Sistemi di accumulo di energia fotovoltaica con accoppiamento in corrente alternata o in corrente continua: come scegliere per un impianto solare?

Poiché la redditività del progetto dipende sempre più dallo spostamento dell'energia, ovvero dall'immagazzinamento dell'energia solare prodotta durante il giorno per consumarla nelle ore di punta serali, l'aggiunta di sistemi di accumulo a batteria non è più un'opzione, ma una necessità.

Un'altra sfida pratica per molti progetti solari è la limitata capacità di connessione alla rete. Quando si aggiornano gli impianti fotovoltaici esistenti, gli sviluppatori sperano che i pannelli solari e i sistemi di accumulo a batteria possano condividere la capacità di accesso alla rete per massimizzare l'utilizzo dell'infrastruttura esistente.

In tali circostanze, emerge una decisione progettuale cruciale: costruire un impianto di accumulo di energia solare con collegamento in corrente alternata o in corrente continua?

1. Cosa sono le soluzioni di accumulo solare con accoppiamento in corrente alternata (AC) e in corrente continua (DC)?

La principale differenza tra sistemi accoppiati in corrente alternata e sistemi accoppiati in corrente continua risiede nel punto in cui l'energia solare e l'energia delle batterie convergono all'interno del sistema.

1.1 Accumulo di energia solare accoppiato in corrente alternata

La soluzione con accoppiamento in corrente alternata è da tempo la scelta principale per applicazioni su larga scala. impianti solari a terraIn un sistema accoppiato in CA, i pannelli solari e l'accumulo a batteria funzionano come due sistemi indipendenti. I pannelli solari si collegano agli inverter solari on-grid per convertire la corrente continua in corrente alternata. Nel frattempo, le batterie di accumulo di energia si collegano a un sistema separato. Sistema di conversione di potenza (PCS)I due rami energetici indipendenti convergono sul lato CA prima di condividere un'unica connessione alla rete.

I sistemi di accumulo energetico possono essere programmati come risorse indipendenti, il che offre un'enorme flessibilità per centrali elettriche complesse multi-fonte e progetti di ammodernamento di impianti solari esistenti.

1.2 Accumulo di energia solare con accoppiamento in corrente continua

Nelle soluzioni con accoppiamento in corrente continua (CC), i pannelli solari e le batterie al litio si collegano sul lato CC. L'energia CC solare fluisce in un inverter ibrido, che gestisce sia l'input solare che la carica e la scarica delle batterie. Un unico inverter si occupa della conversione da CC a CA sia per il fotovoltaico che per le batterie, prima di immettere l'energia nella rete.

Non esiste un PCS indipendente separato per il banco batterie, creando una configurazione di sistema più compatta, che rende le configurazioni accoppiate in CC popolari per uso residenziale, sistemi di accumulo fotovoltaico su tetto commerciale.

2. Principali vantaggi e limiti di due configurazioni di archiviazione

2.1 Sistema accoppiato in corrente alternata: vantaggi e svantaggi

Dettagli

1) Ideale per l'ammodernamento di impianti solari esistenti. Non è necessaria alcuna modifica agli inverter originali; basta aggiungere i vani batteria e i PCS indipendenti.

2) Elevata flessibilità operativa. Il sistema di accumulo di energia può funzionare anche senza l'impianto fotovoltaico, supportando in modo indipendente i servizi di riduzione dei picchi di rete, alimentazione di riserva e regolazione della frequenza.

3) Facile espansione della capacità. La capacità solare e la capacità di accumulo della batteria possono essere espanse separatamente senza interferire l'una con l'altra.

Svantaggi

1) Ulteriori perdite dovute alla conversione di potenza. L'energia subirà due cicli di conversione CA/CC durante la carica e la scarica, con conseguente leggera riduzione dell'efficienza complessiva.

2) Maggiore investimento iniziale per sistemi di grande capacità, che richiedono apparecchiature PCS separate per il sistema di batterie.

2.2 Accumulo fotovoltaico accoppiato in corrente continua: vantaggi e svantaggi

Dettagli

1) Maggiore efficienza energetica. L'energia solare in corrente continua può caricare direttamente le batterie, evitando le inutili perdite dovute alla conversione da corrente alternata a corrente continua.

2) Struttura del sistema semplificata. Vengono utilizzati solo inverter ibridi, riducendo la quantità di apparecchiature elettriche e risparmiando spazio, soluzione particolarmente ideale per aree limitate sui tetti.

3) Minori costi delle apparecchiature per i nuovi progetti di accumulo di energia solare di piccole e medie dimensioni.

Svantaggi

1) Non adatto alla maggior parte degli interventi di ammodernamento di impianti solari esistenti. In genere è necessario sostituire gli inverter solari standard originali con inverter ibridi.

2) Flessibilità di espansione limitata. La dimensione dell'impianto fotovoltaico e la capacità della batteria sono limitate dalla potenza nominale degli inverter ibridi.

3. Come scegliere tra sistemi di accumulo di energia fotovoltaica con accoppiamento in corrente alternata e con accoppiamento in corrente continua

Dopo averne compreso le caratteristiche, è possibile selezionare l'architettura più adatta in base alla tipologia di progetto.

3.1 Scegliere la soluzione con accoppiamento CA se si verificano le seguenti condizioni

--Hai intenzione di aggiungere un sistema di accumulo di energia a una centrale solare già operativa;

--Il progetto richiede una programmazione flessibile e indipendente dell'accumulo di energia tramite batterie per i servizi ausiliari della rete;

--Stai sviluppando impianti solari su larga scala montati a terra, di medie e grandi dimensioni centrali elettriche commerciali ad alta tensione;

Prevedi di espandere la capacità di energia solare o la capacità delle batterie in diverse fasi future.

3.2 Scegliere la soluzione con accoppiamento CC se si verificano le seguenti condizioni

Si tratta di un nuovissimo progetto di impianti solari fotovoltaici con accumulo per abitazioni, piccole fabbriche ed edifici commerciali;

--Massimizzare l'efficienza nell'utilizzo dell'energia è la tua priorità assoluta;

Lo spazio di installazione è limitato e si desidera ridurre al minimo il numero di dispositivi elettrici presenti in loco;

Il vostro progetto non richiede frequenti periodi di funzionamento autonomo fuori rete o di collegamento alla rete ausiliaria del sistema di batterie.

4. Riepilogo

Non esiste una soluzione "migliore" in assoluto tra i sistemi di accumulo di energia solare con accoppiamento in corrente alternata e quelli con accoppiamento in corrente continua. La progettazione ottimale dipende interamente dal fatto che il progetto sia una nuova costruzione o un ammodernamento, dalle dimensioni del progetto, dallo spazio disponibile in loco e dagli obiettivi operativi a lungo termine.

Per gli impianti solari esistenti che rischiano di subire limitazioni di fornitura, l'accumulo di energia in corrente alternata rimane la soluzione di ammodernamento più pratica e flessibile.

Per i progetti di accumulo fotovoltaico su tetto di piccole e medie dimensioni di nuova costruzione, un sistema ad accoppiamento in corrente continua ben progettato può offrire una migliore efficienza energetica e un rapporto costi-benefici più vantaggioso.

Se non sei ancora sicuro di quale configurazione corrisponda al tuo impianto solare, benvenuto a contattarci Il nostro team di ingegneri professionisti è in grado di fornire soluzioni tecniche personalizzate per l'accumulo di energia solare con accoppiamento AC/DC, in base alle condizioni del vostro sito.

Domande e risposte

1. Posso combinare sistemi di accumulo a corrente alternata (AC) e a corrente continua (DC) nello stesso impianto fotovoltaico?

Questa soluzione è raramente consigliata per progetti standard. Le topologie miste introducono una logica di gestione energetica complessa nel sistema di gestione energetica (EMS) e aumentano i rischi di coordinamento del controllo.

Se si prevede un'espansione graduale, ad esempio aggiungendo in un secondo momento un sistema di accumulo a un impianto sul tetto esistente con alimentazione in corrente continua, un sistema di accumulo a batteria (BESS) indipendente con alimentazione in corrente alternata (AC) rappresenta solitamente la scelta più semplice da gestire.

La maggior parte degli sviluppatori di infrastrutture e edifici commerciali adotta una topologia unificata per semplificare le operazioni e la manutenzione.

2: Quale topologia offre una maggiore efficienza nell'utilizzo pratico?

In scenari ideali di autoconsumo per impianti fotovoltaici di nuova costruzione su tetto, le configurazioni con accoppiamento in corrente continua (CC) generalmente raggiungono una maggiore efficienza eliminando un ciclo di conversione da CA a CC.

Tuttavia, i sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) accoppiati in corrente alternata subiscono una minore perdita di efficienza se il sistema di accumulo funziona spesso senza generazione fotovoltaica.

I profili di carico del sito e le modalità operative, piuttosto che la sola topologia, sono i fattori decisivi.

3: Un sistema accoppiato in corrente alternata è più costoso da gestire a lungo termine rispetto a un sistema accoppiato in corrente continua?

Nei nuovi impianti solari con accumulo a batteria, l'architettura ad accoppiamento in corrente continua riduce le perdite di conversione e garantisce un maggiore risparmio energetico a lungo termine.

Per gli interventi di ammodernamento su impianti fotovoltaici esistenti e funzionanti, il passaggio all'accoppiamento in corrente continua richiede la sostituzione di tutti gli inverter solari originali. L'ingente costo iniziale di questa modifica spesso supera i vantaggi in termini di efficienza ottenuti nel corso degli anni.

In questo scenario, una soluzione di accoppiamento in corrente alternata ben progettata offre migliori rendimenti economici complessivi durante l'intero ciclo di vita del progetto.