Een thuisbatterij kan volledig geladen zijn wanneer het nutsnet uitvalt en toch niet meteen klaar zijn om de geback-upte circuits te voeden. Opgeslagen energie is slechts een deel van het probleem. Voordat die circuits veilig kunnen worden gevoed, moet het systeem herkennen dat de netcondities niet langer acceptabel zijn, het beschermde deel van de woning van het nutsnet scheiden, een lokale elektrische bron opbouwen en vervolgens de belastingen inschakelen die daadwerkelijk binnen het backupsysteem liggen. Een transfer switch, of apparatuur die dezelfde transferfunctie uitvoert, helpt die grens tussen normaal netgekoppeld bedrijf en bedoelde backup te regelen.Het geback-upte deel van de woning moet een bedoelde eilandmodus worden
Netgekoppelde zonne- en opslagsystemen werken normaal naast het nutsnet. Wanneer netspanning verdwijnt, kunnen ze niet zomaar hetzelfde elektrische netwerk onveranderd blijven voeden. Het deel van de installatie dat van stroom voorzien blijft, moet eerst bewust van het nutsnet worden gescheiden. De batterijbackupdocumentatie van SMA geeft een concreet voorbeeld: tijdens een netstoring koppelt een automatische omschakelinrichting het backupsysteem los van het nutsnet voordat de omvormer een lokaal backupnet opbouwt. Het veiligheidsprincipe achter die scheiding is anti-islanding. Netinteractieve opwekking mag niet onbedoeld een extern deel van het net onder spanning houden nadat netspanning verloren is gegaan. (UL) (SMA)
Dat creëert een belangrijk onderscheid tussen ongewenste eilandvorming en bedoelde backup. Anti-islanding gaat over voorkomen dat lokale opwekking na een uitval de nutsnetzijde blijft voeden. Backupbedrijf doet het omgekeerde aan de beschermde kant van een geverifieerd scheidingspunt: zodra het is geïsoleerd, kan een backupgeschikte omvormer de spanning en frequentie opbouwen die lokale belastingen nodig hebben. Het U.S. Department of Energy beschrijft solar-plus-storage-systemen die verlies van netspanning detecteren en tijdens uitval overschakelen naar eilandmodus. Het eiland is in dat geval het bewust gescheiden klantzijdige systeem, niet een toevallige uitbreiding van het defecte net. (U.S. Department of Energy)
De exacte omschakelvolgorde hangt af van de apparatuur, dus het is nuttig om de algemene functie te scheiden van de implementatie van één fabrikant. In het door SMA gedocumenteerde ontwerp detecteert de omvormer een netstoring, koppelt de tie switch het backupsysteem los van het nutsnet en bevestigt terugkoppelingsbewaking de schakeltoestand voordat de aangesloten back-upbelastingen worden gevoed. Andere systemen kunnen die functies anders verpakken, maar de onderliggende eis is vergelijkbaar: de backupbron mag de beschermde circuits niet als een bedoelde eilandinstallatie voeden voordat de vereiste scheiding van het nutsnet is vastgesteld. (SMA)
De transferfunctie verschijnt niet altijd als een conventionele losse kast met het label “ATS”. Tesla gebruikt bijvoorbeeld apparaten zoals Backup Gateway, Backup Switch en Gateway 3 om uitval te detecteren en batterijbackup mogelijk te maken in verschillende Powerwall-systeemconfiguraties. De hardware-indeling kan dus verschillen, ook wanneer de elektrische taak herkenbaar blijft: abnormale netcondities detecteren, het vereiste scheidingspunt handhaven en de overgang naar lokale voeding ondersteunen. (Tesla)
Deze overgang verklaart ook waarom een batterijbackupsysteem niet automatisch als UPS moet worden behandeld. Er kan een echte onderbreking zijn terwijl het systeem de uitval detecteert, de schakeltoestand verandert en backupvermogen opbouwt. SMA stelt dat een van zijn residentiële backupopstellingen belastingen ongeveer vijf tot zeven seconden zonder voeding laat tijdens de transfer en zegt expliciet dat die opstelling niet voldoet aan UPS-eisen; belastingen die die onderbreking niet kunnen verdragen, hebben aparte UPS-bescherming nodig. Het cijfer van vijf tot zeven seconden hoort bij dat gedocumenteerde systeem, niet bij backupsystemen in het algemeen, maar het laat zien waarom “heeft een batterij” en “heeft ononderbroken stroom” verschillende claims zijn. (SMA)
De backupgrens bepaalt wat kan worden gevoed
Zodra het beschermde gedeelte van het nutsnet is gescheiden, wordt de fysieke locatie van de backupgrens praktisch zichtbaar. Een whole-home-opstelling kan het hoofdverdeelbord aan de geback-upte kant plaatsen. Een gedeeltelijke woningopstelling kan in plaats daarvan een speciaal Backup Panel gebruiken met alleen geselecteerde circuits. Tesla publiceert beide typen Powerwall-configuratie. In een gedeeltelijke woningopstelling worden circuits buiten het Backup Panel niet ineens geschikt voor batterijvoeding alleen omdat er nog energie in de batterij zit. (Tesla)
Daarom kunnen twee woningen met dezelfde batterij zich verschillend gedragen bij dezelfde uitval. De ene installatie kan de meeste huishoudelijke circuits achter het backupapparaat hebben, terwijl een andere alleen koeling, verlichting, communicatie of andere geselecteerde belastingen beschermt. De transferarchitectuur bepaalt welke circuits elektrisch verbonden zijn met het lokale backupsysteem. Of de batterij en omvormer al die belastingen tegelijk kunnen ondersteunen, en hoe lang, is een aparte vraag over vermogen en energie.
Op functioneel niveau kan de overgang bij uitval daarom worden begrepen zonder aan te nemen dat elk product dezelfde interne toestandsmachine gebruikt. Netcondities worden onacceptabel, het beschermde deel van de installatie wordt van het nutsnet gescheiden, een lokale bron wordt opgebouwd en de circuits achter die grens kunnen vervolgens worden gevoed. Het gaat er niet om dat elk systeem identieke relaisacties in identieke milliseconden uitvoert, maar dat bedoelde backup afhangt van een geverifieerde elektrische grens in plaats van alleen het moment waarop de batterij begint te ontladen.
Ook de terugkeer van nutsstroom moet worden geregeld. Een backupsysteem mag het beschermde deel niet opnieuw verbinden enkel omdat er een moment acceptabele spanning verschijnt. SMA documenteert een periode van netbewaking nadat de nutsstroom terugkeert; zodra die bewaking succesvol is afgerond, eindigt backupbedrijf en verbindt het systeem opnieuw met het nutsnet. De vereiste wachttijd hangt af van de toepasselijke landinstellingen en eisen. (SMA)
De beginsituatie ziet er nu anders uit. Een volle batterij maakt een woning op zichzelf niet klaar voor backup zodra het net verdwijnt. Het systeem moet eerst een veilige elektrische grens creëren, de lokale voeding opbouwen en alleen de circuits bedienen die binnen die grens horen. Een transfer switch is belangrijk omdat die helpt deze verandering van elektrische toestand bewust te maken. De batterij levert de opgeslagen energie; de transferarchitectuur bepaalt wanneer en waar die energie tijdens een uitval kan worden gebruikt.
