Källa: cleanenergyreview
Vad är AC- eller DC-koppling
AC- eller LIKSTRÖMskoppling avser hur solpaneler är kopplade eller kopplade till en energilagring eller ett batterisystem.
Typen av elektrisk anslutning mellan en solcellsmatris och ett batteri kan vara antingen Växelström (AC) eller Likström (DC). AC är när strömmen flyter snabbt framåt och bakåt (detta är vad elnätet använder för att fungera) och DC är där strömmen flyter i en riktning. De flesta elektroniska kretsar använder DC, medan solpaneler producerar DC, och batterier lagra DC energi. De flesta elektriska apparater fungerar dock på AC. Det är därför alla hem och företag har AC-kretsar. DC kan omvandlas till AC med hjälp av en växelriktare, men som förklaras nedan en del energi är alltid förlorat i omvandlingen.
Utvecklingen av solbatteriet
Enkel DC kopplade solbatterisystem användes en gång endast för avlägsna kraftsystem och off-grid hem, men under det senaste decenniet inverter teknik avancerade snabbt och ledde till utvecklingen av nya AC kopplade energilagring konfigurationer. Men DC kopplade system är långt ifrån döda, i själva verket ladda ett batterisystem med hjälp av en sol laddning controller eller hybrid sol inverter är fortfarande den mest effektiva metoden som finns.
Under de senaste åren batteriteknik har förbättrats avsevärt med många nya litiumbatterityper växer fram som tillverkare utforska olika sätt att lägga till eller par batterier till nya eller befintliga solsystem. Den ursprungliga Tesla Powerwall var den första "högspänning" DC batterisystem. Sedan dess har högre spänning (200-500V) batterier blivit allt populärare och används med specialiserade hybrid invertrar. På senare tid har AC-batterier utvecklats av många ledande soltillverkare, inklusive Tesla, Sonnen och Enphase.
Med de många komplexa sorter av batterilagringssystem som nu finns tillgängliga, förklarar vi här fördelarna och nackdelarna med varje typ.
De 4 huvudsakliga typerna av solbatterisystem
DC-kopplade system
AC-kopplade system
AC-batterisystem
Hybrid inverter system
Obs: Endast DC- eller AC-kopplade system används i allmänhet för solinstallationer utanför nätet. Vi förklarar orsakerna till varför nedan, samt en jämförelse av AC vs DC kopplade sol för off-grid kraftsystem.
Viktigt: Detta är en guide bara! För mindre teknisk information se den grundläggande guiden för att välja hem grid-tie eller off-grid solbatterisystem. Sol- och batterilagringssystem måste installeras av en licensierad el-/soltekniker. Sol-/energilagringssystem genererar och lagrar enorma mängder energi som kan leda till skador eller allvarliga skador om installationen inte uppfyller alla relevanta föreskrifter, standarder & branschriktlinjer.
1. DC-kopplade system
DC kopplade system har använts i årtionden i off-grid solinstallationer och liten kapacitet fordon / båtliv kraftsystem. De vanligaste DC-kopplade systemen använder solladdningsregulatorer (även kallade solregulatorer) för att ladda ett batteri direkt från solenergi, plus en batterivärverter för att leverera växelström till hushållsapparaterna.
Grundläggande layoutdiagram över ett DC-kopplat (off-grid) solbatterisystem
För mikrosystem, såsom de som används i husvagnar / båtar eller hyddor, den enkla PWM typ sol controllers är mycket billigt sätt att ansluta 1 eller 2 solpaneler för att ladda en 12 volts batteri. PWM (puls bredd modulering) styrenheter finns i många olika storlekar och kostar så lite som $ 25 för en liten 10A version.
För större system är MPPT solladdningsstyrenheter upp till 30 % effektivare och finns i en rad storlekar upp till 100A. Till skillnad från de enkla PWM-styrenheterna kan MPPT-system fungera vid mycket högre strängspänningar, vanligtvis upp till 150 Volt DC. Men detta är fortfarande relativt låg jämfört med grid-tie sol sträng växelriktare som arbetar 300-600V.
Högre spänning MPPT sol laddningsregulatorer
Mer kraftfull, högre spänning solregulatorer finns; upp till 250V från Victron Energy och 300V från AERL i Australien. Det finns också ännu högre 600V enheter tillgängliga från Schneider Electric och Morningstar. Dessa är mycket dyrare och inte har flera MPPT: s ingångar som många sol sträng växelriktare som används i AC kopplade system. Men MPPT laddningsstyrenheten är fortfarande ett relativt billigt och mycket säkert sätt att säkerställa batterier laddas även i händelse av en AC inverter avstängning - detta är särskilt viktigt på avlägsna platser.
Fördelar
Mycket hög effektivitet - upp till 99% batteriladdningseffektivitet (med MPPT)
Bra låg kostnad setup för mindre skala off-grid-system upp till 5kW
Idealisk för små auto eller marina system som kräver endast 1 - 2 solpaneler.
Modular - Ytterligare paneler och styrenheter kan enkelt läggas till om det behövs.
Mycket effektiv för att driva LIK- apparater och laster.
Om en elleverantör begränsar eller begränsar kapaciteten hos nätslipad sol (dvs. 5kW max), kan extra sol läggas till genom likströmskoppling av ett batterisystem.
Nackdelar
Mer komplicerat att installera system över 5kW som ofta flera strängar krävs parallellt, plus sträng fixering.
Kan bli dyrt för system över 5kW som flera högre spänning sol laddningsregulatorer krävs.
Något lägre effektivitet om du driver stora ac-belastningar under dagen på grund av omvandlingen från DC(PV) till DC(batt) till AC.
Många sol-styrenheter är inte kompatibla med "hanterade" litiumbatterisystem som LG Chem RESU eller BYD B-Box.
2. AC-kopplade system
AC kopplade system använder en sträng sol inverter tillsammans med en avancerad multi-mode inverter eller inverter / laddare för att hantera batteriet och elnätet / generator. Även relativt enkel att installera och mycket kraftfull, de är något mindre effektiva (90-94%) vid laddning av ett batteri jämfört med DC-kopplade system (98 %). Dessa system är dock mycket effektiva på att driva höga AC-laster under dagen och vissa kan utökas med flera sol invertrar för att bilda mikronät.
Grundläggande layoutdiagram över ett AC-kopplat solbatterisystem - Grid-tie (hybrid)
De flesta moderna off-grid hem använder AC-kopplade system på grund av den avancerade multi-mode inverter / laddare, generator kontroller och energi funktioner förvaltning. Också, sedan stränga sol- inverters fungerar med kick DC-spänningar (600V eller higher), kan större sol- arrays enkelt installeras. AC-koppling är också väl lämpad för medelstora till stora 3-fas kommersiella system.
Fördelar
Högre effektivitet när den används för att driva växelströmsapparater under dagen såsom luftkonditionering, poolpumpar och varmvattensystem , (upp till 96%).
Generellt lägre installationskostnad för större system över 5kW.
Kan använda flera strängsolomriktare på flera platser (AC-kopplade mikronät)
De flesta sträng sol invertrar över 3kW har dubbla MPPT ingångar, så strängar av paneler kan installeras vid olika orienteringar och lutningsvinklar.
Avancerade AC-kopplade system kan använda en kombination av AC- och DC-koppling (Obs: Detta är inte möjligt med vissa litiumbatterier)
Nackdelar
Lägre effektivitet vid laddning av ett batterisystem - ca 92%
Kvalitet Solar växelriktare kan vara dyrt för små system.
Lägre effektivitet vid effekt direkt DC-belastning under dagen.
3. NÄTBATTERIER
AC-batterier är en ny utveckling i batterilagring för nätanslutna hem som gör att batterierna lätt kan anslutas till din nya eller befintliga solinstallation. AC-batterier består av litiumbattericeller, ett batterihanteringssystem (BMS) och växelriktare/laddare allt i en kompakt enhet.
Dessa system kombinerar ett DC-batteri med ett växelriktare för växelriktare med nätbatteri, men är endast utformade för nätanslutna system eftersom (transformatorlösa) växelriktare vanligtvis inte är tillräckligt kraftfulla för att köra de flesta hem helt utanför nätet. Det mest kända ac-batteriet är Tesla Powerwall 2, tillsammans med SonnenBatterie som är vanligare i Europa och Australien. Ledande mikro inverter företag Enphase Energy också tillverkaren ett mycket kompakt AC batterisystem för hemmabruk. Dessa system är i allmänhet enkla att installera, modulära och en av de mest ekonomiska val för att lagra solenergi för senare användning.
Grundläggande layout diagram över ett AC-batteri i kombination med en AC solsystem - Grid-tie (ingen backup visas)
Växelströmskopplade batteriomriktare
En nyare trend är att använda en "eftermontering" AC-koppling inverter för att skapa ett ac-batterisystem. Dessa system använder en specialiserad AC kopplad batteri inverter såsom SMA solig pojke lagring tillsammans med en gemensam DC batteri som den populära LG chem RESU.
Fördelar
Enkel eftermontering - kan läggas till bostäder med en befintlig solinstallation
Ekonomiskt sätt att lägga till energilagring.
Generellt enkelt att installera.
Modulärt system för att möjliggöra expansion.
Nackdelar
Lägre effektivitet på grund av konvertering (DC - AC - DC) - ca 90%
Vissa ac-batterier kan inte fungera som en back-up-matning (Enphase)
Ej avsedd för off-grid-installationer.
4. Hybrid inverter system
Hybridsystem kan beskrivas som ett nätanslutna DC-kopplade solbatterisystem. De finns i många olika konfigurationer och vanligtvis använder en hybrid eller multi-mode inverter. Moderna hybrid invertrar innehåller högspänning MPPT controller / s och batteri inverter / laddare inuti en gemensam enhet. Den första generationens hybrid inverters var kompatibla med 48V bly-syra eller litiumbatterisystem, men under de senaste åren högre spänning (400V +) hybridsystem har blivit allt populärare.
Högspänning eller låg spänning? Den nya generationens "högspänningsbatterier" fungerar i intervallet 300-500V DC (400V nominella) i motsats till de traditionella 48V batterisystemen. Detta ger flera fördelar, inklusive ökad effektivitet som sol array vanligtvis arbetar på 300-600V som är mycket lik batterispänningen.
Den nya generationens högre spänning (400V) batterier och kompatibla hybrid invertrar använder litiumbatterisystem som arbetar mellan 200-500V DC, snarare än 48V. Batterier med högre spänning kan konfigureras på två olika sätt:
DC kopplad mellan solsystemet och växelriktaren.
DC kopplad direkt till en kompatibel hybrid inverter (som visas nedan).
Eftersom de flesta solpaneler arbetar med höga spänningar runt 300-600V, högspänningsbatterier använder effektiva DC-DC omvandlare med mycket låga förluster. Den första generationen Tesla Powerwall var den första 400V batteri tillgängliga och parades till den populära SolarEdge Storedge hybrid inverter.
Den ny LG chem RESUH ackumulatorn ställa i rad är nu en om mest populär LV 400V ackumulatorn systemen tillgänglig varelse förenlig med många hybrid inverters inklusive SolarEdge Storedge, SMA solig pojke lagring och Solax X- hybrid Gen 3.
Grundläggande layoutdiagram över en hybridsol inverter med DC batterisystem
Fördelar
Ekonomiskt och enkelt att installera
Kompakta, modulära batterialternativ
Mindre kabelstorlek och låga förluster med hög spänning (400V batterisystem)
Kan eftermonteras till "vissa" befintliga solinstallationer.
Högeffektiv batteriladdning - ca 95%
Allt fler hybridomvandrar blir tillgängliga
Nackdelar
Vissa system kan inte fungera som en back-up strömförsörjning
Många system med back-up har en 3-5 sekunders fördröjning under ett strömavbrott
Generellt inte lämplig för off-grid installationer på grund av transformatorlösa hybrid invertrar med låg överspänningsklassning och inga generatorkontroller.
