W zależności od miejsca, w którym do falownika zarządzającego energią gromadzoną w akumulatorachpodłączony jest generator fotowoltaicznysystemy magazynowania energii podzielone na systemy DC, w których moduły i kontroler ładowaniapodłączony jest po stronie napięcia stałego i AC, w których moduły PV i falownik fotowoltaicznyznajdują się po stronie napięciazmiennego.

 

   W systemie AC magazynowania energii pozyskiwanej z odnawialnych źródeł energii z urządzeniami firmy Victron Energy typu HUB2 falownik fotowoltaiczny przetwarzający napięcie stałe modułów fotowoltaicznych na napięcie zmienne 230V/50Hz lub 400V/50Hz podłączony jest do wyjścia napięcia zmiennego Multiplusa, Inwertera Phoenix lub Quatro. Energia z generatora PV w pierwszej kolejności kierowana jest do odbiorników, a w następnej do ładowania podłączonych do systemu akumulatorów. Na końcu gdy produkcja przewyższa potrzeby własnenadwyżka wyprodukowanej energiimoże być przekazywana do sieci zewnętrznej. System zarządzania energią oparty na urządzeniach MultiPlus lub Quatro umożliwia maksymalne wykorzystanie na własny użytek energii pozyskiwanej z paneli fotowoltaicznych lub generatora wiatrowego. Gdy instalacja podłączona jest do sieci energetycznejzapewnia jednocześnie możliwość uzupełnienia niedoboru energii w przypadku niewystarczającej produkcji własnejDzięki temu możliwe jest zaspokojenibieżących potrzeb i doładowaniakumulatorów.

System HUB2 Victron Energy

 Rys.1 System sprzężony AC, 3-fazowy z urzżdzeniami MultiPlus lub Quatro Victron Energy 
 

W przypadku gdy z jakiś względów przekazanie nadwyżki energii  do sieci energetycznej jest niemożliwe lub niepożądane możliwe jest całkowitzablokowanie wyjścia energii poza instalację wewnętrznąW takiej sytuacji energia z instalacji wewnętrznej nie wydostanie się na zewnątrz i gdy produkcja przewyższa potrzeby konieczne jest zmniejszenie mocy falownika PV aby ograniczyć ilość wytwarzanej energii, dla której w danej chwili nie ma odbioru. Zmniejszenie mocy falownika konieczne jest również w sytuacji gdy podłączona sieć energetyczna, do której w normalnych warunkach przekazywane są nadwyżkiulegnie awarii lub nastąpi jej wyłączenie. Wówczas MultiPlus (Quatro) odłącza niedziałającą sieć i tworzy własną mikrosieć, w której ilość produkowanej energii musi się równać energii konsumowanej. 

          Zapewnienie prawidłowego i stabilnego działania takiego systemmożliwe jest tylko wówczas gdy spełnienizostaną określone warunki. Pierwszym i podstawowym jest reguła współczynnika 1.0 "Factor 1.0". Z godnie z tą regułą moc zainstalowanych urządzeń typu MultiPlus musi być co najmniej równa maksymalnej mocy podłączonego do nichsystemu fotowoltaicznego. Oznacza to że jeżeli system fotowoltaiczny może wytworzyć maksymalnie np. 3000KW zainstalować trzema urządzenie o mocy 3000VA lub większej. W przypadku systemów 3 fazowych jeżeli moc systemu PV równa jest np. 15000kW na każdej z faz zainstalować trzeba MultiPlus lub Quatro o mocy co najmniej 5000VA. W przypadku systemów pv o większych mocach Multiplusy można łączyć równolegle i wówczas suma zainstalowanych mocy urządzeń Victrona musi być co najmniej równa mocy systemu do którego są podłączone. Ważne jest zrozumienie co oznacza w tym przypadku moc systemu fotowoltaicznego. Jest to największa moc jaką może dać system fotowoltaiczny po stronie napięcia zmiennego AC. Jeżeli np. suma mocy zainstalowanych modułów jest mniejsza od mocy nominalnej falownika należy przyjąć, że moc systemu pv równa jest mocy modułów. Jeżeli natomiast moc nominalna falownika jest mniejsza od mocy zainstalowanych modułów tzn. system jest przewymiarowany,  mocą systemu jest moc falownika.  

          Inną niezwykle istotną sprawą dla stabilności systemu jest dobór właściwej pojemności podłączonych do systemu akumulatorów. Należy dobrać je w ten sposób aby możliwe było przyjęcie przez nie maksymalnego prądu ładowania jaki wygenerować może system fotowoltaiczny w sytuacji maksymalnej wydajności, gdy odłączone są wszystkie odbiorniki  a całość energii skierowana jest do akumulatorów. Sytuacja taka może mieć miejsce przez krótką chwilę w momencie gdy przy braku sieci zewnętrznej, w chwili maksymalnej produkcji energii nagle odłączone zostaną wszystkie odbiorniki energii. Multiplus (Quatro) działa w tym momencie w trybie inwertera podtrzymując mikrosieć. Gdy odbiorniki zostaną nagle odłączone, przez chwilę zanim MultiPlus zwiększy częstotliwość w mikrosieci i ograniczy produkcję energii przez falownik, całość produkowanej energii zostanie nagle skierowana do akumulatorów, do których popłynie maksymalny dla systemu prąd ładowania. Zbyt mała pojemność akumulatorów może być powodem nagłego wzrostu napięcia w systemie, uszkodzenia akumulatorów a nawet Multiplusa i falownika PV. Jeżeli mamy np. system o mocy 3kWp w przypadku akumulatorów żelowych lub AGM trzeba przyjąć że minimalna pojemność akumulatorów musi wynosić ok. 15kWh czyli tyle ile potrzeba aby bezpiecznie przyjąć prąd ładowania o wartości 0,2C. Jest też to również pojemność, która zapewni zmagazynowanie całej energii jaka może być wyprodukowana przez system w ciągu jednego dnia. W przypadku akumulatorów litowo-jonowych, dla których prąd ładowania może być równy nawet 1C  pojemność może być zainstalowanych akumulatorów może być mniejsza.  

          Regulowanie mocy falownika fotowoltaicznego w mikrosieci sterowanej przez urządzenia MultiPlus lub Quatro odbywa się poprzez zmianę częstotliwości napięcia. W normalnych warunkach pracy gdy cała energia produkowana przez system fotowoltaiczny jest odbierana przez podłączone do niego urządzenia lub gdy podłączona jest sieć publiczna,do której przekazywane są nadwyżki produkowanej energii częstotliwość napięcia w instalacji wewnętrznej wynosi 50Hz. Gdy zachodzi konieczność ograniczenia mocy falownika fotowoltaicznego, Multiplus (Quatro) zwiększa częstotliwość napięcia w mikrosieci co przez większość falowników jest zinterpretowane jest jako sygnał do zmniejszenia produkcjiTaka funkcja falowników nazywana różnie przez producentów npFrequency-Shift Power Control, Active Frequency Shift Power, Frequency Droop Function zabezpiecza system przed przeładowaniem baterii i wzrostem napięcia w mikrosieciMultiplus (Quatro) regulując częstotliwość napięcia jest w stanie płynnie zmieniać moc wyjściową falownika dostosowując ją do aktualnych potrzeb i możliwości odbioru przez podłączone do instalacji urządzenia. Ustawienia programu Assistant, który służy do konfiguracji urządzeń Victron Energy ustawia się częstotliwość przy której falownik PV powinien zacząć redukować moc, częstotliwość przy której moc osiągnie wartość minimalną oraz częstotliwość wyłączenia falownika. Te same wartości powinny być ustawione w falowniku.

 

Rys.2 Ekran konfiguracji częstotliwości w programie Assistant Victron Energy        
 
          Urządzenia Victron Energy działają z falownikami fotowoltaicznymi posiadającymi funkcję zmiany mocy pod wpływem zmiany częstotliwości. Dzięki współpracy firm Victron Energy i Fronius International urządzenia MultiPlus i Quatro oraz falowniki Fronius SymoGalvo, IG Plus, Primo, Eco oprócz podstawowej komunikacji za pośrednictwem zmian częstotliwości napięcia mikrosieci mają możliwość wymiany równieżinnych danych. Urządzenia te komunikując się poprzez sieć LAN przekazują sobie informacje, które zapewniają stabilną i wydajną pracę, Więcej na temamikrosieci z falownikami Fronius znajduje się w broszurze Fronius Microgrid Solution 
 
Artykuł opracowano na podstawie materiałów Victron Energy.