Што такое сістэма фотаэлектрычных батарэй? Поўны даведнік па захоўванні сонечнай энергіі

Забяспечваем вашу будучыню энергіяй: чаму важна захоўваць сонечную энергію

Сонечныя панэлі (фотаэлектрычныя або фотаэлектрычныя сістэмы) зрабілі рэвалюцыю ў тым, як мы вырабляем электрычнасць, прапаноўваючы чыстую, аднаўляльную крыніцу энергіі прама з нашых дахаў. Аднак сонечная энергія мае адну ўласцівую праблему: панэлі вырабляюць электрычнасць толькі тады, калі свеціць сонца. Што адбываецца ўначы або ў вельмі пахмурныя дні? А як наконт адключэння электраэнергіі ў сетцы? Гэтая перыядычнасць часта азначае залежнасць ад традыцыйнай сеткі, што абмяжоўвае ўвесь патэнцыял вашых інвестыцый у сонечную энергію.

Вось тут і прыходзіць на дапамогу сістэма фотаэлектрычных акумулятараў. Уявіце, што вы збіраеце лішнюю, нявыкарыстаную сонечную энергію, якую вашы панэлі генеруюць у гадзіны пік светлавога дня, і захоўваеце яе на потым. Менавіта гэта дазваляе вам рабіць сістэма назапашвання сонечнай энергіі. Гэта змяняе правілы гульні ў энергетычнай незалежнасці і эфектыўнасці. Гэта кіраўніцтва раскажа вам усё, што вам трэба ведаць пра сістэмы фотаэлектрычных акумулятараў: што яны сабой уяўляюць, як яны працуюць, якія іх кампаненты, перавагі і ключавыя меркаванні.

Вызначэнне сістэмы фотаэлектрычных батарэй: больш чым проста сонечныя панэлі

Што гэта такое?

Проста кажучы, сістэма фотаэлектрычных акумулятараў спалучае ў сабе стандартныя сонечныя панэлі з акумулятарным назапашвальнікам. Пакуль вашы сонечныя панэлі пераўтвараюць сонечнае святло ў электрычнасць (пастаянны ток), акумулятар назапашвае лішнюю электрычнасць, якая не выкарыстоўваецца неадкладна вашым домам. Гэтую назапашаную энергію можна выкарыстоўваць пазней, напрыклад, вечарам, ноччу або ў якасці рэзервовага харчавання, калі электрасетка выходзіць з ладу.

Гэта кардынальна адрозніваецца ад стандартнай сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы, падключанай да сеткі, без назапашвання. У такіх сістэмах любая лішняя выпрацаваная сонечная энергія звычайна адпраўляецца назад у энергасістэму (часта для атрымання крэдыту, вядомага як нета-ўлічэнне). Сістэма фотаэлектрычных батарэй аддае прыярытэт захоўванню гэтай лішняй энергіі ў першую чаргу для ўласнага выкарыстання, максімізуючы вашу самастойнасць.

Разуменне ключавых тэрмінаў

PV (фотаэлектрыка):Тэхналогія, якая выкарыстоўваецца ў сонечных панэлях для непасрэднага пераўтварэння сонечнага святла ў электрычнасць.
Захоўванне батарэі:Кампанент, які захоўвае пастаянны ток, выпрацоўваны сонечнымі панэлямі, для наступнага выкарыстання.
Тыпы сістэм і батарэі:

• Прывязаны да сеткі:Падключана да электрасеткі. Тут устаноўлена сістэма фотаэлектрычных акумулятараў, якая захоўвае энергію для наступнага выкарыстання, зніжаючы залежнасць ад сеткі і патэнцыйна забяспечваючы рэзервовае энергазабеспячэнне.
• Па-за сеткай:Цалкам незалежны ад электрасеткі. Батарэі неабходныя для захоўвання энергіі для бесперапыннага выкарыстання.
• Гібрыд:Падключаны да сеткі, але з магчымасцю рэзервовага харчавання ад акумулятара, прапаноўваючы лепшае з абодвух светаў.

Як працуе сістэма фотаэлектрычных батарэй? (Дзень, ноч і адключэнні)

Асноўны прынцып: цыклы зарадкі і разрадкі

Сістэма інтэлектуальна кіруе патокам энергіі ў залежнасці ад вытворчасці сонечнай энергіі, патрэбаў дома ў энергіі і стану зарада акумулятара. Яна працуе з асобнымі цыкламі зарадкі і разрадкі.

Сцэнар 1: Сонечны дзень — высокая прадукцыйнасць

Сонечныя панэлі выпрацоўваюць пастаянны ток.
Гэта электрычнасць спачатку забяспечвае энергіяй бытавую тэхніку і нагрузкі вашага дома непасрэдна (пасля пераўтварэння ў пераменны ток інвертарам).
Любая лішняя сонечная электрычнасць затым выкарыстоўваецца для зарадкі акумулятара.
Калі акумулятар цалкам зараджаны і патрэбы вашага дома задаволеныя, лішак энергіі можа быць адпраўлены ў сетку (у залежнасці ад налад сістэмы і дамоваў аб камунальных паслугах).

Сцэнар 2: Начны час або нізкая сонечная асветленасць

Сонечныя панэлі вырабляюць мала энергіі або зусім не вырабляюць.
Назапашаная ў акумулятары энергія разраджаецца (пераўтвараецца ў пераменны ток) для харчавання нагрузак вашага дома.
Калі акумулятар разрадзіцца або спажыванне энергіі перавысіць яго магутнасць, сістэма аўтаматычна будзе атрымліваць неабходную энергію з электрасеткі.

Сцэнар 3: Адключэнне электраэнергіі ў сетцы

Сістэма выяўляе паломку ў сетцы.
Калі прылада прызначана для рэзервовага харчавання, яна аўтаматычна адключаецца ад сеткі (астраўковае харчаванне) для бяспекі.
Затым ён выкарыстоўвае назапашаную энергію батарэі для харчавання загадзя выбраных важных ланцугоў/нагрузак у вашым доме (напрыклад, лямпачак, халадзільніка, Wi-Fi). Працягласць залежыць ад ёмістасці батарэі і памеру нагрузкі.

Анатомія сістэмы фотаэлектрычных батарэй: тлумачэнне ключавых кампанентаў

Сістэма фотаэлектрычных батарэй складаецца з некалькіх асноўных кампанентаў, якія працуюць разам:

Сонечныя панэлі (фотаэлектрычныя модулі):Злавіце сонечнае святло і пераўтварыце яго ў пастаянны электрычны ток.
Сонечная батарэя:Захоўвае пастаянны ток. Гэта сэрца сістэмы захоўвання. Даступныя розныя хімічныя складнікі і ёмістасці.
Інвертар(ы):Пераўтварае пастаянны ток (ад панэляў/батарэі) у пераменны ток (які выкарыстоўваецца бытавой тэхнікай). Гібрыдныя інвертары распаўсюджаныя ў акумулятарных сістэмах, бо яны могуць адначасова кіраваць патокам энергіі ад панэляў, акумулятара і сеткі. У некаторых сістэмах могуць выкарыстоўвацца асобныя інвертары для панэляў і акумулятара (сувязь пераменнага току). (Прапанова ўнутранай спасылкі: спасылка на старонку, якая тлумачыць сонечныя інвертары)
Сістэма кіравання батарэямі (BMS):Электронная сістэма, інтэграваная ў акумулятарную батарэю, якая кантралюе яе стан (тэмпературу, напружанне, зарад), абараняе яе ад перазарадкі/разрадкі, аптымізуе прадукцыйнасць і тэрмін службы.
Кантролер зарада (часта інтэграваны, мае вырашальнае значэнне для некаторых сістэм):Рэгулюе пастаянны ток ад панэляў для бяспечнай зарадкі акумулятара, прадухіляючы перазарадку, асабліва важна ў сістэмах з падключэннем да пастаяннага току або аўтаномных сістэмах. Часта інтэгруецца ў гібрыдныя інвертары.
Сістэма маніторынгу:Праграмнае забеспячэнне (звычайна праграма або вэб-партал), якое дазваляе ўладальнікам дамоў адсочваць вытворчасць энергіі, спажыванне, стан батарэі і прадукцыйнасць сістэмы ў рэжыме рэальнага часу.

Якія тыпы акумулятараў найбольш распаўсюджаныя ў фотаэлектрычных сістэмах?

Батарэя — гэта вельмі важны выбар. Сёння выкарыстоўваюцца два асноўныя тыпы:

Літый-іённы (Li-ion): папулярны выбар

Падтыпы:Звычайна літый-жалезафасфат (LFP або LiFePO4), вядомы сваёй бяспекай і даўгавечнасцю, і нікель-марганцава-кобальтавы (NMC), вядомы сваёй шчыльнасцю энергіі.
Плюсы:Высокая шчыльнасць энергіі (больш захоўвання ў меншай прасторы), большы тэрмін службы (больш цыклаў зарадкі), большая глыбіня разраду (DoD - выкарыстоўвае больш назапашанай энергіі), высокая эфектыўнасць, звычайна не патрабуе абслугоўвання.
Мінусы:Больш высокія першапачатковыя выдаткі ў параўнанні са свінцова-кіслотнымі акумулятарамі.

Свінцова-кіслотны акумулятар: традыцыйны варыянт

Тыпы:Затопленыя (патрабуюць абслугоўвання — даліванне дыстыляванай вады) і герметычныя (AGM/гелевыя — не патрабуюць абслугоўвання).
Плюсы:Нізкі пачатковы кошт, правераная тэхналогія.
Мінусы:Карацейшы тэрмін службы, ніжэйшы ўзровень абароны ЗША (немагчыма выкарыстоўваць столькі захоўваемай ёмістасці без пашкоджанняў), больш цяжкая/аб'ёмная, ніжэйшая эфектыўнасць, можа патрабаваць вентыляцыі (затапленне).

Сонечныя батарэі BSLBATT у асноўным заснаваныя на рашэннях для захоўвання LiFePO4 ад 5 вядучых сусветных вытворцаў LiFePO4, такіх як EVE, REPT.

Ключавыя фактары для параўнання:

Магутнасць (кВт·г):Колькі энергіі можа захоўваць акумулятар.
Намінальная магутнасць (кВт):Колькі энергіі можа забяспечыць акумулятар адначасова (вызначае, колькі/якія прыборы ён можа працаваць адначасова).
Глыбіня выкіду (DoD):Працэнт ад агульнай ёмістасці, які можна бяспечна выкарыстоўваць (напрыклад, 90% ад DoD азначае, што вы можаце выкарыстоўваць 9 кВт·г ад батарэі ёмістасцю 10 кВт·г). Чым вышэй, тым лепш.
Эфектыўнасць перадачы туды і назад (%):Выхадная энергія ў параўнанні з уваходнай энергіяй. Чым вышэй энергія, тым меншыя страты энергіі падчас зарадкі/разрадкі.
Працягласць жыцця (цыклы / гады):Колькі разоў акумулятар можна зараджаць/разраджаць, перш чым яго ёмістасць значна знізіцца. Часта гарантыя дзейнічае пэўную колькасць гадоў або цыклаў.
Гарантыя:Вырашальна важны для абароны вашых інвестыцый. Звярніце ўвагу на колькасць гадоў гарантыі, цыклы гарантыі і працягласць гарантыйнага тэрміну.
Бяспека:Шукайце сертыфікаты (напрыклад,UL / ІЭКстандарты). LFP звычайна лічыцца вельмі бяспечным.
Кошт:Улічвайце пачатковыя выдаткі ў параўнанні з пажыццёвай каштоўнасцю ($/кВт·г, якая захоўваецца на працягу тэрміну службы).

Якое напружанне фотаэлектрычнай батарэі?

Калі гаворка ідзе пра фотаэлектрычныя батарэі, «напружанне» — гэта не адна фіксаваная лічба.Гэта залежыць ад хімічнага складу батарэі, таго, як асобныя элементы батарэі сканфігураваны ў блоку, і агульных мэтаў праектавання сістэмы назапашвання сонечнай энергіі. Вось што вам трэба ведаць:

Намінальнае напружанне: гэта эталоннае напружанне, якое часта выкарыстоўваецца для класіфікацыі акумулятараў або сістэм.

Сістэмы ніжэйшага напружання (гістарычна распаўсюджаныя):Традыцыйныя аўтаномныя або меншыя сістэмы часта выкарыстоўвалі намінальнае напружанне, такое як 12 В, 24 В або 48 В пастаяннага току. Свінцова-кіслотныя акумулятары звычайна даступныя ў гэтых канфігурацыях напружання. Некаторыя модульныя літый-іённыя сістэмы таксама працуюць у51,2 Вдыяпазон, вядомы сваёй адноснай бяспекай і сумяшчальнасцю з многімі аўтаномнымі інвертарамі.

Сістэмы больш высокага напружання (сучасная тэндэнцыя):Большасць сучасных літый-іённых акумулятарных сістэм, падключаных да электрычнай сеткі, працуюць пры значна больш высокім пастаянным напружанні, часта ад 200 В да 800 В, прычым даволі распаўсюджаным з'яўляецца напружанне каля 400 В.

Напружанне ячэйкі ў параўнанні з напружаннем сістэмы:

Асобныя акумулятарныя элементы маюць значна ніжэйшае напружанне (напрыклад, элемент LiFePO4 намінальна мае 3,2 В).
Каб дасягнуць патрэбнага напружання сістэмы (напрыклад, 48 В або 400 В), унутры акумулятарнага модуля або блока шмат элементаў злучаюцца паслядоўна (напружанне сумуецца). Паралельнае злучэнне модуляў павялічвае агульную ёмістасць (Аг/кВтг), захоўваючы пры гэтым напружанне нязменным.

Чаму мае значэнне напружанне?

Эфектыўнасць:У сістэмах больш высокага напружання звычайна назіраюцца меншыя страты энергіі ў правадніцтве пры аднолькавай колькасці перадаванай магутнасці (магутнасць = напружанне х ток). Гэта можа азначаць крыху большую агульную эфектыўнасць сістэмы.
Выдаткі на праводку:Больш высокае напружанне дазваляе выкарыстоўваць меншы ток, што азначае, што паміж акумулятарам і гібрыдным інвертарам можна выкарыстоўваць больш тонкую (і часта таннейшую) медную праводку.
Сумяшчальнасць з інвертарам:Напружанне акумулятара павінна быць сумяшчальным з дыяпазонам уваходнага пастаяннага напружання падлучанага гібрыднага інвертара. Высокавольтныя акумулятары падключаюцца да высокавольтных інвертараў, іБатарэі 51,2 Вспалучаецца з інвертарамі 51,2 В.
Бяспека і ўстаноўка:Сістэмы больш высокага напружання (звычайна >60 В пастаяннага току) патрабуюць больш строгіх пратаколаў бяспекі і працэдур апрацоўкі падчас усталёўкі і абслугоўвання, што часта прадугледжваецца электрычнымі нормамі. Імі павінны займацца толькі кваліфікаваныя спецыялісты.

Якое напружанне правільнае?

Для сучасных дамоў, падлучаных да электрасеткі, якія шукаюць эфектыўнае захоўванне і рэзервовае капіраванне энергіі,высокавольтныя (напрыклад, ~400 В) літый-іённыя сістэмыстановяцца ўсё больш стандартнымі і добра спалучаюцца з эфектыўнымі гібрыднымі інвертарамі.
Для невялікіх аўтаномных прымяненняў, аўтадомаў або мадэрнізацыі пэўных старых сістэм сістэмы 48 В (як літыевыя, так і свінцова-кіслотныя) застаюцца актуальнымі і шырока падтрымліваюцца.
У канчатковым выніку, канкрэтнае напружанне вашай сістэмы фотаэлектрычных акумулятараў будзе вызначацца канструкцыяй вытворцы і яе сумяшчальнасцю з абраным інвертарам і агульнай архітэктурай сістэмы. Пры параўнанні сістэм разуменне таго, ці з'яўляецца гэта сістэма «нізкага напружання» (звычайна 48 В) ці «высокага напружання», дапамагае ацаніць яе характарыстыкі і сумяшчальнасць.

Азнаёмцеся з артыкулам пра высакавольтныя акумулятары і нізкавольтныя акумулятары.

Планаванне інвестыцый: ключавыя меркаванні перад купляй

Інвестыцыі ў сістэму фотаэлектрычных акумулятараў патрабуюць стараннага планавання:

Выбар памеру вашай сістэмы:Не перавышайце і не змяншайце памер батарэі. Памер батарэі (кВт·г) залежыць ад сярэднясутачнага спажывання энергіі, памеру сонечнай сістэмы (кВт), колькасці рэзервовай энергіі, якую вы хочаце выкарыстоўваць падчас адключэнняў, і вашых мэтаў (максімальная эканомія ў параўнанні з базавай рэзервовай энергіяй). Прафесійны мантажнік можа дапамагчы ў гэтым.
Разуменне выдаткаў:Улічыце кошт самой батарэі, інвертара (калі мадэрнізуецца/гібрыдны), працы па ўсталёўцы, патэнцыйнай мадэрнізацыі электрычных панэляў і дазволаў. Спытайце пра агульны кошт усталёўкі і патэнцыйную доўгатэрміновую эканомію (рэнтабельнасць інвестыцый – ROI).
Пошук кваліфікаваных усталёўшчыкаў:Гэта вельмі важна для бяспекі і прадукцыйнасці. Шукайце вопытных, сертыфікаваных усталёўшчыкаў (напрыклад, сертыфікаваных NABCEP у ЗША) з добрымі водгукамі і спецыяльным вопытам працы з сістэмамі акумулявання батарэй.
Гарантыі маюць значэнне:Прачытайце дробны шрыфт. Звярніце ўвагу на тэрмін гарантыі (у гадах), гарантыю на цыклы службы і працэнт гарантаванай ёмістасці пасля заканчэння гарантыйнага тэрміну. ​​Часта існуюць асобныя гарантыі на акумулятар, інвертар і якасць ўстаноўкі.
Месца ўстаноўкі і абслугоўванне:Акумулятары патрабуюць пэўнай тэмпературы працы і прасторы. Падумайце пра размяшчэнне (гараж, падсобнае памяшканне, на вуліцы). Большасць сучасных літый-іённых акумулятараў патрабуюць мала абслугоўвання або зусім не патрабуюць яго, у адрозненне ад затопленых свінцова-кіслотных акумулятараў.
Арыентацыя на правілы і стымулы:Праверце мясцовыя будаўнічыя нормы, патрабаванні да падключэння камунальных службаў (дазвол на падключэнне) і даступныя фінансавыя стымулы. Яны могуць істотна паўплываць на кошт (напрыклад,Федэральная падатковая льгота на інвестыцыі ў сонечную энергію ЗША (ITC)часта датычыцца акумулятараў, якія зараджаюцца сонечнай энергіяй, плюс дзяржаўныя/мясцовыя зніжкі).

Сістэма фотаэлектрычных акумулятараў супраць стандартнай сонечнай энергіі, падключанай да сеткі: у чым розніца?

Часта задаваныя пытанні (FAQ) аб сістэмах фотаэлектрычных акумулятараў

Пытанне 1: Ці магу я дадаць акумулятар да маёй існуючай сонечнай сістэмы?

A: Так, часта гэта магчыма праз «пераменнае падключэнне», калі акумулятар і яго ўласны інвертар дадаюцца да вашай існуючай сонечнай устаноўкі. Сумяшчальнасць павінен праверыць спецыяліст. Падключэнне пастаяннага току (сумеснае выкарыстанне інвертара) можа запатрабаваць замены існуючага інвертара на гібрыдную мадэль.

Пытанне 2: Як доўга звычайна працуюць сонечныя батарэі?

A: Тэрмін службы залежыць ад тыпу, выкарыстання і ўмоў. На сучасныя літый-іённыя акумулятары (асабліва LFP) часта распаўсюджваецца гарантыя на 10-15 гадоў або пэўную колькасць цыклаў (напрыклад, 6000-10 000 цыклаў) і патэнцыйна могуць праслужыць даўжэй. Свінцова-кіслотныя акумулятары звычайна служаць 3-7 гадоў.

Пытанне 3: Які сярэдні кошт хатняй сістэмы сонечных батарэй?

A: Кошт моцна адрозніваецца ў залежнасці ад памеру (кВт·г), маркі, тыпу і складанасці ўстаноўкі. Уключаючы ўстаноўку, чакайце, што выдаткі складзе прыкладна ад 800 да 1500 долараў ЗША і больш за кВт·г ёмістасці акумулятара (па стане на пачатак 2024 года, праверце бягучыя цэны). Стымулы могуць значна знізіць гэты кошт.

Пытанне 4: Ці варта ўсталёўваць сонечную батарэю, калі ў мяне ёсць сеткавы ўлік?

A: Гэта залежыць ад сітуацыі. Калі крэдыты на чыстае ўлічэнне будуць шчодрымі (суадносіны 1:1), чыстая эканомія на рахунках можа быць меншай. Аднак батарэі ўсё яшчэ забяспечваюць рэзервовае харчаванне, дапамагаюць пазбегнуць высокіх плацяжоў за час выкарыстання і павялічваюць спажыванне ўласнай энергіі, што мае каштоўнасць, якая выходзіць за рамкі крэдытаў на чыстае ўлічэнне. Каштоўнасць прапановы павялічваецца, калі палітыка чыстага ўлічэння стане менш спрыяльнай.

Пытанне 5: Колькі абслугоўвання патрабуюць сонечныя батарэі?

A: Сучасныя літый-іённыя акумулятары практычна не патрабуюць абслугоўвання. Свінцова-кіслотныя акумулятары (асабліва затопленыя тыпы) патрабуюць перыядычнай праверкі, чысткі і далівання дыстыляванай вады. Усталёўшчыкі могуць даць парады па любых канкрэтных рэкамендацыях вытворцы.

Пытанне 6: Ці бяспечныя сістэмы фотаэлектрычных акумулятараў?

A: Пры правільнай усталёўцы кваліфікаванымі спецыялістамі з выкарыстаннем сертыфікаванага абсталявання (напрыклад, акумулятараў і інвертараў, сертыфікаваных UL), сістэмы фотаэлектрычных акумулятараў вельмі бяспечныя. Літый-жалезны фасфат (LFP) асабліва вядомы сваёй тэрмічнай стабільнасцю і профілем бяспекі. Правільная ўстаноўка і выкананне нормаў маюць вырашальнае значэнне.

Выснова: ці з'яўляецца сістэма фотаэлектрычных батарэй правільным выбарам для вас?

Сістэма фотаэлектрычных батарэй уяўляе сабой значны крок да кантролю энергіі, эканоміі выдаткаў і ўстойлівасці. Захоўваючы бясплатную энергію, якая выпрацоўваецца сонечнымі панэлямі, вы можаце забяспечваць свой дом электраэнергіяй яшчэ доўга пасля заходу сонца, значна скараціць залежнасць ад электрасеткі і падтрымліваць святло ўключаным падчас адключэнняў.

Нягледзячы на ​​тое, што першапачатковыя інвестыцыі вышэйшыя за стандартную сонечную сістэму, яе перавагі, у прыватнасці, энергетычная незалежнасць, значная доўгатэрміновая эканомія (асабліва з ростам выдаткаў на камунальныя паслугі або тарыфаў на выкарыстанне цяпла), а таксама неацэннае рэзервовае харчаванне, робяць яе пераканаўчым выбарам для многіх уладальнікаў дамоў.

Ацаніце свае мадэлі спажывання энергіі (Глядзіце наш калькулятар сонечных батарэй), ваша жаданне мець рэзервовае харчаванне, мясцовыя тарыфы і правілы камунальных паслуг, а таксама даступныя стымулы. Калі максімізацыя вашых інвестыцый у сонечную энергію і забеспячэнне электраэнергіяй вашага дома з'яўляюцца прыярытэтамі, сістэма фотаэлектрычных батарэй, верагодна, будзе выдатным выбарам для вашай энергетычнай будучыні.