Dieselaggregat eller batteri som reservkraft?

Den här guiden jämför dieselaggregat och batterilager som reservkraft: vad som händer i anläggningen de första sekunderna efter ett avbrott, var gränserna går för varje lösning och när det lönar sig att ha båda. Den är skriven av EcoTech Solutions, ett svenskt B2B-bolag som projekterar och driftsätter energisystem med solceller, batterilager och styrning.

Vad händer under de femton sekunderna?

Under de sekunder ett dieselaggregat behöver för att starta är anläggningen strömlös. En automatisk omkopplare, ATS (automatic transfer switch), känner av att nätet har fallit bort, skickar startsignal, väntar tills motorn har varv och stabil spänning och kopplar först då över lasten. Det tar normalt omkring 10–15 sekunder.

Den strängaste klassen i den amerikanska standarden NFPA 110, som ofta används som referens för sjukhus och datacenter, kräver att aggregatet levererar ström till lasten inom 10 sekunder.

Femton sekunder är kort för en människa och väldigt lång tid för en server.

Det här klarar oftast femton sekunder: belysning, ventilation, de flesta pumpar och portar, och kylrum där temperaturen inte hinner röra sig.

Det här klarar det inte:

• Servrar och lagringssystem startar om.
• Styrsystem (PLC) kan tappa sitt läge och behöva köras in igen.
• Frekvensomriktare larmar och kräver kvittering.
• Pågående processer avbryts okontrollerat.

Det är omstarterna som kostar, inte själva sekunderna. Därför har anläggningar med kritisk drift nästan alltid en UPS framför aggregatet, som bär lasten tills aggregatet har kommit igång.

Vad händer under de femton millisekunderna?

Ett batteri i ö-drift startar ingenting. Batteriet och växelriktaren är redan i drift. När nätet faller bort skiljs anläggningen från nätet, och växelriktaren fortsätter leverera till de laster som är kopplade till backupfördelningen. Omkopplingen tar typiskt 10–20 millisekunder.

SMA anger till exempel 20 ms för sin Sunny Island vid lågimpedant omkoppling. Omkopplarens egen tid tillkommer, så den faktiska tiden avgörs av hela anläggningen, inte av en enskild komponent.

Den som erbjuder er ett batterilager som "avbrottsfritt" bör kunna svara på hur långt glappet är i just er anläggning, och vilken last som klarar det.

Varför är tiden inte den viktigaste skillnaden?

En start är en händelse som kan misslyckas. Ett dieselaggregat ska starta på kall motor, med ett startbatteri som har stått oanvänt, på lagrat bränsle och efter en signal från en omkopplare, ofta flera månader efter den senaste provkörningen. Varje led fungerar nästan alltid. Alla led tillsammans är inte lika säkra.

Ett batterilager som styrs för att sänka effekttoppar eller elkostnad är i drift varje dag. Om något är fel syns det i den dagliga driften, inte först när nätet faller. Batterisystem kan också få fel, men de får det inte i hemlighet.

En förutsättning gäller: om batteriet används för att kapa effekttoppar måste en del av kapaciteten alltid hållas i reserv för avbrott. Hur stor den delen ska vara bestäms när anläggningen projekteras, och styrningen får aldrig ladda ur batteriet under den nivån.

Var vinner dieselaggregatet?

Dieselaggregatet vinner på uthållighet. Med tankat bränsle går det i flera dygn, och för en verksamhet som måste klara flera dygn utan nät finns inget batteri i rimlig storlek som ersätter det. Därför landar många anläggningar med verkligt kritisk drift i tre nivåer snarare än en:

Batteriet ersätter alltså inte allt. Men det är den enda av de tre nivåerna som också gör nytta resten av året, genom att sänka effektavgifter och köpa el när den är billig.

Vad krävs för att ett batteri ska fungera som reservkraft?

Ett batterilager fungerar inte som reservkraft av sig självt. Ö-drift är ett tillval som vi projekterar in, och det kräver fyra saker:

1. En hybridväxelriktare som kan bygga upp ett eget nät när det ordinarie faller bort.
2. En frånskiljare som skiljer anläggningen från elnätet, så att ingen ström matas ut på ett nät som någon arbetar på.
3. Ett eget jordtag, så att anläggningen är säker även när den är bortkopplad från nätet.
4. En backupfördelning med de laster som ska bäras. Allt i en fastighet behöver sällan bäras, men det som ska bäras måste vara utpekat i förväg.

Vilka laster som ska ingå, och hur länge de ska bäras, är det första vi går igenom. Det avgör både batteriets storlek och om ni behöver en UPS eller ett aggregat utöver batteriet. Mer om hur vi bygger upp driftsäkerhet finns under energisäkerhet och ö-drift, och om styrningen under EcoHub.

När provkördes ert aggregat senast under verklig last, och vem kontrollerade att allt på andra sidan omkopplaren klarade glappet?

Källor

• Cummins: FAQ: NFPA 110 Time to Readiness
• SMA: Switchover times of the Sunny Island 6.0H / 8.0H