגיה נמצאת בקצה AC. הוא כולל מערכת אספקת חשמל פוטו וולטאית ומערכת אספקת סוללת ליתיום ביתית. המערכת הפוטו-וולטאית מורכבת ממערך פוטו-וולטאי וממירר המחובר לרשת, בעוד שמערכת סוללות הליתיום הביתית מורכבת מבנק סוללות ומהפך דו-כיווני. שתי מערכות אלו יכולות לפעול באופן עצמאי מבלי להפריע זו לזו או שניתן להפריד אותן מהרשת ליצירת מערכת מיקרוגרייד. עקרון העבודה של מערכת צימוד AC מערכות משולבות AC תואמות 100% לרשת, קלות להתקנה וניתנות להרחבה בקלות. רכיבי התקנה ביתיים סטנדרטיים זמינים, ואפילו מערכות גדולות יחסית (2kW עד MW class) ניתנות להרחבה בקלות לשימוש בשילוב עם מערכות גנרטורים מחוברות לרשת ועצמאיות (סט דיזל, טורבינות רוח וכו'). לרוב ממירי המיתרים הסולאריים מעל 3kW יש כניסות MPPT כפולות, כך שניתן להרכיב לוחות מיתרים ארוכים בכיוונים שונים ובזוויות הטיה שונות. במתחי DC גבוהים יותר, צימוד AC קל ופחות מורכב להתקנה של מערכות גדולות מאשר מערכות משולבות DC הדורשות מספר בקרי טעינה MPPT, ולכן זול יותר. צימוד AC מתאים לתיקון מערכת ויעיל יותר במהלך היום עם עומסי AC. ניתן להפוך מערכות PV קיימות המחוברות לרשת למערכות אחסון אנרגיה עם עלויות תשומה נמוכות. זה יכול לספק חשמל בטוח למשתמשים כאשר רשת החשמל מנותקת. תואם למערכות PV המחוברות לרשת של יצרנים שונים. מערכות מתקדמות משולבות AC משמשות בדרך כלל עבור מערכות מחוץ לרשת בקנה מידה גדול יותר ומשתמשות בממירים סולאריים מחרוזים בשילוב עם ממירים מתקדמים מרובי מצבים או ממירים/מטענים לניהול הסוללות והרשת/גנרטורים. למרות שהם פשוטים וחזקים יחסית להתקנה, הם מעט פחות יעילים (90-94%) בטעינת סוללות בהשוואה למערכות מצמדות DC (98%). עם זאת, מערכות אלו יעילות יותר כאשר מפעילים עומסי AC גבוהים במהלך היום, ומגיעות ל-97% או יותר, וחלקן ניתנות להרחבה עם מספר ממירים סולאריים ליצירת רשתות מיקרו. טעינה צמודה AC היא הרבה פחות יעילה ויקרה יותר עבור מערכות קטנות יותר. יש להמיר את האנרגיה הנכנסת לסוללה בצימוד AC פעמיים, וכאשר המשתמש מתחיל להשתמש באנרגיה, יש להמיר אותה שוב, ולהוסיף עוד הפסדים למערכת. כתוצאה מכך, יעילות צימוד ה-AC יורדת ל-85-90% בעת שימוש במערכת סוללות. מהפכים צמודים AC יקרים יותר עבור מערכות קטנות יותר. מערכת סולארית מחוץ לרשת + מערכת אחסון אנרגיה מערכת סולארית מחוץ לרשת+ מערכות אחסון מורכבות בדרך כלל ממודולי PV, סוללת ליתיום ביתית, מהפך אחסון מחוץ לרשת, גנרטור עומס ודיזל. המערכת יכולה לממש טעינה ישירה של הסוללה על ידי PV באמצעות המרה DC-DC, או המרה דו-כיוונית DC-AC לטעינה ופריקה של הסוללה. במהלך היום, מתח ה-PV מסופק תחילה לעומס, ולאחר מכן טעינת הסוללה; בלילה, המצבר נפרק לעומס, וכאשר המצבר אינו מספיק, מחולל הדיזל מסופק לעומס. זה יכול לעמוד בדרישת החשמל היומית באזורים ללא רשת. ניתן לשלב אותו עם גנרטורים דיזל לאספקת עומסים או לטעינת סוללות. רוב ממירי אחסון אנרגיה מחוץ לרשת אינם מאושרים להיות מחוברים לרשת, גם אם למערכת יש רשת, לא ניתן לחבר אותה לרשת. תרחישים ישימים של ממירי אחסון אנרגיה לממירי אחסון אנרגיה יש שלושה תפקידים עיקריים, כולל ויסות שיא, כוח המתנה והספק עצמאי. לפי אזור, השיא הוא הביקוש באירופה, קחו לדוגמה את גרמניה, מחיר החשמל בגרמניה הגיע ל-0.46$/קוט"ש ב-2023, במקום הראשון בעולם. בשנים האחרונות, מחירי החשמל בגרמניה ממשיכים לעלות, ו-LCOE של אחסון PV/PV הוא רק 10.2 / 15.5 סנט למעלה, נמוך ב-78% / 66% ממחירי החשמל למגורים, מחירי החשמל למגורים ועלות אחסון ה-PV של החשמל בין ההפרש ימשיך להתרחב. מערכת הפצה ואחסון PV ביתיים יכולים להפחית את עלות החשמל, כך שבאזורים במחיר גבוה למשתמשים יש תמריץ חזק להתקין אחסון ביתי. בשוק השיא, משתמשים נוטים לבחור בממירים היברידיים ובמערכות סוללות צמודות AC, שהן חסכוניות יותר וקלות יותר לייצור. מטעני ממירי סוללות מחוץ לרשת עם שנאים כבדים הם יקרים יותר, בעוד ממירים היברידיים ומערכות סוללות מצמודות AC משתמשים בממירים ללא שנאים עם טרנזיסטורי מיתוג. לממירים קומפקטיים וקלי משקל אלה יש דירוגים נמוכים יותר של נחשול ותפוקת שיא, אך הם חסכוניים יותר, זולים יותר וקלים יותר לייצור. יש צורך בכוח גיבוי בארה"ב וביפן, וכוח עצמאי הוא בדיוק מה שהשוק צריך, כולל באזורים כמו דרום אפריקה. על פי ה-EIA, זמן הפסקת החשמל הממוצע בארה"ב בשנת 2020 הוא יותר מ-8 שעות, בעיקר על ידי תושבי ארה"ב המתגוררים בחלק מפוזר, חלק מהרשת המזדקנת ואסונות טבע. היישום של מערכות הפצה ואחסון PV ביתיים יכול להפחית את התלות ברשת ולהגביר את האמינות של אספקת החשמל בצד הלקוח. מערכת אחסון ה-PV בארה"ב גדולה יותר ומצוידת ביותר סוללות, בגלל הצורך לאחסן חשמל בתגובה לאסונות טבע. אספקת חשמל עצמאית היא הביקוש המיידי בשוק, דרום אפריקה, פקיסטן, לבנון, הפיליפינים, וייטנאם ומדינות אחרות במתח שרשרת האספקה ​​העולמית, התשתית של המדינה אינה מספיקה כדי לתמוך באוכלוסיה בחשמל, כך שהמשתמשים יהיו מצוידים במשק בית. מערכת אחסון PV. לממירים היברידיים ככוח גיבוי יש מגבלות. בהשוואה לממירי סוללה ייעודיים מחוץ לרשת, לממירים היברידיים יש מגבלות מסוימות, בעיקר נחשול מוגבל או תפוקת שיא הספק במקרה של הפסקות חשמל. בנוסף, לחלק מהממירים ההיברידיים אין יכולת גיבוי או מוגבלת, כך שניתן לגבות רק עומסים קטנים או חיוניים כגון תאורה ומעגלי חשמל בסיסיים במהלך הפסקת חשמל, ומערכות רבות חוות עיכוב של 3-5 שניות במהלך הפסקת חשמל . מהפכים מחוץ לרשת, לעומת זאת, מספקים נחשול גבוה מאוד ותפוקת כוח שיא ויכולים להתמודד עם עומסים אינדוקטיביים גבוהים. אם המשתמש מתכנן להפעיל מכשירים בעלי נחשולים גבוהים כגון משאבות, מדחסים, מכונות כביסה וכלים חשמליים, המהפך חייב להיות מסוגל להתמודד עם עומסי נחשולים בעלי השראות גבוהה. ממירים היברידיים צמודים DC התעשייה משתמשת כיום ביותר מערכות אחסון PV עם צימוד DC כדי להשיג עיצוב אחסון PV משולב, במיוחד במערכות חדשות שבהן מתמירים היברידיים קלים ופחות יקרים להתקנה. בעת הוספת מערכות חדשות, השימוש בממירים היברידיים לאחסון אנרגיה PV יכול להפחית את עלויות הציוד ועלויות ההתקנה, מכיוון שמהפך אחסון יכול להשיג אינטגרציה של מהפך בקרה. הבקר ומתג המיתוג במערכות מצמודות DC הם זולים יותר מממירים המחוברים לרשת וארונות הפצה במערכות מצמודות AC, כך שפתרונות צמודים DC הם פחות יקרים מפתרונות מצמודים AC. הבקר, הסוללה והמהפך במערכת מצמדת DC הם טוריים, מחוברים קרוב יותר ופחות גמישים. עבור המערכת החדשה שהותקנה, PV, סוללה ומהפך מתוכננים בהתאם להספק העומס וצריכת החשמל של המשתמש, ולכן הוא מתאים יותר למהפך היברידי מצמד DC. מוצרי אינוורטר היברידי משולב DC הם הטרנד המרכזי, BSLBATT השיקה גם משלומהפך סולארי היברידי 5kwבסוף השנה שעברה, וישיק השנה מהפכים סולאריים היברידיים של 6kW ו-8kW ברציפות! המוצרים העיקריים של יצרני ממירי אחסון אנרגיה הם יותר עבור שלושת השווקים העיקריים של אירופה, ארצות הברית ואוסטרליה. בשוק האירופי, גרמניה, אוסטריה, שוויץ, שוודיה, הולנד ועוד שוק ליבת PV מסורתיים הוא בעיקר שוק תלת פאזי, נוח יותר לכוחם של מוצרים גדולים יותר. איטליה, ספרד ומדינות אחרות בדרום אירופה זקוקות בעיקר למוצרי מתח נמוך חד פאזיים. וצ'כיה, פולין, רומניה, ליטא ושאר מדינות מזרח אירופה דורשות בעיקר מוצרים תלת פאזיים, אבל קבלת המחיר נמוכה יותר. בארצות הברית יש מערכת אחסון אנרגיה גדולה יותר והיא מעדיפה מוצרים בהספק גבוה יותר. סוג פיצול מהפך סוללה ואחסון פופולרי יותר בקרב מתקינים, אך מהפך סוללה All-in-One הוא מגמת הפיתוח העתידית. מהפך היברידי לאחסון אנרגיה PV מחולק עוד למהפך היברידי הנמכר בנפרד ומערכת אחסון אנרגיה של סוללה (BESS) שמוכרת את מהפך אחסון האנרגיה והסוללה ביחד. נכון לעכשיו, במקרה של סוחרים השולטים בערוץ, כל לקוח ישיר מרוכז יותר, הסוללה, מוצרי מפוצל אינוורטר פופולריים יותר, במיוחד מחוץ לגרמניה, בעיקר בגלל התקנה קלה והרחבה קלה, וקל להפחית את עלויות הרכש , לא ניתן לספק את הסוללה או המהפך כדי למצוא אספקה ​​שנייה, המשלוח בטוח יותר. מגמת גרמניה, ארצות הברית, יפן היא מכונת הכל באחד. מכונת All-in-One יכולה לחסוך הרבה צרות לאחר המכירה, ויש גורמי הסמכה, כמו אישור מערכת האש בארצות הברית צריך להיות מקושר למהפך. המגמה הטכנולוגית הנוכחית הולכת למכונה הכל-באחד, אבל מהשוק המכירות של סוג מפוצל במתקין לקבל קצת יותר. במערכות צמודות DC, מערכות סוללות במתח גבוה יעילות יותר, אך יקרות יותר במקרה של מחסור בסוללה במתח גבוה. לְעוּמַתמערכות סוללות 48V, סוללות מתח גבוה פועלות בטווח של 200-500V DC, בעלות הפסדי כבלים נמוכים יותר ויעילות גבוהה יותר מכיוון שפאנלים סולאריים פועלים בדרך כלל ב-300-600V, בדומה למתח הסוללה, מה שמאפשר שימוש בממירי DC-DC בעלי יעילות גבוהה הפסדים נמוכים. מערכות סוללות במתח גבוה יקרות יותר מסוללות למערכות במתח נמוך, בעוד שהממירים זולים יותר. נכון להיום יש ביקוש גבוה לסוללות מתח גבוה ומחסור באספקה ​​ולכן קשה לרכוש סוללות מתח גבוה ובמקרה של מחסור בסוללות מתח גבוה יותר זול להשתמש במערכת סוללות במתח נמוך. צימוד DC בין מערכי שמש וממירים צימוד ישיר DC למהפך היברידי תואם AC Couped Inverters מערכות צמודות DC אינן מתאימות לחידוש מערכות קיימות המחוברות לרשת. לשיטת הצימוד DC יש בעיקר את הבעיות הבאות: ראשית, למערכת המשתמשת בצימוד DC יש את הבעיות של חיווט מסובך ועיצוב מודול מיותר בעת התקנה מחדש של המערכת הקיימת המחוברת לרשת; שנית, העיכוב במעבר בין חיבור לרשת לרשת הוא ארוך, מה שהופך את חווית החשמל של המשתמש לדל; שלישית, פונקציית הבקרה החכמה אינה מקיפה מספיק ותגובת הבקרה אינה מספיקה בזמן, מה שמקשה על מימוש יישום המיקרו-רשת של אספקת חשמל לכל הבית. לכן, חברות מסוימות בחרו במסלול טכנולוגיית צימוד AC, כמו Rene. מערכת צימוד AC מקלה על התקנת המוצר. ReneSola משתמשת בחיבור צד AC ומערכת PV כדי להשיג זרימת אנרגיה דו-כיוונית, תוך ביטול הצורך בגישה לאפיק PV DC, מה שהופך את התקנת המוצר לקלה יותר; באמצעות שילוב של בקרת תוכנה בזמן אמת ושיפורי עיצוב חומרה להשגת מעבר של אלפיות שנייה לרשת וממנה; באמצעות השילוב החדשני של בקרת תפוקת מהפך אחסון אנרגיה ותכנון מערכת אספקת החשמל וההפצה להשגת אספקת חשמל לכל הבית תחת בקרת תיבת בקרה אוטומטית יישום המיקרו-רשת של בקרת תיבת הבקרה האוטומטית. יעילות ההמרה המקסימלית של מוצרים מחוברים AC נמוכה מעט מזו שלממירים היברידיים. יעילות ההמרה המקסימלית של מוצרים צמודים AC היא 94-97%, וזה מעט נמוך מזה של ממירים היברידיים, בעיקר בגלל שיש להמיר את המודולים פעמיים לפני שניתן יהיה לאחסן אותם בסוללה לאחר ייצור החשמל, מה שמפחית את יעילות ההמרה .