Ett hembatteri kan vara fulladdat när elnätet faller bort och ändå inte vara redo att omedelbart försörja de reservmatade kretsarna. Lagrad energi är bara en del av frågan. Innan dessa kretsar kan försörjas säkert måste systemet känna igen att nätförhållandena inte längre är godtagbara, skilja den skyddade delen av hemmet från elnätet, upprätta en lokal elektrisk källa och sedan spänningssätta de laster som faktiskt ingår i reservsystemet. En omkopplare — eller utrustning som utför samma omkopplingsfunktion — hjälper till att styra denna gräns mellan normal nätdrift och avsiktlig reservdrift.Den reservmatade delen av hemmet måste bli en avsiktlig ö
Nätansluten solenergi och lagring arbetar normalt tillsammans med elnätet. När elnätet försvinner kan de inte bara fortsätta att spänningssätta samma elnät utan förändring. Den del av installationen som ska förbli strömförsörjd måste först medvetet skiljas från elnätet. SMA:s dokumentation om batteribackup ger ett konkret exempel: vid nätfel kopplar en automatisk överföringsenhet bort reservsystemet från elnätet innan växelriktaren upprättar ett lokalt reservnät. Säkerhetsprincipen bakom denna separation är anti-ödrift. Nätinteraktiv produktion får inte oavsiktligt fortsätta att spänningssätta en extern del av elnätet efter att nätströmmen har försvunnit. (UL) (SMA)
Detta skapar en viktig skillnad mellan oönskad ödrift och avsiktlig reservdrift. Anti-ödrift handlar om att förhindra lokal produktion från att fortsätta spänningssätta nätsidan efter ett avbrott. Reservdrift gör motsatsen på den skyddade sidan av en verifierad frånskiljningspunkt: när den har isolerats kan en växelriktare med reservkapacitet skapa den spänning och frekvens som lokala laster behöver. USA:s energidepartement beskriver system med solenergi och lagring som upptäcker bortfall av nätström och växlar till ödrift vid avbrott. Ön är i det fallet det avsiktligt avskilda systemet på kundsidan, inte en oavsiktlig förlängning av det felande elnätet. (USA:s energidepartement)
Den exakta omkopplingssekvensen beror på utrustningen, så det är användbart att skilja den allmänna funktionen från en enskild tillverkares utförande. I SMA:s dokumenterade konstruktion upptäcker växelriktaren ett nätfel, sammankopplingsbrytaren kopplar bort reservsystemet från elnätet och återkopplingsövervakning bekräftar omkopplingsläget innan de anslutna reservlasterna försörjs. Andra system kan paketera dessa funktioner annorlunda, men det grundläggande kravet är liknande: reservkällan bör inte spänningssätta de skyddade kretsarna som en avsiktlig ö förrän den nödvändiga frånskiljningen från elnätet har upprättats. (SMA)
Överföringsfunktionen visas inte alltid som en konventionell fristående låda märkt ”ATS”. Tesla använder till exempel enheter som Backup Gateway, Backup Switch och Gateway 3 för att upptäcka avbrott och möjliggöra batteribackup i olika Powerwall-systemkonfigurationer. Maskinvaruuppbyggnaden kan därför variera även när den elektriska uppgiften är igenkännbar: upptäcka onormala nätförhållanden, upprätthålla den nödvändiga frånskiljningspunkten och stödja övergången till lokal försörjning. (Tesla)
Denna övergång förklarar också varför ett batteribackupsystem inte automatiskt bör betraktas som en UPS. Det kan uppstå ett verkligt avbrott medan systemet upptäcker avbrottet, ändrar sitt omkopplingsläge och etablerar reservkraft. SMA anger att en av dess reservlösningar för bostäder lämnar lasterna utan försörjning i cirka fem till sju sekunder under överföringen och säger uttryckligen att lösningen inte uppfyller UPS-krav; laster som inte tål avbrottet behöver separat UPS-skydd. Siffran fem till sju sekunder gäller det dokumenterade systemet, inte reservsystem i allmänhet, men visar varför ”har ett batteri” och ”har oavbruten ström” är olika påståenden. (SMA)
Reservgränsen avgör vad som kan försörjas
När den skyddade sektionen har skilts från elnätet blir reservgränsens fysiska placering tydlig på ett praktiskt sätt. En lösning för hela hemmet kan placera huvudcentralen på den reservmatade sidan. En utformning för en del av hemmet kan i stället använda en särskild reservcentral som endast innehåller utvalda kretsar. Tesla publicerar båda typerna av Powerwall-konfigurationer. I en lösning för delar av hemmet blir kretsar utanför reservcentralen inte plötsligt berättigade till batteriförsörjning bara för att det finns energi kvar i batteriet. (Tesla)
Därför kan två hem med samma batteri fungera olika vid samma avbrott. Den ena installationen kan ha de flesta hushållskretsar bakom reservutrustningen, medan den andra kanske bara skyddar kylning, belysning, kommunikation eller andra utvalda laster. Överföringsarkitekturen avgör vilka kretsar som är elektriskt anslutna till det lokala reservsystemet. Om batteriet och växelriktaren faktiskt kan stödja alla dessa laster samtidigt, och hur länge, är en separat fråga om effekt och energi.
På funktionsnivå kan övergången vid ett avbrott därför förstås utan att anta att varje produkt använder samma interna tillståndsmaskin. Nätförhållandena blir oacceptabla, den skyddade delen av installationen skiljs från elnätet, en lokal källa upprättas och kretsarna bakom den gränsen kan sedan försörjas. Det viktiga är inte att varje system utför identiska reläåtgärder på identiska millisekunder, utan att avsiktlig reservdrift bygger på en verifierad elektrisk gräns i stället för att batteriet enbart börjar ladda ur.
Återkomsten av nätström måste också styras. Ett reservsystem bör inte återansluta den skyddade sektionen bara för att acceptabel spänning visar sig ett ögonblick. SMA dokumenterar en nätövervakningsperiod efter att nätströmmen har återvänt; när övervakningen har slutförts framgångsrikt upphör reservdriften och systemet återansluts till elnätet. Den nödvändiga väntetiden beror på tillämpliga landsinställningar och krav. (SMA)
Utgångssituationen ser nu annorlunda ut. Ett fullt batteri gör inte i sig ett hem redo för reservdrift i samma ögonblick som elnätet försvinner. Systemet måste först skapa en säker elektrisk gräns, upprätta den lokala försörjningen och endast betjäna de kretsar som ligger innanför den gränsen. Omkopplaren är viktig eftersom den hjälper till att göra denna förändring av elektriskt tillstånd avsiktlig. Batteriet tillhandahåller den lagrade energin; överföringsarkitekturen avgör när och var den energin kan användas vid ett avbrott.
