Dvě domácnosti mohou mít podobné solární panely a baterie, a přesto se při výpadku distribuční sítě chovat úplně jinak. Jedna zůstane bez proudu. Druhá udrží v provozu několik důležitých okruhů. U vzdálené nemovitosti bez přípojky k veřejné síti je stejná událost bez významu, protože objekt už funguje ve vlastní elektrické síti.
Rozdíl není jen ve velikosti baterie. On-grid, off-grid a hybridní úložiště popisují různé vztahy k distribuční síti. Pro jejich pochopení si položte tři otázky: Je síť při běžném provozu přítomna? Co vytváří napětí a frekvenci, když síť chybí? Které zdroje energie dokážou udržet zátěže napájené?
On-grid úložiště pracuje společně s distribuční sítí
On-grid, tedy síťově připojený systém, pracuje paralelně s veřejnou elektrizační sítí. Síť poskytuje zavedené AC napětí a frekvenci, kterým se přizpůsobuje zařízení typu grid-following. Zároveň pokrývá rozdíl mezi místní dodávkou a poptávkou: objekt může odebírat elektřinu, když solární výroba a výstup baterie nestačí, a tam, kde to místní pravidla dovolují, může exportovat přebytečnou energii.
On-grid baterie může ukládat přebytečnou solární energii, přesouvat spotřebu do jiného času nebo reagovat na provozní harmonogram. “On-grid” proto neznamená “solární systém bez baterie”. Znamená to, že úložný systém je navržen pro interakci s dostupnou veřejnou sítí během běžného provozu.
Toto připojení automaticky neposkytuje zálohu. Ministerstvo energetiky USA vysvětluje, že tradiční grid-following střídače používají síť jako referenci průběhu a odpojí se, když se poruchy dostanou dostatečně mimo povolený rozsah. Aplikační příručka UL pro střídačové systémy podobně rozlišuje zařízení pracující s veřejnou sítí od samostatných a vícerežimových zařízení a popisuje anti-islanding ochranu, která brání pokračujícímu exportu po výpadku distribuční sítě.
Výsledkem je, že nabitá baterie může být fyzicky přítomna, zatímco budova přesto ztratí napájení. Pokračující napájení místních zátěží vyžaduje systém navržený k oddělení od porušené sítě a provozu jako záměrný ostrov. Kapacita baterie odpovídá na otázku, kolik energie je dostupné; neprokazuje, že instalace dokáže tuto energii použít během výpadku.
Off-grid provoz vyžaduje místní elektrickou referenci
Off-grid systém nemá veřejnou síť, o kterou by se mohl opřít. Pokud objekt napájí AC zátěže, zařízení uvnitř systému musí vytvářet místní napětí a frekvenci, zatímco výroba, úložiště a poptávka zůstávají v každém okamžiku vyvážené. V systému založeném na střídačích tuto roli obvykle plní grid-forming nebo samostatného provozu schopné zařízení, nikoli konvenční grid-following střídač.
Baterie a střídač společně pomáhají řídit krátkodobé i dlouhodobé nerovnováhy. Mohou reagovat při rozběhu motoru nebo když mrak sníží PV výkon, a poté nést zátěže po západu slunce. Stále jsou však jen částí napájecího systému. Solární, větrný, vodní nebo palivový generátor může přispívat energií a řídicí systém musí koordinovat nabíjení, vybíjení, výrobu, úroveň rezervy a tam, kde to návrh dovoluje, odpojování méně důležitých zátěží.
Proto je off-grid návrh náročnější než přidání velké baterie. Návrh musí pokrýt nejvyšší současnou poptávku zátěží, které má obsluhovat, a udržet tyto zátěže během očekávaných mezer v obnovitelné výrobě s využitím uložené energie a případného místního zdroje, který lze řídit. Výsledek ovlivňuje sezónní výroba, proměnlivost počasí, růst zátěže, ztráty zařízení a rezervní marže.
Externí generátor nedělá ze systému “on-grid”. Zůstává off-grid, dokud není připojen k veřejné distribuční síti. IEA Photovoltaic Power Systems Programme dokumentuje off-grid systémy kombinující PV, baterie a generátorové soustavy, zatímco dokumentace SMA pro samostatné systémy poskytuje konkrétní příklad bateriového střídače, který vytváří místní síť a koordinuje baterie, generátory a zátěže. V tomto kontextu je generátor dalším místním zdrojem energie, často ponechaným pro období, kdy obnovitelná výroba a uložená energie nestačí.
“Hybridní” popisuje schopnost, nikoli zaručený výsledek
Pro toto srovnání hybridní znamená síťově připojený úložný systém určený k podpoře více než jednoho provozního režimu. Když je distribuční síť dostupná, může importovat, exportovat, nabíjet a vybíjet podle cílů objektu a místních pravidel. Když je zjištěn výpadek, zálohování schopná konfigurace může oddělit chráněné okruhy a vytvořit místní napájení. Pokyny DOE k odolnosti popisují, jak systémy solar-plus-storage po ztrátě síťového napájení přecházejí do ostrovního režimu a po obnovení služby se znovu připojují.
Slovo “hybridní” se však používá volně. Zpráva IEA PVPS například používá “PV hybrid system” také pro off-grid kombinace PV, baterií a dieselové výroby. V praxi tento štítek nechává několik otázek nezodpovězených: které okruhy zůstanou napájené, jak rychle proběhne přepnutí a zda střídač dokáže nastartovat a udržet ostrov bez distribuční sítě.
Tyto funkce musí být ověřeny na úrovni systému. Funkční záložní instalace potřebuje vhodnou schopnost přeměny výkonu, oddělovací nebo přepínací zařízení, kompatibilní baterie a řízení a definovanou hranici záložních zátěží. Některé systémy podporují pouze vyhrazený výstup pro důležité zátěže; jiné lze navrhnout pro větší část budovy. Dostupná energie baterie ovlivňuje dobu provozu, zatímco výkon střídače a návrh zálohovaných okruhů určují, které zátěže mohou běžet současně.
Nahlíženo tímto způsobem tyto tři kategorie popisují provozní uspořádání, nikoli produktové třídy. Síťově připojený systém může stačit tam, kde je služba distribuční sítě spolehlivá a záložní napájení není potřeba. Objekt bez distribuční sítě potřebuje samostatnou elektrickou síť. Objekt, který má běžně používat síť a při výpadcích udržet vybrané zátěže v provozu, potřebuje ověřenou vícerežimovou konfiguraci. Její schopnosti ostrovního provozu, přepnutí, podpory zátěží a řízení vypovídají více než kategorie vytištěná na střídači.
