Negli ultimi anni, i sistemi intelligenti di accumulo di energia solare per la casa sono diventati sempre più diffusi. L'energia verde può essere fornita alla famiglia giorno e notte e, grazie all'energia solare, non ci si deve preoccupare delle tariffe energetiche elevate. Questo permette di risparmiare sulla bolletta elettrica e garantisce una buona qualità della vita per tutti.
Durante il giorno, il sistema di accumulo di energia fotovoltaica domestico raccoglie l'energia solare e la immagazzina automaticamente, in modo che possa essere utilizzata dai dispositivi elettrici durante la notte. In caso di improvvisa interruzione di corrente, il sistema può passare rapidamente a una fonte di alimentazione di riserva per garantire che luci, elettrodomestici e altre apparecchiature funzionino sempre correttamente. Il pacco batterie del sistema di accumulo domestico si ricarica autonomamente quando non viene utilizzata energia. In questo modo, può essere utilizzato in caso di blackout o quando l'energia è più necessaria. Il sistema di accumulo di energia domestico può essere utilizzato come fonte di alimentazione di riserva in caso di calamità. Può anche bilanciare il carico di consumo energetico, consentendo alla famiglia di risparmiare sulle bollette. Un sistema di accumulo di energia fotovoltaica domestico intelligente funziona come una piccola centrale elettrica ad accumulo e non risente delle fluttuazioni della rete elettrica cittadina.
Punto interrogativo per i professionisti?
Quali componenti costituisce un sistema di accumulo di energia fotovoltaica domestica così potente e da cosa dipende il suo funzionamento? Quali tipologie di soluzioni di accumulo di energia fotovoltaica domestica esistono? Perché è importante scegliere il sistema di accumulo di energia fotovoltaica domestica più adatto alle proprie esigenze?
Il know-how di CEM "di seconda mano"
Che cos'è un sistema di accumulo di energia fotovoltaica per la casa?
Un sistema domestico di accumulo di energia fotovoltaica è composto da un sistema di conversione fotovoltaica e da un sistema di accumulo di energia. È in grado di immagazzinare l'elettricità generata dal sole. Con questo tipo di impianto, è possibile produrre energia durante il giorno e immagazzinare l'eccesso per utilizzarla di notte o quando la luce è scarsa.
Classificazione dei sistemi di accumulo di energia fotovoltaica domestica in gruppi
Al momento esistono due tipi di sistemi di accumulo di energia domestica: quelli collegati alla rete elettrica e quelli indipendenti.
Soluzione di accumulo di energia connessa alla rete per la casa
I pannelli solari, gli inverter connessi alla rete, un sistema di gestione delle batterie (BMS) e i carichi CA costituiscono le sue cinque componenti principali. I pannelli fotovoltaici e un sistema di accumulo di energia lavorano insieme per alimentare il dispositivo. Quando la rete elettrica è attiva, sia il sistema fotovoltaico connesso alla rete che la rete stessa alimentano il carico. Quando la rete elettrica si interrompe, sia il sistema fotovoltaico connesso alla rete che il sistema di accumulo di energia alimentano il carico insieme. Esistono tre modalità di funzionamento per il sistema di accumulo di energia domestico connesso alla rete: Modalità 1: il sistema fotovoltaico immagazzina energia e invia l'energia in eccesso a Internet; Modalità 2: il sistema fotovoltaico immagazzina energia e aiuta l'utente a soddisfare parte del suo fabbisogno di elettricità; e Modalità 3: il sistema fotovoltaico immagazzina solo una parte dell'energia.
Metodo autonomo per immagazzinare energia in casa
L'inverter fotovoltaico può funzionare perché è indipendente dalla rete elettrica e non necessita di essere collegato ad essa. Ciò significa che l'intero sistema non richiede un convertitore connesso alla rete. Il sistema di accumulo energetico domestico off-grid ha tre diverse modalità di funzionamento. Nella modalità 1, il fotovoltaico fornisce energia immagazzinata ed elettricità all'utente nelle giornate di sole. Nella modalità 2, il fotovoltaico e la batteria di accumulo forniscono elettricità all'utente nelle giornate nuvolose. Infine, nella modalità 3, la batteria di accumulo fornisce elettricità all'utente nelle giornate buie e piovose.
Un inverter è come il cervello e il cuore di un sistema di accumulo energetico domestico. Non può essere separato dal sistema, indipendentemente dal fatto che sia collegato alla rete elettrica o meno.
Esiste un termine per descrivere questa situazione?
Un inverter è un componente comune dei sistemi di alimentazione. È in grado di convertire la corrente continua (proveniente da batterie o batterie di riserva) in corrente alternata (220 V, 50 Hz, onda sinusoidale o quadra). In parole semplici, un inverter è una macchina che converte la corrente continua (CC) in corrente alternata (CA). Al suo interno sono presenti un ponte raddrizzatore, una logica di controllo e un circuito di filtraggio. I diodi raddrizzatori e i tiristori sono due componenti comuni. La maggior parte dei computer e degli elettrodomestici integra dei raddrizzatori (da CC a CA) nei propri alimentatori. Questi dispositivi sono chiamati inverter.
Perché i trasformatori sono una parte così importante del sistema?
La trasmissione in corrente alternata (CA) funziona meglio della trasmissione in corrente continua (CC) ed è utilizzata per inviare energia in molti luoghi. È possibile calcolare quanta potenza viene persa a causa della corrente trasmessa attraverso il cavo utilizzando l'equazione P=I²R, che sta per "potenza = quadrato della resistenza di corrente". Per ridurre la perdita di energia, è necessario diminuire la corrente trasmessa o la resistenza del cavo. È difficile ridurre la resistenza delle linee di trasmissione (come i cavi di rame) perché costa molto e richiede notevoli competenze scientifiche. Ciò significa che l'unico modo efficace è ridurre la potenza trasmessa. Potenza = Corrente x Tensione, o più precisamente, potenza efficace = IUcosφ. Per risparmiare energia, la corrente nelle linee può essere ridotta convertendo la corrente continua in corrente alternata e aumentando la tensione di rete.
Allo stesso modo, la produzione di energia solare fotovoltaica utilizza pannelli fotovoltaici per generare energia in corrente continua (CC). Tuttavia, molti carichi necessitano di energia in corrente alternata (CA). I sistemi di alimentazione in CC presentano alcuni problemi: la variazione di tensione è difficoltosa e i carichi utilizzabili sono limitati. Tutti i carichi, ad eccezione di alcuni carichi di potenza elevata, necessitano di inverter per convertire la corrente continua in corrente alternata. Il convertitore fotovoltaico è la parte più importante di un sistema di energia solare fotovoltaica. Trasforma la corrente continua proveniente dal modulo fotovoltaico in corrente alternata, che viene poi inviata al carico o alla rete elettrica, e protegge i componenti elettronici di potenza. Un inverter fotovoltaico è composto da moduli di potenza, schede di controllo, interruttori automatici, filtri, reattori, trasformatori, contattori, involucri e altri componenti. Il processo produttivo comprende la pre-lavorazione dei componenti elettronici, l'assemblaggio, il collaudo, l'imballaggio e altre fasi. L'evoluzione di queste fasi si basa sui progressi compiuti nella tecnologia dell'elettronica di potenza, nella tecnologia dei dispositivi a semiconduttore e nella moderna tecnologia di controllo.
Diversi tipi di inverter
Gli inverter possono essere suddivisi approssimativamente in questi tre gruppi:
1. Inverter collegato alla rete
Oltre a convertire la corrente continua (CC) in corrente alternata (CA), un inverter connesso alla rete può sincronizzare la sua uscita CA con la frequenza e la fase della rete elettrica. Ciò significa che la corrente alternata in uscita può essere reimmessa nella rete. In altre parole, un inverter connesso alla rete può collegarsi alla linea elettrica in modo sincrono. Questo inverter può immettere in rete l'energia non utilizzata senza bisogno di batterie e il suo circuito di ingresso può essere configurato per funzionare con la tecnologia MTTP (Time-to-Time, Time-to-Play).
2. Inverter che non necessitano di essere collegati alla rete elettrica
Gli inverter off-grid, solitamente collegati a pannelli solari, piccole turbine eoliche o altre fonti di alimentazione in corrente continua (CC), trasformano la corrente continua in corrente alternata (CA) utilizzabile in ambito domestico. Possono anche alimentare i carichi con energia proveniente dalla rete elettrica e dalle batterie. Vengono definiti "off-grid" perché non si connettono alla rete elettrica e non necessitano di una fonte di alimentazione esterna.
Gli inverter off-grid sono i primi sistemi alimentati a batteria che rendono possibile il funzionamento delle microreti in aree specifiche. Un inverter off-grid può immagazzinare energia e trasformarla in altre forme. Dispone di ingressi di corrente, ingressi CC, ingressi di ricarica rapida, uscite CC ad alta capacità e uscite CA veloci. Utilizza un software di controllo per modificare le condizioni di ingresso e uscita in modo che fonti come pannelli solari o piccole turbine eoliche funzionino nel modo più efficiente possibile. Inoltre, utilizza un'uscita a onda sinusoidale pura per migliorare la qualità dell'energia.
Le batterie per gli inverter off-grid sono necessarie per i sistemi solari off-grid perché immagazzinano energia utilizzabile in caso di interruzione di corrente o mancanza di elettricità. Gli inverter off-grid contribuiscono inoltre a ridurre la dipendenza dalla rete elettrica principale, che può causare interruzioni di corrente, blackout e altri problemi che le compagnie non sono in grado di risolvere.
Un inverter off-grid con regolatore di carica solare dispone anche di un regolatore solare PWM o MPPT interno che consente all'utente di collegare gli ingressi fotovoltaici all'inverter solare e di visualizzare lo stato del fotovoltaico sul display dell'inverter stesso. Ciò semplifica la configurazione e il controllo del sistema. Gli inverter off-grid integrati nei motori di backup e nelle batterie sono dotati di un sistema di autodiagnosi per garantire che la qualità dell'energia sia stabile e la carica completa. Mentre quelli a bassa potenza sono utilizzati per alimentare gli elettrodomestici, quelli ad alta potenza sono impiegati principalmente per alimentare progetti commerciali e privati.
3. Inverter ibrido
Esistono due tipi principali di inverter ibridi: uno è un inverter off-grid con un regolatore di carica solare integrato, e l'altro è un inverter on-grid e off-grid che può essere utilizzato sia per sistemi fotovoltaici connessi alla rete che per sistemi off-grid e le cui batterie possono essere configurate in vari modi.
Cosa fa un trasformatore in generale
1. Funzioni per l'avvio e lo spegnimento automatici
Con il passare delle ore e il progressivo innalzamento dell'angolo di incidenza del sole, aumenta anche l'intensità dei raggi solari. L'impianto fotovoltaico può quindi assorbire una maggiore quantità di energia solare e, una volta raggiunto il livello di potenza in uscita necessario al funzionamento dell'inverter, quest'ultimo può iniziare a funzionare autonomamente. L'impianto si arresta e passa in modalità di risparmio energetico quando la potenza in uscita dell'inverter connesso alla rete o del sistema di accumulo è pari a 0 o molto vicina a 0. Ciò accade quando la potenza in uscita dell'impianto fotovoltaico diminuisce.
2. Funzione dell'effetto anti-isola
Il processo di generazione di energia fotovoltaica connessa alla rete, il sistema di generazione di energia fotovoltaica e il funzionamento della rete elettrica. Quando la rete elettrica pubblica si interrompe o presenta anomalie, si verifica l'effetto isola se il sistema di generazione di energia fotovoltaica non riesce a fermarsi in tempo o si disconnette dalla rete elettrica pur continuando a essere alimentato. La presenza di isole di energia è dannosa sia per il sistema fotovoltaico che per la fonte di alimentazione.
L'inverter connesso alla rete/con accumulo di energia è dotato di un circuito interno di protezione anti-islanding in grado di rilevare in modo intelligente e in tempo reale le condizioni della rete, inclusi tensione, frequenza e altri dati. Qualora vengano rilevate anomalie nella rete pubblica, l'inverter può utilizzare i valori misurati al momento opportuno per interrompere la corrente, bloccare l'uscita e segnalare i guasti.
3. Funzione di controllo per il monitoraggio del punto di massima potenza
La tecnologia più importante di un inverter connesso alla rete o con sistema di accumulo è la funzione di controllo del punto di massima potenza (funzione MPPT). Questa funzione consente all'inverter di individuare e monitorare in tempo reale la massima potenza erogata dai suoi componenti.
Sono molti i fattori che possono influenzare la potenza erogata da un impianto fotovoltaico, e non è sempre possibile mantenerla al suo valore massimo dichiarato.
La funzione MPPT dell'inverter connesso alla rete/con accumulo è in grado di tracciare in tempo reale la massima potenza erogata da ciascun componente. Può quindi regolare in modo intelligente la tensione (o la corrente) del punto di funzionamento del sistema per avvicinarla al punto di massima potenza, massimizzando così l'energia generata dall'impianto fotovoltaico e garantendone un funzionamento continuo ed efficiente.
4. Funzione intelligente per tenere d'occhio le corde
Grazie al primo tracciamento MPPT, l'inverter connesso alla rete/con accumulo di energia ha già completato la funzione di rilevamento intelligente delle stringhe. A differenza del tracciamento MPPT, il rilevamento delle stringhe verifica correttamente la tensione e la corrente di ciascuna stringa di diramazione. Ciò consente all'utente di visualizzare i dati operativi in tempo reale di ciascuna stringa.
I sistemi di accumulo energetico più richiesti al momento sono il sistema di gestione della batteria (BMS), l'inverter fotovoltaico connesso alla rete e l'inverter per sistemi di accumulo. Per soddisfare queste esigenze in termini di sistemi di accumulo energetico domestico e per integrare le funzioni di isolamento di sicurezza di ciascun circuito dell'impianto fotovoltaico, Huashengchang ha lanciato una gamma completa di sistemi di accumulo energetico fotovoltaico per uso domestico. Questi sistemi sono composti principalmente da inverter connessi alla rete e inverter ibridi.
