Energioptimera fastigheten med Victron ESS system

Digital Skipper |10/10, 2022

Det råder inget som helst tvivel om att vår mest frekventa fråga just nu är hur jag kan energioptimera min fastighet? Här reder vi ut begreppen och ger dig konkreta förslag till olika ESS lösning (Energy Storage System).

Vanliga utmaningar
Det finns flera olika utmaningar som ett ESS adresserar och beroende på installation och förutsättningar designas respektive system individuellt för maximal pris/prestanda. Nedan har vi sammanfattat de vanligaste frågeställningarna som kommer in till oss.

Vi konsumerar som mest el den del av dygnet då den är som dyrast och vi skulle vilja ha en lösning för att istället använda billig natt-el under dagen.
Vi har ett återkommande behov av mer ström än vad vi kan eller vill säkra upp fastigheten för och skulle vilja ha en lösning som kan gå in och stötta inkommande matning vid behov.
Vi befinner oss i ett el-område med frekventa störningar i elnätet och vi skulle vilja ha en lösning för att få en jämn elförsörjning till fastigheten även om det inkommande elnätet sviktar.
Vi har behov av att kunna driva vår fastighet utan inkommande elnät under en längre period och skulle vilja ha en elverks lösning som automatiskt går in vid behov.
Vi vill bygga en mindre lösning för att använda billig natt-el på dagen för vissa utvalda laster men vi vill inte bygga in oss i ett hörn så det är viktigt att lösningen går att skala upp över tid.

Grundläggande om Victron Energy ESS system
Lösningen har funktionen att lagra energi i batterier från aktuell källa / källor när den är tillgänglig eller rimligt prissatt för att sedan användas vid behov eller under de timmar när det fasta elnätets pris är som högst.

Med Victron Energy är man inte låst till ett visst batteri fabrikat utan det går att ansluta olika tillverkares batterier. Victrons Litiumbatterier monteras med fördel då det är en integrerad lösning och systemet är skalbart. Lösningen kompletteras även med komponenter för system övervakning och fjärr konfiguration genom Victron VRM portalen.

ESS systemets delar
För att göra systemet mer greppbart har vi delat upp de ingående komponenterna i 7 huvudsakliga grupperingar (Inverter(växelriktare)/laddare, DC distribution & Batteri övervakning, System övervakning, Batteri lösning, Solpaneler & regulatorer, Elverk samt Övrigt):

1. Inverter/laddare
Inverter/laddare är ESS systemet huvudkomponent och det är här vi dimensionerar hur många faser systemet skall kunna hantera eller hur stora laster vi vill kunna driva.

I denna blogg post hanterar vi två typer av Inverter/laddare, men det finns givetvis en rad olika modeller att välja mellan.

Victron Energy Quattro-II
Quattro-II serien är en kombinerad inverter och laddare. Den kan dessutom ta två AC-ingångar (i våra exempel använder vi den ena för elverk) och ansluter automatiskt till den aktiva källan. Dess många funktioner inkluderar en äkta sinusvågsinverter, adaptiv laddning, hybrid PowerAssist-teknik samt ett flertal systemintegrerande funktioner såsom drift i trefas eller delad fas samt parallelldrift. Upp till 6 Quattro-II kan fungera parallellt för att uppnå högre utgångsström. Trefasdrift eller drift med fasuppdelning är också möjlig.

Victron Energy MultiPlus-II
MultiPlus-II är en multifunktionell inverter/laddare med alla funktioner från MultiPlus, samt en extern strömsensor som tillval, vilken ökar funktionerna PowerControl och PowerAssist. Den har även en inbyggd funktion med skydd mot ödrift och listan över länder där den är godkänd för ESS ökar ständigt. Upp till 6 MultiPlus-II av modellerna upp till 5KVA kan fungera parallellt för att uppnå högre utgångsström.

2. DC distribution & Batteri övervakning
DC med höga effekter har också ett stort behov av kraftfull och väl fungerande DC distribution och det finns givetvis många olika sätt att lösa denna utmaning. Victron Energy Lynx är en hel serie av produkter för just DC distribution och systemet kan byggas ut efter behov.

I ett ESS system brukar vi rekommendera ett system som består av 2x Lynx Distributor och 1x Lynx Smart BMS alternativt Lynx Shunt VE.Can beroende på batteri bank. Respektive Lynx Distributor placeras före och efter BMS eller Shunt, har fyra säkringar och både en positiv och negativ skena vilket underlättar installationen avsevärt.

Lynx BMS eller Shunt hanterar batteri övervakningen och kommunicerar med Cerbo GX så att du kan följa detta i VRM portalen, appar etc.

3. System övervakning
Victron Energy har en övervakningsplattorm som heter VRM där du kan övervaka, styra och optimera dina system från Victron Energy samtidigt som man kan fånga upp potentiella problem tidigt genom att ställa in varningar och larm.

Grunden i systemet är Cerbo GX som är en "kommunikationscentral" för Victron Energy produkter och även o det går att hantera den via appar och datorer föreslår vi ändå att det monteras en extra extern skärm i anslutning till systemet för en enkel hantering även utan dator eller telefon.

4. Batteri lösning
En ESS lösnings kärna och vanligtvis mest kostsamma komponent är batteri banken som används för att lagra energi för senare användning, men innan vi pratar om bankens storlek finns det ett par ytterligare val att ta ställning till.

1. Vilken teknologi skall min batteri bank ha? För att förenkla resonemanget delar vi in batterierna i Bly eller Litium och jämför dom i kategorierna nedan.

Ladd villighet
Litiumbatterier har en mycket bra ladd villighet vilket gör att det i princip är lika lätta att ladda hela vägen från tomt till fullt samtidigt som ett Bly batteri börjar bli trögt att ladda vid ca 80%. Bra ladd villighet är extra viktigt om man vill hålla ner tiden för laddning eller har begränsad tillgång till laddning såsom solpaneler.

Kontinuerlig spänning
Litiumbatterier har i princip konstant spänning från fullt till tomt batteri medans ett Bly batteri har en succesivt avtagande spänning varefter kapaciteten nyttjas. När spänningen sjunker går det åt mera ström för att generera samma effekt vilket i sin tur har en negativ effekt på batteriets urladdning.

Nyttjandegrad
Litiumbatterier har en nyttjandegrad upp till 99% men för att ha lite marginal brukar vi säga att vi har 95% av bankens storlek tillgänglig för nyttjande. Ett Blybatteri har inte mer än 50% nyttjandegrad samtidigt som det är trögt att ladda fullt och den totala kapaciteten succesivt sjunker och vi brukar därför säga att en batteri bank med Bly bör ha en total kapacitet på 220% av en med Litium för samma kapacitet.

Form faktor
Litiumbatterier har en oslagbar viktfaktor i jämförelse med Bly, exempelvis väger ett blybatteri på 200Ah 12.8V 65Kg samtidigt som ett Litiumbatteri på 100Ah (samma kapacitet) inte väger mer än 14Kg. Ofta brukar man säga att volymen är minst den den halva till Litiums fördel men skillnaden är vanligtvis mycket större än så.

2. Vilken spännig skall jag ha på min batteri bank?
I båtar, husbilar, husvagnar och sommarstugor använder man normalt 12V bankar och ibland 24V. Anledningen är att en stor del av den utrustning som används är anpassad för denna spänning samtidigt som laddning från generator, solpaneler etc. är begränsade till utrymmes krav eller maskin specifikationer. I dessa applikationer är även uttaget relativt begränsat och höga strömmar ofta tillfälliga.

När det gäller ESS system arbetar vi med stora laster över länga tider och skulle vi använda 12 eller 24V system blir nödvändiga kabel dimensioner mellan batterier och inverter/laddare orimligt stora och därför använder man vanligtvis 48V system.

3. Hur dimensionerar jag min batteri bank?
För att göra en mer exakt dimensionering av en batteri bank behöver man ta ställning till en rad faktorer såsom maximal förbrukning över dygnet när de stora brukarna är igång och om de överlappar varandra etc. I vårt exempel nedan håller vi beräkningen mer generell och utgår från en månads förbrukning där vi antar att vi vill kunna driva 50% av dygnet med inverterad effekt från batterier.

Om vi antar att vi har en månads förbrukning på 1.800 kWh och att vi har 30 dagar på månaden får vi en dags förbrukning på 60 kWh och vill vi kunna driva 50% från batterierna behöver vi kunna plocka ut 30 kWh ut batteri banken.

En 48V bank har egentligen 51,2V (4x12,8) om vi sedan delar 30.000 Wh med 51,2V ser vi att vi kommer behöva en batteri bank på minst 586Ah osv.

5. Solpaneler & regulatorer
Vanligtvis hanteras solpaneler med tillhörande regulatorer som en fristående lösning för laddning av batteri banken, vilket minskar eller under vissa perioder helt eliminerar behovet av laddning från det fasta elnätet. Används Victron Energys regulatorer med stöd för övervakning kan dessa kopplas ihop med Cerbo GX för övervakning och managering.

Observera att solpanelerna ger som minst effekt under de månader (oktober till februari) som el behovet normalt är som stört och att snötäckta paneler inte ger någon effekt alls.

Nedanstående graf visar hur effekten varierar över året i Stockholmsområdet.

6. Elverk
Det går bra att använda de flesta typer av elverk hela vägen från små med 1-fas till stora kraftfulla 3-fas elverk, dock skiljer sig inkoppling utifrån uppsatt system och typ av elverk.

Används en inverter/laddare av Quattro typ kopplas elverket in direkt på avsedd ingång och beroende på om det är en 1 eller 3-fas lösning får elverket anpassas därefter. Har man istället en lösning som bygger på MultiPlus (utan ingång för elverk) kompletterar man normalt lösningen med en batteriladdare såsom Skylla TG (om det är ett 48V system) som sedan kopplas till elverket som i detta fallet är 1-fas.

Med hjälp av Cerbo GX som finns med under system övervakning kan starta elverket automatiskt vid behov, exempelvis om batterikapaciteten på en Litium bank är under 30% samtidigt som förbrukningen på AC sidan överstiger ett visst värde (under förutsättning att elverket har stöd för det).

7. Övrigt
Under övrigt räknar vi in kablage, säkringar, huvudbrytare eller övrigt installationsmaterial som kan vara svårt att uppskatta exakt före själva installationen och det kan vara klokt att budgetera runt 10 000 – 15 000 kr för dessa komponenter.

Exempelsystem
Nedan har vi tre olika exempel system som sträcker sig från en 3-fas lösning med elverk som backup till en 3-fas lösning utan elverk och slutligen en 1-fas lösning tänkte att driva en specifik last såsom en luft-luft värmepump eller liknande.

Victron Energy 3-fas Quattro-II lösning med elverk

Komponent lista (exklusive elverk, sol och installationsmaterial)

Victron Energy 3-fas MultiPlus-II lösning

Komponent lista (exklusive sol och installationsmaterial)

Victron Energy 1-fas MultiPlus lösning

Komponent lista (exklusive sol och installationsmaterial)

För er som vill veta lite mer finns även ett "webinar" från Victron Energy på ämnet som fortfarande är relevant även om det är från 2016. Se även våra övriga blogg poster gällande produkter och lösningar från Victron Energy.