Dve domácnosti môžu mať podobné solárne panely a batérie, no pri výpadku verejnej siete sa môžu správať veľmi odlišne. Jedna zostane bez elektriny. Druhá udrží v prevádzke niekoľko nevyhnutných okruhov. Pri vzdialenom objekte bez pripojenia k verejnej sieti je tá istá udalosť nepodstatná, pretože lokalita už funguje na vlastnej elektrickej sieti.
Rozdiel nespočíva iba vo veľkosti batérie. On-grid, off-grid a hybrid opisujú odlišné vzťahy s verejnou elektrickou sieťou. Aby ste im porozumeli, položte si tri otázky: Je sieť prítomná počas bežnej prevádzky? Čo vytvára napätie a frekvenciu, keď sieť nie je dostupná? Ktoré zdroje energie dokážu ďalej napájať záťaže?
On-grid úložisko pracuje popri verejnej sieti
On-grid, teda sieťovo pripojený systém, pracuje paralelne s verejnou elektrickou sieťou. Sieť poskytuje ustálené AC napätie a frekvenciu, ku ktorým sa zariadenia typu grid-following prispôsobujú. Zároveň pokrýva rozdiel medzi lokálnou ponukou a dopytom: lokalita môže elektrinu odoberať, keď je výkon solárneho systému a batérie nedostatočný, a môže exportovať prebytočnú energiu tam, kde to miestne pravidlá umožňujú.
On-grid batéria môže ukladať prebytočnú solárnu energiu, presúvať spotrebu do iného času alebo reagovať na prevádzkový harmonogram. „On-grid“ preto neznamená „solár bez batérie“. Znamená to, že úložiskový systém je navrhnutý na interakciu s dostupnou verejnou sieťou počas bežnej prevádzky.
Toto pripojenie automaticky neposkytuje zálohu. U.S. Department of Energy vysvetľuje, že tradičné striedače typu grid-following používajú sieť ako referenciu priebehu napätia a odpoja sa, keď sa poruchy dostatočne vzdialia od povoleného rozsahu. Aplikačná príručka UL pre striedačové systémy podobne rozlišuje zariadenia interagujúce s verejnou sieťou od samostatných a multimódových zariadení a opisuje ochranu proti ostrovnej prevádzke, ktorá bráni pokračujúcemu exportu po výpadku verejnej siete.
V dôsledku toho môže byť nabitá batéria fyzicky prítomná, zatiaľ čo budova stále stratí napájanie. Pokračujúce napájanie lokálnych záťaží vyžaduje systém navrhnutý na oddelenie od zlyhanej siete a prevádzku ako zámerný ostrov. Kapacita batérie odpovedá na otázku, koľko energie je dostupné; nedokazuje, že inštalácia dokáže túto energiu použiť počas výpadku.
Off-grid prevádzka vyžaduje lokálnu elektrickú referenciu
Off-grid systém nemá verejnú sieť, o ktorú by sa mohol oprieť. Keď lokalita napája AC záťaže, zariadenie v systéme musí vytvárať lokálne napätie a frekvenciu, zatiaľ čo výroba, úložisko a dopyt zostávajú vyvážené z okamihu na okamih. V systéme založenom na striedačoch túto úlohu zvyčajne plní zariadenie typu grid-forming alebo zariadenie schopné samostatnej prevádzky, nie bežný striedač typu grid-following.
Batéria a striedač spoločne pomáhajú riadiť krátkodobé aj dlhodobé nerovnováhy. Môžu reagovať, keď sa spustí motor alebo keď oblak zníži FV výkon, a potom niesť záťaže po západe slnka. Stále sú však iba časťou napájacieho systému. Solárna, veterná alebo vodná výroba, prípadne palivový generátor, môžu dodávať energiu a riadiaci systém musí koordinovať nabíjanie, vybíjanie, výrobu, úrovne rezerv a tam, kde to návrh umožňuje, odpájanie nepodstatných záťaží.
Preto je návrh off-grid systému náročnejší než pridanie veľkej batérie. Návrh musí pokryť najvyšší súčasný dopyt záťaží, ktoré má obsluhovať, a udržať tieto záťaže počas očakávaných medzier v obnoviteľnej výrobe s využitím uloženej energie a akéhokoľvek dispečovateľného lokálneho zdroja. Sezónna výroba, premenlivosť počasia, rast zaťaženia, straty zariadení a rezervné marže ovplyvňujú výsledok.
Externý generátor nerobí zo systému „on-grid“. Systém zostáva off-grid, pokiaľ nie je pripojený k verejnej sieti. IEA Photovoltaic Power Systems Programme dokumentuje off-grid systémy kombinujúce FV, batérie a generátorové súpravy, zatiaľ čo dokumentácia samostatného systému SMA poskytuje konkrétny príklad batériového striedača, ktorý vytvára lokálnu sieť a koordinuje batérie, generátory a záťaže. V tomto kontexte je generátor ďalším lokálnym zdrojom energie, často ponechaným pre obdobia, keď obnoviteľná výroba a uložená energia nestačia.
„Hybrid“ opisuje schopnosť, nie zaručený výsledok
Pre toto porovnanie hybrid znamená sieťovo pripojený úložiskový systém určený na podporu viac než jedného prevádzkového režimu. Keď je verejná sieť dostupná, môže odoberať, exportovať, nabíjať a vybíjať podľa cieľov lokality a miestnych pravidiel. Keď sa zistí výpadok, konfigurácia schopná zálohy môže izolovať chránené okruhy a vytvoriť lokálne napájanie. Usmernenie DOE k odolnosti opisuje systémy solárnej výroby s úložiskom, ktoré sa po strate sieťového napájania prepnú do ostrovného režimu a po obnovení služby sa znovu pripoja.
Slovo „hybrid“ sa však používa voľne. Správa IEA PVPS napríklad používa aj označenie „PV hybrid system“ pre off-grid kombinácie FV, batérií a dieselovej výroby. V praxi toto označenie necháva nezodpovedaných viacero otázok: ktoré okruhy zostanú napájané, ako rýchlo dôjde k prepnutiu a či striedač dokáže spustiť a podporovať ostrov bez verejnej siete.
Tieto funkcie sa musia overiť na úrovni systému. Funkčná záložná inštalácia potrebuje vhodnú schopnosť výkonovej konverzie, izolačné alebo prepínacie zariadenie, kompatibilné batérie a riadenie a definovanú hranicu zálohovaných záťaží. Niektoré systémy podporujú iba vyhradený výstup pre nevyhnutné záťaže; iné môžu byť navrhnuté pre väčšiu časť budovy. Dostupná energia batérie ovplyvňuje dobu prevádzky, zatiaľ čo výkon striedača a návrh zálohovaných okruhov určujú, ktoré záťaže môžu bežať spoločne.
Z tohto pohľadu tieto tri kategórie opisujú prevádzkové usporiadania, nie triedy produktov. Sieťovo pripojený systém môže stačiť tam, kde je služba verejnej siete spoľahlivá a napájanie počas výpadku nie je potrebné. Lokalita bez verejnej siete potrebuje samostatnú elektrickú sieť. Lokalita, ktorá má bežne používať sieť a počas výpadkov udržať vybrané záťaže v prevádzke, potrebuje overenú multimódovú konfiguráciu. Jej schopnosti ostrovnej prevádzky, prepnutia, podpory záťaží a riadenia sú výpovednejšie než kategória vytlačená na striedači.
