Egy otthoni akkumulátor teljesen fel lehet töltve, amikor a közműhálózat kiesik, és mégsem biztos, hogy azonnal készen áll a tartalékolt áramkörök ellátására. A tárolt energia csak a probléma egyik része. Mielőtt ezek az áramkörök biztonságosan elláthatók lennének, a rendszernek fel kell ismernie, hogy a hálózati feltételek már nem elfogadhatók, le kell választania az otthon védett részét a közműhálózatról, helyi elektromos forrást kell létrehoznia, majd feszültség alá kell helyeznie azokat a terheléseket, amelyek ténylegesen a tartalékrendszeren belül vannak. Egy átkapcsoló - vagy ugyanazt az átkapcsolási funkciót ellátó berendezés - segít szabályozni ezt a határt a normál hálózatra kapcsolt működés és a szándékos tartalékellátás között.Az otthon tartalékolt részének szándékos szigetté kell válnia
A hálózatra kapcsolt napelemes és energiatároló rendszerek általában a közműhálózattal együtt működnek. Amikor a közműellátás megszűnik, nem folytathatják változatlanul ugyanannak az elektromos hálózatnak a táplálását. A telepítés azon részét, amely továbbra is áram alatt marad, először tudatosan le kell választani a közműhálózatról. Az SMA akkumulátoros tartalékellátási dokumentációja konkrét példát ad: hálózati hiba esetén egy automatikus átkapcsoló berendezés leválasztja a tartalékrendszert a közműhálózatról, mielőtt az inverter helyi tartalékhálózatot hozna létre. A leválasztás mögötti biztonsági elv az anti-islanding, vagyis a nem szándékos szigetüzem elleni védelem. A közműhálózattal együttműködő termelés nem tarthat akaratlanul feszültség alatt egy külső hálózati szakaszt azután, hogy a közműellátás megszűnt. (UL) (SMA)
Ez fontos különbséget teremt a nem kívánt szigetüzem és a szándékos tartalékellátás között. Az anti-islanding célja annak megakadályozása, hogy a helyi termelés áramszünet után tovább táplálja a közműoldalt. A tartaléküzem ennek az ellenkezőjét teszi a leválasztási pont igazoltan védett oldalán: a leválasztás után egy tartalékellátásra képes inverter létre tudja hozni a helyi terhelésekhez szükséges feszültséget és frekvenciát. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma olyan napelemes-plusz-tárolós rendszereket ír le, amelyek érzékelik a hálózati tápellátás elvesztését, és áramszünet alatt szigetüzembe kapcsolnak. Ebben az esetben a sziget a szándékosan leválasztott ügyféloldali rendszer, nem pedig a meghibásodott hálózat véletlen meghosszabbítása. (U.S. Department of Energy)
A pontos kapcsolási sorrend a berendezéstől függ, ezért hasznos elkülöníteni az általános funkciót egy adott gyártó megvalósításától. Az SMA dokumentált kialakításában az inverter érzékeli a hálózati hibát, az összekötő kapcsoló leválasztja a tartalékrendszert a közműhálózatról, a visszajelzés-felügyelet pedig megerősíti a kapcsolási állapotot, mielőtt a csatlakoztatott tartalékterhelések ellátást kapnak. Más rendszerek eltérően csomagolhatják ezeket a funkciókat, de az alapvető követelmény hasonló: a tartalékforrás csak akkor táplálja a védett áramköröket szándékos szigetként, ha a közműhálózattól való szükséges leválasztás már létrejött. (SMA)
Az átkapcsolási funkció nem mindig jelenik meg hagyományos, önálló, „ATS” feliratú dobozként. A Tesla például olyan eszközöket használ, mint a Backup Gateway, a Backup Switch és a Gateway 3, hogy érzékelje az áramszüneteket és lehetővé tegye az akkumulátoros tartalékellátást különböző Powerwall rendszerkonfigurációkban. A hardverelrendezés ezért változhat akkor is, ha az elektromos feladat felismerhetően ugyanaz marad: rendellenes hálózati feltételek érzékelése, a szükséges leválasztási pont fenntartása és a helyi ellátásra való átmenet támogatása. (Tesla)
Ez az átmenet azt is megmagyarázza, miért nem szabad egy akkumulátoros tartalékrendszert automatikusan UPS-ként kezelni. Valódi megszakítás is lehet, miközben a rendszer érzékeli az áramszünetet, megváltoztatja kapcsolási állapotát és létrehozza a tartalékellátást. Az SMA közlése szerint egyik lakossági tartalékellátási elrendezésében a terhelések az átkapcsolás során körülbelül öt-hét másodpercig ellátás nélkül maradnak, és kifejezetten jelzi, hogy az elrendezés nem felel meg az UPS-követelményeknek; azoknak a terheléseknek, amelyek ezt a megszakítást nem tolerálják, külön UPS-védelemre van szükségük. Az öt-hét másodperces adat ehhez a dokumentált rendszerhez tartozik, nem általában minden tartalékrendszerhez, de jól mutatja, miért különbözik egymástól az „van akkumulátora” és a „szünetmentes áramellátást biztosít” állítás. (SMA)
A tartalékellátási határ dönti el, mi látható el
Miután a védett szakasz levált a közműhálózatról, a tartalékellátási határ fizikai helye gyakorlati módon válik láthatóvá. Egy teljes otthonra kiterjedő elrendezés a fő elosztótáblát helyezheti a tartalékolt oldalra. Egy részleges otthoni kialakítás ehelyett külön Backup Panelt használhat, amely csak kiválasztott áramköröket tartalmaz. A Tesla mindkét Powerwall-konfigurációt közzéteszi. Részleges otthoni elrendezésben a Backup Panelen kívüli áramkörök nem válnak hirtelen alkalmassá akkumulátoros ellátásra pusztán azért, mert energia maradt az akkumulátorban. (Tesla)
Ezért viselkedhet eltérően két, ugyanazzal az akkumulátorral rendelkező otthon ugyanabban az áramszünetben. Az egyik telepítésben a háztartási áramkörök többsége a tartalékberendezés mögött lehet, míg egy másik csak a hűtést, világítást, kommunikációt vagy más kiválasztott terheléseket védi. Az átkapcsolási architektúra határozza meg, mely áramkörök kapcsolódnak elektromosan a helyi tartalékrendszerhez. Az, hogy az akkumulátor és az inverter ténylegesen képes-e egyszerre mindezeket a terheléseket támogatni, és mennyi ideig, külön teljesítmény- és energiakérdés.
Funkcionális szinten ezért az áramszüneti átmenet anélkül is megérthető, hogy feltételeznénk: minden termék ugyanazt a belső állapotgépet használja. A hálózati feltételek elfogadhatatlanná válnak, a telepítés védett részét leválasztják a közműhálózatról, helyi forrás jön létre, majd az e határ mögötti áramkörök elláthatók. Nem az számít, hogy minden rendszer azonos reléműveleteket hajt-e végre azonos ezredmásodpercek alatt, hanem az, hogy a szándékos tartalékellátás ellenőrzött elektromos határtól függ, nem attól, hogy az akkumulátor egyszerűen elkezd kisülni.
A közműellátás visszatérését is szabályozni kell. Egy tartalékrendszernek nem szabad újracsatlakoztatnia a védett szakaszt pusztán azért, mert egy pillanatra elfogadható feszültség jelenik meg. Az SMA a közműellátás visszatérése után hálózatfelügyeleti időszakot dokumentál; ha ez a felügyelet sikeresen lezárul, a tartaléküzem véget ér, és a rendszer újracsatlakozik a közműhálózathoz. A szükséges várakozási idő az alkalmazandó országbeállításoktól és követelményektől függ. (SMA)
A nyitó helyzet így már másként fest. A teljesen feltöltött akkumulátor önmagában nem teszi az otthont azonnal tartalékellátásra kész állapotúvá abban a pillanatban, amikor a hálózat eltűnik. A rendszernek először biztonságos elektromos határt kell létrehoznia, ki kell alakítania a helyi ellátást, és csak azokat az áramköröket kell kiszolgálnia, amelyek ezen a határon belül vannak. Az átkapcsoló azért fontos, mert segít szándékossá tenni az elektromos állapot változását. Az akkumulátor biztosítja a tárolt energiát; az átkapcsolási architektúra határozza meg, hogy áramszünet alatt mikor és hol használható fel ez az energia.
