La generazione solare fotovoltaica segue l’irraggiamento, mentre i carichi del sito solitamente raggiungono il picco al mattino e alla sera. Un impianto FV collegato alla rete senza accumulo spesso autoconsuma in loco solo dal 30% al 40% della sua produzione, a seconda della forma del carico e della struttura tariffaria. L’aggiunta di batterie può aumentare l’autoconsumo dal 60% all’80% in progetti residenziali e commerciali di buone dimensioni. Per i siti commerciali e industriali, i costi della domanda possono rappresentare dal 30% al 50% della bolletta elettrica, quindi spostare l’energia solare nei periodi di punta può migliorare la gestione della bolletta. Un sistema di accumulo dell’energia ibrido solare combina fotovoltaico, batterie, interazione con la rete e capacità di backup in un’unica strategia di gestione dell’energia.
Un sistema tipico comprende un array fotovoltaico, un inverter ibrido o convertitori fotovoltaici e batteria separati, un pacco batterie al litio, un sistema di gestione dell'energia e un punto di connessione alla rete. I progetti accoppiati in CC collegano la batteria allo stesso bus CC dell'array fotovoltaico, il che può evitare una fase di conversione e migliorare l'energia erogata di circa il 2% - 5% secondo i tipici profili giornalieri. I progetti accoppiati in CA vengono spesso utilizzati per i retrofit perché possono funzionare con gli inverter fotovoltaici esistenti. I moderni inverter ibridi raggiungono comunemente un'efficienza di conversione compresa tra il 97% e il 98%, mentre l'efficienza di andata e ritorno delle batterie al litio è generalmente compresa tra l'85% e il 95% a seconda della chimica, della temperatura e dell'intervallo operativo. L'EMS decide quando caricare, scaricare, esportare o importare in base alle previsioni FV, alla domanda di carico, allo stato di carica e alle tariffe orarie.
Il dimensionamento dovrebbe iniziare con 12 mesi di dati di carico, stime di rendimento fotovoltaico e informazioni sulle tariffe. Un esempio pratico è un campo fotovoltaico da 10 kWp, una batteria da 20 kWh e un inverter ibrido da 8 kW per un sito con un carico giornaliero di 30 kWh. Se la batteria funziona al 90% di profondità di scarica e al 90% di efficienza di andata e ritorno, può coprire circa dal 50% al 60% del carico serale in molti profili. Molti sistemi di batterie LFP specificano da 4.000 a 8.000 cicli con una profondità di scarica dell'80%, con termini di garanzia spesso fissati a 10 anni e capacità mantenuta al 70%. Un sovradimensionamento del fotovoltaico senza una corrispondente capacità della batteria può portare a limiti o riduzioni delle esportazioni, mentre il sottodimensionamento della batteria limita l’autoconsumo e la durata del backup.
I parametri utili includono il rapporto di autoconsumo, il rapporto di autosufficienza, l'efficienza di andata e ritorno, la durata del backup, il mantenimento della capacità e il tempo di risposta. Il monitoraggio dovrebbe registrare la generazione FV, il carico, la potenza della batteria, lo stato di carica e l’importazione o l’esportazione della rete a intervalli da 1 minuto a 5 minuti. Questi record aiutano a verificare se il sistema soddisfa gli obiettivi di progettazione dopo la messa in servizio. Per i circuiti di backup, il tempo di trasferimento dipende dal design dell'inverter e dell'interruttore di trasferimento; alcuni sistemi forniscono un trasferimento di backup in 10-20 millisecondi, mentre altri utilizzano un interruttore di trasferimento separato con tempi di interruzione più lunghi. Una misurazione chiara e una registrazione dei dati sono importanti per la revisione delle prestazioni a lungo termine.
I sistemi ibridi solari connessi alla rete devono rispettare le norme locali di interconnessione. I requisiti comuni includono la protezione anti-islanding, il ride-through di tensione e frequenza, i limiti di qualità dell'alimentazione e la funzionalità di spegnimento remoto. In Nord America, per l'interconnessione si fa spesso riferimento a IEEE 1547 e UL 1741, mentre per la sicurezza dei sistemi di accumulo dell'energia si utilizza UL 9540. In altre regioni potrebbero applicarsi la norma IEC 62109 e i codici di rete locali. L'inverter ibrido deve coordinarsi con il sistema di gestione della batteria per limitare la corrente di carica e scarica in condizioni di tensione o temperatura anomale. Le impostazioni di protezione dovrebbero essere documentate e testate durante la messa in servizio.
I siti commerciali e industriali utilizzano lo stoccaggio ibrido solare per la riduzione dei picchi, l’arbitraggio del tempo di utilizzo, la risposta alla domanda e l’energia di backup. Un impianto fotovoltaico da 100 kWp con una batteria da 200 kWh può ridurre la domanda di picco mensile dal 20% al 30% laddove il profilo di carico e la struttura tariffaria corrispondono alla strategia di dispacciamento. Il livellamento del fotovoltaico è un altro caso d'uso per i siti con carichi variabili o limiti di esportazione della rete. L'EMS può riservare parte della capacità della batteria per il backup e utilizzare la capacità rimanente per la gestione delle fatture. Questa suddivisione deve essere definita durante la progettazione perché la riserva di riserva riduce l'energia disponibile per l'arbitraggio giornaliero.
Una pratica lista di controllo include 12 mesi di dati di carico a intervalli, spazio sul tetto o al suolo per il fotovoltaico, requisiti del locale batteria o dell'involucro esterno, intervallo di temperatura ambiente, ventilazione, revisione del codice antincendio, analisi delle tariffe, elenco dei circuiti di backup e approvazione dell'interconnessione. Il progetto dovrebbe indicare il rendimento FV annuo previsto, le ipotesi di degrado della batteria, l’efficienza di andata e ritorno e i limiti di temperatura operativa. La messa in servizio dovrebbe includere test di capacità, test di trasferimento di backup, verifica anti-isola e controlli di allarme EMS. La documentazione dovrebbe comprendere schemi unifilari, impostazioni di protezione, registrazioni di test e manuali operativi.
INJET HanCang supporta progetti di stoccaggio dell'energia ibrida solare con progettazione del sistema, integrazione di batterie e inverter, configurazione EMS, test di fabbrica e documentazione di messa in servizio. L'azienda si concentra su dati prestazionali misurati, impostazioni di protezione chiare e architettura di sistema gestibile. Per progetti con limiti di esportazione o requisiti di backup, INJET HanCang può aiutare a definire la capacità della batteria, la strategia di riserva e le impostazioni di interazione con la rete in base ai dati di carico del sito e alle regole locali.
Un sistema di accumulo di energia solare ibrido può aumentare l’autoconsumo fotovoltaico, supportare la gestione della domanda e fornire energia di riserva quando viene dimensionato in base al carico misurato e ai dati tariffari. Le principali variabili di progettazione sono la capacità FV, la capacità della batteria, la potenza dell'inverter, la riserva di riserva e la conformità al codice di rete. I progetti dovrebbero utilizzare ipotesi realistiche di efficienza, degrado e ciclicità in modo che i risparmi attesi e la durata del backup siano basati su numeri verificabili piuttosto che su affermazioni generali.