Twee woningen kunnen vergelijkbare zonnepanelen en batterijen hebben en toch heel anders reageren wanneer het net uitvalt. De ene woning valt volledig uit. Een andere houdt enkele essentiële circuits in bedrijf. Op een afgelegen locatie zonder netaansluiting is dezelfde gebeurtenis niet relevant, omdat de locatie al op een eigen elektrisch netwerk werkt.
Het verschil is niet simpelweg de batterijgrootte. On-grid, off-grid en hybride beschrijven verschillende relaties met het openbare elektriciteitsnet. Om ze te begrijpen, stel drie vragen: is het net aanwezig tijdens normaal bedrijf? Wat stelt spanning en frequentie vast wanneer het net afwezig is? Welke energiebronnen kunnen de belastingen blijven voeden?
On-grid opslag werkt samen met het openbare net
Een on-grid, of netgekoppeld, systeem werkt parallel met het openbare elektriciteitsnet. Het net levert een vastgestelde AC-spanning en frequentie waarop grid-following apparatuur zich afstemt. Het dekt ook het verschil tussen lokale opwekking en vraag: een locatie kan elektriciteit importeren wanneer zonne-energie en batterijoutput onvoldoende zijn en kan overtollige energie exporteren waar lokale regels dat toestaan.
Een on-grid batterij kan overtollige zonne-energie opslaan, verbruik naar een ander moment verschuiven of reageren op een operationeel schema. “On-grid” betekent dus niet “zonne-energie zonder batterij”. Het betekent dat het opslagsysteem is ontworpen om tijdens normaal bedrijf met een beschikbaar openbaar net te communiceren.
Die verbinding biedt niet automatisch back-up. Het U.S. Department of Energy legt uit dat traditionele grid-following omvormers het net gebruiken als golfvormreferentie en afschakelen wanneer storingen voldoende buiten hun toegestane bereik vallen. De UL application guide for inverter systems maakt eveneens onderscheid tussen utility-interactive apparatuur, stand-alone apparatuur en multimode apparatuur, en beschrijft anti-islanding beveiliging die verdere export na een netuitval voorkomt.
Daardoor kan een opgeladen batterij fysiek aanwezig zijn terwijl het gebouw toch stroom verliest. Lokale belastingen blijven voeden vereist een systeem dat is ontworpen om zich van het uitgevallen net te scheiden en als bewuste eilandinstallatie te werken. Batterijcapaciteit geeft aan hoeveel energie beschikbaar is. Het bewijst niet dat de installatie die energie tijdens een storing kan gebruiken.
Off-grid werking vereist een lokale elektrische referentie
Een off-grid systeem heeft geen openbaar net om op terug te vallen. Wanneer de locatie AC-belastingen voedt, moet apparatuur binnen het systeem de lokale spanning en frequentie vaststellen terwijl opwekking, opslag en vraag van moment tot moment in balans blijven. In een omvormergebaseerd systeem wordt die rol normaal vervuld door grid-forming of stand-alone geschikte apparatuur, niet door een conventionele grid-following omvormer.
De batterij en omvormer helpen samen om korte en lange onbalansen te beheren. Ze kunnen reageren wanneer een motor start of een wolk de PV-output verlaagt, en daarna belastingen na zonsondergang blijven voeden. Ze zijn nog steeds slechts een deel van het voedingssysteem. Zonne-energie, wind, waterkracht of een brandstofgenerator kan energie bijdragen, en het regelsysteem moet laden, ontladen, opwekking, reserveniveaus en, waar het ontwerp dat toestaat, afschakeling van niet-essentiële belastingen coördineren.
Daarom is off-grid ontwerp veeleisender dan het toevoegen van een grote batterij. Het ontwerp moet de hoogste gelijktijdige vraag dekken van de belastingen die het moet voeden en die belastingen door verwachte gaten in hernieuwbare opwekking dragen, met opgeslagen energie en eventuele regelbare lokale bronnen. Seizoensopwekking, weersvariatie, groei van de belasting, apparatuurverliezen en reservemarges beïnvloeden allemaal het resultaat.
Een externe generator maakt een systeem niet “on-grid”. Het blijft off-grid zolang het niet is verbonden met het openbare net. Het IEA Photovoltaic Power Systems Programme documenteert off-grid systemen die PV, batterijen en generatorsets combineren, terwijl SMA’s stand-alone system documentation een concreet voorbeeld geeft van een batterijomvormer die het lokale net vormt en batterijen, generatoren en belastingen coördineert. In deze context is een generator een andere lokale energiebron, vaak behouden voor perioden waarin hernieuwbare opwekking en opgeslagen energie onvoldoende zijn.
“Hybride” beschrijft capaciteit, geen gegarandeerde uitkomst
In deze vergelijking betekent hybride een netgekoppeld opslagsysteem dat bedoeld is om meer dan één bedrijfsmodus te ondersteunen. Wanneer het openbare net beschikbaar is, kan het importeren, exporteren, laden en ontladen volgens de locatiedoelen en lokale regels. Wanneer een storing wordt gedetecteerd, kan een back-upgeschikte configuratie beschermde circuits isoleren en een lokale voeding opzetten. De DOE resilience guidance beschrijft solar-plus-storage systemen die na verlies van netspanning overschakelen naar eilandbedrijf en opnieuw verbinden wanneer de netdienst terugkeert.
Het woord “hybride” wordt echter ruim gebruikt. Het IEA PVPS rapport gebruikt bijvoorbeeld ook “PV hybrid system” voor off-grid combinaties van PV, batterijen en dieselopwekking. In de praktijk laat het label meerdere vragen onbeantwoord: welke circuits blijven gevoed, hoe snel vindt de omschakeling plaats, en kan de omvormer zonder openbaar net een eiland starten en ondersteunen?
Die functies moeten op systeemniveau worden geverifieerd. Een werkende back-upinstallatie heeft geschikte vermogensconversie, isolatie- of omschakelapparatuur, compatibele batterijen en regeling, en een gedefinieerde grens voor back-upbelastingen nodig. Sommige systemen ondersteunen alleen een speciale uitgang voor essentiële belastingen. Andere kunnen worden ontworpen voor een groter deel van het gebouw. Beschikbare batterij-energie beïnvloedt de looptijd, terwijl omvormervermogen en het ontwerp van de back-upcircuits bepalen welke belastingen tegelijk kunnen draaien.
Zo bekeken beschrijven de drie categorieën bedrijfsopstellingen in plaats van productniveaus. Een netgekoppeld systeem kan voldoende zijn waar de netdienst betrouwbaar is en voeding tijdens storingen niet nodig is. Een locatie zonder openbaar net heeft een zelfstandig elektriciteitsnet nodig. Een locatie die normaal het net gebruikt en geselecteerde belastingen tijdens storingen wil blijven voeden, heeft een geverifieerde multimode configuratie nodig. De mogelijkheden voor eilandbedrijf, omschakeling, belastingondersteuning en regeling zeggen meer dan de categorie die op de omvormer staat.
