Power Memory Black Start (Black Start): Hybride omvormer zoals Black Start van energieopslag? Tegen tijdelijke stroomuitval en black -out

De meeste omvormers zijn niet geschikt voor een black start. Bij sommige omvormers is het mogelijk om een ​​black start uit te voeren door een aparte accu op te laden voordat de omvormer wordt ingeschakeld. Dit is echter niet altijd mogelijk en hangt af van het type omvormer.

De nieuwe generatie hybride omvormers met black-start-functionaliteit is voorzien van een back-up stroomomschakelaar. Hierdoor kunnen geselecteerde verbruikers tijdens een stroomstoring noodstroom blijven ontvangen. Deze back-upstroom maakt de hybride omvormer geschikt voor black-start. Ook opladen via zonne-energie wordt ondersteund, waardoor de batterij tijdens een stroomstoring kan blijven opladen om de verbruikers van stroom te voorzien.

Fronius Prim GEN24 Plus hybride omvormerserie

De Fronius Prim GEN24 Plus hybride inverterserie is geschikt voor black start (noodstart) – Afbeelding: Xpert.Digital / Sergey Nivens|Shutterstock.com

De Fronius Prim GEN24 Plus hybride inverterserie is geschikt voor black start.

GoodWe hybride inverter 5-10 kW ET Plus-serie

Hybride omvormer voor thuisgebruik en energieopslag – van GoodWe – Afbeelding: Xpert.Digital / Sergey Nivens|Shutterstock.com

De GoodWe Hybrid Inverter 5-10kW ET Plus-serie is voorzien van een hoogspanningsback-upvoeding (UPS). Bij een stroomstoring zorgt de UPS binnen 10 milliseconden voor een ononderbroken stroomvoorziening voor aangesloten apparaten.

De GoodWe ET-Plus serie driefasige hybride omvormers is ontworpen om een ​​stabiele stroomvoorziening voor aangesloten belastingen te garanderen. Deze apparaten beschikken over een driefasige noodstroomuitgang met driefasige stroom en een vermogensbereik van 5 kW, 6,5 kW, 8 kW en 10 kW.

Het brede spanningsbereik van de batterij, van 180 V tot 550 V, zorgt voor flexibele compatibiliteit met diverse lithiumbatterijsystemen op de markt.

Het binnenkomende vermogen van de PV-generator kan tot 30% hoger liggen dan het nominale vermogen. Dit resulteert in een hogere energieopbrengst, zowel op warme als op zeer koude dagen. De UPS-functie (noodstroomvoorziening) maakt een omschakeling binnen 10 milliseconden mogelijk in geval van een stroomstoring. De omvormer beschikt tevens over een open interface voor batterijbeheer, die voldoet aan de eisen van sommige energieleveranciers.

De GoodWe hybride omvormer is uitgerust met een hoogspanningsbatterijaansluiting en twee aparte, onafhankelijke MPP-trackers, waardoor het een compleet pakket biedt. Dit apparaat kan worden geüpdatet via de GoodWe PV Master-app en de gegevens worden via de geïntegreerde wifi-interface naar het gratis GoodWe SEMS-portaal verzonden.

Zijn HUAWEI-omvormers geschikt voor het leveren van noodstroom?

Nee, op dit moment hebben we geen informatie over of en wanneer er in dit verband iets bekendgemaakt zal worden.

Is de Enphase-zonnepanelentechnologie met micro-omvormer in staat om noodstroom te leveren?

In tegenstelling tot een stringomvormer, die alle aangesloten zonnepanelen centraal aanstuurt, is in een decentraal zonne-energiesysteem elk zonnepaneel gekoppeld aan een Enphase micro-omvormer.

Meer hierover hier:

• Nieuw en innovatief: gedecentraliseerd en modulair plug & play zonnestelsel - in tegenstelling tot de anderen

De Enphase IQ System Controller is nog niet verkrijgbaar in Duitsland, maar de release wordt dit jaar (2023) verwacht. Het systeem detecteert stroomuitval en schakelt de woning naadloos over van netstroom naar noodstroom.

Bovendien kan het zonne-energiesysteem met de nieuwe Enphase IQ8 micro-omvormer noodstroom leveren bij een stroomstoring, zonder dat een batterijopslagsysteem nodig is.

De micro-omvormer is verkrijgbaar in vier uitvoeringen: een versie die alleen op zonne-energie werkt zonder noodstroomvoorziening, een Sunlight Backup-versie die geschikt is voor gebruik buiten het elektriciteitsnet zonder batterijopslag, een Home Essentials Backup-versie met een kleine batterijopslagunit en een Full Energy Independence-versie met een grote batterijopslagunit. Alle drie deze oplossingen voor gebruik buiten het elektriciteitsnet vereisen een Enphase-systeemcontroller om het huis van zonne-energie te voorzien tijdens een stroomstoring.

Een black start is het hervatten van de werking van een energiecentrale of een deel van een elektriciteitsnet na een volledige of gedeeltelijke stroomuitval, zonder dat daarvoor het externe elektriciteitsnet hoeft te worden ingeschakeld.

De energie die nodig is om een ​​energiecentrale opnieuw op te starten, kan afkomstig zijn van een noodstroomgenerator op locatie. Als er een grote hoeveelheid elektriciteit nodig is, kan ook een verbindingsleiding naar een andere energiecentrale worden gebruikt om de centrale online te brengen. Zodra de belangrijkste generatoren weer operationeel zijn, kan het elektriciteitsnet weer worden aangesloten en de stroomvoorziening worden hersteld.

Stroomvoorziening bij een black-start kan worden gegarandeerd door middel van een overeenkomst waarbij een specifieke energieleverancier wordt betaald om, indien nodig, stroom te leveren bij een black-start. Niet alle energiecentrales zijn geschikt om stroom te leveren bij een black-start.

De mogelijkheid om een ​​stroomstoring te verhelpen is met name belangrijk tijdens een grootschalige stroomuitval om het energienet te herstellen. Normaal gesproken wordt de benodigde energie voor het opstarten van een generator uit het net gehaald. De energie van generatoren die over de black start-mogelijkheid beschikken, kan vervolgens worden gebruikt om generatoren op te starten die deze mogelijkheid niet hebben.

In tegenstelling tot waterkrachtcentrales hebben thermische centrales een grote hoeveelheid (elektrische) energie nodig voor eigen gebruik voordat ze elektrische of thermische output kunnen leveren. Door een eenheid met voldoende capaciteit die geschikt is voor een black-start toe te voegen aan een kolen- of kerncentrale, kan black-startcapaciteit voor het gehele systeem worden gerealiseerd. Dit betreft meestal gasturbines die tijdens een black-start worden opgestart met energie uit batterijen of dieselgeneratoren. Dieselgeneratoren zijn sowieso vaak aanwezig in kerncentrales vanwege redundantie, aangezien er zelfs na een noodstop van een reactor (of zelfs tijdens een reguliere stilstand) restwarmte wordt gegenereerd die door het koelmiddel moet worden afgevoerd. Het falen van dit systeem was een van de factoren die leidde tot het reactorongeluk in Fukushima. Elk elektriciteitsnet moet zijn uitgerust met een voldoende aantal black-startcapaciteiten om een ​​snelle herstart van het net na een stroomstoring te garanderen.

Een elektriciteitscentrale die geschikt is voor een black start (noodstart) moet over speciale eigenschappen beschikken:

• Het moet snel kunnen opstarten: als de black start lang duurt, kan de energiecentrale niet helpen bij het herstarten van een ingestort elektriciteitsnet; andere centrales zouden dan al kunnen bijspringen tijdens de opstart – de black start-capaciteit is dan nutteloos.
• Het systeem moet onafhankelijk van externe stroombronnen kunnen functioneren: niet alleen het pure stroomopwekkingsproces, maar ook andere ondersteunende systemen moeten onafhankelijk van het net werken (controlecentrum, telefoon- en communicatiesystemen met netbeheerder en -management, onderstation, enz.). Indien nodig is eilandbedrijf met een subnetwerk mogelijk (voor de stroomvoorziening van kritieke afnemers zoals politie, ziekenhuis, brandweer, THW [Federale Dienst voor Technische Hulpverlening]).
• Bovendien moet een elektriciteitscentrale die geschikt is voor een black start, bestand zijn tegen een hoge startstroom als het niet mogelijk is om de centrale vooraf van het net los te koppelen.
• Het moet een flexibel opstartgedrag hebben.

Voorbeelden van elektriciteitscentrales in Duitsland die in staat zijn tot (directe) black start zijn:

• Waterkrachtcentrales, waaronder doorstroomcentrales, opslagcentrales, pompcentrales en
  gasturbinecentrales, ook in combinatie met andere typen energiecentrales zoals kerncentrales of kolencentrales.
  Volgens de monitoring op grond van artikel 35 van de Duitse Energiewet (EnWG) zijn er (per 2020) 174 installaties (krachtcentrales of turbines) in Duitsland die geschikt zijn voor een black-start, elk met een nominaal nettovermogen van ten minste 10 MW.
• In Oostenrijk zijn er in totaal 32 elektriciteitscentrales die een black-start kunnen uitvoeren, en een onbekend aantal centrales waarvan de capaciteit nog niet is bevestigd. Van veel van de bevestigde centrales zijn de specifieke modellen echter niet openbaar bekend. De bekendste en grootste hiervan zijn de pompwaterkrachtcentrales Malta en Kaprun met een capaciteit van respectievelijk 850 MW en 813 MW.

Niet alle energiecentrales zijn geschikt voor een black start. Windturbines zijn bijvoorbeeld niet altijd geschikt, omdat er mogelijk geen wind is wanneer dat nodig is. Windturbines, mini-waterkrachtcentrales of micro-waterkrachtcentrales zijn vaak aangesloten op inductiegeneratoren die geen stroom kunnen leveren om het net te herstellen. Het black start-systeem moet ook stabiel zijn bij de grote reactieve belasting van een lange transmissielijn. Veel hoogspanningsgelijkstroom (HVDC)-omvormerstations kunnen evenmin stroom leveren aan een "dood" net, omdat ze commutatievermogen van het net aan de verbruikszijde nodig hebben. Een op pulsbreedtemodulatie (PWM) gebaseerd HVDC-systeem met een spanningsbronomvormer kent deze beperking niet.

Een belangrijke reden waarom thermische centrales zelden in staat zijn tot een black start (noodstart) is de krimp en verkorting van de turbine-as wanneer deze afkoelt van de bedrijfstemperatuur tot de omgevingstemperatuur. De as blokkeert dan in de behuizing en kan niet meer worden gedraaid of verwijderd. Om de centrale opnieuw op te starten, moet de as eerst worden voorverwarmd zodat deze weer vrij kan draaien voordat de hete stoom erdoorheen kan stromen.

Wanneer een thermische energiecentrale wordt stilgelegd, wordt de turbine-as tijdig opgewarmd, zodat de centrale op het geplande tijdstip weer kan worden opgestart.