Sistem baterai on-grid biasanya bergantung pada jaringan utilitas, sistem off-grid harus membentuk dan menyeimbangkan jaringan listrik lokalnya sendiri, dan sistem hybrid dapat mendukung lebih dari satu mode operasi. Kata hybrid saja tidak menjamin adanya daya cadangan; operasi selama pemadaman bergantung pada inverter, peralatan isolasi, kontrol, dan desain sirkuit yang mendapat pasokan cadangan.
Dua rumah dapat memiliki panel surya dan baterai yang serupa, tetapi berperilaku sangat berbeda ketika utilitas gagal. Satu rumah padam. Rumah lain tetap menjalankan beberapa sirkuit penting. Di properti terpencil tanpa koneksi utilitas, peristiwa yang sama tidak relevan karena lokasi tersebut sudah beroperasi dengan jaringan listriknya sendiri.
Perbedaannya bukan sekadar ukuran baterai. On-grid, off-grid, dan hybrid menggambarkan hubungan yang berbeda dengan jaringan utilitas. Untuk memahaminya, ajukan tiga pertanyaan: apakah jaringan hadir selama operasi normal? Apa yang membentuk tegangan dan frekuensi ketika jaringan tidak ada? Sumber energi mana yang dapat menjaga beban tetap tersuplai?
Penyimpanan on-grid bekerja bersama utilitas
Sistem on-grid, atau sistem yang terhubung ke jaringan, beroperasi paralel dengan jaringan listrik publik. Jaringan menyediakan tegangan dan frekuensi AC yang sudah terbentuk untuk diikuti peralatan grid-following. Jaringan juga menutup selisih antara pasokan dan permintaan lokal: suatu lokasi dapat mengimpor listrik ketika keluaran surya dan baterai tidak cukup, dan dapat mengekspor energi surplus jika aturan lokal mengizinkan.
Baterai on-grid dapat menyimpan surplus surya, menggeser konsumsi ke waktu lain, atau merespons jadwal operasi. Karena itu, “on-grid” bukan berarti “surya tanpa baterai”. Artinya, sistem penyimpanan energi dirancang untuk berinteraksi dengan jaringan utilitas yang tersedia selama operasi normal.
Koneksi itu tidak otomatis menyediakan daya cadangan. U.S. Department of Energy menjelaskan bahwa inverter grid-following tradisional menggunakan jaringan sebagai acuan bentuk gelombang dan terputus ketika gangguan bergerak cukup jauh di luar rentang yang diizinkan. Panduan aplikasi UL untuk sistem inverter juga membedakan peralatan yang berinteraksi dengan utilitas dari peralatan mandiri dan multimode, serta menjelaskan proteksi anti-islanding yang mencegah ekspor listrik berlanjut setelah pemadaman utilitas.
Akibatnya, baterai yang terisi mungkin hadir secara fisik sementara bangunan tetap kehilangan daya. Melanjutkan pasokan ke beban lokal membutuhkan sistem yang dirancang untuk memisahkan diri dari jaringan yang mengalami gangguan dan beroperasi secara terisolasi dengan sengaja. Kapasitas baterai menjawab berapa banyak energi tersedia; itu tidak membuktikan bahwa instalasi dapat menggunakan energi tersebut selama pemadaman.
Operasi off-grid membutuhkan acuan listrik lokal
Sistem off-grid tidak terhubung ke jaringan listrik publik. Ketika lokasi memasok beban AC, peralatan di dalam sistem harus membentuk tegangan dan frekuensi lokal sambil menjaga pembangkitan, penyimpanan, dan permintaan tetap seimbang dari waktu ke waktu. Dalam sistem berbasis inverter, peran itu biasanya dilakukan oleh peralatan grid-forming atau yang mampu beroperasi mandiri, bukan inverter grid-following konvensional.
Baterai dan inverter bersama-sama membantu mengelola ketidakseimbangan jangka pendek dan panjang. Keduanya dapat merespons ketika motor mulai berjalan atau awan mengurangi keluaran PV, lalu memasok beban setelah matahari terbenam. Namun keduanya tetap hanya bagian dari sistem pasokan. Surya, angin, hidro, atau generator berbahan bakar dapat menyumbang energi, dan sistem kontrol harus mengoordinasikan pengisian, pengosongan, pembangkitan, tingkat cadangan, dan—jika desain mengizinkan—pelepasan beban non-esensial.
Inilah mengapa desain off-grid lebih menuntut daripada sekadar menambah baterai besar. Desain harus mencakup permintaan simultan tertinggi dari beban yang ingin dilayani dan memasok beban tersebut melewati jeda pembangkitan energi terbarukan yang diperkirakan, menggunakan energi tersimpan dan sumber listrik lokal apa pun yang dapat dioperasikan sesuai kebutuhan. Pembangkitan musiman, variabilitas cuaca, pertumbuhan beban, rugi peralatan, dan margin cadangan semuanya memengaruhi hasilnya.
Generator eksternal tidak membuat sistem menjadi “on-grid”. Sistem tetap off-grid selama tidak terhubung ke utilitas publik. IEA Photovoltaic Power Systems Programme mendokumentasikan sistem off-grid yang menggabungkan PV, baterai, dan generator set, sementara dokumentasi sistem mandiri SMA memberi contoh konkret inverter baterai yang membentuk jaringan lokal dan mengoordinasikan baterai, generator, dan beban. Dalam konteks ini, generator adalah sumber energi lokal lain, sering dipertahankan untuk periode ketika pembangkitan energi terbarukan dan energi tersimpan tidak mencukupi.
“Hybrid” menggambarkan kemampuan, bukan hasil yang dijamin
Untuk perbandingan ini, hybrid berarti sistem penyimpanan energi yang terhubung jaringan dan dimaksudkan untuk mendukung lebih dari satu mode operasi. Ketika utilitas tersedia, sistem dapat mengimpor, mengekspor, mengisi, dan mengosongkan baterai sesuai tujuan lokasi dan aturan lokal. Ketika pemadaman terdeteksi, konfigurasi yang mampu menyediakan daya cadangan dapat mengisolasi sirkuit terlindungi dan membentuk pasokan lokal. Panduan ketahanan DOE menggambarkan sistem surya dengan penyimpanan energi yang beralih ke mode terisolasi setelah kehilangan daya jaringan dan terhubung kembali ketika layanan kembali.
Namun kata “hybrid” digunakan secara longgar. Laporan IEA PVPS, misalnya, juga menggunakan “PV hybrid system” untuk kombinasi off-grid PV, baterai, dan pembangkitan diesel. Dalam praktiknya, label tersebut meninggalkan beberapa pertanyaan tanpa jawaban: sirkuit mana yang tetap menyala, seberapa cepat peralihan terjadi, dan apakah inverter dapat memulai serta mendukung operasi terisolasi tanpa utilitas.
Fungsi-fungsi tersebut harus diverifikasi pada tingkat sistem. Instalasi daya cadangan yang berfungsi membutuhkan kemampuan konversi daya yang sesuai, peralatan isolasi atau pemindahan sumber daya, baterai dan kontrol yang kompatibel, serta batas beban cadangan yang ditentukan. Sebagian sistem hanya mendukung keluaran khusus untuk beban esensial; yang lain dapat dirancang untuk bagian bangunan yang lebih besar. Energi baterai yang tersedia memengaruhi lama operasi, sementara daya inverter dan desain sirkuit yang dicadangkan menentukan beban mana yang dapat berjalan bersama.
Dilihat dengan cara ini, tiga kategori tersebut menggambarkan susunan operasi, bukan tingkatan produk. Sistem yang terhubung ke jaringan mungkin cukup ketika layanan utilitas andal dan pasokan saat pemadaman tidak diperlukan. Lokasi tanpa utilitas membutuhkan jaringan daya mandiri. Lokasi yang diharapkan menggunakan jaringan secara normal sekaligus menjaga beban terpilih tetap berjalan selama pemadaman membutuhkan konfigurasi multimode yang terverifikasi. Kemampuan operasi terisolasi, pemindahan sumber daya, dukungan beban, dan kontrolnya lebih informatif daripada kategori yang dicetak pada inverter.
Bacaan terkait: cara memilih inverter on-grid, off-grid, atau hybrid.
