Zasilanie awaryjne domu z fotowoltaiką

Zasilanie awaryjne domu może zabezpieczyć Twoją rodzinę na czas krótkotrwałej awarii oraz długotrwałego blackoutu. W określonych okolicznościach może uratować to życie Tobie i Twoim bliskim. Jednakże nie każda instalacja fotowoltaiczna uwzględnia zasilanie awaryjne - nawet jeśli ma akumulatory!

Jakie elementy są wymagane do zasilania awaryjnego? Jak je dobrać? Omówimy to w tym artykule. Zaczynajmy!

Zasilanie awaryjne domu z fotowoltaiką - jak działa?

Instalacja fotowoltaiczna z zasilaniem awaryjnym to tak zwana instalacja hybrydowa, zdolna do pracy zarówno w połączeniu z siecią (on grid), jak i pracy w trybie wyspowym (off grid).

• W trybie sieciowym instalacja fotowoltaiczna działa normalnie - sprzedaje nadwyżki produkcji zielonej energii sprzedawcy prądu, dzięki czemu latem zarabiasz na zimowe rachunki za prąd. Więcej w naszym przewodniku po fotowoltaice.
• W trybie wyspowym dom odłączy się od sieci i będzie zasilany z instalacji fotowoltaicznej i magazynu energii (najczęśniej nie cały, tylko wybrany obwód awaryjny).

Tryb wyspowy to nazwa pobudzająca wyobraźnię. W wyniku ataku terrorystycznego/złego zarządzania/wojny gospodarczej doszło do kompletnego blackoutu. Budynki wokół są martwe, pozbawione elektryczności, z rzadka tylko rozświetlane światłem świec i niebieską łuną telefonów. Pośród nich - twój dom, w pełni oświetlony, niczym samotna wyspa w morzu mroku…

Ale co właściwie będzie zasilane?

Zasilanie awaryjne domu czy wybranego obwodu?

Zwykle nie jest to praktyczne, by zasilanie awaryjne obejmowało cały dom i wszystkie układy elektryczne. Sama nazwa wskazuje, że lepiej się tu skupić na jednym krytycznie istotnym obwodzie elektrycznym. Powinien on obejmować:

• Zasilanie awaryjne pieca
• Kuchnię (szczególnie lodówkę)
• Oświetlenie

A co, jeśli masz pompę ciepła? Jej zasilanie awaryjne kosztowałoby bardzo dużo energii, której zimą fotowoltaika zbyt wiele nie dostarcza. Lepszym rozwiązaniem w takim wypadku jest piec na paliwo stałe, który uruchamiamy, gdy nie ma prądu. Jeśli taki piecyk nie jest podłączony do płaszcza wodnego, to nie przeszkadza w uzyskaniu dotacji, służąc za piec rekreacyjny/do ogrzewania awaryjnego.

Jednak nie każda instalacja fotowoltaiczna zapewni zasilanie awaryjne.

Nie każda instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii daje zasilanie awaryjne + OSTRZEŻENIE

Zwykłe instalacje fotowoltaiczne nie mogą działać bez sieci energetycznej, nawet jeśli mają magazyn energii. Po pierwsze, podczas awarii sieci, fotowoltaika musi być odłączona od niej, bo inaczej zabiłaby biednego elektryka, który właśnie próbuje naprawić usterkę. Po drugie, zwykłe inwertery nie umieją bez wzorca z sieci wytworzyć prądu przemiennego o właściwych parametrach. Potrzebujesz zatem:

• Inwertera hybrydowego, który może samodzielnie wytworzyć prąd przemienny z pełną sinusoidą
• Rozłącznika, który w bezpieczny sposób oddzieli Twój dom, lub wydzielony obwód elektryczny, od sieci energetycznej
• Przerobionej instalacji elektrycznej z wydzielonym obwodem awaryjnym
• Magazynu energii

Innymi słowy - zasilanie awaryjne pociąga za sobą dalsze koszty w pracy i sprzęcie. Poniższa tabelka zawiera porównanie wymaganego sprzętu do oferowanych możliwości na przykładzie systemu Huawei.

Instalacja	Instalacja on grid		Instalacja hybrydowa (on grid / off grid)
Funkcje	Bez akumulatora Bez zasilania awaryjnego	Z akumulatorem Bez zasilania awaryjnego	Z akumulatorem Z zasilaniem awaryjnym
Wymagany sprzęt	Instalacja fotowoltaiczna Inwerter Huawei SUN 2000	Instalacja fotowoltaiczna Inwerter Huawei SUN 2000 Magazyn energii Huawe Luna 2000	Instalacja fotowoltaiczna Inwerter Huawei SUN 2000 Magazyn energii Huawe Luna 2000 Huawei Backup Box Wydzielony obwód awaryjny

Wynika z tego ważne ostrzeżenie:

Ostrzeżenie - nie każda instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii daje zasilanie awaryjne. Musisz nawiązać współpracę z wykwalifikowaną firmą fotowoltaiczną.

Dobór zasilania awaryjnego + OSTRZEŻENIE nr 2

Przy doborze instalacji fotowoltaicznej z systemem zasilania awaryjnego należy kierować się potrzebami, które powinny być zapewnione podczas kryzysu.

Sytuacje kryzysowe dzielimy na:

• Krótkotrwałe
• Długotrwałe (kompletny blackout, trwa powyżej trzech dni)

Te dwie kategorie wymagają zasadniczo innego podejścia. Omówmy to.,

Krótkotrwałe sytuacje kryzysowe

Krótkotrwałe sytuacje kryzysowe trwają od kilku godzin do trzech dni i mogą być spowodowane na przykład pogodą.

Kto powinien się nimi martwić? Jeśli ktoś z Twojej rodziny musi brać leki przechowywane w lodówce lub korzystać z domowego sprzętu medycznego, wówczas nawet krótkotrwała awaria może być groźna.

Jak się zabezpieczyć? Możliwość przetrwania nagłej awarii krótkotrwałej zależy wyłącznie od tego, ile energii masz w swoim magazynie energii. W zwykłych układach ładujesz akumulatory w dzień i rozładowujesz je wieczorem, a nawet rano. W pochmurne dni magazyn jest ładowany słabiej lub wcale. Może się zatem okazać, że w momencie zaistnienia sytuacji kryzysowej Twój magazyn akurat będzie pusty.

Dlatego też lepsze systemy z zasilaniem awaryjnym dbają o to, by magazyn miał zawsze pewną “rezerwę”. Mogą nawet dostosować ten “limit” do pory roku, w zimie przechowując więcej energii, a latem dopuszczając głębsze rozładowania. Takie funkcje ma na przykład SMA.

Stąd możemy podzielić systemy z zasilaniem awaryjnym na dwie grupy, “mniej odporne” i “bardziej odporne”.

	System mniej odporny	System bardziej odporny
Charakterystyka	Instalacja fotowoltaiczna [kWp] większa niż magazyn energii [kWh]	Magazyn energii [kWh] większy niż instalacja fotowoltaiczna [kWp]
Przykład:	Fotowoltaika - 7 kWp Magazyn energii - 5 kWh Bez stałej rezerwy	Fotowoltaika - 7 kWp Magazyn energii - 20 kWh Z czego 7 kWh rezerwy (zimą, latem 3,5 kWh)
Gdy przyjdzie awaria…	… magazyn może być akurat pusty	… magazyn dostarczy zasilanie

Podział instalacji PV z magazynem energii. To tylko ogólne rozgraniczenie. Instalatorzy często “na oko” proponują instalację 1 do 1, tzn. 1 kWh akumulatorów za 1 kWp.

Jak dobrać wielkość potrzebnej “rezerwy” energii?

Na podstawie instrukcji SMA można wyznaczyć ją w następujących, prostych krokach:

1. Określ roczne zużycie energii (np. 5000 kWh)
2. Określ dzienne zużycie (5000 / 365 = 13,7 kWh)
3. Określ awaryjne dzienne zużycie - np. weź 60% z dzienniego zużycia (13,7 * 60% = 8 kWh).
4. Określ dzienną produkcję z PV w zimie (roczna produkcja / 365 / 4 = 3,5 kWh)
5. Zobacz, ile energii potrzebujesz z magazynu, odejmując dzienną produkcję z PV od awaryjnego dziennego zużycia (8 - 3,5 = 4,5 kWh)

Wedle tych wyliczeń potrzebujesz 4,5 kWh rezerwy w zimie. Wiosną i na jesień ta rezerwa może być 2 razy mniejsza, a latem - 4 razy mniejsza.

Ogólna zasada - im większy magazyn energii, tym większą masz pewność, że przysłuży Ci się na czas sytuacji awaryjnej. Kup tyle, na ile Cię stać, uwzględniając dotacje.

Zazwyczaj jednak Twoim głównym zmartwieniem są awarie długotrwałe. W końcu dla większości rodzin kilka godzin, a nawet dzień bez prądu, to nic strasznego, wręcz przygoda. Jeśli jednak awaria trwałaby dłużej, sytuacja stałaby się naprawdę poważna.

Długotrwałe sytuacje kryzysowe

Stało się. Atak terrorystyczny, złe zarządzanie, katastrofa naturalna, zapaść ekonomiczna - nie wiemy, co będzie przyczyną, ale znamy skutek. Nie ma prądu w sieci i nie wiadomo, kiedy będzie. Może za tydzień, może za miesiąc?

Jak się zabezpieczyć? Kluczem jest możliwość ładowania akumulatorów z instalacji fotowoltaicznej. Nie wszystkie instalacje z zasilaniem awaryjnym to potrafią! Dlatego dzielimy je według poziomów na:

• Poziom 0 - brak zasilania awaryjnego mimo posiadania akumulatorów
• Poziom 1 - magazyn energii daje zasilanie awaryjne, dopóki nie wyczerpią się akumulatory
• Poziom 2 to rzeczywista instalacja hybrydowa z funkcją off-grid - magazyn energii jest ładowany z instalacji fotowoltaicznej w czasie pracy w trybie zasilania awaryjnego

Wynika z tego kolejne ważne ostrzeżenie:

Ostrzeżenie - nie każda instalacja fotowoltaiczna z zasilaniem awaryjnym będzie ładować magazyn w awaryjnym trybie działania! Musisz nawiązać współpracę z wykwalifikowaną firmą fotowoltaiczną.

Dobór konkretnych urządzeń - inwertera i akumulatorów

W praktyce dobór konkretnej instalacji wygląda tak:

1. Wypełnij formularz z prośbą o kilka ofert od firm fotowoltaicznych z okolicy celem bezpłatnego porównania
2. W opisie zaznacz, że chodzi Ci o instalację z zasilaniem awaryjnym
3. Skontaktuje się z Tobą kilku przedstawicieli handlowych. Powiedz im “chcę, żeby mój system zapewniał zasilanie awaryjne i żeby w tym trybie instalacja fotowoltaiczna zasilała magazyn energii” i dopilnuj, żeby zawarto ten warunek w umowie. Otrzymasz kilka ofert z różnymi konfiguracjami. Skorzystaj z naszych recenzji.
4. Wybierz najlepszą opcję.

A teraz więcej teorii, celem bardziej świadomego wyboru:

Sercem instalacji hybrydowej jest inwerter hybrydowy, który może działać samodzielnie lub dostroić się do sieci energetycznej. Czasami funkcje inwertera hybrydowego mogą spełniać dwa urządzenia, inwerter solarny oraz inwerter baterii z funkcją pracy wyspowej.

Schemat instalacji off grid / on grid

Poniższa tabelka pokazuje przykładową konfigurację.

Przykładowy układ DC	Przykładowy układ AC
Inwerter hybrydowy SMA Sunny Tripower Smar Energy Magazyn energii BYD HVM	Inwerter solarny SMA Sunny Island Inwerter baterii SMA Sunny Boy Storage Magazyn energii BYD HVM

Nie każdy inwerter hybrydowy współpracuje z każdym magazynem energii. Te urządzenia muszą być kompatybilne. Jeśli zatem szukasz systemu z zasilaniem awaryjnym, spójrz na poniższy ranking magazynów energii i wybierz system z wysoką oceną za “zasilanie awaryjne”.

• Ocena powyżej 4 oznacza, że możliwe jest zasilanie awaryjne poziomu 2 (pełen off grid)

• Ocena 5 oznacza, że możliwe jest zasilanie awaryjne 3-fazowe całego domu.

Następnie zapoznaj się z listą kompatybilnych inwerterów i wybierz system, który Ci odpowiada.

Przykładowe konfiguracje zawiera poniższa tabelka:

Kompatybilny inwerter przy instalacji hybrydowa z opcją off grid (zasilanie awaryjne poziom 2)
Do magazynu energii BYD HVM	Do magazynu energii LG RESU 16H Prime	Do magazynu energii Huawei Luna 2000
Fronius GEN24 Primo / Symo Plus	SMA Tripower Smart Energy	Huawei SUN 2000 + Backup Box

Zasilanie awaryjne domu bez akumulatorów z PV Point

Inwertery Fronius GEN 24 mogą działać w trybie Full Backup, wówczas oferują pełne i trójfazowe zasilanie awaryjne. Jeśli jednak nie chcesz kupować akumulatora i przerabiać instalacji elektrycznej, jest inne rozwiązanie - PV Point.

PV Point to gniazdko elektryczne, które będzie miało zasilanie, gdy na instalację fotowoltaiczną będzie padać słońce. Ta funkcja jest opcjonalna, a modele w nią wyposażone to Fronius Primo GEN 24 Plus (jednofazowe) i Fronius Symo GEN 24 Plus (trójfazowe). Ten “Plus” w nazwie wskazuje właśnie na obecność PV Point.

Od lewej: Inwerter Fronius Symo GEN24 Plus, PV Point (poniżej), SmartMeter, ładna kobieta i BMW

W czasie awarii sieci energetycznej masz więc zapewnione zasilanie awaryjne bez akumulatora, przy czym:

• tylko w jednym gniazdku, które na co dzień nie jest używane
• tylko gdy świeci słońce

Tym jednym gniazdkiem będziesz mógł podładować komórkę / laptopa / radio. Gdy słońce będzie mocno grzało, to może nawet zagotujesz wodę w czajniku i przygotujesz posiłek.

To rozwiązanie zatem nie jest przydatne na krótkotrwałe zaniki energii. Jeśli wieczorem w Twojej miejscowości burza zerwie linie energetyczne, PV Point Ci nie pomoże przetrwać do rana - a rano pracownicy już naprawią problem. PV Point może mieć jednak nieocenioną wartość na wypadek kompletnego blackoutu. Wówczas prawdopodobnie będzie to jedyne źródło prądu w całej okolicy.