Mis on PV-akusüsteem? Teie täielik päikeseenergia salvestamise juhend

Tuleviku energia tagamine: miks päikeseenergia salvestamine on oluline

Päikesepaneelid (fotogalvaanilised ehk PV-süsteemid) on muutnud elektrienergia tootmist revolutsiooniliselt, pakkudes puhast ja taastuvat energiaallikat otse meie katustelt. Päikeseenergial on aga loomupärane väljakutse: paneelid toodavad elektrit ainult siis, kui päike paistab. Mis juhtub öösel või tugevalt pilvise ilmaga? Ja kuidas on lood elektrikatkestustega? See katkendlikkus tähendab sageli traditsioonilisele elektrivõrgule lootmist, mis piirab teie päikeseenergia investeeringu täielikku potentsiaali.

Siin tulebki mängu PV-akude süsteem. Kujutage ette, et teie paneelid tipptundidel tekitavad liigset ja kasutamata päikeseenergiat ja salvestate selle hilisemaks. Just seda päikeseenergia salvestussüsteem teil ka võimaldab. See muudab energia sõltumatust ja tõhusust. See juhend tutvustab teile kõike, mida peate teadma PV-akude süsteemide kohta: mis need on, kuidas need töötavad, millised on nende komponendid, eelised ja peamised kaalutlused.

PV-akusüsteemi defineerimine: enamat kui lihtsalt päikesepaneelid

Mis see täpselt on?

Lihtsamalt öeldes ühendab PV-akusüsteem tavalised päikesepaneelid aku salvestusseadmega. Samal ajal kui teie päikesepaneelid muudavad päikesevalguse elektriks (alalisvooluks), salvestab aku üleliigse elektri, mida teie kodu kohe ei kasuta. Seda salvestatud energiat saab seejärel kasutada hiljem, näiteks õhtul, öösel või varutoiteallikana, kui elektrivõrk katkeb.

See erineb põhimõtteliselt tavalisest võrguühendusega päikesepaneelide süsteemist ilma salvestuseta. Nendes süsteemides saadetakse kogu liigne päikeseenergia tavaliselt tagasi elektrivõrku (sageli krediidi saamiseks, mida nimetatakse netomõõtmiseks). Päikesepaneelide akusüsteem seab esikohale selle liigenergia salvestamise teie enda tarbeks, maksimeerides teie iseseisvust.

Põhiterminite mõistmine

PV (fotogalvaanika):Päikesepaneelides kasutatav tehnoloogia, mis muustab päikesevalguse otse elektriks.
Aku hoiustamine:Komponent, mis salvestab päikesepaneelide toodetud alalisvoolu hilisemaks kasutamiseks.
Süsteemitüübid ja akud:

• Ruudustikuga seotud:Ühendatud elektrivõrku. Siinne PV-akude süsteem salvestab energiat hilisemaks kasutamiseks, vähendades võrgust sõltuvust ja pakkudes potentsiaalselt varutoidet.
• Võrguväline:Täiesti sõltumatu elektrivõrgust. Akud on pidevaks kasutamiseks energia salvestamiseks hädavajalikud.
• Hübriid:Võrguühendusega, kuid akutoitel, pakkudes parimat mõlemast maailmast.

Kuidas PV akusüsteem töötab? (päeval, öösel ja katkestuste ajal)

Põhiprintsiip: laadimis- ja tühjenemistsüklid

Süsteem haldab energiavoogu nutikalt vastavalt päikeseenergia tootmisele, kodusele energiavajadusele ja aku laetuse tasemele. See töötab eraldi laadimis- ja tühjenemistsüklites.

Stsenaarium 1: Päikeseline päev – suur tootlikkus

Päikesepaneelid toodavad alalisvoolu.
See elekter annab esmalt otse jõudu teie kodumasinatele ja koormustele (pärast seda, kui inverter selle vahelduvvooluks muundab).
Seejärel kasutatakse aku laadimiseks päikeseenergia ülejääki.
Kui aku on täielikult laetud ja teie kodu vajadused on rahuldatud, võidakse võrku eksportida täiendavat üleliigset energiat (sõltuvalt süsteemi seadetest ja kommunaalteenuste lepingutest).

Stsenaarium 2: Öine või nõrk päikesevalgus

Päikesepaneelid toodavad vähe või üldse mitte elektrit.
Akus salvestatud energia tühjeneb (teisendatakse vahelduvvooluks), et toita teie kodu koormusi.
Kui aku tühjeneb või teie energiatarve ületab aku väljundvõimsuse, ammutab süsteem vajaliku energia automaatselt üldkasutatavast elektrivõrgust.

Stsenaarium 3: elektrikatkestus

Süsteem tuvastab võrgu rikke.
Kui see on loodud varutoiteallikana, siis see ohutuse tagamiseks automaatselt võrgust lahti lülitub (saarerežiim).
Seejärel kasutab see salvestatud akuenergiat teie kodus eelnevalt valitud oluliste vooluringide/koormuste (nt tuled, külmkapp, WiFi) toiteks. Kestus sõltub aku mahutavusest ja koormuse suurusest.

PV-akusüsteemi anatoomia: põhikomponentide selgitus

PV-akusüsteem koosneb mitmest põhikomponendist, mis töötavad koos:

Päikesepaneelid (PV moodulid):Jäädvustage päikesevalgust ja muutke see alalisvooluks.
Päikesepatarei:Salvestab alalisvooluenergiat. See on salvestussüsteemi süda. Saadaval on erinevad keemilised koostised ja mahutavused.
Inverter(id):Muundab alalisvoolu (paneelidest/akust) vahelduvvooluks (kasutatakse kodumasinates). Hübriid-inverterid on akusüsteemides levinud, kuna need suudavad samaaegselt hallata energiavoogu paneelidest, akust ja võrgust. Mõned süsteemid võivad paneelide ja aku jaoks kasutada eraldi invertereid (vahelduvvoolu ühendus). (Sisemine lingisoovitus: link lehele, mis selgitab päikeseinvertereid)
Aku haldussüsteem (BMS):Akusse integreeritud elektrooniline süsteem jälgib selle olekut (temperatuur, pinge, laetuse tase), kaitseb seda ülelaadimise/tühjenemise eest ning optimeerib jõudlust ja eluiga.
Laadimiskontroller (sageli integreeritud, mõne süsteemi puhul ülioluline):Reguleerib paneelidest tulevat alalisvoolu, et akut ohutult laadida, vältides ülelaadimist, mis on eriti oluline alalisvooluühendusega või võrguvälise süsteemi puhul. Sageli integreeritakse hübriid-inverteritesse.
Jälgimissüsteem:Tarkvara (tavaliselt rakendus või veebiportaal), mis võimaldab majaomanikel jälgida energiatootmist, tarbimist, aku olekut ja süsteemi jõudlust reaalajas.

Millist tüüpi akusid kasutatakse PV-süsteemides kõige sagedamini?

Aku on kriitilise tähtsusega valik. Tänapäeval kasutatakse peamiselt kahte tüüpi akusid:

Liitiumioonakud (Li-ioon): populaarne valik

Alamtüübid:Tavaliselt on tegemist liitiumraudfosfaadiga (LFP või LiFePO4), mis on tuntud oma ohutuse ja pikaealisuse poolest, ning nikkelmangaankoobaltiga (NMC), mis on tuntud oma energiatiheduse poolest.
Plussid:Suur energiatihedus (rohkem salvestusruumi väiksemas ruumis), pikem eluiga (rohkem laadimistsükleid), suurem tühjenemissügavus (DoD – kasutab rohkem salvestatud energiat), kõrge efektiivsus, üldiselt hooldusvaba.
Miinused:Kõrgem algkulu võrreldes pliiakudega.

Pliiakud: traditsiooniline variant

Tüübid:Üleujutatud (vajab hooldust – destilleeritud vee lisamist) ja suletud (AGM/geelaku – hooldusvaba).
Plussid:Madalamad algkulud, tõestatud tehnoloogia.
Miinused:Lühem eluiga, madalam kaitsepiirang (ei saa nii palju salvestatud mahtu kahjustusteta ära kasutada), raskem/kogukam, madalam efektiivsus, võib vajada ventilatsiooni (üleujutus).

BSLBATT päikesepatareid põhinevad peamiselt LiFePO4 salvestussüdamiku lahendustel maailma viiest juhtivast LiFePO4 tootjast, näiteks EVE ja REPT.

Võrdluse peamised tegurid:

Võimsus (kWh):Kui palju energiat aku mahutab.
Võimsus (kW):Kui palju energiat aku korraga pakkuda suudab (määrab, mitu/milliseid seadmeid see samaaegselt töötada saab).
Tühjendamise sügavus (DoD):Ohutult kasutatav kogumahutavuse protsent (nt 90% DoD-st tähendab, et 10 kWh akust saab kasutada 9 kWh). Kõrgem on parem.
Edasi-tagasi sõidu efektiivsus (%):Energia välja vs energia sisse. Kõrgem tähendab väiksemat energiakadu laadimise/tühjendamise ajal.
Eluiga (tsüklid / aastad):Mitu korda saab akut laadida/tühjendada enne, kui selle mahtuvus oluliselt langeb. Sageli kehtib garantii teatud arvu aastate või tsüklite kaupa.
Garantii:Ülioluline teie investeeringu kaitsmiseks. Vaadake garantiiaastaid, garanteeritud tsükleid ja garantii lõppemise mahtu.
Ohutus:Otsi sertifikaate (ntUL / IECstandardid). LFP-d peetakse üldiselt väga ohutuks.
Maksumus:Arvestage esialgse maksumusega võrreldes eluea väärtusega ($/kWh, mis on salvestatud seadme eluea jooksul).

Mis on PV aku pinge?

PV-akude puhul ei ole „pinge” üks kindel arv.See sõltub aku keemilisest koostisest, sellest, kuidas üksikud akuelemendid paki sees on konfigureeritud, ja päikeseenergia salvestussüsteemi üldistest disainieesmärkidest. Siin on see, mida peate teadma:

Nimipinge: see on võrdluspinge, mida sageli kasutatakse akude või süsteemide kategoriseerimiseks.

Madalama pingega süsteemid (ajalooliselt levinud):Traditsioonilised võrguvälised või väiksemad süsteemid kasutasid sageli nimipingeid nagu 12 V, 24 V või 48 V alalisvoolu. Pliiakud on tavaliselt saadaval nendes pingekonfiguratsioonides. Mõned modulaarsed liitiumioonsüsteemid töötavad ka51,2 Vtootesari, mis on tuntud oma suhtelise ohutuse ja paljude võrguväliste inverteritega ühilduvuse poolest.

Kõrgema pingega süsteemid (kaasaegne trend):Enamik tänapäevaseid elamute elektrivõrku ühendatud liitiumioonakusüsteeme töötavad oluliselt kõrgematel alalispingetel, sageli vahemikus 200 V kuni 800 V alalisvoolu, kusjuures umbes 400 V alalisvoolu on üsna tavaline.

Elementide pinge vs süsteemi pinge:

Üksikutel akuelementidel on palju madalam pinge (nt LiFePO4 elemendi nominaalne pinge on 3,2 V).
Soovitud süsteemipinge (näiteks 48 V või 400 V) saavutamiseks ühendatakse akumooduli või -paki sees palju elemente järjestikku (pinged summeeruvad). Moodulite paralleelne ühendamine suurendab koguvõimsust (Ah/kWh), hoides samal ajal pinget samaks.

Miks on pinge oluline?

Tõhusus:Kõrgema pingega süsteemides on juhtmestikus üldiselt väiksemad takistuslikud energiakaod sama võimsusülekande juures (võimsus = pinge x vool). See võib tähendada veidi paremat süsteemi üldist efektiivsust.
Juhtmestiku kulud:Kõrgem pinge võimaldab väiksemat voolutugevust, mis tähendab, et aku ja hübriidmuunduri vahel saab kasutada õhemat (ja sageli odavamat) vaskjuhtmestikku.
Inverteri ühilduvus:Aku pinge peab olema ühilduv ühendatud hübriidmuunduri alalisvoolu sisendpinge vahemikuga. Kõrgepingeakud sobivad kokku kõrgepingemuunduritega ja51,2 V akudsiduda 51,2 V inverteritega.
Ohutus ja paigaldus:Kõrgema pingega süsteemide (tavaliselt >60 V alalisvool) paigaldamise ja hooldamise ajal on vaja rangemaid ohutusprotokolle ja käsitsemisprotseduure, mis on sageli ette nähtud elektrieeskirjadega. Neid peaksid käsitsema ainult kvalifitseeritud spetsialistid.

Milline pinge on õige?

Kaasaegsete elektrivõrku ühendatud kodude jaoks, mis otsivad tõhusat energia salvestamist ja varutoidet,kõrgepinge (nt ~400 V) liitiumioonsüsteemidon üha enam standardiks, sobides hästi kokku tõhusate hübriidmuunduritega.
Väiksemate võrguväliste rakenduste, haagissuvilate või spetsiifiliste vananenud süsteemide uuenduste puhul on 48 V süsteemid (nii liitium- kui ka pliiakud) endiselt asjakohased ja laialdaselt toetatud.
Lõppkokkuvõttes määrab teie PV-akusüsteemi spetsiifiline pinge tootja konstruktsiooni ja selle ühilduvuse valitud inverteri ja üldise süsteemi arhitektuuriga. Süsteemide võrdlemisel aitab mõista, kas tegemist on „madalpinge” (tavaliselt 48 V) või „kõrgepinge” süsteemiga, hinnata selle omadusi ja ühilduvust.

Vaadake artiklit kõrgepinge akude ja madalpinge akude kohta.

Investeeringu planeerimine: peamised kaalutlused enne ostmist

Päikesepaneelide akusüsteemi investeerimine nõuab hoolikat planeerimist:

Süsteemi suuruse määramine:Ärge valige liiga suurt ega liiga väikest aku suurust. Aku suurus (kWh) sõltub teie keskmisest päevasest energiatarbimisest, päikesesüsteemi suurusest (kW), sellest, mida soovite katkestuste ajal varutoitega varundada, ja teie eesmärkidest (maksimaalne kokkuhoid vs. tavaline varutoitega varundamine). Professionaalne paigaldaja saab aidata seda arvutada.
Kulude mõistmine:Arvesta aku enda, inverteri (uuendamise/hübriidsüsteemi korral), paigaldustööjõu, võimalike elektrikilbi uuenduste ja lubade maksumusega. Küsi paigalduse kogumaksumuse ja potentsiaalse pikaajalise kokkuhoiu (investeeringutasuvus – ROI) kohta.
Kvalifitseeritud paigaldajate leidmine:See on ohutuse ja jõudluse seisukohalt kriitilise tähtsusega. Otsige kogenud ja sertifitseeritud paigaldajaid (nt NABCEP-sertifikaadiga USA-s), kellel on head arvustused ja spetsiifiline kogemus akusalvestussüsteemidega.
Garantiid on olulised:Lugege peenes kirjas tekst läbi. Saage aru garantii kestusest (aastates), tsükli eluea garantiist ja garanteeritud garantii lõppemise mahutavuse protsendist. Aku, inverteri ja paigaldustööde jaoks kehtivad sageli eraldi garantiid.
Paigalduskoht ja hooldus:Akud vajavad kindlat töötemperatuuri ja ruumi. Mõelge paigutusele (garaaž, majapidamisruum, õues). Enamik tänapäevaseid liitiumioonakusid vajab vähe või üldse mitte hooldust, erinevalt üleujutatud pliiakudest.
Määruste ja stiimulite navigeerimine:Kontrollige kohalikke ehitusnorme, kommunaalteenuste ühendamise nõudeid (ühendusluba) ja saadaolevaid rahalisi stiimuleid. Need võivad oluliselt mõjutada kulusid (ntUSA föderaalne päikeseenergia investeeringute maksukrediit (ITC)sageli kehtib päikeseenergia abil laetavate akude kohta, millele lisanduvad riiklikud/kohalikud soodustused).

PV akusüsteem vs tavaline võrku ühendatud päikesepaneel: mis vahe neil on?

Korduma kippuvad küsimused (KKK) PV akusüsteemide kohta

K1: Kas ma saan oma olemasolevale päikesesüsteemile aku lisada?

V: Jah, sageli on see võimalik vahelduvvooluühenduse kaudu, kus aku ja oma inverter lisatakse olemasoleva päikesepaneelide süsteemi kõrvale. Ühilduvust peab kontrollima spetsialist. Alalisvooluühendus (inverteri jagamine) võib nõuda olemasoleva inverteri asendamist hübriidmudeliga.

K2: Kui kaua päikesepatareid tavaliselt vastu peavad?

A: Eluiga sõltub tüübist, kasutusest ja tingimustest. Kaasaegsetele liitiumioonakudele (eriti LFP) antakse sageli 10–15-aastane või kindel arv tsüklit (nt 6000–10 000 tsüklit) garantii ja need võivad potentsiaalselt kauem vastu pidada. Pliiakud kestavad tavaliselt 3–7 aastat.

K3: Milline on koduse päikeseenergia süsteemi keskmine hind?

A: Kulud varieeruvad suuresti olenevalt suurusest (kWh), kaubamärgist, tüübist ja paigalduse keerukusest. Koos paigaldusega on eeldatavad kulud umbes 800–1500 dollarit kWh salvestusmahu kohta (2024. aasta alguse seisuga, kontrollige kehtivaid hindu). Soodustused võivad seda oluliselt vähendada.

K4: Kas päikesepatarei on oma hinda väärt, kui mul on netomõõtmine?

V: See oleneb. Kui netoarvestuse krediidid on helded (väärtus 1:1), võib puhas arve kokkuhoiu kasu väheneda. Patareid pakuvad aga ikkagi varutoidet, aitavad vältida suuri kasutusaja tasusid ja suurendavad omatarbimist, millel on väärtus, mis ületab netoarvestuse krediidi. Väärtuspakkumine suureneb, kui netoarvestuse poliitika muutub vähem soodsaks.

K5: Kui palju hooldust päikesepatareid vajavad?

A: Kaasaegsed liitiumioonakud on praktiliselt hooldusvabad. Pliiakud (eriti üleujutatud tüüpi) vajavad perioodilist kontrolli, puhastamist ja destilleeritud veega lisamist. Paigaldajad oskavad anda nõu tootja konkreetsete soovituste kohta.

K6: Kas PV-akusüsteemid on ohutud?

V: Kui PV-akusüsteemid paigaldavad õigesti kvalifitseeritud spetsialistid, kasutades sertifitseeritud seadmeid (nt UL-sertifikaadiga akusid ja invertereid), on need väga ohutud. Liitium-raudfosfaadi (LFP) keemia on eriti tuntud oma termilise stabiilsuse ja ohutusprofiili poolest. Nõuetekohane paigaldamine ja eeskirjade järgimine on üliolulised.

Kokkuvõte: kas PV-akusüsteem on teie jaoks õige valik?

Päikesepaneelide akusüsteem on oluline samm energiakontrolli, kulude kokkuhoiu ja vastupidavuse suunas. Päikesepaneelide toodetud tasuta energia salvestamise abil saate oma kodu toita kaua pärast päikeseloojangut, vähendada oluliselt oma sõltuvust elektrivõrgust ja hoida tuled katkestuste ajal põlema.

Kuigi esialgne investeering on tavalisest päikesesüsteemist suurem, muudavad eelised – eriti energiasõltumatus, märkimisväärne pikaajaline kokkuhoid (eriti kasvavate kommunaalkulude või kasutustasude korral) ja hindamatu varutoite – selle paljude majaomanike jaoks veenvaks valikuks.

Hinnake oma energiatarbimise mustreid (Vaadake meie päikesepatareide kalkulaatorit), teie soovi varutoite järele, kohalikke kommunaalteenuste tariife ja eeskirju ning saadaolevaid soodustusi. Kui päikeseenergiasse investeeringu maksimeerimine ja kodu elektrivarustuse kindlustamine on prioriteedid, on PV-akusüsteem tõenäoliselt suurepärane valik teie energia tulevikuks.