Tipus d'inversors d'emmagatzematge d'energia Ruta tecnològica dels inversors d'emmagatzematge d'energia: hi ha dues rutes principals d'acoblament de CC i acoblament de CA Sistema d'emmagatzematge fotovoltaic, incloent-hi mòduls solars, controladors, inversors, bateries de liti per a la llar, càrregues i altres equips. Actualment,inversors d'emmagatzematge d'energiaHi ha principalment dues vies tècniques: l'acoblament de CC i l'acoblament de CA. L'acoblament de CA o CC fa referència a la manera com els panells solars s'acoblen o connecten al sistema d'emmagatzematge o de bateria. El tipus de connexió entre els mòduls solars i les bateries pot ser de CA o de CC. La majoria dels circuits electrònics utilitzen alimentació de CC, amb el mòdul solar generant energia de CC i la bateria emmagatzemant energia de CC, però la majoria dels aparells funcionen amb alimentació de CA. 
Sistema solar híbrid + sistema d'emmagatzematge d'energia Sistemes híbrids d'inversor solar + emmagatzematge d'energia, on l'energia de corrent continu dels mòduls fotovoltaics s'emmagatzema, mitjançant un controlador, en unbanc de bateries de liti per a la llar, i la xarxa també pot carregar la bateria mitjançant un convertidor bidireccional CC-CA. El punt de convergència de l'energia és al costat de la bateria de CC. Durant el dia, l'energia fotovoltaica es subministra primer a la càrrega i després la bateria domèstica de liti es carrega mitjançant el controlador MPPT i el sistema d'emmagatzematge d'energia es connecta a la xarxa, de manera que l'excés d'energia es pot connectar a la xarxa; a la nit, la bateria es descarrega a la càrrega i la xarxa reposa l'escassetat; quan la xarxa està apagada, l'energia fotovoltaica i la bateria domèstica de liti només es subministren a la càrrega fora de la xarxa i la càrrega a l'extrem de la xarxa no es pot utilitzar. Quan la potència de la càrrega és superior a la potència fotovoltaica, la xarxa i la fotovoltaica poden subministrar energia a la càrrega alhora. Com que ni l'energia fotovoltaica ni la potència de la càrrega són estables, es depèn de la bateria domèstica de liti per equilibrar l'energia del sistema. A més, el sistema també ajuda l'usuari a configurar el temps de càrrega i descàrrega per satisfer la demanda d'electricitat de l'usuari. Principi de funcionament del sistema d'acoblament de CC 
L'inversor híbrid té una funció integrada fora de xarxa per millorar l'eficiència de càrrega. Els inversors connectats a la xarxa tallen automàticament l'alimentació del sistema de panells solars durant una fallada de corrent per motius de seguretat. Els inversors híbrids, en canvi, permeten als usuaris tenir funcionalitat fora de xarxa i connectada a la xarxa, de manera que l'energia està disponible fins i tot durant les fallades de corrent. Els inversors híbrids simplifiquen la supervisió de l'energia, permetent comprovar dades importants com el rendiment i la producció d'energia a través del panell de l'inversor o dels dispositius intel·ligents connectats. Si el sistema té dos inversors, s'han de monitoritzar per separat. L'acoblament de CC redueix les pèrdues en la conversió CA-CC. L'eficiència de càrrega de la bateria és d'aproximadament el 95-99%, mentre que l'acoblament de CA és del 90%. Els inversors híbrids són econòmics, compactes i fàcils d'instal·lar. Instal·lar un nou inversor híbrid amb bateries acoblades a CC pot ser més barat que modernitzar bateries acoblades a CA a un sistema existent, ja que el controlador és una mica més barat que un inversor connectat a la xarxa, l'interruptor és una mica més barat que un armari de distribució i la solució acoblada a CC es pot convertir en un inversor de control tot en un, estalviant tant costos d'equip com costos d'instal·lació. Especialment per a sistemes fora de la xarxa de petita i mitjana potència, els sistemes acoblats a CC són extremadament rendibles. L'inversor híbrid és altament modular i és fàcil afegir nous components i controladors, i es poden afegir fàcilment components addicionals mitjançant controladors solars de CC de cost relativament baix. Els inversors híbrids estan dissenyats per integrar l'emmagatzematge en qualsevol moment, cosa que facilita l'addició de bancs de bateries. El sistema inversor híbrid és més compacte i utilitza cel·les d'alt voltatge, amb mides de cable més petites i pèrdues més baixes. 
Composició del sistema d'acoblament de CC 
Composició del sistema d'acoblament de CA Tanmateix, els inversors solars híbrids no són adequats per actualitzar els sistemes solars existents i són més cars d'instal·lar per a sistemes de major potència. Si un client vol actualitzar un sistema solar existent per incloure una bateria de liti domèstica, triar un inversor solar híbrid pot complicar la situació. En canvi, un inversor de bateria pot ser més rendible, ja que triar instal·lar un inversor solar híbrid requeriria una reelaboració completa i costosa de tot el sistema de panells solars. Els sistemes de major potència són més complexos d'instal·lar i poden ser més cars a causa de la necessitat de més controladors d'alt voltatge. Si s'utilitza més potència durant el dia, hi ha una lleugera disminució de l'eficiència a causa de CC (PV) a CC (bateria) a CA. 
Sistema solar acoblat + sistema d'emmagatzematge d'energia El sistema fotovoltaic+emmagatzematge acoblat, també conegut com a sistema fotovoltaic+emmagatzematge de retroadaptació de CA, pot fer que l'energia de CC emesa pels mòduls fotovoltaics es converteixi en energia de CA mitjançant un inversor connectat a la xarxa, i després l'excés d'energia es converteixi en energia de CC i s'emmagatzemi a la bateria mitjançant un inversor d'emmagatzematge acoblat a CA. El punt de convergència energètica es troba a l'extrem de CA. Inclou un sistema de subministrament d'energia fotovoltaica i un sistema de subministrament d'energia de bateria de liti domèstica. El sistema fotovoltaic consta d'un conjunt fotovoltaic i un inversor connectat a la xarxa, mentre que el sistema de bateries de liti domèstiques consta d'un banc de bateries i un inversor bidireccional. Aquests dos sistemes poden funcionar independentment sense interferir entre si o es poden separar de la xarxa per formar un sistema de microxarxa. Principi de funcionament del sistema d'acoblament de CA 
Els sistemes acoblats de CA són 100% compatibles amb la xarxa, fàcils d'instal·lar i fàcilment ampliables. Hi ha components estàndard per a la instal·lació domèstica disponibles, i fins i tot sistemes relativament grans (de 2 kW a MW) són fàcilment ampliables per al seu ús en combinació amb grups electrògens connectats a la xarxa i autònoms (grups dièsel, aerogeneradors, etc.). La majoria dels inversors solars de cadena de més de 3 kW tenen entrades MPPT duals, de manera que es poden muntar panells de cadena llargs en diferents orientacions i angles d'inclinació. A tensions de CC més altes, l'acoblament de CA és més fàcil i menys complex d'instal·lar en sistemes grans que els sistemes acoblats de CC que requereixen múltiples controladors de càrrega MPPT, i per tant menys costós. L'acoblament de CA és adequat per a la modernització de sistemes i és més eficient durant el dia amb càrregues de CA. Els sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa existents es poden transformar en sistemes d'emmagatzematge d'energia amb baixos costos d'entrada. Pot proporcionar energia segura als usuaris quan la xarxa elèctrica no funciona. Compatible amb sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa de diferents fabricants. Els sistemes acoblats de CA avançats s'utilitzen normalment per a sistemes fora de xarxa a gran escala i utilitzen inversors solars de cadena en combinació amb inversors multimode avançats o inversors/carregadors per gestionar les bateries i la xarxa/generadors. Tot i que són relativament senzills i potents de configurar, són lleugerament menys eficients (90-94%) a l'hora de carregar bateries en comparació amb els sistemes acoblats a CC (98%). Tanmateix, aquests sistemes són més eficients quan alimenten càrregues de CA elevades durant el dia, arribant al 97% o més, i alguns es poden ampliar amb múltiples inversors solars per formar microxarxes. La càrrega acoblada a CA és molt menys eficient i més cara per a sistemes més petits. L'energia que entra a la bateria en l'acoblament de CA s'ha de convertir dues vegades, i quan l'usuari comença a utilitzar l'energia, s'ha de convertir de nou, afegint més pèrdues al sistema. Com a resultat, l'eficiència de l'acoblament de CA baixa fins al 85-90% quan s'utilitza un sistema de bateria. Els inversors acoblats a CA són més cars per a sistemes més petits. 
Sistema solar fora de xarxa + sistema d'emmagatzematge d'energia Sistema solar fora de xarxa+ Els sistemes d'emmagatzematge solen constar de mòduls fotovoltaics, bateries de liti domèstiques, inversors d'emmagatzematge fora de la xarxa, càrrega i generador dièsel. El sistema pot realitzar una càrrega directa de la bateria mitjançant fotovoltaica mitjançant una conversió CC-CC o una conversió bidireccional CC-CA per carregar i descarregar la bateria. Durant el dia, l'energia fotovoltaica es subministra primer a la càrrega i després es carrega la bateria; a la nit, la bateria es descarrega a la càrrega i, quan la bateria és insuficient, el generador dièsel es subministra a la càrrega. Pot satisfer la demanda diària d'electricitat en zones sense xarxa. Es pot combinar amb generadors dièsel per subministrar càrregues o carregar bateries. La majoria dels inversors d'emmagatzematge d'energia fora de la xarxa no estan certificats per estar connectats a la xarxa, fins i tot si el sistema té una xarxa, no es pot connectar a la xarxa. Escenaris aplicables dels inversors d'emmagatzematge d'energia Els inversors d'emmagatzematge d'energia tenen tres funcions principals: la regulació dels pics, l'energia en espera i l'energia independent. Per regions, el pic de demanda a Europa és el punt àlgid. Prenguem Alemanya com a exemple, on el preu de l'electricitat a Alemanya va arribar als 0,46 $/kWh el 2023, ocupant el primer lloc mundial. En els darrers anys, els preus de l'electricitat alemanys continuen augmentant, i el LCOE (Coeficient d'Envelliment Líquid d'Energia Fotovoltaica) / emmagatzematge fotovoltaic és només de 10,2 / 15,5 cèntims per grau, un 78% / 66% inferior als preus de l'electricitat residencial. La diferència entre els preus de l'electricitat residencial i el cost d'emmagatzematge fotovoltaic de l'electricitat continuarà augmentant. El sistema de distribució i emmagatzematge fotovoltaic domèstic pot reduir el cost de l'electricitat, de manera que els usuaris de les zones de preus elevats tenen un fort incentiu per instal·lar emmagatzematge domèstic. En el mercat en auge, els usuaris tendeixen a triar inversors híbrids i sistemes de bateries acoblades a CA, que són més rendibles i fàcils de fabricar. Els carregadors d'inversors de bateries fora de xarxa amb transformadors d'alta resistència són més cars, mentre que els inversors híbrids i els sistemes de bateries acoblades a CA utilitzen inversors sense transformador amb transistors de commutació. Aquests inversors compactes i lleugers tenen classificacions de potència de sortida de sobretensió i màxima més baixes, però són més rendibles, més barats i fàcils de fabricar. Als EUA i al Japó es necessita energia de reserva, i l'energia autònoma és justament el que necessita el mercat, fins i tot en regions com Sud-àfrica. Segons l'EIA, el temps mitjà de tall de corrent als Estats Units el 2020 va ser de més de 8 hores, principalment a causa dels residents dels EUA que vivien en zones disperses, part de la xarxa envellida i desastres naturals. L'aplicació de sistemes de distribució i emmagatzematge fotovoltaics domèstics pot reduir la dependència de la xarxa i augmentar la fiabilitat del subministrament d'energia per part del client. El sistema d'emmagatzematge fotovoltaic dels EUA és més gran i està equipat amb més bateries, a causa de la necessitat d'emmagatzemar energia en resposta a desastres naturals. El subministrament d'energia independent és la demanda immediata del mercat. A Sud-àfrica, Pakistan, Líban, Filipines, Vietnam i altres països de la cadena de subministrament global en tensió, la infraestructura del país no és suficient per donar suport a la població amb electricitat, de manera que els usuaris han d'estar equipats amb sistemes d'emmagatzematge fotovoltaics domèstics. Els inversors híbrids com a font d'alimentació de reserva tenen limitacions. En comparació amb els inversors de bateria dedicats a la xarxa, els inversors híbrids tenen algunes limitacions, principalment una potència de sortida limitada en cas de talls de corrent. A més, alguns inversors híbrids no tenen o tenen una capacitat d'alimentació de reserva limitada, de manera que només es poden fer còpies de seguretat de càrregues petites o essencials, com ara la il·luminació i els circuits d'alimentació bàsics, durant un tall de corrent, i molts sistemes experimenten un retard de 3 a 5 segons durant un tall de corrent. Els inversors aïllats, en canvi, proporcionen una potència de sortida molt alta i de pic i poden gestionar càrregues inductives elevades. Si l'usuari té previst alimentar dispositius d'alta potència com ara bombes, compressors, rentadores i eines elèctriques, l'inversor ha de ser capaç de gestionar càrregues de sobretensió d'alta inductància. Inversors híbrids acoblats a CC Actualment, la indústria utilitza més sistemes d'emmagatzematge fotovoltaic amb acoblament de CC per aconseguir un disseny d'emmagatzematge fotovoltaic integrat, especialment en sistemes nous on els inversors híbrids són fàcils i menys costosos d'instal·lar. Quan s'afegeixen nous sistemes, l'ús d'inversors híbrids per a l'emmagatzematge d'energia fotovoltaica pot reduir els costos dels equips i els costos d'instal·lació, ja que un inversor d'emmagatzematge pot aconseguir la integració control-inversor. El controlador i l'interruptor de commutació en sistemes acoblats a CC són menys costosos que els inversors connectats a la xarxa i els armaris de distribució en sistemes acoblats a CA, de manera que les solucions acoblades a CC són menys costoses que les solucions acoblades a CA. El controlador, la bateria i l'inversor en el sistema acoblat a CC són en sèrie, estan connectats més estretament i són menys flexibles. Per al sistema recentment instal·lat, la fotovoltaica, la bateria i l'inversor estan dissenyats segons la potència de càrrega i el consum d'energia de l'usuari, per la qual cosa és més adequat per a un inversor híbrid acoblat a CC. 
Els productes inversors híbrids acoblats a CC són la tendència principal, BSLBATT també va llançar els seus propisInversor solar híbrid de 5 kWa finals de l'any passat, i llançarà successivament inversors solars híbrids de 6 kW i 8 kW aquest any! Els principals productes dels fabricants d'inversors d'emmagatzematge d'energia es destinen més als tres mercats principals d'Europa, els Estats Units i Austràlia. Al mercat europeu, Alemanya, Àustria, Suïssa, Suècia, els Països Baixos i altres mercats tradicionals de la fotovoltaica són principalment trifàsics, més favorables a la potència dels productes més grans. Itàlia, Espanya i altres països del sud d'Europa necessiten principalment productes monofàsics de baixa tensió. I la República Txeca, Polònia, Romania, Lituània i altres països de l'Europa de l'Est demanen principalment productes trifàsics, però l'acceptació de preus és més baixa. Els Estats Units tenen un sistema d'emmagatzematge d'energia més gran i prefereixen productes de més potència. El tipus d'inversor dividit de bateria i emmagatzematge és més popular entre els instal·ladors, però l'inversor de bateria tot en un és la tendència de desenvolupament futur. L'inversor híbrid d'emmagatzematge d'energia fotovoltaica es divideix encara més en inversors híbrids que es venen per separat i sistemes d'emmagatzematge d'energia de bateria (BESS), que venen l'inversor d'emmagatzematge d'energia i la bateria junts. Actualment, en el cas dels distribuïdors que controlen el canal, cada client directe està més concentrat, els productes dividits de bateria i inversor són més populars, especialment fora d'Alemanya, principalment a causa de la fàcil instal·lació i expansió, i la fàcil reducció dels costos de compra, la bateria o l'inversor no es poden subministrar per trobar un segon subministrament, el lliurament és més segur. La tendència a Alemanya, els Estats Units i el Japó és una màquina tot en un. La màquina tot en un pot estalviar molts problemes després de la venda, i hi ha factors de certificació, com ara la certificació del sistema contra incendis dels Estats Units que ha d'estar vinculada a l'inversor. La tendència tecnològica actual és anar cap a la màquina tot en un, però des del mercat de vendes de tipus dividit en l'instal·lador per acceptar una mica més de les vendes de tipus en els instal·ladors. En els sistemes acoblats a CC, els sistemes de bateries d'alt voltatge són més eficients, però més costosos en cas d'escassetat de bateries d'alt voltatge. En comparació ambSistemes de bateries de 48 V, les bateries d'alt voltatge funcionen en el rang de 200-500 V CC, tenen pèrdues de cable més baixes i una eficiència més alta perquè els panells solars solen funcionar a 300-600 V, similar al voltatge de la bateria, cosa que permet l'ús de convertidors CC-CC d'alta eficiència amb pèrdues molt baixes. Els sistemes de bateries d'alt voltatge són més cars que les bateries dels sistemes de baix voltatge, mentre que els inversors són menys cars. Actualment hi ha una gran demanda de bateries d'alt voltatge i una escassetat de subministrament, per la qual cosa les bateries d'alt voltatge són difícils de comprar i, en cas d'escassetat de bateries d'alt voltatge, és més barat utilitzar un sistema de bateries de baix voltatge. Acoblament de CC entre panells solars i inversors 
Acoblament directe de CC a un inversor híbrid compatible 
Inversors acoblats de CA Els sistemes acoblats a CC no són adequats per a la modernització de sistemes connectats a la xarxa existents. El mètode d'acoblament de CC presenta principalment els següents problemes: en primer lloc, el sistema que utilitza acoblament de CC té problemes de cablejat complicat i disseny de mòduls redundants quan es modernitza el sistema connectat a la xarxa existent; en segon lloc, el retard en el canvi entre connectat a la xarxa i fora de la xarxa és llarg, cosa que fa que l'experiència elèctrica de l'usuari sigui deficient; en tercer lloc, la funció de control intel·ligent no és prou completa i la resposta del control no és prou oportuna, cosa que dificulta la realització de l'aplicació de microxarxa del subministrament d'energia a tota la casa. Per tant, algunes empreses han triat la via de la tecnologia d'acoblament de CA, com ara Rene. El sistema d'acoblament de CA facilita la instal·lació del producte. ReneSola utilitza l'acoblament del costat de CA i del sistema fotovoltaic per aconseguir un flux d'energia bidireccional, eliminant la necessitat d'accés al bus de CC fotovoltaic, cosa que facilita la instal·lació del producte; mitjançant una combinació de control en temps real de programari i millores en el disseny del maquinari per aconseguir una commutació de mil·lisegons a la xarxa i des de la xarxa; mitjançant la combinació innovadora del control de sortida de l'inversor d'emmagatzematge d'energia i el disseny del sistema de distribució i subministrament d'energia per aconseguir un subministrament d'energia per a tota la casa sota el control automàtic de la caixa de control. L'aplicació de microxarxa del control automàtic de la caixa de control. L'eficiència de conversió màxima dels productes acoblats a CA és lleugerament inferior a la deinversors híbridsL'eficiència màxima de conversió dels productes acoblats a CA és del 94-97%, lleugerament inferior a la dels inversors híbrids, principalment perquè els mòduls s'han de convertir dues vegades abans de poder-los emmagatzemar a la bateria després de la generació d'energia, cosa que redueix l'eficiència de conversió.
Data de publicació: 08 de maig de 2024