Tegyük fel, hogy akkumulátoros energiatárolást ad egy kereskedelmi napelemes projekthez. Az akkumulátorkapacitás megfelelőnek tűnik, az inverter papíron jól van méretezve, és a terv egyszerűnek látszik, egészen addig, amíg kiderül, hogy a kiválasztott berendezést napenergia-termeléshez, nem pedig energiatároláshoz tervezték. A probléma nem az, hogy az inverter rossz termék. Egyszerűen nem arra készült, hogy egy akkumulátoros rendszer működését kezelje.
Ez a félreértés gyakori, mert egy inverter és egy power conversion system (PCS) a műszaki rajzon hasonló feladatot látszik ellátni. Mindkettő egyenáram és váltakozó áram között alakítja át a villamos energiát, de eltérő cél köré tervezték őket. A napelemes inverter egy termelőforrásból segíti bevezetni az áramot az elektromos rendszerbe, míg a PCS olyan teljesítményátalakító és vezérlő interfészként működik, amely lehetővé teszi, hogy az akkumulátor energiát tároljon, leadjon és kezeljen, amikor a rendszernek szüksége van rá.
Gondoljon egy hagyományos napelemes inverterre úgy, mint egy egyirányú utcára. Elsődleges feladata, hogy a napelemek által termelt egyenáramot váltakozó árammá alakítsa az otthon vagy a hálózat számára. Az aktív teljesítmény általában egy irányba mozog: a napelemes forrástól az inverteren keresztül az elektromos rendszer felé. Ez a kialakítás jól működik, mert a napenergia-termelés a napsütés rendelkezésre állását követi: amikor a nap energiát termel, az inverter ezt használható villamos energiává alakítja.
Egy akkumulátoros energiatároló rendszer más logika szerint működik. Az akkumulátor nem termel villamos energiát; energiát tárol, majd később a rendszerigények alapján leadja. Napközben a napelemes többletenergia eltárolható az akkumulátorban. Később ez a tárolt energia felhasználható, amikor a napenergia-termelés csökken, a villamosenergia-igény nő, vagy tartalékellátásra van szükség. A napenergia-termelés a rendelkezésre állást követi. A tárolás a keresletet követi. A két eltérő működési mintát összekapcsoló berendezés a PCS.
A PCS kétirányú teljesítményátalakító interfészként készül az akkumulátor és az AC-rendszer között. Képes az AC-t DC-vé alakítani az akkumulátor töltéséhez, vagy a tárolt DC-energiát visszaalakítani AC-vé, amikor a rendszernek szüksége van rá. Ennél is fontosabb, hogy nem pusztán átalakítja az áramot, hanem aktívan kezeli az energia mozgását. A PCS az energy management system (EMS) parancsait hajtja végre, amely a teljes rendszer működését koordinálja, miközben a battery management system (BMS) által közölt feszültség-, áram- és hőmérsékleti határok között működik.
A különbség nem csak arról szól, hogy a teljesítmény két irányban tud-e áramlani. Egy energiatároló rendszernek olyan berendezésre van szüksége, amely képes reagálni a változó feltételekre és rendszerigényekre. A napelemes invertert főként arra tervezik, hogy maximalizálja a megújuló forrásból származó energiatermelést, például MPPT (maximum power point tracking) technológiákkal hasznosítva a napelemek rendelkezésre álló teljesítményét. A PCS-t az energiatároló rendszer igényei köré tervezik, ahol a töltésnek, kisütésnek és teljesítményszabályozásnak ahhoz a szerephez kell igazodnia, amelyet az akkumulátor a tágabb energiarendszerben betölt.
Ezért okozhat kihívásokat a felújítási projektekben az az elképzelés, hogy „csak csatlakoztatunk egy akkumulátort a meglévő napelemes inverterhez”. A hagyományos PV-invertereket általában nem arra tervezték, hogy közvetlenül kezeljék az akkumulátor töltési és kisütési viselkedését. A napelemek és az akkumulátorok egyaránt szolgáltathatnak DC-teljesítményt, de eltérően viselkednek: a napelemes kimenet főként a napsütési viszonyokkal változik, míg az akkumulátorok a rendszerigények alapján aktívan vesznek fel és adnak le energiát. Egyes hibrid inverterek kisebb lakossági alkalmazásokhoz egyesítik a napelemes és akkumulátoros funkciókat. A kereskedelmi és közüzemi léptékű energiatároló rendszerek azonban általában dedikált PCS-berendezésekre támaszkodnak, mert az akkumulátornak külön interfészre van szüksége a szabályozott kétirányú működéshez.
Az architektúra világosan megmutatja a különbséget:
Csak napelemes rendszer:
Napelemek → PV-inverter → AC-terhelések / hálózat
Energiatároló rendszer:
Akkumulátor → PCS → AC-terhelések / hálózat
miközben az EMS koordinálja a rendszer működését, a BMS pedig figyeli az akkumulátor állapotát és fenntartja a biztonsági határokat.
Egy inverter és egy PCS kívülről hasonlónak tűnhet, de eltérő szerepet töltenek be egy energiarendszerben. Az inverter egy termelőforrásból alakítja át a villamos energiát, míg a PCS szabályozott energiacserét tesz lehetővé az akkumulátor és a tágabb elektromos rendszer között.
