Di Jeremy Cook
L'energia solare ci consente di sfruttare l'energia del sole. Per utilizzare questa energia mentre i pannelli non producono attivamente corrente, prendere in considerazione l'aggiunta di un sistema di accumulo dell'energia (ESS). Un ESS, in genere un banco di batterie con un inverter, si carica tramite una soluzione accoppiata in CC o CA. Sia le configurazioni di accumulo di energia accoppiate in CA che quelle in CC presentano vantaggi e svantaggi e l'accumulo di energia non è nemmeno l'opzione migliore in tutte le situazioni. Discuteremo ogni scenario di energia solare in questo articolo.
Innanzitutto, consideriamo il caso di utilizzo di base dell'energia solare: un impianto PV (fotovoltaico) senza batteria di backup. In questa situazione, i pannelli solari producono corrente continua, che viene inviata a un inverter che la trasforma in corrente alternata e alimenta il quadro elettrico principale. L'elettricità in eccesso può essere venduta alla rete elettrica tramite un contatore elettrico bidirezionale. Tuttavia, per motivi di sicurezza, questi sistemi si spengono quando la rete non funziona.
Un pannello solare senza batteria di backup è relativamente facile da installare. Include un array fotovoltaico, un inverter (che interagisce con la rete globale) e un sezionatore del sistema fotovoltaico. Lo svantaggio di questa configurazione è che la disconnessione si interrompe quando cade la rete. Il tuo sistema non può essere utilizzato per mantenere le luci e i sistemi critici accesi durante un'interruzione di corrente.
Accumulo di energia accoppiato in CA
Il backup della batteria consente di mantenere l'alimentazione durante un'interruzione della rete. Il modo più semplice per installare il backup solare in un'azienda o in una casa è con un sistema accoppiato in CA. Anziché alimentare il pannello di servizio principale dopo la disconnessione PV, l'inverter alimenta un pannello di carichi di backup. Il pannello di backup, a sua volta, alimenta un inverter multimodale, un dispositivo di disconnessione dell'accumulo di energia e batterie per immagazzinare energia per un uso successivo. Infine, il sistema alimenta il pannello di servizio principale tramite una disconnessione interattiva del sistema, che spegne il sistema solare/di backup in caso di interruzione di corrente.
Durante un'interruzione dell'alimentazione di rete, l'elettricità viene inviata dal banco di accumulo dell'energia tramite l'inverter multimodale al pannello di carico di backup che fornisce corrente ai dispositivi critici. In questo caso è ancora possibile utilizzare l'energia solare (se splende il sole), poiché l'inverter del pannello utilizza l'energia proveniente dall'ESS per imitare i segnali della rete e convertire l'energia solare CC in CA. Tutte le apparecchiature solari o di backup aggiuntive vengono installate dopo la disconnessione del sistema interattivo, rispetto al pannello di servizio principale.
Accumulo di energia accoppiato in CC
In una configurazione accoppiata in CC, l'array fotovoltaico alimenta una configurazione di inverter multimodale e di controller di carica attraverso una disconnessione PV. Il controller di carica consente alla corrente CC di passare attraverso un'altra disconnessione per eseguire il backup delle batterie, senza alcuna conversione CA e senza perdite di efficienza corrispondenti. L'inverter invia la corrente CA, convertita dall'intero sistema di accumulo dell'energia, a un pannello di carico di backup. Il pannello di backup può anche inviare e ricevere corrente dal pannello di servizio principale attraverso una disconnessione generale.
Il grande vantaggio dei sistemi accoppiati in CC è che le batterie vengono caricate in modo più efficiente dal pannello solare rispetto a una configurazione accoppiata in CA.
Accumulo di energia solare accoppiata in CA rispetto a quella accoppiata in CC
Dal punto di vista dell'efficienza, un sistema accoppiato in CC sembra un'opzione migliore rispetto a un sistema di accumulo a batteria accoppiato in CA. Un sistema accoppiato in CA deve subire tre conversioni con perdite per produrre energia solare di backup: da PV (CC) al pannello di carico di backup (da CC a CA) all'accumulo di energia (da CA a CC) al pannello di carico di backup (da CC a CA). I sistemi accoppiati in CC subiscono una sola conversione da CC a CA: dal sistema di accumulo CC e dall'array PV attraverso un singolo inverter al pannello di carico di backup CA.
Tuttavia, diversi fattori possono rendere un sistema CA più interessante per il tuo caso d'uso. Dal punto di vista della modernizzazione, un ESS accoppiato in CA può essere considerato una soluzione "imbullonata", poiché l'inverter interattivo esistente, il sezionatore fotovoltaico e il cablaggio associato possono essere lasciati al loro posto. I sistemi accoppiati in CC richiedono modifiche al cablaggio e alle apparecchiature dell'infrastruttura solare esistente. Poiché ogni soluzione di backup deve essere progettata, installata e gestita individualmente dalle risorse umane, rendendo il processo costoso e soggetto a errori, la semplicità di un ESS accoppiato in CA ha un certo valore.
Inoltre, considerare che gli inverter interattivi utilizzati in uno scenario PV-rete o in un caso d'uso immediato tendono ad essere più efficienti rispetto alle loro controparti con inverter multimodali. Si potrebbe anche discutere sui vantaggi relativi di avere due tipi di inverter in un sistema accoppiato in CA rispetto a un singolo inverter multimodale in un sistema accoppiato in CC. La configurazione CA a doppio inverter fornisce alcune funzionalità in caso di interruzione, ma comporta anche più punti di guasto.
Altre opzioni: disaccoppiare l'energia solare da quella di backup?
I progettisti di sistema potrebbero anche considerare se sia necessaria una batteria di backup in alcuni scenari. I blackout prolungati sono rari negli Stati Uniti e, con la possibilità di accumulare energia nella rete generale, le bollette elettriche dopo il tramonto possono essere mitigate senza un backup in atto. Dal punto di vista dei costi, l'accumulo di energia in loco potrebbe non valere l'investimento di capitale iniziale aggiuntivo. In alcuni casi, un generatore di backup potrebbe essere un'opzione migliore rispetto a un ESS, anche con pannelli installati per uso generale.
Conclusioni sul risparmio dell'energia solare
L'energia solare presenta due vantaggi principali: un risparmio sui costi complessivi grazie alla riduzione dei costi delle utenze elettriche e un'alimentazione di backup in caso di interruzione della rete. Come abbiamo visto, i sistemi di backup a batteria accoppiata in CA e a batteria accoppiata in CC presentano entrambi vantaggi relativi. Considerati i miglioramenti in termini di efficienza e la relativa rarità delle interruzioni di corrente, gli installatori potrebbero considerare di presentare l'energia solare e la capacità di backup come due sfide separate che potrebbero (o meno) essere meglio risolte insieme.
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