Selección de un sistema de energía solar completo con inversor y batería

Un sistema de energía solar con inversor y batería debe considerarse como un solo sistema, no como dos sistemas separados. El tiempo de respaldo de la batería será corto si la batería es demasiado pequeña, y la potencia del inversor no soportará cargas si la corriente BMS de la batería es insuficiente.

Hay cinco relaciones cruciales para una selección exitosa del sistema: potencia del inversor frente a la carga, capacidad de la batería frente al tiempo de funcionamiento de la batería, voltaje de la batería frente a entrada del inversor, corriente de la BMS frente a la demanda de descarga de la batería y protocolo de comunicación frente a estrategia de control.

Así que no se trata de un inversor o especificación de batería individual, sino del servicio energético necesario.

¿Qué es un sistema de energía solar con inversor y batería?

El inversor convierte la electricidad de corriente continua generada por la batería o la instalación fotovoltaica en corriente alterna para su uso por electrodomésticos. También puede gestionar carga, entrada de servicios públicos y transferencia de generador y de respaldo, dependiendo del modelo.

La energía se almacena en la batería para usarse después del atardecer, en épocas nubladas, con altas tarifas eléctricas o durante un corte de suministro eléctrico. La cantidad de energía que puede proporcionar está determinada por su capacidad, y la velocidad con la que puede cargarse o descargarse la determina el BMS.

Los dos componentes conforman la parte de control y almacenamiento de un sistema de energía solar. Almacenamiento de energía residencial con Sandisolar ofrece un ejemplo del uso de energía solar almacenada para el uso de energía doméstica y de respaldo.

Describe la función principal del sistema

Un sistema de reducción de facturas eléctricas podría ser diferente a un sistema de emergencia de respaldo o fuera de la red.

Una forma de realizar un sistema de autoconsumo es almacenar la energía producida durante el día y utilizarla después del anochecer. El sistema de tiempo de uso almacena o libera energía en momentos en que la electricidad es barata, y la libera cuando las tasas de carga son altas.

Un sistema de respaldo proporciona una parte de la reserva de batería para cuando se va la luz. Un sistema fuera de la red debe tener en cuenta todas las cargas necesarias, así como el clima y la cantidad de carga que recibe.

Un solo sistema puede cubrir varias funciones, pero es importante que el comprador decida cuál es la más importante. Esto afectará a la reserva de batería, al calendario de carga, al modo de funcionamiento del inversor y a la capacidad diaria.

Determinar el tamaño del inversor para cargas simultáneas

La potencia del inversor debe determinarse por el mayor conjunto de cargas que estará encendido en un momento dado. La suma de todas las especificaciones nominales de los electrodomésticos suele ser poco realista y el uso de la demanda media puede subestimar picos cortos.

Divide las cargas en cargas continuas, intermitentes y cargas de motor. Los frigoríficos, los sistemas de bombeo y aire acondicionado necesitan potencia extra de arranque, aunque la potencia que usan al funcionar no sea tan grande.

El inversor debe proporcionar la tensión, frecuencia y secuencia de fases de CA adecuada para su mercado de destino. Puede ser necesario un monofásico de 120/240V para el mercado norteamericano, y muchos otros mercados serán monofásicos de 230V.

Sandisolar's Cartera de inversores fuera de redOfrece diversas combinaciones de salida y de voltaje de sistema para los hogares.

Calcula la capacidad de la batería según el requisito de tiempo de ejecución.

La electricidad almacenada en baterías suele medirse en kilovatios-hora:

Por ejemplo, si una batería tiene un voltaje nominal de 12 y una capacidad amperi-hora de 200, la energía de la batería es de 12 x 200 o 2400 amperios-hora.

La capacidad nominal de la batería es de aproximadamente 10,24 kWH. Las pérdidas en pie y la pérdida de energía debidas a pérdidas en el Departamento de Defensa y en inversores reducen la energía disponible para las cargas de corriente alterna.

Se puede estimar el tiempo de ejecución mediante:

El tiempo de funcionamiento es el número de horas que la batería proporciona energía útil, basada en la carga media.

Una batería de 10 kWh podría alimentar electrodomésticos críticos durante muchas horas, pero podría quedarse sin energía rápidamente si los calefactores eléctricos, los equipos de refrigeración o cocina funcionan las 24 horas.

La capacidad de las baterías debe basarse en las horas de respaldo o en el consumo nocturno del proyecto y no necesariamente en la clasificación de kW del inversor.

Iguala el voltaje y la corriente, no solo la capacidad

El voltaje nominal del banco de baterías es el mismo que el voltaje de entrada DC del inversor. Un inversor de clase 48V se usa normalmente junto con una batería LiFePO4 de 51,2V, pero es importante que los rangos de funcionamiento por voltaje y de carga por voltaje sigan solapando.

La relación con el actor existente también es crucial. Por ejemplo, si una batería produce 51,2V y 5kW, necesitará alrededor de 98A antes de la pérdida de conversión. A medida que aumenta la salida, también lo hace la corriente.

Todos los componentes de la batería (BMS, terminales, cables, fusible y dispositivo de desconexión) deben ser capaces de manejar corrientes continuas y pico. Incluso si la capacidad kilovatio-hora de la batería es suficiente, la batería puede apagarse si se supera el límite de corriente de descarga.

Verificar la comunicación de BMS

La compatibilidad total del sistema no estará garantizada a menos que se garantice la compatibilidad de voltaje. Para una batería de litio y un inversor, puede ser necesaria comunicación vía CAN o RS485 para transferir datos de estado de carga, temperatura, alarma y límite de corriente.

Verifica el protocolo de comunicación, el tipo de puerto, la salida de los pines del cable y la configuración aprobada de la batería. Incluso si el cable encaja físicamente, podría ser que se haya usado una definición de pin o protocolo de software diferente para el cable.

Una vez que la comunicación está bien configurada, el inversor puede adaptar la carga/descarga según los límites reales del BMS. Si no se usa comunicación, un instalador puede tener que programar ajustes conservadores basados en voltaje.

Sandisolar's Familia de baterías LiFePO4comprende varias versiones de sistemas de almacenamiento de energía de bajo y alto voltaje.

Ajusta la potencia de carga de la batería a la corriente de carga.

La velocidad a la que se carga la batería tras su uso durante la noche o tras un corte de energía está determinada por la potencia de carga. Pero la corriente de carga del inversor no puede usarse automáticamente.

La corriente máxima está determinada por el tamaño de la batería, las restricciones del BMS, la temperatura de la celda y las recomendaciones. Cargar a una velocidad demasiado lenta puede no permitir una recuperación completa antes de la noche siguiente, y cargar demasiado rápido podría provocar protección o estrés para la batería.

La energía solar también puede distribuirse tanto a las cargas en funcionamiento en el hogar como a la carga de las baterías. La potencia neta de carga de la batería, si las cargas diurnas consumen la mayor parte de la salida de la matriz fotovoltaica, será menor que la potencia nominal de la fotovoltaica.

Prioriza la energía y establece objetivos energéticos.

Un inversor híbrido normalmente puede programarse para usar energía solar, batería o energía de la compañía eléctrica. Estos ajustes son los que el sistema hará durante el día.

La operación solar-first consiste en operar las cargas con la energía fotovoltaica disponible antes de cargar la batería. La operación con respaldos mantiene un SOH mínimo. Operación en horario de uso: establece los horarios de carga y descarga de la batería en función de los costes eléctricos.

El modo correcto debe representar el uso principal del sistema. Una elección errónea de prioridades puede provocar que la batería se quede sin energía antes del corte o que no se ahorre suficiente energía entre cortes.

Plan de Seguimientoy Protección del Producto

La monitorización debe incluir la entrada solar, la carga doméstica, la carga, descarga y estado de carga de la batería, así como los registros de alarmas. El acceso remoto es importante para los instaladores que dan servicio a muchos sistemas o sitios muy alejados de los puntos de servicio.

La protección puede consistir en interruptores automáticos, fusibles, desconectores de corriente continua, protección contra sobretensiones y puesta a tierra. La protección de batería proporcionada por el BMS no sustituye la protección proporcionada a nivel de sistema.

El tamaño del cable debe determinarse por la corriente máxima, la distancia y la caída de tensión aceptable. Todos los terminales deben estar bien apretados, ya que las conexiones DC de alta corriente flojas pueden causar calor, lo cual es peligroso.

Utiliza todo el sistema para recopilar datos.

El inversor y la batería deben ponerse en marcha conjuntamente. Comprueba la polaridad de corriente continua, el voltaje de la batería, el estado de comunicación, los límites de carga, los límites de descarga y las lecturas del estado de carga antes de aplicar cargas grandes.

Prueba cada uno de los siguientes de forma independiente: carga solar, carga de servicios públicos y descarga de baterías. Luego enciende la mayor carga prevista y comprueba el voltaje, la corriente y el estado del BMS.

La operación de transferencia y el comportamiento de los circuitos de respaldo deben confirmarse mediante una parada simulada de la red. La recuperación después de que la energía eléctrica haya regresado—asegúrate de comprobar esto así como en el momento de la falla.

El Centro de descargade Sandisolar puede consultarse para descargar la documentación relevante del producto antes de su instalación.

Conclusión

El inversor y la batería se combinan como un sistema de energía solar coordinado, lo que garantiza la fiabilidad del uso energético. La potencia del inversor indica qué cargas podrán funcionar y la capacidad de la batería indica cuánto tiempo.

Los otros factores que deben coincidir son el voltaje, la corriente del BMS, la comunicación, la potencia de carga y las prioridades de funcionamiento. Si estas interfaces se verifican antes de la compra, el sistema final puede instalarse, ponerse en marcha y ampliarse fácilmente.

Preguntas frecuentes

P1. ¿Debería la capacidad de la batería ser igual a la del inversor?

No directamente. La potencia de un inversor se mide en kilovatios, mientras que la capacidad de la batería se mide en kilovatios hora: lo primero está relacionado con la carga que puede soportar una batería; el segundo con la duración de una batería.

P2. ¿Es posible usar cualquier batería de 48V con un inversor de 48V?

No automáticamente. Comprueba el rango de voltaje, la corriente del BMS, los límites de carga y el protocolo de comunicación CAN o RS485.

P3. ¿Qué tamaño de batería necesitas para respaldo en casa?

Tiempos medios de carga esenciales y horas de respaldo. Luego también ten en cuenta la profundidad de descarga y la pérdida del inversor.

P4. ¿Es posible que el sistema funcione sin comunicación BMS?

Algunos sistemas pueden operar por voltaje, pero puede aplicarse una funcionalidad limitada. La comunicación directa ofrece mayor precisión en términos de información de control y fallos.

P5. ¿Hay pilas extra que se puedan añadir más adelante?

Sí, siempre que el inversor y la batería sean ampliables. Emplea modelos adecuados y cumple con las especificaciones de conexión paralela del fabricante.