Tęsiant pokalbius apie rezervinį maitinimą, svarbu atkreipti dėmesį į pažangias technologijas, kurios gali užtikrinti patikimą energijos tiekimą net ir dingus elektrai iš pagrindinio tinklo. Šiame straipsnyje nagrinėsime įvairius rezervinio maitinimo sprendimus, pradedant nuo ankstesnių bandymų su švino rūgštiniais akumuliatoriais ir kiniškais inverteriais, baigiant moderniais LiFePO₄ (LFP) akumuliatoriais ir pažangiais hibridiniais inverteriais.
Ankstyvieji Bandymai ir Jų Trūkumai
Pradinis rezervinio maitinimo eksperimentavimas buvo atliktas su švino rūgštiniais akumuliatoriais ir kinišku inverteriu. Nors tokia sistema gali atrodyti paprasta, ji turi keletą esminių trūkumų:
- Akumuliatoriaus pakrovimas: Švino rūgštinių akumuliatorių pakrovimas gali būti sudėtingas ir reikalauja specialios įrangos.
- Prastas inverteris: Pigūs, kiniški inverteriai dažnai pasižymi žema kokybe ir nepatikimumu.
- Papildomas įkrovimo poreikis: Kad sistema veiktų be inverterio ir akumuliatoriaus, būtinas nuolatinis akumuliatoriaus pakrovimas.
Bandymas nustatyti krovimo įtampą ant "palaikomojo krovimo" režimui būdingų (13,2-13,8 V) vertės ir eksploatuoti sistemą kaip UPS`ą savaitę laiko baigėsi liūdnai - švino rūgštinis akumuliatorius buvo sugadintas. Tai aiškiai parodė, kad tokie sprendimai su švininiais akumuliatoriais netinka.
Perėjimas prie LiFePO₄ Akumuliatorių
Dėl švino rūgštinių akumuliatorių trūkumų buvo nuspręsta pereiti prie modernesnių ir patikimesnių LiFePO₄ (ličio geležies fosfato) akumuliatorių. Šie akumuliatoriai, palyginti su tradiciniais ličio NMC (ličio nikelio mangano kobalto) akumuliatoriais, pasižymi keliais svariais privalumais:
- Daug didesnis ciklų skaičius: LiFePO₄ akumuliatoriai gali atlaikyti ~2000-4000 įkrovimo/iškrovimo ciklų, palyginti su ~400-1000 ciklų NMC akumuliatoriams.
- Mažesnė gaisro rizika: LiFePO₄ akumuliatoriai yra žymiai saugesni laikyti namuose dėl mažesnės gaisro rizikos.
- Geresnis DoD (Depth of Discharge) procentas: LiFePO₄ akumuliatorius galima iškrauti iki 100% talpos be negrįžtamų pažeidimų, tuo tarpu švino rūgštinius rekomenduojama iškrauti ne daugiau kaip 50%-80%.
- Mažesnė savaiminė iškrova: LiFePO₄ akumuliatorių savaiminė iškrova yra ~1-3% per mėnesį, lyginant su ~2-6% NMC akumuliatoriams.
- Ekologiškumas: LiFePO₄ akumuliatorių gamyboje nenaudojamas kobaltas, todėl jie yra lengviau perdirbami ir ekologiškesni.
- Didesnis energijos konversijos efektyvumas: Iš LiFePO₄ akumuliatorių galima atgauti ~92-98% įkrautos energijos, kas yra žymiai daugiau nei iš švino rūgštinių akumuliatorių (~70-85%).
Nors LiFePO₄ akumuliatoriai turi mažesnę energijos talpą svorio vienetui nei NMC, tai nėra esminis trūkumas stacionarioms sistemoms, kur svoris nėra pagrindinis veiksnys.
Iššūkiai su Inverteriais
Įsigijus LiFePO₄ akumuliatorių, kilo problemų su inverteriais. Paprastas kiniškas inverteris, nors ir atlaikydavo deklaruotas apkrovas, sukeldavo problemų su akumuliatoriaus BMS (Battery Management System) dėl didelės momentinės galios, reikalingos įjungiant galingus kondensatorius. Tai privertė ieškoti alternatyvių sprendimų, pavyzdžiui, paleidžiant inverterį su švino rūgštiniu akumuliatoriumi arba naudojant BMS apsaugos išjungimo režimą, kas nebuvo rekomenduojama.
Kita problema kilo prijungus vandens siurblį su dažnių keitikliu. Inverteris išsijungdavo nuo suveikusios apsaugos nuo trumpo jungimo dėl talpių dažnių keitiklio kondensatorių. Netgi kitas, galingesnis kiniškas inverteris su panašia problema susidūrė, nors energijos sąnaudos buvo minimalios.
Automatinio Persijungimo Iššūkiai
Automatinis persijungimas į rezervinį maitinimą dingus elektrai iš tinklo taip pat kėlė iššūkių. Paprastos relės naudojimas nebuvo rekomenduojamas dėl galimybės sugadinti įrangą kintamosios srovės sinusoidės nesutapimų atveju. Nors buvo įsigyta speciali automatinio persijungimo relė iš Kinijos, nebuvo visiškai pasitikėta jos patikimumu.
Victron MultiPlus: Pažangus Sprendimas
Siekiant išspręsti visas šias problemas, buvo pasirinktas aukštos kokybės Victron MultiPlus 1600VA (1200W) inverteris su "MK3-USB" priedėliu. Šis inverteris pasižymi plačiomis nustatymų galimybėmis, galimybe stebėti darbo režimą, integruoti į Home Assistant, mažomis energijos sąnaudomis ir tyliu darbu. Taip pat jis turi profesionaliai išspręstą automatinio persijungimo į rezervinį maitinimą funkciją.
Tačiau net ir su Victron MultiPlus, automatinis persijungimas į rezervinį maitinimą nebuvo visiškai sklandus - pajungtos lemputės mirktelėdavo, o kompiuteris spėdavo išsijungti. Nors persijungimas iš rezervinio maitinimo į tinklo tiekimą vyko sklandžiai, bendras persijungimo procesas nebuvo idealus dėl per lėto perjungimo į rezervinį maitinimą.
Hibridiniai Inverteriai ir Saulės Jėgainės
Dar 2021 metais, įrenginėjant saulės elektrinę, buvo svarstoma apie hibridinį inverterį, kuris galėtų autonomiškai maitinti namą net ir su nedideliu akumuliatorių kiekiu, nuolat palaikomas saulės baterijų. Tiesa, tuo metu didesnės talpos akumuliatorių kaina buvo gana aukšta.
Rekomenduotas vienintelis rinkoje buvęs hibridinis inverteris, galintis veikti ir be akumuliatorių - Fronius GEN 24. Nors palaikomų akumuliatorių kiekis buvo nedidelis, APVA pradėjus teikti paramą akumuliatoriams, buvo įsigytas 5,12 kWh BYD HVS akumuliatorius. Toks sprendimas leidžia pilnai pasiruošti bet kokios trukmės elektros tiekimo sutrikimams šiltuoju metų laiku, o šaltuoju - iki paros ar dviejų.
Akumuliatorių Ilgaamžiškumas ir Priežiūra
Akumuliatoriaus ilgaamžiškumas vertinamas įkrovimo/iškrovimo ciklų skaičiumi. Vienas pilnas ciklas - tai 100% nominalios talpos išnaudojimas. Svarbu atkreipti dėmesį į kelis aspektus, siekiant maksimaliai pailginti akumuliatoriaus tarnavimo laiką:
- Įkrovimo/iškrovimo galia: Naudojamas "C koeficientas" matuoti galią. Dažnai gamintojai rekomenduoja krauti akumuliatorius 0.2C galingumu.
- Akumuliatoriaus naudojamos talpos mažinimas: LiFePO₄ akumuliatoriams rekomenduojama krauti iki 3,65 V vienai celei (14,6V - 4 celėms), o iškrauti iki 2,5 V vienai celei (10V - 4 celėms). Kuo labiau mažinamas naudojamas talpos diapazonas, tuo daugiau ciklų akumuliatorius ištarnaus.
- Temperatūra: Optimali darbinė LiFePO₄ akumuliatoriaus temperatūra yra nuo 15°C iki 35°C. Svarbu vengti minusinių temperatūrų kraunant, nes tai gali sukelti gaisro riziką.
Be to, svarbu atlikti celių balansavimą, ypač jei naudojamas pasyvus balansavimas, kuris išsklaido energiją kaip šilumą. Rekomenduojama atlikti balansavimą bent kartą į mėnesį arba kas 30 ciklų, arba jei įtampos skirtumas tarp aukščiausios ir žemiausios celės viršija 0,03 V.
Kaip greitai subalansuoti LiFePO4 akumuliatorių elementus (ir kada tai reikia padaryti)
Pilnavertis autonomiškumas su akumuliatoriais yra įmanomas, ypač kai yra galimybė juos pasikrauti saulės baterijų pagalba. Nors tai sezoninis sprendimas, jis suteikia didelį privalumą užtikrinant energijos nepriklausomybę.