Hướng dẫn lắp đặt hệ thống lưu trữ năng lượng cho hộ gia đình

Hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình thực sự bao gồm những gì

Một hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình không chỉ đơn thuần là một hộp pin đặt trên tường nhà để xe. Pin là phần dễ thấy, nhưng việc lắp đặt còn bao gồm bộ biến tần lai hoặc bộ biến tần dành riêng cho pin, bảng điện dự phòng, biến dòng, thiết bị ngắt mạch, ống luồn dây, dây cáp truyền thông và thường cả công tắc chuyển nguồn. Một số cấu hình giữ nguyên bộ biến tần năng lượng mặt trời hiện có và bổ sung pin ghép nối xoay chiều (AC-coupled). Các cấu hình khác thay thế bộ biến tần năng lượng mặt trời bằng một thiết bị lai (hybrid unit) quản lý đồng thời cả năng lượng mặt trời và lưu trữ ở phía một chiều (DC side). Mỗi phương án này làm thay đổi cách đi dây, quy trình cấp phép và hành vi cung cấp điện dự phòng. Mục tiêu không phải là mua pin có dung lượng lớn nhất. Mục tiêu là phối hợp phù hợp giữa khả năng lưu trữ, công suất và hệ thống điều khiển với cách vận hành thực tế của ngôi nhà.

Đánh giá hiện trường trước khi bất kỳ thiết bị nào được đưa tới

Lần thăm hiện trường đầu tiên cần trả lời ba câu hỏi: thiết bị sẽ được đặt ở đâu, cách thức kết nối như thế nào và thiết bị sẽ dự phòng cho những gì. Công suất bảng điện thường là điểm nghẽn. Một bảng điện cấp nguồn 100A với thanh cái đầy đủ có thể cần nâng cấp hệ thống cấp nguồn trước khi lắp pin. Khoảng cách an toàn cũng rất quan trọng. Tiêu chuẩn NFPA 855 quy định khoảng cách và yêu cầu về nhiệt độ đối với hệ thống lưu trữ dân dụng, đồng thời các quy định phòng cháy chữa cháy địa phương có thể bổ sung thêm yêu cầu. Một bức tường gara hướng về phía nam tại Arizona không giống với một tầng hầm được che bóng tại Oregon. Nhiệt độ, thông gió và nguy cơ ngập lụt đều ảnh hưởng đến vị trí lắp đặt.

Trong quá trình cải tạo một ngôi nhà kiểu ranch xây từ thập niên 1970 tại miền Nam California, đội thi công phát hiện bảng điện 100A không còn khe trống để lắp thêm aptomat. Kế hoạch ban đầu giả định chỉ cần lắp thêm pin một cách đơn giản. Giải pháp thực tế là nâng cấp hệ thống cấp nguồn và lắp một bảng điện dự phòng có quản lý tải, loại trừ bếp điện và máy nén điều hòa trung tâm ra khỏi vùng được dự phòng. Pin hoạt động tốt. Chính việc nâng cấp hệ thống cấp nguồn và quản lý tải mới là nội dung thực sự của dự án.

Các yếu tố cân nhắc khi lựa chọn ghép nối xoay chiều (AC coupling) so với ghép nối một chiều (DC coupling)

Kết nối AC giữ nguyên bộ biến tần năng lượng mặt trời hiện có và thêm một bộ biến tần pin tương tác với hệ thống dây điện trong nhà. Phương pháp này thường dễ nâng cấp hơn và có thể hoạt động với nhiều hệ thống năng lượng mặt trời hiện có. Kết nối DC sử dụng một bộ biến tần lai để quản lý cả năng lượng mặt trời và pin trên đường bus DC. Phương pháp này có thể giảm số bước chuyển đổi, nhưng có thể yêu cầu thay thế bộ biến tần năng lượng mặt trời hiện có và các thiết bị tương thích từ cùng một hệ sinh thái.

Bảng này chỉ là điểm khởi đầu, không phải quy tắc bắt buộc. Hiệu suất thực tế phụ thuộc vào cài đặt bộ biến tần, khoảng cách đi dây và cách cấu hình bảng điện dự phòng. Một pin nhỏ hơn nhưng được quản lý tải tốt thường có thể cấp điện dự phòng cho nhiều tải hữu ích hơn so với một pin lớn hơn nhưng điều khiển kém.

Các chi tiết về đi dây, cầu dao ngắt mạch và an toàn thường bị kiểm tra

Cán bộ kiểm tra chú ý đến các chi tiết cụ thể. Việc lắp đặt pin lưu trữ cho hộ gia đình thường yêu cầu:

1. Cầu dao ngắt mạch được dán nhãn rõ ràng, đặt trong tầm nhìn của thiết bị.

2. Bảo vệ quá dòng và chọn tiết diện dây dẫn phù hợp theo Điều 706 của NEC.

3. Biện pháp tắt nhanh hoặc tắt khẩn cấp tại những vị trí yêu cầu.

4. Khoảng cách làm việc an toàn và thông gió xung quanh pin.

5. Dây tín hiệu truyền thông phải được tách riêng khỏi dây dẫn điện khi nhiễu có thể ảnh hưởng đến tín hiệu.

6. Việc nối đất và nối đẳng thế phải phù hợp với hướng dẫn của bộ biến tần và pin.

Tiêu chuẩn UL 9540 áp dụng ở cấp độ hệ thống, trong khi UL 9540A đánh giá khả năng lan truyền hiện tượng mất kiểm soát nhiệt. Các tiêu chuẩn này không thay thế cho việc thi công cẩn thận. Việc đi dây gọn gàng và siết chặt các đầu nối quan trọng ngang bằng với chứng nhận đạt chuẩn. Các mối nối lỏng lẻo sinh nhiệt. Nhiệt làm giảm tuổi thọ và có thể gây ra lỗi giả.

Hiệu chỉnh và giám sát sau lần cấp điện đầu tiên

Hiệu chỉnh là giai đoạn thiết kế được kiểm chứng trong thực tế. Tủ điện dự phòng cần được kiểm tra dưới tải thực tế, chứ không chỉ với vài bóng đèn. Việc khởi động động cơ, máy bơm giếng và điều hòa không khí có thể gây sụt áp hoặc quá tải bộ biến tần. Hệ thống giám sát cần được thiết lập trước khi chủ nhà bắt đầu phụ thuộc vào hệ thống. Các dữ liệu then chốt bao gồm trạng thái sạc, nhiệt độ pin, sản lượng điện mặt trời, tải dự phòng và trạng thái lưới điện.

Một điều bất ngờ phổ biến là bảng điều khiển dự phòng được thiết kế cho tải trung bình sẽ không thể xử lý việc khởi động đồng thời nhiều động cơ. Giải pháp có thể là bộ khởi động mềm, bộ điều khiển quản lý tải hoặc đơn giản là chuyển một tải lớn ra khỏi bảng điều khiển dự phòng. Những giới hạn thực tế cần được nêu rõ trong cuộc thảo luận. Một hệ thống lưu trữ năng lượng gia đình có thể duy trì hoạt động của đèn, internet, tủ lạnh và một phần hệ thống sưởi trong một khoảng thời gian hữu ích. Tuy nhiên, hệ thống này sẽ không thể vận hành đồng thời lò sưởi điện và bộ sạc xe điện (EV), trừ khi thiết kế và ngân sách cho phép điều đó.

Lựa chọn thiết bị phần cứng phù hợp với cách sử dụng điện thực tế của ngôi nhà

Việc xác định quy mô bắt đầu từ dữ liệu, chứ không phải từ danh mục sản phẩm. Vài tuần dữ liệu theo khoảng thời gian nhất định có thể cho thấy mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày, nhu cầu công suất đỉnh và lượng điện mặt trời được xuất ra so với lượng được tiêu thụ nội bộ. Việc lắp đặt pin lưu trữ năng lượng gia đình phù hợp cần cân bằng ba thông số: dung lượng sử dụng được, công suất liên tục và thời gian hỗ trợ dự phòng. Một ngôi nhà có nhu cầu năng lượng hàng ngày là 12 kWh và công suất đỉnh là 4 kW có thể hoạt động tốt với một hệ thống vừa phải. Ngược lại, một ngôi nhà sử dụng hệ thống sưởi điện trở và máy bơm giếng có thể cần công suất cao hơn, chứ không chỉ cần nhiều năng lượng hơn.

Kinpower, nhà cung cấp toàn cầu các giải pháp năng lượng mặt trời thông minh và lưu trữ năng lượng, hỗ trợ các dự án dân dụng, thương mại và công nghiệp bằng các hệ sinh thái năng lượng mặt trời tích hợp bao gồm phát điện, lưu trữ, sạc xe điện (EV) và các hệ thống lắp đặt thông minh cùng hệ thống theo dõi. Kinh nghiệm sản xuất và kỷ luật chuỗi cung ứng giúp đảm bảo tính nhất quán của phần cứng từ dự án này sang dự án khác. Hướng dẫn lắp đặt tốt nhất vẫn là hướng dẫn do chính ngôi nhà viết nên, thông qua dữ liệu tải, điều kiện hiện trường và kỳ vọng rõ ràng.