Kilde: cleanenergyreview
Hva er AC- eller DC-kobling
AC- eller DC-kobling refererer til hvordan solcellepaneler kobles eller kobles til et energilagrings- eller batterisystem.
Typen elektrisk tilkobling mellom en solcellearray og et batteri kan være enten Vekselstrøm (AC) eller Likestrøm (DC). AC er når strømmen flyter raskt fremover og bakover (dette er hva strømnettet bruker til å operere) og DC er der strømmen flyter i en retning. De fleste elektroniske kretser bruker DC, mens solcellepaneler produserer DC, og batterier lagrer likestrøm. De fleste elektriske apparater opererer imidlertid på ac. Dette er grunnen til at alle boliger og bedrifter har AC-kretser. DC kan konverteres til AC ved hjelp av en omformer, men, som forklart under noe energi er alltid tapt i konverteringen.
Solar batteri evolusjon
Enkle DC-kombinerte solcellebatterisystemer ble en gang bare brukt til eksterne kraftsystemer og off-grid-hjem, men i løpet av det siste tiåret avanserte inverterteknologi raskt og førte til utvikling av nye AC-sammenkoblet energilagringskonfigurasjoner. Dc-koblet systemer er imidlertid langt fra døde, faktisk lader et batterisystem ved hjelp av en solladekontroller eller hybrid solenergiomformer er fortsatt den mest effektive metoden som er tilgjengelig.
I løpet av de siste årene har batteriteknologien forbedret seg betydelig med mange nye litiumbatterityper som dukker opp når produsenter utforsker forskjellige måter å legge til eller koble batterier til nye eller eksisterende solsystemer. Den opprinnelige Tesla Powerwall var det første "høyspennings" DC-batterisystemet. Siden da har høyere spenning (200-500V) batterier blitt stadig mer populære og brukes med spesialiserte hybridomformere. Mer nylig har AC-batterier blitt utviklet av mange ledende solcelleprodusenter, inkludert Tesla, Sonnen og Enphase.
Med de mange komplekse varianter av batterilagringssystemer nå tilgjengelig, her forklarer vi fordelene og ulempene ved hver type.
De 4 viktigste solcellebatterisystemtypene
DC koblet systemer
AC-koblet systemer
AC-batterisystemer
Hybridomformer systemer
Merk: Bare DC- eller AC-koblet systemer brukes vanligvis til solcelleinstallasjoner utenfor nettet. Vi forklarer årsakene til at nedenfor, samt en sammenligning av AC vs DC koblet solenergi for off-grid kraftsystemer.
Viktig: Dette er bare en guide! For mindre teknisk informasjon, se den grunnleggende veiledningen for å velge hjemmenett-slips eller off-grid solenergi batterisystem. Sol- og batterilagringssystemer må installeres av en lisensiert elektro-/solcelleekspert. Sol-/energilagringssystemer genererer og lagrer store mengder energi som kan føre til skade eller alvorlig skade hvis installasjonen ikke oppfyller alle relevante forskrifter, standarder og bransjeretningslinjer.
1. DC koblet systemer
DC-koblet systemer har blitt brukt i flere tiår i off-grid solenergi installasjoner og liten kapasitet bil / båtstyrke systemer. De vanligste DC-koblet systemene bruker solladekontrollere (også kjent som solregulatorer) for å lade et batteri direkte fra solenergi, pluss en batteriomformer for å levere vekselstrøm til husholdningsapparatene.
Grunnleggende layout diagram av en DC koblet (off-grid) solenergi batterisystem
For mikrosystemer, for eksempel de som brukes i campingvogner / båter eller hytter, er de enkle PWM-type solkontrollere svært rimelige måten å koble 1 eller 2 solcellepaneler til å lade et 12 volts batteri. PWM (pulsbreddemodulasjon) kontrollere kommer i mange forskjellige størrelser og koster så lite som $ 25 for en liten 10A-versjon.
For større systemer er MPPT-solladekontrollere opptil 30 % mer effektive og tilgjengelige i en rekke størrelser på opptil 100A. I motsetning til de enkle PWM-kontrollerne kan MPPT-systemer operere med mye høyere strengspenninger, vanligvis opptil 150 Volt DC. Men dette er fortsatt relativt lavt sammenlignet med grid-tie solstrengomformere som opererer 300-600V.
Høyere spenning MPPT solladeregulatorer
Kraftigere, høyere spenning solkontrollere er tilgjengelige; opptil 250V fra Victron Energy og 300V fra AERL i Australia. Det er også enda høyere 600V enheter tilgjengelig fra Schneider Electric og Morningstar. Disse er mye dyrere og har ikke flere MPPT-innganger som mange solstrengomformere som brukes i AC-koblet systemer. MPPT-ladekontrolleren er imidlertid fortsatt en relativt billig og veldig sikker måte å sikre at batteriene lades selv i tilfelle en AC-vekselretter-avslutning - dette er spesielt viktig på avsidesliggende steder.
Fordeler
Svært høy effektivitet - opptil 99% batteriladingseffektivitet (ved hjelp av MPPT)
Flott lavprisoppsett for mindre off-grid-systemer på opptil 5 kW
Ideell for små auto eller marine systemer som krever bare 1 - 2 solcellepaneler.
Modulær - Flere paneler og kontrollere kan enkelt legges til om nødvendig.
Svært effektiv for å drive dc apparater og belastninger.
Hvis en strømleverandør begrenser eller begrenser kapasiteten til tillatt solenergi med nettslips (dvs. 5 kW maks), kan ytterligere solenergi legges til ved at likestrøm kobler et batterisystem.
Ulemper
Mer komplekse å sette opp systemer over 5kW som ofte flere strenger er nødvendig parallelt, pluss streng fiksering.
Kan bli dyrt for systemer over 5kW som flere høyere spenning solladningskontrollere er nødvendig.
Litt lavere effektivitet hvis du slår store vekselstrømbelastninger i løpet av dagen på grunn av konvertering fra DC(PV) til DC(batt) til AC.
Mange solkontrollere er ikke kompatible med "administrerte" litiumbatterisystemer som LG Chem RESU eller BYD B-Box.
2. AC-koblet systemer
AC-koblet systemer bruker en streng solomformer kombinert med en avansert multi-modus omformer eller omformer / lader for å administrere batteriet og rutenett / generator. Selv om de er relativt enkle å sette opp og veldig kraftige, er de litt mindre effektive (90-94%) ved lading av et batteri sammenlignet med dc-koblet systemer (98%). Disse systemene er imidlertid svært effektive for å drive høye vekselstrømbelastninger i løpet av dagen, og noen kan utvides med flere solomformere for å danne mikronett.
Grunnleggende layout diagram av en AC koblet solenergi batterisystem - Grid-tie (hybrid) oppsett
De fleste moderne off-grid hjem bruker AC-koblet systemer på grunn av den avanserte multi-modus omformeren / ladere, generatorkontroller og energistyringsfunksjoner. Også siden streng solenergi omformere opererer med høye DC spenninger (600V eller høyere), større solcellearrayer kan enkelt installeres. Ac kobling er også godt egnet til middels til store 3-fase kommersielle systemer.
Fordeler
Høyere effektivitet når de brukes til å drive vekselstrøm apparater i løpet av dagen, for eksempel air-condition, bassengpumper, og varmtvannssystemer, (opptil 96%).
Generelt lavere installasjonskostnader for større systemer over 5kW.
Kan bruke flere streng solomformere på flere steder (AC koblet mikro-rutenett)
De fleste streng solomformere over 3kW har to MPPT innganger, slik at strenger av paneler kan installeres på forskjellige retninger og vippe vinkler.
Avanserte AC-koblet systemer kan bruke en kombinasjon av AC- og DC-kobling (Merk: dette er ikke mulig med noen litiumbatterier)
Ulemper
Lavere effektivitet ved lading av et batterisystem - ca 92%
Kvalitet Solar omformere kan være dyrt for små systemer.
Lavere effektivitet ved driv av direkte likestrømsbelastninger i løpet av dagen.
3. AC-batterier
AC-batterier er en ny utvikling innen batterilagring for netttilkoblede boliger som gjør at batterier enkelt kan kobles til den nye eller eksisterende solinstallasjonen. AC-batterier består av litiumbattericeller, et batteristyringssystem (BMS) og omformer/lader alt i én kompakt enhet.
Disse systemene kombinerer et DC-batteri med et VEKSELRETTERbatteri, men er bare designet for netttilkoblede systemer, da (transformatorløse) omformere vanligvis ikke er kraftige nok til å kjøre de fleste hjem helt off-grid. Det mest kjente AC-batteriet er Tesla Powerwall 2, sammen med SonnenBatterie som er mer vanlig i Europa og Australia. Ledende mikroomformerselskap Enphase Energy har også et svært kompakt AC-batterisystem for hjemmebruk. Disse systemene er generelt enkle å installere, modulære og en av de mest økonomiske valgene for lagring av solenergi for senere bruk.
Grunnleggende layout diagram av et AC-batteri kombinert med et AC solsystem - Grid-tie (ingen backup vist)
AC-koblet batteriomformere
En nyere trend er å bruke en "ettermontering" AC-koplingsomformer for å lage et AC-batterisystem. Disse systemene bruker en spesialisert AC-kombinert batteriomformer som SMA sunny boy storage sammen med et vanlig DC-batteri som den populære LG chem RESU.
Fordeler
Enkel ettermontering - kan legges til boliger med en eksisterende solcelleinstallasjon
Økonomisk måte å legge til energilagring på.
Vanligvis enkel å installere.
Modulsystemet for å tillate utvidelse.
Ulemper
Lavere effektivitet på grunn av konvertering (DC - AC - DC) - ca 90%
Noen ac-batterier kan ikke fungere som en sikkerhetskopieringsforsyning (Enphase)
Ikke designet for off-grid installasjoner.
4. Hybrid omformer systemer
Hybridsystemer kan beskrives som et netttilkoblet DC-sammenkoblede solcellebatterisystemer. De kommer i mange forskjellige konfigurasjoner og vanligvis bruke en hybrid eller multi-modus inverter. Moderne hybridomformere inkorporerer høyspennings MPPT-kontroller/s og batteriomformer/ladere inne i en felles enhet. Den første generasjonen hybridomformere var kompatible med 48V blysyre- eller litiumbatterisystemer, men de siste årene har høyere spenning (400V+) hybridsystemer blitt stadig mer populære.
Høy spenning eller lav spenning? Den nye generasjonen "høyspenning" batterier opererer i området 300-500V DC (400V nominell) i motsetning til de tradisjonelle 48V batterisystemer. Dette gir flere fordeler, inkludert økt effektivitet som solcellearray vanligvis opererer på 300-600V som er svært lik batterispenningen.
Den nye generasjonen høyere spenning (400V) batterier og kompatible hybridomformere bruker litiumbatterisystemer som opererer mellom 200-500V DC, i stedet for 48V. Batterier med høyere spenning kan konfigureres på to forskjellige måter:
DC kombinert mellom solcellearray og omformer.
DC koblet direkte til en kompatibel hybridomformer (som vist nedenfor).
Siden de fleste solcellearrayer opererer ved høye spenninger rundt 300-600V, bruker høyspenningsbatterier effektive DC-DC-omformere med svært lave tap. Den første generasjonen Tesla Powerwall var det første 400V-batteriet som var tilgjengelig og ble parret til den populære SolarEdge Storedge hybridomformeren.
Den nye LG chem RESUH batteriserien er nå en av de mest populære LV 400V batterisystemer tilgjengelig for å være kompatibel med mange hybridomformere, inkludert SolarEdge Storedge, SMA solfylt gutt lagring og Solax X-hybrid Gen 3.
Grunnleggende layout diagram av en hybrid solenergi omformer med DC batterisystem
Fordeler
Økonomisk og enkel å installere
Kompakte, modulære batterialternativer
Mindre kabelstørrelse og lave tap ved hjelp av høyspenning (400 V batterisystemer)
Kan ettermonteres til "noen" eksisterende solcelleinstallasjoner.
Høyeffektiv batterilading - ca. 95 %
Stadig flere hybridomformere blir tilgjengelige
Ulemper
Noen systemer kan ikke fungere som en sikkerhetskopieringsstrøm
Mange systemer med back-up har en 3-5 sekunders forsinkelse under en blackout
Vanligvis ikke egnet for off-grid installasjoner på grunn av transformatorløse hybrid omformere med lav overspenningsklassifisering og ingen generatorkontroller.
