¿Puedo tener medición neta con un ATS entre la red eléctrica y las baterías y diversas entradas de energía (solar, eólica, generador) detrás de las baterías?

En cuanto a sus preguntas directas,

¿Es esta una configuración válida y compatible con el código para una medición neta segura y compatible con los servicios públicos?
¿He descrito algo (aparte de la conexión del automóvil) que no funciona de la manera que creo que funcionará?
Hay interruptores de transferencia manual de 4 vías, ¿verdad?

Estos reflejan una "brecha de habilidades" que es bastante enorme y demasiado grande para abordarla en el formato de preguntas y respuestas de StackExchange.

¿Es la idea siquiera factible? ¿Vale la pena el esfuerzo de subir de nivel? SÍ.

Lo que quiere hacer realmente no es un problema, ni siquiera con el equipo solar estándar que existe desde hace más de una década.

En particular, el objetivo de "poder de mezcla" es mucho más fácil de lo que piensas y ni siquiera requiere interruptores. La clave es hacer la mezcla en el lado de DC. La CC no requiere sincronización como lo hace la CA, y múltiples cargadores de batería pueden actuar en el mismo banco de baterías simultáneamente, "rellenando sobre la marcha" la energía que se extrae del sistema. Así funciona ya el alternador/batería de un coche de gasolina.

Mi preocupación, sin embargo, es que ya estoy pasando por encima de tu cabeza . Para construir un sistema personalizado de este tipo, simplemente necesita el conocimiento previo; no hay sustituto.

Eso sí, si opta por sistemas comerciales listos para usar, hacen algunas cosas muy complicadas con enclavamientos e interruptores de transferencia, porque buscan el ahorro de costos de usar el mismo inversor para la operación de conexión a red y de red. Sin embargo, a mi modo de ver, esto complica enormemente el sistema y requiere un nivel de certificación mucho más alto; Creo que un sistema de "2 inversores" es mucho más simple.

Considere un sistema simple de conexión a la red. Se parece a esto.

Por supuesto, en una instalación comercial, el "controlador" y el "inversor conectado a la red" simplemente se venden como una sola unidad. Y la única unidad no proporciona "batería" en absoluto; es todo basura.

"Dump" es un conjunto de terminales en mejores controladores de carga. Si el sistema solar está generando más energía de la que pueden usar la batería + las cargas, se enruta a "descarga". Un sistema simple conectado a la red no tiene batería ni cargas de CC, por lo que todo es basura.

Los inversores conectados a la red son muy especiales y muy extraños y sus características son bastante diferentes a las de los inversores fuera de la red. Por ejemplo, un inversor Grid-Tie detecta activamente la presencia de la red eléctrica y se apagará si no está presente; ese es un requisito de UL 1741. No se pueden utilizar para inversores aislados.

Los dibujé por separado por razones que serán obvias.

Agregue una batería, un inversor de CC y un subpanel

Ahora, agreguemos una batería, un inversor del lado de CC y un subpanel de cargas críticas (que realmente puede ser un subpanel de todas las cargas si realmente lo desea).

¿Qué tenemos aquí? Ahora tenemos un sistema de batería. Está utilizando un segundo inversor, el "Inversor fuera de la red", para hacer que la CA impulse las cargas en el subpanel. El subpanel tiene un enclavamiento de $ 50, que se puede transferir a la "utilidad" o al "inversor".

Tenga en cuenta que el controlador de carga, la batería y el inversor fuera de la red simplemente están unidos ; aquí no se necesita un divisor elegante porque es un sistema de CC.

Molino de viento también

Bien, para un molino de viento, solo agrega otro controlador de carga. Necesita un controlador de carga para evitar que el molino de viento sobrecargue la batería, y esto también conecta el hotshot a la batería. Como es alimentación de CC, esto funciona.

Ahora el controlador de carga de viento puede tener sus propios terminales de "descarga". Puede alimentarlo a un segundo inversor Grid-Tie UL 1741 y también alimentarlo al panel principal.

O por más dinero, puede seleccionar un controlador de carga especial que tenga entradas para energía solar Y eólica.

Subpanel cambiado a solar. Rejilla todavía arriba.

Ahora, me gustaría que considerara lo que sucede cuando el subpanel se pone en modo "fuera de la red", pero la red en realidad está activa . La conexión entre el "panel principal" y "ATS/interlock" está efectivamente fuera de la imagen. Aquí está el diagrama simplificado.

En esta posición del interruptor, las cargas del subpanel funcionan con batería/inversor. El controlador de carga alimenta las cargas y recarga la batería, pero ¿qué sucede si la energía solar produce más de lo que necesitan la batería y las cargas? Bueno, mira eso. La energía de desecho sale por los terminales de "descarga" al inversor conectado a la red y se la vende a la compañía eléctrica ya que la red está funcionando. ¿No es eso agradable?

Y esto simplemente sucede automáticamente, no es necesario activar ningún interruptor.

Ah, y agregué un cargador de batería para que, en teoría, pudiera hacer funcionar el subpanel 24x7 en todo momento sin batería, con la red eléctrica de CA "compensando" cualquier energía que la energía solar o eólica no pudiera suministrar. El cargador de batería tendría que ser bastante grande, ya que llevaría todas las cargas del subpanel mientras también carga la batería. Esta sería una conversión dual en todo momento: CA a CC de vuelta a CA, que es menos eficiente que un interruptor de transferencia; sin embargo, esto es exactamente lo que hacen los UPS "en línea" todo el tiempo . Tenga en cuenta que esta configuración hace todo lo que está diciendo, pero no tiene ningún interruptor.

No estoy sugiriendo que elimine el ATS/enclavamiento: un enclavamiento manual cuesta $ 100 míseros y eso es un seguro barato. Solo quería ilustrar qué tan bien podría funcionar el sistema si lo hace.

Apoyemos un generador y una salida de conveniencia EV

Aquí, redirigimos el cargador de batería para que se alimente desde una entrada como su CS6375. Ahora puede conectar un generador directamente al cargador de batería. "Eso fue fácil"

Ah, y tu tienes un Vehiculo Electrico? Muchos vehículos eléctricos incluyen una toma de corriente bastante fuerte de 120 V o incluso de 240 V para acampar o durante cortes de energía. No piratee su EV, obtenga uno que tenga esa característica. (diablos, el híbrido Chevy C1500 Silverado 2004, sí, que realmente existió tenía esa función, brindando 3600 vatios (120 V a 30 A). Es simplemente desvergonzado que cualquier EV se envíe sin esta función, ¡ya que es tan fácil !)

Oh, la red está funcionando, dices, ¿y te gustaría recargar las baterías con energía de la red? Pues mira eso. Justo al lado de la entrada hay una salida que está conectada a la red eléctrica. Simplemente tiene un cable de extensión de 3 pies que conecta la entrada con la salida. "Eso fue fácil"

Vamos a alimentar las cargas de DCable en DC.

Muchas cargas en su casa son perfectamente capaces de funcionar con alimentación de CC. Iluminación, televisores, computadoras, la mayoría de los módems y enrutadores de Internet, y cualquier cargador de teléfono celular (en los EE. UU., muchas más tiendas venden cargadores USB de 12 V que huevos).

Por lo tanto, sugiero poner cualquier carga doméstica en CC que se pueda poner en CC, especialmente si su batería principal (o una batería auxiliar) es de 12 voltios. Da la casualidad de que ciertos paneles de servicio comercializados para los consumidores y vendidos en Home Depot están certificados para DC; estoy hablando de la familia "QO" de Square D. Así que aquí estoy revisando el dibujo un poco más para mostrar eso. (y revertí la "entrada de energía" solo porque mi dibujo de stock no tiene eso, pero aún puede hacerlo).

Entonces, en la parte inferior izquierda, tiene un bus maestro de CC que está bastante ocupado. Tiene 3 entradas de energía: cargador de batería; controlador de carga solar y controlador de carga eólica (no se muestra en la imagen), todos juntos en un autobús. Eso es posible porque es DC. No puede simplemente fusionar fuentes de CA como esta; eso requiere una complejidad increíble (que sí tienen los inversores conectados a la red UL 1741). Pero con DC está bien. Luego, tiene el respaldo de la batería mientras tiene 2 salidas: el panel de carga de CC y el inversor fuera de la red.

Aquí hay una respuesta de hombre de paja ... probablemente será derribada por aquellos que saben, pero tal vez valga la pena discutirla. Podría montar un MTS de 4 vías con dos paneles de interruptores. El primero, bidireccional, tendría un enclavamiento y seleccionaría entre Utilidad o una alimentación desde el otro panel. El otro, de 3 vías, no tendría enclavamientos, y seleccionaría una fuente encendiéndola, y solo ella. Dependerá de usted administrar el inicio y el apagado ordenados de las fuentes. Esto no violaría los requisitos de la Utilidad ya que todo está detrás de un enclavamiento desde su perspectiva. No sé si violaría algún otro requisito del código. Si desea freír su molino de viento con su generador, puede haber o no regulaciones para desanimarlo. Hay formas de hacer funcionar los generadores en paralelo y tal vez podría emplearlos para conectar en paralelo dos o tres de sus propias fuentes de energía en lugar de cambiar entre ellas. Con suerte, alguna orientación seguirá en los comentarios o una mejor respuesta.