Noodstroomvoorziening in de commerciële sector met een batterij

Noodstroom, back-upstroom en back-upstroom light zijn populaire termen in de residentiële duurzame-energiesector. In de commerciële en industriële (C&I) sector worden geregeld batterijopslagsystemen gebruikt als noodstroomvoorziening. Het is dus belangrijk om hier aandacht aan te besteden bij het selecteren van de juiste producten voor jouw project.

In de PV-industrie worden de termen noodstroomaansluiting en back-upstroomaansluiting vaak door elkaar gehaald, maar ze zijn niet identiek.

Een noodstroomaansluiting is een 230 V-stopcontact op de batterij- of hybride omvormer, waarop bijvoorbeeld een vriezer wordt aangesloten. Als het net wegvalt, moet handmatig een switch op de omvormer omgeschakeld worden, zodat het stopcontact vanuit de batterij wordt gevoed.

Een back-upstroomaansluiting, daarentegen, betekent dat er een aanpassing in de gebouwinstallatie moet worden gedaan (in bestaande gebouwen) of gepland voor nieuwe gebouwen. Dit wordt gerealiseerd door middel van (vaak externe) schakelapparatuur die in het geval van een stroomstoring het back-upstroomnetwerk loskoppelt van de huisaansluiting en op eilandbedrijf verder draait. Dit loskoppelen is essentieel, omdat er anders een kortsluiting kan optreden zodra het openbare net weer terugkomt.

Als het batterijomvormersysteem alle aangesloten apparaten van stroom kan voorzien, wordt het een compleet back-upstroomnetwerk genoemd.

Als het batterijomvormersysteem minder vermogen heeft in verhouding tot alle apparaten in het netwerk, moet bepaald worden welke apparaten moeten kunnen blijven werken als de stroom uitvalt. Dit heet back-up stroom light en deze feature is vaak ingebouwd in hybride of batterijomvormers zoals de GoodWe ET of BT.

De groep die deze essentiële apparaten voedt, loopt dus permanent door de omvormer. De hybride of batterijomvormer detecteert zelf of het openbare net is weggevallen en schakelt dan over op eilandbedrijf, waarbij alleen essentiële groepen kunnen worden voorzien van stroom.

De termen noodstroom-, back-upstroom- en back-upstroom light-aansluiting worden bij Memodo gebruikt voor de functionaliteiten van producten in de residentiële PV-sector tijdens stroomuitval.

In het geval van een batterijopslagsysteem kan de werkingsduur tijdens back-upstroom ook gedeeltelijk worden verlengd door de batterij tussentijds op te laden met zonne-energie. Op deze manier kunnen, met een efficiënt ontworpen systeem, de apparaturen die gedurende langere periodes essentieel zijn probleemloos van stroom worden voorzien.

Deze functionaliteit is afhankelijk van de fabrikant en moet worden geïmplementeerd in overeenstemming met het gegevensblad en de bedieningsinstructies van dat specifieke opslagsysteem.

Wat alle commerciële opslagsystemen met een back-upstroomfunctie gemeen hebben, is dat ze geen alternatief zijn voor een ononderbroken stroomvoorziening (UPS, Uninterruptible Power Supply).

Een UPS heeft twee voedingseenheden: de ene loopt parallel aan het elektriciteitsnet en wordt gebruikt om een batterij voortdurend op te laden en de andere bouwt een 50Hz-netwerk met behulp van een omvormer. Dit maakt ze nuttig voor kritieke infrastructuren zoals datacenters of ziekenhuizen, waar de stroom geen seconde mag wegvallen.

Commerciële opslagsystemen met een back-upstroomfunctie, daarentegen, hebben maar één omvormer, die normaal gesproken parallel aan het elektriciteitsnet opereert.

Als het elektriciteitsnet uitvalt, detecteert een extern randapparaat dit en zorgt het ervoor dat de back-upvoeding start. Pas na een succesvolle test zet de batterijomvormer een back-upstroomnetwerk op. De hele procedure duurt een paar seconden. Typische toepassingen zijn onder andere veeteelt, koelopslag of rioolwaterzuiveringsinstallaties.

Een commercieel opslagsysteem met back-upstroomfunctie kan ook samen met een warmtekrachtkoppelingscentrale (WKK-centrale) worden gebruikt, aangezien deze centrales meestal alleen parallel aan het elektriciteitsnet kunnen werken. Op deze manier kan de bedrijfstijd van het back-upnetwerk ook in de winter worden verlengd. In zulke gevallen is het niet nodig om de opslag te groot te maken.

De commerciële opslagsystemen van GoodWe hebben een geïntegreerde noodstroomfunctie. De Intilion-systemen kunnen achteraf worden uitgerust met schakelapparatuur.

Belangrijk om te weten: niet alle apparaten moeten worden aangesloten via schakelapparatuur. In de meeste gevallen volstaat het om alleen de belangrijke apparaten van stroom te voorzien in het geval van een stroomstoring. Feitelijk maak je dan een back-upstroomlightvoorziening, maar dan op commercieel niveau.

Dit jaar lanceert Ads-tec Energy nog twee commerciële opslagsystemen: een buitenopslagsysteem en een binnenopslagsysteem. Beide hebben een geïntegreerde noodstroomfunctie. Bovendien zal de BYD Battery-Max Lite dit jaar ook te bestellen zijn.

Het plannen van een back-upstroomnetwerk met een commercieel opslagsysteem is geen eenvoudige opgave. Er is zeer nauwkeurige informatie nodig over de apparaten die van stroom moeten worden voorzien. Het sleutelwoord hierbij is 'aanloopstromen'.

"Tijdens de projectplanning worden de aanloopstromen, en dan vooral die van roterende belastingen, vaak onderschat. Soms zijn deze acht keer de nominale stroom van het apparaat en hiermee moet rekening worden gehouden bij het dimensioneren van het opslagsysteem, indien back-upvoorzieningen gewenst zijn", legt Pascal Lefarth, Technical Manager C&I-Storage Solutions bij Intilion AG, uit.

Deze aanloopstromen worden gebruikt als basis voor het ontwerpen van een deugdelijk back-upstroomnetwerksysteem. De meeste commerciële opslagsystemen met een back-upstroomfunctie kunnen een kortstondige overbelasting aan; dit wordt gespecificeerd in het gegevensblad. Als de maximale overbelasting wordt overschreden, kan er geen back-upstroomsysteem worden opgezet.

Het probleem met hoge aanloopstromen kan worden opgelost door ster-driehoekschakelingen, frequentieomvormers en vertraagde inschakeling van de elektromotoren. Deze kunnen aanloopstromen aanzienlijk beperken, maar brengen ook hogere investeringskosten met zich mee.

In de meeste gevallen is een volledige noodstroomvoorziening voor een industriële/commerciële locatie noch economisch, noch noodzakelijk. Als het wel verstandig is om een back-up (hoofd)laagspanningsverdeler aan te leggen, kun je de machine- of bouwonderdelen die echt nodig zijn hierop aansluiten. De stroomaansluiting voor de batterij werkt normaal gesproken alleen in TNC-S-, TNS- en TT-netwerken.

Niet alleen te veel verbruikers kunnen een probleem vormen, maar ook te veel stroomopwekkers. Opladen met zonne-energie is mogelijk zoals eerder beschreven, maar het vermogen van de PV-omvormer mag het overbelastingsvermogen van de omvormer van de accu niet overschrijden.

Als er sprake is van een retrofit opslagsysteem en er is een separaat PV-systeem dat groter is dan het opslagsysteem, dan kun je individuele PV-omvormers aansluiten op de back-uplaagspanningsverdeler. Op die manier wordt het opslagsysteem nooit overbelast en kan ook worden opgeladen met de zonne-energie.

Bij ingrepen in het bestaande systeem (> 135 kVA met middenspanningsaansluiting) is een nieuw systeemcertificaat vereist.

De primaire gebruikssituaties voor een commercieel opslagsysteem zijn optimalisatie van het eigen verbruik en/of peak shaving.

Voor back-upvermogen moet er altijd een "reserve" worden aangehouden in het opslagsysteem, waardoor de omvang van het opslagsysteem aanzienlijk toeneemt. Voor een economische oplossing moet de schade die een stroomstoring kan veroorzaken worden vergeleken met de aanschafkosten van het opslagsysteem.

Een goed commercieel back-upstroomsysteem moet altijd individueel worden ontworpen, wat extra engineeringinspanningen vereist. Dit verschilt per situatie en is nooit een kant-en-klaar verhaal zoals in de residentiële sector. Een bezoek ter plaatse wordt dan ook sterk aanbevolen voor bestaande systemen.

Er moet ten minste een loadcurve beschikbaar zijn en er moet een meting op het daadwerkelijke piekvermogen worden uitgevoerd. Als alternatief kan het systeem worden ontworpen op basis van de beschikbare gegevensbladen, maar dit is niet aan te raden.

• We leggen bij Memodo producten uit met behulp van deze termen: noodstroom, back-upstroom, back-upstroom light.
• Een commercieel opslagsysteem met back-upvoedingsfunctie is geen vervanging van een UPS.
• Wij bieden commerciële batterijen van BYD, Ads-tec, SMA en Intilion aan. Ze bieden een breed scala aan producteigenschappen waaronder back-upvoedingsfuncties.
• De aanloopstromen van de te leveren belastingen dienen als primair uitgangspunt voor het ontwerpen van een commercieel opslagsysteem met een back-upstroomfunctie.

Je las een vertaling/bewerking van een blogpost van onze Duitse Memodo-collega’s. Hier vind je het origineel.