¿Almacenamiento en toda la casa? Respaldo. Analicemos primero los controles de carga

Este artículo apareció originalmente en la edición del primer trimestre de 2023 de la revista Solar Builder. Asegúrese de obtener su propia suscripción impresa y/o digital gratuita aquí mismo.

Cuando comencé a trabajar en la industria fotovoltaica a mediados de la década de 2000, el nuevo sector de instaladores fotovoltaicos conectados a la red evitaba activamente los costosos y complicados sistemas de baterías de plomo-ácido que se usaban comúnmente en aplicaciones domésticas fuera de la red. Dado que el hogar promedio pierde energía durante menos de 10 minutos por año, pocos contratistas de energía solar sintieron que el respaldo de la batería tenía algún sentido para los propietarios de energía solar conectada a la red.

Pero los tiempos han cambiado. Las baterías de litio han eliminado el alto costo y las complejidades de los antiguos sistemas de baterías de plomo ácido y los cortes de energía cada vez más frecuentes en California y Texas han llevado a los propietarios de viviendas solares a buscar soluciones de baterías para proporcionar energía de respaldo e independencia energética. Además, las nuevas tarifas de servicios públicos de tiempo de uso que aumentan las tarifas de kWh por la noche y reducen el valor de un kWh retroalimentado durante las horas soleadas del día han llevado a los propietarios de energía solar a cargar sus propias baterías durante el día y usar los kWh por la noche para ahorrar dinero. .

Desafortunadamente, veo demasiados errores de aplicación cuando los contratistas diseñan e instalan sistemas de baterías para clientes conectados a la red. Uno de los mayores problemas es que todo el mundo quiere hacer una copia de seguridad de toda su casa, pero pocas personas tienen el gran presupuesto que les permita comprar un sistema de batería lo suficientemente grande como para hacer una copia de seguridad de todas las cargas en una casa moderna.

Lamentablemente, demasiados vendedores y contratistas de energía solar están vendiendo sistemas de baterías de 10 a 20 kWh y configurándolos para "respaldo de toda la casa". Cuando ocurre el siguiente corte de energía, la mayoría de los propietarios descubren consternados que su inversor no puede alimentar todas las cargas de su hogar y se detiene o, si el inversor no se apaga debido a una sobrecarga, la batería se agota rápidamente cuando el aire se agota. encendido del aire acondicionado y/o del calentador de agua. Solo entonces se dan cuenta de que el respaldo de toda la casa significa energía durante unas horas, y luego no más energía para las luces, un refrigerador y otras cargas críticas hasta que el sol vuelva a cargar el sistema.

Se recomienda que más del 90% de los propietarios de viviendas que desean baterías con su sistema solar tengan una configuración de respaldo de carga parcial. Por lo general, esto implica la instalación de un subpanel especial respaldado y la reubicación de los interruptores de carga que tienen mayor prioridad. Estas cargas de mayor prioridad generalmente incluyen luces, computadoras, equipos médicos (máquinas CPAP), refrigeradores y abridores de puertas de garaje.

Los circuitos de carga considerados críticos variarán de una región a otra y de una familia a otra, por supuesto. En áreas con pozos, una bomba de pozo es una gran carga que probablemente sea crítica para la vida diaria. Otros pueden encontrar que las bombas de sumidero son una carga crítica, y otros pueden encontrar una unidad de aire acondicionado de ventana crítica para dormir en las noches calurosas. En Texas, es comprensible que muchos propietarios de viviendas hayan respaldado el ventilador de su horno para que sus calentadores de gas continúen funcionando cuando la red falla.

Como regla general, los calentadores de agua, las bombas para piscinas, los aires acondicionados centrales y los cargadores de vehículos eléctricos consumen demasiada energía y es probable que detengan el inversor para los sistemas de batería o agoten la batería demasiado rápido.

Solo para usar un ejemplo, mi casa de 2600 pies cuadrados en el área de Phoenix con dos unidades de aire acondicionado de 4 toneladas y una bomba de piscina usará un promedio de 70 a 80 kWh por día en el verano. Para respaldar todas mis cargas en el verano probablemente se requiera un sistema de batería de 100 kWh que cueste entre $70,000 y $100,000. Incluso si tuviera los fondos para comprar una batería tan grande, sería difícil encontrar el espacio adecuado para un sistema tan grande.

Por lo tanto, la mejor opción es tomar la difícil decisión de qué cargas volver a cablear a un panel de carga respaldado.

Existe una nueva tecnología que está aumentando la flexibilidad para suministrar energía a los hogares en caso de un corte de la red. Los controles de demanda de carga de Lumin, Span, Savant, Generac y otros están permitiendo que los sistemas de almacenamiento y energía solar alimenten todo el panel de carga del hogar y controlen qué interruptores apagar en un corte de la red.

Cuando la red falla, estos circuitos interruptores controlables generalmente se programarán para apagar su sistema de CA, calentador de agua, cocina eléctrica, lavadora y secadora, lavavajillas, bomba de piscina y cualquier otra carga no crítica. Las luces, el refrigerador y los enchufes normales permanecerán energizados por su batería.

Sin embargo, es posible que algunas de estas cargas no críticas deban funcionar con la energía de la batería. Un buen ejemplo es una lavadora de carga frontal. Si sufre una interrupción de la red cuando utiliza una carga de ropa en un cargador frontal, la máquina permanecerá allí, llena de agua, hasta que se restablezca la energía. Esto podría resultar en una lavadora llena de ropa mohosa si el corte de energía dura unos días.

Usando el control de carga de demanda, puede anular la programación predeterminada e indicarle al sistema que permita que su lavadora funcione con la energía de la batería el tiempo suficiente para terminar la carga de ropa y colgar la ropa mojada para que se seque. Estos nuevos controles de demanda son cada vez más inteligentes y funcionales, lo que permite la integración con termostatos para apagar de manera inteligente y adecuada los sistemas de CA y las bombas de calor y administrar la energía de la batería.

Si el presupuesto del proyecto permite agregar un controlador de carga, es posible (ya menudo deseable) configurar el ESS para respaldo de toda la casa. Aquí hay varias opciones que vale la pena considerar.

■ PWRmanager de Generac automatiza el control de hasta doce circuitos de 120 V o seis circuitos de 240 V, más dos termostatos, y se integra a la perfección con el sistema PWRcell y la aplicación PWRview para que los propietarios puedan encender o apagar cualquier circuito y ver cuánto tiempo de funcionamiento de la batería tienen. dejado como resultado. Obtenga más información en este episodio de The Pitch:

■ El Lumin Smart Panel tiene 12 circuitos controlables (seis de 60 A y seis de 30 A) y cuesta alrededor de $2500 más el costo de instalación. Para la mayoría de los proyectos, esta es una instalación fácil de un par de horas. Este sistema es suficiente para la mayoría de los hogares, pero los hogares más grandes pueden necesitar una solución más robusta como un panel Span.

■ El panel Span reemplaza un centro de carga existente y hace que todos los interruptores sean controlables. Es más costoso (a partir de $4500 o más) y la instalación es más complicada ya que probablemente reemplazará el centro de carga principal existente. Anticipe de 4 a 8 horas o más (~$2,000 – $5,000) para la mano de obra para la instalación y la probable coordinación con la empresa de servicios públicos para cortar el servicio durante la instalación. Próximamente llegará una nueva versión de medidor/principal del panel Span, pero a partir de esta fecha, la lista UL aún no está disponible. Dado que la red eléctrica del medidor puede ser difícil de usar con ESS, anticipo que esta no será la opción más práctica para ESS.

■ Los módulos de control de carga de Savant se instalan directamente en las ranuras de interruptores de muchos tableros de paneles comunes y tienen un precio razonable. Uno de sus paquetes de módulos de control de carga más comunes para 8 circuitos tiene un precio de menos de $ 1,000 y requeriría alrededor de 3 horas de tiempo de instalación. Tenga en cuenta que los módulos de control Savant deben instalarse en un panelboard, por lo que es posible que deba liberar espacios para interruptores mediante el uso de interruptores dobles o cuádruples, o incluso mejor, instalar un subpanel para acomodar todos los interruptores de carga y los módulos de control de carga Savant.

Nota importante: No todos los sistemas ESS tienen suficiente potencia (kW) y energía (kWh) para soportar cargas que no sean el respaldo más básico de refrigerador, luces, tomacorrientes de pared y abridor de puerta de garaje, por lo que, según la cantidad de cargas y su tamaño, un respaldo de carga parcial aún puede ser recomendable para sistemas de menos de 7,000 W de salida o menos de 10 a 20 kWh.

Como resultado de la mayor demanda de resiliencia e independencia energética, el instalador solar de ayer se está transformando en un instalador solar + almacenamiento. Esta evolución continuará con los contratistas que se convertirán en proveedores de servicios de energía para el hogar, integrando energía solar, almacenamiento, control de demanda, generadores, vehículos eléctricos y otros sistemas de control. Los propietarios de viviendas podrán controlar sus costos de energía y administrar de manera eficiente el uso de la batería cuando se corte la red, al mismo tiempo que permitirán que la vida continúe con interrupciones mínimas.

Jeff Spies es el presidente de Planet Plan Sets, una empresa de redacción de planes solares que atiende a contratistas en los 50 estados. Es miembro de la junta y secretario de NABCEP, miembro del panel técnico estándar de UL 2703 y UL 9540, miembro fundador y exsecretario del Comité de Acción de Energía Sostenible (SEAC) y preside el comité de Códigos/Estándares de la Asociación de Almacenamiento y Energía Solar de California. (CALSA).

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