Kotitalouksien akkujen varmuuskopiointiopas 2022 | Tyypit, kustannukset, hyödyt..

Vielä vuonna 2022 aurinkoenergian varastointi on edelleen kuumin aihe, ja asuinrakennusten akkuvarmennus on nopeimmin kasvava aurinkoenergian segmentti, joka luo uusia markkinoita ja aurinkoenergian jälkiasennusmahdollisuuksia kodeille ja yrityksille ympäri maailmaa.Asuinrakennusten akkujen varmuuskopiointion kriittistä mille tahansa aurinkoenergialla toimivalle kodille, erityisesti myrskyn tai muun hätätilanteen sattuessa. Sen sijaan, että ylimääräinen aurinkoenergia johdettaisiin verkkoon, entä jos se varastoitaisiin akkuihin hätätilanteita varten? Mutta miten varastoitu aurinkoenergia voi olla kannattavaa? Kerromme sinulle kotitalouksien akkuvarastointijärjestelmän kustannuksista ja kannattavuudesta ja esittelemme tärkeimmät seikat, jotka sinun tulee pitää mielessä ostaessasi oikeaa varastointijärjestelmää. Mikä on asuinrakennusten akkuvarastointijärjestelmä? Miten se toimii? Asuinrakennusten akkuvarastointi tai aurinkosähköjärjestelmä on hyödyllinen lisä aurinkosähköjärjestelmään, jolla hyödynnetään aurinkojärjestelmän etuja, ja sillä on yhä tärkeämpi rooli fossiilisten polttoaineiden korvaamisessa uusiutuvalla energialla. Aurinkosähkökotien akku varastoi aurinkoenergialla tuotettua sähköä ja vapauttaa sen käyttäjälle vaadittuna aikana. Akkuvaravirta on ympäristöystävällinen ja kustannustehokas vaihtoehto kaasugeneraattoreille. Ne, jotka käyttävät aurinkosähköjärjestelmää sähkön tuottamiseen itse, saavuttavat nopeasti sen rajat. Keskipäivällä järjestelmä tuottaa runsaasti aurinkoenergiaa, mutta silloin kukaan ei ole kotona käyttämässä sitä. Illalla taas sähköä tarvitaan runsaasti – mutta silloin aurinko ei enää paista. Tämän toimitusvajeen kompensoimiseksi huomattavasti kalliimpaa sähköä ostetaan verkko-operaattorilta. Tässä tilanteessa asuinrakennuksen akkujen varavirta on lähes väistämätön. Tämä tarkoittaa, että päivän käyttämätön sähkö on käytettävissä illalla ja yöllä. Itse tuotettua sähköä on siis saatavilla ympäri vuorokauden ja säästä riippumatta. Tällä tavoin itse tuotetun aurinkoenergian käyttöaste nostetaan jopa 80 prosenttiin. Omavaraisuusaste eli aurinkojärjestelmän kattama osuus sähkönkulutuksesta nousee jopa 60 prosenttiin. Kotitalouksien varavirtalähde on paljon pienempi kuin jääkaappi ja se voidaan asentaa seinälle kodinhoitohuoneeseen. Nykyaikaiset energianvarausjärjestelmät sisältävät paljon älykkyyttä, joka voi käyttää sääennusteita ja itseoppivia algoritmeja kotitalouden kulutuksen maksimoimiseksi. Energiariippumattomuuden saavuttaminen ei ole koskaan ollut helpompaa – vaikka koti pysyisi kytkettynä sähköverkkoon. Ovatko kodin akkuvarastojärjestelmät hintansa arvoisia? Mistä tekijöistä tämä riippuu? Kotitalouksien akkuvarastointi on välttämätöntä, jotta aurinkoenergialla toimiva koti pysyy toiminnassa sähkökatkosten aikana ja toimii myös yöllä. Mutta myös aurinkoakut parantavat järjestelmän taloudellisuutta pitämällä aurinkoenergiaa, joka muuten syötettäisiin takaisin verkkoon tappiolla, vain jotta sitä voidaan käyttää uudelleen silloin, kun sähkö on kalleinta. Kotitalouksien akkuvarastointi suojaa aurinkosähkön omistajaa verkkokatkoksilta ja suojaa järjestelmän taloudellisuutta energian hintakehysten muutoksilta. Se, kannattaako sijoittaa, riippuu useista tekijöistä: Investointikustannusten taso. Mitä alhaisempi on kapasiteetin kilowattituntikohtainen hinta, sitä nopeammin varastointijärjestelmä maksaa itsensä takaisin. Elinikäaurinkokennoakku kodin Valmistajan 10 vuoden takuu on alalla yleinen käytäntö. Takuulla oletetaan kuitenkin pidempi käyttöikä. Useimmat litiumioniteknologiaa käyttävät aurinkoenergialla toimivat kotitalouksien akut toimivat luotettavasti vähintään 20 vuotta. Itse kulutetun sähkön osuus Mitä enemmän aurinkoenergian varastointi lisää omaa kulutusta, sitä todennäköisemmin se on kannattavaa. Sähkön hinta ostettaessa sähköverkosta Kun sähkön hinnat ovat korkeat, aurinkosähköjärjestelmien omistajat säästävät kuluttamalla itse tuotettua sähköä. Seuraavien vuosien aikana sähkön hintojen odotetaan nousevan edelleen, joten monet pitävät aurinkoakkuja viisaana sijoituksena. Verkkoon kytketyt tariffit Mitä vähemmän aurinkosähköjärjestelmän omistajat saavat kilowattituntia kohden, sitä enemmän heille kannattaa varastoida sähköä sen sijaan, että se syötettäisiin verkkoon. Viimeisten 20 vuoden aikana verkkoon kytketyt tariffit ovat laskeneet tasaisesti ja tulevat laskemaan edelleen. Millaisia ​​​​kotitalouksien akkuenergian varastointijärjestelmiä on saatavilla? Kodin akkujen varajärjestelmät tarjoavat lukuisia etuja, kuten joustavuutta, kustannussäästöjä ja hajautettua sähköntuotantoa (tunnetaan myös nimellä "kotitalouksien hajautetut energiajärjestelmät"). Mitä luokkia aurinkosähkökotien akut sitten ovat? Miten meidän tulisi valita ne? Toiminnallinen luokittelu varatoiminnon mukaan: 1. Kodin UPS-virtalähde Tämä on teollisuusluokan varavirtalähde, jota sairaalat, datahuoneet, liittovaltion viranomaiset tai sotilasasiakkaat yleensä tarvitsevat tärkeiden ja herkkien laitteidensa jatkuvaan toimintaan. Kodin UPS-virtalähteen avulla kotisi valot eivät välttämättä edes välky, jos sähköverkko katkeaa. Useimmat kodit eivät tarvitse tai halua maksaa tällaisesta luotettavuudesta – elleivät he käytä kotona kriittisiä kliinisiä laitteita. 2. Keskeytymätön virransyöttö (koko talon varavirta). Seuraava askel UPS:stä alaspäin on se, mitä kutsumme "keskeytymättömäksi virransyötöksi" eli IPS:ksi. IPS mahdollistaa koko talosi toiminnan aurinkoenergialla ja akuilla, jos sähköverkko katkeaa, mutta koet lyhyen ajanjakson (muutaman sekunnin), jolloin kaikki talossasi muuttuu mustaksi tai harmaaksi, kun varajärjestelmä kytkeytyy laitteistoon. Saatat joutua nollaamaan vilkkuvat elektroniset kellosi, mutta muuten voit käyttää kaikkia kodinkoneitasi normaalisti niin kauan kuin akut kestävät. 3. Hätätilanteiden virransyöttö (osittainen varavirta). Jotkin varavirtalähteet toimivat aktivoimalla hätätilannepiirin, kun ne havaitsevat verkon virran heikkenemisen. Tämä sallii tähän piiriin kytkettyjen kodin sähkölaitteiden – yleensä jääkaappien, valojen ja muutamien erillisten pistorasioiden – jatkaa akkujen ja/tai aurinkopaneelien käyttöä sähkökatkon aikana. Tällainen varavirta on todennäköisesti yksi suosituimmista, järkevimmistä ja edullisimmista vaihtoehdoista kodeille ympäri maailmaa, koska koko talon käyttäminen akkupankilla tyhjentää ne nopeasti. 4. Osittainen sähköverkosta irti oleva aurinko- ja varastointijärjestelmä. Viimeinen vaihtoehto, joka saattaa olla huomiota herättävä, on osittainen sähköverkosta irrotettava järjestelmä. Osittain sähköverkosta irrotettavassa järjestelmässä ideana on luoda kodista erillinen sähköverkosta irrotettava alue, joka toimii jatkuvasti aurinko- ja akkujärjestelmällä, joka on riittävän suuri ylläpitämään itseään ilman sähköverkkovirtaa. Tällä tavoin tarvittavat tontit (jääkaapit, valot jne.) pysyvät päällä, vaikka sähköverkko katkeaisi, ilman minkäänlaisia ​​häiriöitä. Lisäksi, koska aurinko- ja akkujärjestelmät on mitoitettu toimimaan ikuisesti itse ilman verkkoa, sähkönkulutusta ei tarvitse allokoida, ellei sähköverkkoon kytketä ylimääräisiä laitteita. Luokittelu akkukemian teknologiasta: Lyijyakut kotitalouksien varavirtalähteenä Lyijyakutovat markkinoiden vanhimmat ja edullisimmat ladattavat akut energian varastointiin. Ne ilmestyivät viime vuosisadan alussa, 1900-luvulla, ja ne ovat edelleen monissa sovelluksissa ensisijaisia ​​akkuja kestävyytensä ja alhaisten kustannustensa ansiosta. Niiden suurimmat haitat ovat alhainen energiatiheys (ne ovat painavia ja tilaa vieviä) ja lyhyt käyttöikä, koska ne eivät kestä suurta määrää lataus- ja purkujaksoja. Lyijyakut vaativat säännöllistä huoltoa akun kemian tasapainottamiseksi, joten niiden ominaisuudet tekevät niistä sopimattomia keski- tai korkeataajuiseen purkaukseen tai sovelluksiin, jotka kestävät 10 vuotta tai kauemmin. Niillä on myös haittapuolena alhainen purkaussyvyys, joka on tyypillisesti rajoitettu ääritapauksissa 80 prosenttiin tai normaalikäytössä 20 prosenttiin pidemmän käyttöiän saavuttamiseksi. Ylipurkaus heikentää akun elektrodeja, mikä heikentää sen kykyä varastoida energiaa ja rajoittaa sen käyttöikää. Lyijyakut vaativat jatkuvaa varaustilan ylläpitoa, ja ne tulisi aina varastoida maksimilataustilassa kelluntatekniikalla (latauksen ylläpito pienellä sähkövirralla, joka riittää kumoamaan itsepurkautumisen). Näitä akkuja on saatavilla useina versioina. Yleisimpiä ovat nestemäistä elektrolyyttiä käyttävät venttiiliakut, venttiiliohjatut geeliakut (VRLA) ja lasikuitumattoon (AGM – imukykyinen lasimatto) upotetut elektrolyyttiakut, joilla on keskitason suorituskyky ja alhaisemmat kustannukset kuin geeliakuilla. Venttiiliohjatut akut ovat käytännössä suljettuja, mikä estää elektrolyytin vuotamisen ja kuivumisen. Venttiili vapauttaa kaasuja ylilataustilanteissa. Jotkut lyijyakut on kehitetty kiinteisiin teollisuussovelluksiin, ja ne kestävät pidempiä purkaussyklejä. On olemassa myös uudempi versio, lyijy-hiilikakku. Elektrodeihin lisätyt hiilipohjaiset materiaalit tarjoavat suuremmat lataus- ja purkausvirrat, suuremman energiatiheyden ja pidemmän käyttöiän. Yksi lyijyakkujen (kaikissa muunnelmissaan) etu on, että ne eivät tarvitse monimutkaista latauksenhallintajärjestelmää (kuten litium-akkujen tapauksessa, joita tarkastelemme seuraavaksi). Lyijyakut syttyvät tuleen ja räjähtävät paljon epätodennäköisemmin yliladattaessa, koska niiden elektrolyytti ei ole syttyvää kuten litium-akkujen. Myöskään lievä ylilataus ei ole vaarallista näissä akuissa. Joissakin latausohjaimissa on jopa tasaustoiminto, joka ylilataa akun tai akkupankin hieman, jolloin kaikki akut saavuttavat täyteen latautuneen tilan. Tasausprosessin aikana niiden akkujen jännite, jotka lopulta latautuvat täyteen ennen muita, nousee hieman ilman riskiä, ​​kun taas virta kulkee normaalisti elementtien sarjaliitoksen läpi. Tällä tavoin voidaan sanoa, että lyijyakut pystyvät tasaantumaan luonnollisesti, eivätkä pienet epätasapainot akun akkujen tai pankin akkujen välillä ole riskialttiita. Suorituskyky:Lyijyakkujen hyötysuhde on paljon alhaisempi kuin litiumakkujen. Vaikka hyötysuhde riippuu latausnopeudesta, yleensä oletetaan 85 %:n edestakaisen hyötysuhteen olevan. Tallennuskapasiteetti:Lyijyakkuja on saatavilla eri jännitteillä ja kokoisina, mutta ne painavat 2–3 kertaa enemmän kWh kohden kuin litiumrautafosfaattiakkuja akun laadusta riippuen. Akun hinta:Lyijyakut ovat 75 % halvempia kuin litiumrautafosfaattiakut, mutta älä anna alhaisen hinnan hämätä. Näitä akkuja ei voida ladata tai purkaa nopeasti, niiden käyttöikä on paljon lyhyempi, niissä ei ole suojaavaa akunhallintajärjestelmää, ja ne saattavat myös vaatia viikoittaista huoltoa. Tämä johtaa kokonaiskustannuksiin sykliä kohden, jotka ovat kohtuuttomia sähkökustannusten alentamiseksi tai raskaiden laitteiden tukemiseksi. Litium-akut kotitalouksien varavirtalähteenä Tällä hetkellä kaupallisesti menestyneimmät akut ovat litiumioniakkuja. Sen jälkeen, kun litiumioniteknologiaa alettiin soveltaa kannettaviin elektronisiin laitteisiin, sitä on alettu käyttää teollisissa sovelluksissa, sähköjärjestelmissä, aurinkosähkön varastoinnissa ja sähköajoneuvoissa. Litiumioniakutpäihittävät monia muita ladattavia akkuja monella tapaa, mukaan lukien energian varastointikapasiteetti, käyttöjaksojen määrä, latausnopeus ja kustannustehokkuus. Tällä hetkellä ainoa ongelma on turvallisuus, sillä syttyvät elektrolyytit voivat syttyä tuleen korkeissa lämpötiloissa, mikä edellyttää elektronisten ohjaus- ja valvontajärjestelmien käyttöä. Litium on kaikista metalleista kevyin, sillä on suurin sähkökemiallinen potentiaali ja se tarjoaa suurempia tilavuus- ja massaenergiatiheyksiä kuin muut tunnetut akkutekniikat. Litiumioniakkuteknologia on mahdollistanut energian varastointijärjestelmien käytön edistämisen, pääasiassa satunnaisesti uusiutuvien energialähteiden (aurinko- ja tuulivoima) yhteydessä, ja se on myös vauhdittanut sähköajoneuvojen käyttöönottoa. Sähköjärjestelmissä ja sähköajoneuvoissa käytettävät litiumioniakut ovat nestemäisiä. Näissä akuissa käytetään perinteistä sähkökemiallisen akun rakennetta, jossa kaksi elektrodia on upotettu nestemäiseen elektrolyyttiliuokseen. Erottimet (huokoiset eristemateriaalit) erottavat elektrodit mekaanisesti toisistaan ​​ja mahdollistavat ionien vapaan liikkumisen nestemäisen elektrolyytin läpi. Elektrolyytin tärkein ominaisuus on mahdollistaa ionivirran johtuminen (ionit, jotka ovat atomeja, joissa on liikaa tai ei lainkaan elektroneja), mutta estää elektronien kulkeutumisen läpi (kuten tapahtuu johtavissa materiaaleissa). Ionien vaihto positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä on sähkökemiallisten akkujen toiminnan perusta. Litium-akkujen tutkimusta voidaan jäljittää 1970-luvulle, ja teknologia kypsyi ja alkoi kaupallisessa käytössä 1990-luvun tienoilla. Litiumpolymeeriakkuja (polymeerielektrolyytteillä) käytetään nykyään akkupuhelimissa, tietokoneissa ja erilaisissa mobiililaitteissa, jotka korvaavat vanhemmat nikkeli-kadmiumakut, joiden pääongelma on "muistivaikutus", joka vähentää vähitellen tallennuskapasiteettia, kun akku ladataan ennen kuin se on täysin purkautunut. Verrattuna vanhempiin nikkeli-kadmiumakkuihin, erityisesti lyijyakkuihin, litiumioniakuilla on suurempi energiatiheys (ne varastoivat enemmän energiaa tilavuutta kohden), niillä on alhaisempi itsepurkautumiskerroin ja ne kestävät enemmän lataus- ja purkaussyklejä, mikä tarkoittaa pitkää käyttöikää. Litium-ioniakkuja alettiin käyttää autoteollisuudessa noin 2000-luvun alussa. Vuoden 2010 tienoilla litiumioniakut herättivät kiinnostusta sähköenergian varastoinnissa asuinrakennuksissa jalaajamittaiset ESS-järjestelmät (energian varastointijärjestelmät), pääasiassa energialähteiden käytön lisääntymisen vuoksi maailmanlaajuisesti. Vaihteleva uusiutuva energia (aurinko ja tuuli). Litiumioniakkujen suorituskyky, käyttöikä ja kustannukset vaihtelevat valmistustavasta riippuen. Useita materiaaleja on ehdotettu, pääasiassa elektrodeja varten. Tyypillisesti litiumparisto koostuu metallisesta litiumpohjaisesta elektrodista, joka muodostaa akun positiivisen navan, ja hiilielektrodista (grafiittielektrodista), joka muodostaa negatiivisen navan. Käytetystä teknologiasta riippuen litiumpohjaisilla elektrodeilla voi olla erilaisia ​​rakenteita. Yleisimmät litiumparistojen valmistuksessa käytetyt materiaalit ja näiden paristojen pääominaisuudet ovat seuraavat: Litium- ja kobolttioksidit (LCO):Suuri ominaisenergia (Wh/kg), hyvä varastointikapasiteetti ja tyydyttävä käyttöikä (syklien lukumäärä), sopii elektronisille laitteille, haittana on ominaisteho (W/kg). Pieni, mikä hidastaa lastaus- ja purkunopeutta; Litium- ja mangaanioksidit (LMO):mahdollistavat suuret lataus- ja purkausvirrat pienellä ominaisenergialla (Wh/kg), mikä vähentää varastointikapasiteettia; Litium, nikkeli, mangaani ja koboltti (NMC):Yhdistää LCO- ja LMO-akkujen ominaisuudet. Lisäksi nikkelin läsnäolo koostumuksessa auttaa lisäämään ominaisenergiaa, mikä parantaa varastointikapasiteettia. Nikkeliä, mangaania ja kobolttia voidaan käyttää vaihtelevissa suhteissa (tukemaan jompaakumpaa) käyttötarkoituksesta riippuen. Kaiken kaikkiaan tämän yhdistelmän tuloksena on akku, jolla on hyvä suorituskyky, hyvä varastointikapasiteetti, pitkä käyttöikä ja edullinen hinta. Litium, nikkeli, mangaani ja koboltti (NMC):Yhdistää LCO- ja LMO-akkujen ominaisuudet. Lisäksi nikkelin läsnäolo koostumuksessa auttaa nostamaan ominaisenergiaa, mikä parantaa varastointikapasiteettia. Nikkeliä, mangaania ja kobolttia voidaan käyttää eri suhteissa käyttötarkoituksesta riippuen (edistääkseen yhtä tai toista ominaisuutta). Yleisesti ottaen tämän yhdistelmän tuloksena on akku, jolla on hyvä suorituskyky, hyvä varastointikapasiteetti, hyvä käyttöikä ja kohtuullinen hinta. Tämän tyyppistä akkua on käytetty laajalti sähköajoneuvoissa, ja se soveltuu myös kiinteisiin energian varastointijärjestelmiin; Litiumrautafosfaatti (LFP):LFP-yhdistelmä tarjoaa akuille hyvän dynaamisen suorituskyvyn (lataus- ja purkausnopeus), pidemmän käyttöiän ja lisääntyneen turvallisuuden hyvän lämpöstabiilisuutensa ansiosta. Nikkelin ja koboltin puuttuminen niiden koostumuksesta alentaa kustannuksia ja lisää näiden akkujen saatavuutta massatuotantoon. Vaikka sen varastointikapasiteetti ei olekaan suurin, sähköajoneuvojen ja energian varastointijärjestelmien valmistajat ovat ottaneet sen käyttöön sen monien edullisten ominaisuuksien, erityisesti alhaisten kustannusten ja hyvän kestävyyden, ansiosta. Litium ja titaani (LTO):Nimi viittaa akkuihin, joissa on titaania ja litiumia yhdessä elektrodissa hiilen korvaten, kun taas toinen elektrodi on sama kuin muissa tyypeissä (kuten NMC – litium, mangaani ja koboltti). Alhaisesta ominaisenergiasta huolimatta (mikä tarkoittaa pienempää varastointikapasiteettia) tällä yhdistelmällä on hyvä dynaaminen suorituskyky, hyvä turvallisuus ja huomattavasti pidempi käyttöikä. Tämän tyyppiset akut kestävät yli 10 000 käyttöjaksoa 100 %:n purkaussyvyydellä, kun taas muuntyyppiset litiumakut kestävät noin 2 000 jaksoa. LiFePO4-akut päihittävät lyijyakut erittäin korkealla syklinvakaudella, maksimaalisella energiatiheydellä ja minimaalisella painolla. Jos akku puretaan säännöllisesti 50 %:n purkaustilasta ja ladataan sitten täyteen, LiFePO4-akku voi suorittaa jopa 6 500 lataussykliä. Joten lisäinvestointi kannattaa pitkällä aikavälillä, ja hinta-laatusuhde pysyy lyömättömänä. Ne ovat ensisijainen valinta jatkuvaan käyttöön aurinkoakkuina. Suorituskyky:Akun lataaminen ja purkaminen saavuttaa 98 %:n kokonaissyklitehokkuuden, ja se latautuu ja purkautuu nopeasti alle kahdessa tunnissa – ja jopa nopeammin lyhyemmän käyttöiän saavuttamiseksi. TallennuskapasiteettiLitiumrautafosfaattiakkujen kapasiteetti voi olla yli 18 kWh, mikä vie vähemmän tilaa ja painaa vähemmän kuin saman kapasiteetin lyijyakku. Akun hintaLitiumrautafosfaatti on yleensä kalliimpi kuin lyijyakut, mutta sen syklikustannukset ovat yleensä alhaisemmat pidemmän käyttöiän ansiosta.