Hvað er sólarorkukerfi? Heildarleiðbeiningar um geymslu sólarorku

Að knýja framtíð þína: Af hverju sólarorkugeymsla skiptir máli

Sólarrafhlöður (ljósrafkerfi eða PV-kerfi) hafa gjörbylta því hvernig við framleiðum rafmagn og bjóða upp á hreina, endurnýjanlega orkugjafa beint af þökum okkar. Hins vegar hefur sólarorka í för með sér áskorun: rafarrafhlöður framleiða aðeins rafmagn þegar sólin skín. Hvað gerist á nóttunni eða á mjög skýjuðum dögum? Og hvað með rafmagnsleysi í raforkukerfinu? Þessi óreglulega breyting þýðir oft að þú þarft að reiða þig aftur á hefðbundna raforkukerfið, sem takmarkar alla möguleika sólarorkufjárfestingarinnar.

Þetta er þar sem sólarrafhlöðukerfi kemur inn í myndina. Ímyndaðu þér að safna umfram, ónotuðum sólarorku sem sólarrafhlöður þínar framleiða á háannatíma dagsbirtu og geyma hana til síðari tíma. Það er einmitt það sem sólarorkugeymslukerfi gerir þér kleift að gera. Það er byltingarkennt fyrir orkuóháðni og skilvirkni. Þessi handbók mun leiða þig í gegnum allt sem þú þarft að vita um sólarrafhlöðukerfi: hvað þau eru, hvernig þau virka, íhluti þeirra, kosti og helstu atriði.

Að skilgreina sólarrafhlöðukerfið: Meira en bara sólarplötur

Hvað nákvæmlega er það?

Einfaldlega sagt, sólarrafhlöðukerfi sameinar venjulegar sólarsellur og rafhlöðugeymslueiningu. Sólarsellur breyta sólarljósi í rafmagn (jafnstraum) en rafhlaðan geymir umframrafmagn sem heimilið notar ekki strax. Þessa geymdu orku er síðan hægt að nota síðar, eins og á kvöldin, á nóttunni eða sem varaafl þegar rafmagnsleysi verður á rafveitunni.

Þetta er grundvallarmunur á hefðbundnu sólarorkukerfi tengt raforkukerfi án geymslu. Í slíkum kerfum er öll umframframleidd sólarorka venjulega send aftur til raforkukerfisins (oft til inneignar, þekkt sem nettómæling). Rafhlöðukerfi með sólarorku forgangsraðar því að geyma þá umframorku fyrst til eigin nota, sem hámarkar sjálfstæði þitt.

Að skilja lykilhugtökin

Sólarorka (PV):Tækni sem notuð er í sólarplötum til að breyta sólarljósi beint í rafmagn.
Geymsla rafhlöðu:Íhluturinn sem geymir jafnstraumsrafmagn sem sólarplöturnar framleiða til síðari nota.
Kerfisgerðir og rafhlöður:

• Tengt við net:Tengt við veitukerfið. Sólarrafhlöðukerfi hér geymir orku til síðari nota, dregur úr þörf fyrir raforkunet og hugsanlega veitir varaafl.
• Utan nets:Algjörlega óháð raforkukerfinu. Rafhlöður eru nauðsynlegar til að geyma orku fyrir stöðuga notkun.
• Blendingur:Tengt við rafmagn en með rafhlöðuafritunargetu, sem býður upp á það besta úr báðum heimum.

Hvernig virkar sólarrafhlöðukerfi? (dagur, nótt og rafmagnsleysi)

Kjarnareglan: Hleðslu- og afhleðsluhringrásir

Kerfið stýrir orkuflæðinu á snjallan hátt út frá sólarorkuframleiðslu, orkuþörf heimilisins og hleðslustöðu rafhlöðunnar. Það starfar í mismunandi hleðslu- og afhleðsluferlum.

Atburðarás 1: Sólríkur dagur – Mikil framleiðsla

Sólplötur framleiða jafnstraum.
Þessi rafmagn knýr fyrst heimilistæki þín og hleður þau beint (eftir að inverterinn hefur breytt þeim í riðstraum).
Öll umfram sólarorku er síðan notuð til að hlaða rafhlöðuna.
Ef rafhlaðan er fullhlaðin og þörfum heimilisins er mætt gæti frekari umframorka verið flutt út á raforkunetið (fer eftir kerfisstillingum og samningum veitna).

Atburðarás 2: Næturljós eða lítil sólarljós

Sólarrafhlöður framleiða litla sem enga orku.
Geymda orkan í rafhlöðunni er tæmd (breytt í riðstraum) til að knýja álag heimilisins.
Ef rafhlaðan tæmist eða orkuþörfin fer yfir afkastagetu rafhlöðunnar, þá dregur kerfið sjálfkrafa nauðsynlega orku úr veitukerfinu.

Atburðarás 3: Rafmagnsleysi í raforkukerfinu

Kerfið greinir bilun í raforkukerfinu.
Ef það er hannað sem varaafl, þá aftengist það sjálfkrafa frá raforkukerfinu (eyjatenging) til öryggis.
Það notar síðan geymda rafhlöðuorku til að knýja fyrirfram valdar nauðsynlegar rafrásir/hleðslur á heimilinu (eins og ljós, ísskáp, Wi-Fi). Lengdin fer eftir rafhlöðugetu og stærð hleðslunnar.

Líffærafræði sólarrafhlöðukerfis: Lykilþættir útskýrðir

Rafhlaðakerfi fyrir sólarorku samanstendur af nokkrum kjarnaþáttum sem vinna saman:

Sólarplötur (PV einingar):Fangaðu sólarljós og breyttu því í jafnstraum.
Sólarafhlaða:Geymir jafnstraumsorkuna. Þetta er hjarta geymslukerfisins. Mismunandi efnasamsetningar og afkastageta eru í boði.
Inverter(ar):Breytir jafnstraumi (frá sólarrafhlöðum/rafhlöðu) í riðstraum (notað af heimilistækjum). Blendingsspennubreytar eru algengir í rafhlöðukerfum þar sem þeir geta stjórnað orkuflæði frá sólarrafhlöðum, rafhlöðu og raforkukerfi samtímis. Sum kerfi gætu notað aðskilda spennubreyta fyrir sólarrafhlöður og rafhlöðu (riðstraumstenging). (Tillaga að innri tengli: Tengill á síðu sem útskýrir sólarrafhlöðubreyta)
Rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS):Rafeindakerfi sem er samþætt rafhlöðupakkanum sem fylgist með ástandi hennar (hitastigi, spennu, hleðsla), verndar hana gegn ofhleðslu/afhleðslu og hámarkar afköst og endingu.
Hleðslustýring (oft samþætt, mikilvæg fyrir sum kerfi):Stýrir jafnstraumsorkunni frá spjöldunum til að hlaða rafhlöðuna á öruggan hátt og koma í veg fyrir ofhleðslu, sérstaklega mikilvægt í jafnstraumstengdum eða ótengdum kerfum. Oft samþætt í blendingaspennubreytum.
Eftirlitskerfi:Hugbúnaður (venjulega app eða vefgátt) sem gerir húseigendum kleift að fylgjast með orkuframleiðslu, notkun, stöðu rafhlöðu og afköstum kerfisins í rauntíma.

Hvaða gerðir rafhlöðu eru algengastar í sólarorkukerfum?

Rafhlaðan er mikilvæg ákvörðun. Tvær helstu gerðir sem notaðar eru í dag eru:

Lithium-ion (Li-ion): Vinsælasta valið

Undirtegundir:Algengast er litíumjárnfosfat (LFP eða LiFePO4), sem er þekkt fyrir öryggi og langlífi, og nikkelmangankóbalt (NMC), sem er þekkt fyrir orkuþéttleika.
Kostir:Mikil orkuþéttleiki (meiri geymsla á minna plássi), lengri líftími (fleiri hleðslulotur), meiri úthleðsludýpt (DoD – notar meiri geymda orku), mikil skilvirkni, almennt viðhaldsfrítt.
Ókostir:Hærri upphafskostnaður samanborið við blýsýru.

Blýsýru: Hefðbundinn kostur

Tegundir:Flætt (þarfnast viðhalds – bæta við eimuðu vatni) og innsiglað (AGM/Gel – viðhaldsfrítt).
Kostir:Lægri upphafskostnaður, viðurkennd tækni.
Ókostir:Styttri líftími, lægri DoD (hægt er að nota eins mikla geymdargetu án þess að skemma), þyngri/fyrirferðameiri, minni skilvirkni, gæti þurft loftræstingu (flæði).

BSLBATT sólarrafhlöður eru aðallega byggðar á LiFePO4 geymslukjarnalausnum frá 5 helstu LiFePO4 framleiðendum heims eins og EVE, REPT.

Lykilþættir til samanburðar:

Afkastageta (kWh):Hversu mikla orku rafhlaðan getur geymt.
Afl (kW):Hversu mikla orku rafhlaðan getur afhent í einu (ákvarðar hversu mörg/hvaða tæki hún getur keyrt samtímis).
Útblástursdýpt (DoD):Hlutfall af heildarafkastagetu sem hægt er að nota á öruggan hátt (t.d. þýðir 90% af DoD að þú getir notað 9 kWh úr 10 kWh rafhlöðu). Hærra því betra.
Skilvirkni fram og til baka (%):Orka út á móti orka inn. Hærra þýðir minna orkutap við hleðslu/afhleðslu.
Líftími (hringrásir / ár):Hversu oft rafhlaðan getur hlaðist/afhlaðist áður en afkastageta minnkar verulega. Oft er ábyrgðin með ákveðnum fjölda ára eða lotum.
Ábyrgð:Mikilvægt til að vernda fjárfestingu þína. Skoðaðu ára ábyrgð, ábyrgðartíma og afkastagetu við lok ábyrgðar.
Öryggi:Leitaðu að vottorðum (eins ogUL / IECLFP er almennt talið mjög öruggt.
Kostnaður:Skoðið upphafskostnað samanborið við líftímavirði ($/kWh geymd yfir líftíma þess).

Hver er spenna PV rafhlöðu?

Þegar rætt er um sólarrafhlöður er „spenna“ ekki ein föst tala.Það fer eftir efnasamsetningu rafhlöðunnar, hvernig einstakar rafhlöðufrumur eru stilltar innan pakkans og heildarhönnunarmarkmiðum sólarorkugeymslukerfisins. Þetta er það sem þú þarft að vita:

Nafnspenna: Þetta er viðmiðunarspennan sem oft er notuð til að flokka rafhlöður eða kerfi.

Lægri spennukerfi (sögulega algeng):Hefðbundin kerfi utan raforkukerfis eða minni kerfi notuðu oft nafnspennur eins og 12V, 24V eða 48V DC. Blýsýrurafhlöður eru almennt fáanlegar í þessum spennustillingum. Sum einingakerfi fyrir litíumjónarafhlöður virka einnig í ...51,2Vsvið, þekkt fyrir tiltölulega öryggi og samhæfni við marga invertera sem eru ekki tengdir við raforkukerfið.

Háspennukerfi (nútímaþróun):Flest nútíma litíum-jón rafhlöðukerfi fyrir heimili tengd raforkukerfi starfa við mun hærri jafnspennu, oft á bilinu 200V til 800V jafnspennu, þar sem um 400V jafnspenna er nokkuð algeng.

Spenna fyrir frumu samanborið við kerfisspennu:

Einstakar rafhlöðufrumur hafa mun lægri spennu (t.d. er LiFePO4 rafhlaða nafnlega 3,2V).
Til að ná fram þeirri kerfisspennu sem óskað er eftir (eins og 48V eða 400V) eru margar rafhlöður tengdar í röð (spennan leggst saman) innan rafhlöðueiningar eða -pakka. Samsíða tenging eininga eykur heildarafköstin (Ah/kWh) en spennan helst óbreytt.

Af hverju skiptir spenna máli?

Skilvirkni:Kerfi með hærri spennu upplifa almennt minni orkutap í raflögnum við sama magn af orkuflutningi (Afl = Spenna x Straumur). Þetta getur þýtt aðeins betri heildarnýtni kerfisins.
Kostnaður við raflögn:Hærri spenna gerir kleift að lækka strauminn, sem þýðir að hægt er að nota þynnri (og oft ódýrari) koparvíra milli rafhlöðunnar og blendingsspennubreytisins.
Samhæfni við inverter:Spenna rafhlöðunnar verður að vera samhæf við jafnspennusvið tengds blendingsspennubreytis. Háspennurafhlöður parast við háspennuspennubreyti og51,2V rafhlöðurparað við 51,2V invertera.
Öryggi og uppsetning:Kerfi með hærri spennu (venjulega >60V DC) krefjast strangari öryggisreglna og meðhöndlunarferla við uppsetningu og viðhald, sem oft eru krafist í rafmagnsreglum. Þau ættu aðeins að vera meðhöndluð af hæfum fagmönnum.

Hvaða spenna er rétt?

Fyrir nútímaleg heimili tengd raforkukerfi sem leita að skilvirkri orkugeymslu og varaafriti,háspennukerfi (t.d. ~400V) litíumjónarafhlöðureru sífellt meira staðalbúnaður og passa vel við skilvirka blendinga-invertera.
Fyrir smærri notkun utan raforkukerfa, húsbíla eða uppfærslur á eldri kerfum, eru 48V kerfi (bæði litíum og blýsýru) enn viðeigandi og víða studd.
Að lokum ræðst nákvæm spenna sólarrafhlöðukerfisins af hönnun framleiðandans og samhæfni þess við valda inverterinn og heildararkitektúr kerfisins. Þegar kerfi eru borin saman er mikilvægt að skilja hvort um er að ræða „lágspennu“ (venjulega 48V) eða „háspennu“ kerfi við mat á eiginleikum þess og samhæfni.

Skoðaðu greinina um háspennurafhlöður samanborið við lágspennurafhlöður.

Að skipuleggja fjárfestingu þína: Lykilatriði áður en þú kaupir

Fjárfesting í sólarrafhlöðukerfi krefst vandlegrar skipulagningar:

Stærð kerfisins:Ekki ofstóra eða of litla. Stærð rafhlöðu (kWh) fer eftir meðaldaglegri orkunotkun, stærð sólarkerfisins (kW), því sem þú vilt taka öryggisafrit af í rafmagnsleysi og markmiðum þínum (hámarkssparnaður samanborið við grunnöryggisafrit). Faglegur uppsetningaraðili getur hjálpað þér að reikna þetta út.
Að skilja kostnaðinn:Takið með í reikninginn kostnað við rafhlöðuna sjálfa, inverterinn (ef um uppfærslu/blending er að ræða), vinnu við uppsetningu, mögulegar uppfærslur á rafmagnstöflum og leyfi. Spyrjið um heildarkostnað við uppsetningu og mögulegan langtímasparnað (arðsemi fjárfestingarinnar).
Að finna hæfa uppsetningaraðila:Þetta er mikilvægt fyrir öryggi og afköst. Leitið að reyndum, löggiltum uppsetningaraðilum (t.d. NABCEP vottun í Bandaríkjunum) með góðar umsagnir og sérstaka reynslu af rafhlöðugeymslukerfum.
Ábyrgðir skipta máli:Lestu smáa letrið. Skildu ábyrgðartíma (í árum), ábyrgð á líftíma og prósentuhlutfall ábyrgðarloka. Aðskildar ábyrgðir eru oft til staðar fyrir rafhlöðu, inverter og uppsetningarvinnu.
Uppsetningarstaður og viðhald:Rafhlöður þurfa ákveðið hitastig og rými til notkunar. Hugleiddu staðsetningu (bílskúr, þvottahús, úti). Flestar nútíma litíum-jón rafhlöður þurfa lítið sem ekkert viðhald, ólíkt blýsýrurafhlöðum.
Að sigla í gegnum reglugerðir og hvata:Kynnið ykkur byggingarreglugerðir á hverjum stað, kröfur um tengingu við veitur (leyfi til tengingar) og tiltæk fjárhagsleg hvöt. Þetta getur haft veruleg áhrif á kostnað (t.d.Skattfrádráttur bandarískra alríkisstjórna fyrir fjárfestingar í sólarorku (ITC)á oft við um rafhlöður sem hlaðnar eru með sólarorku, auk endurgreiðslu frá ríki/sveitarfélögum).

PV rafhlöðukerfi vs. venjulegt sólarorkukerfi tengt við netið: Hver er munurinn?

Algengar spurningar (FAQ) um sólarorku rafhlöðukerfi

Spurning 1: Get ég bætt við rafhlöðu í núverandi sólarkerfi mitt?

A: Já, oft er hægt að gera það með „AC-tengingu“ þar sem rafhlaða og eigin inverter eru bætt við núverandi sólarorkukerfi. Fagmaður þarf að athuga hvort samhæfni sé til staðar. Jafnstraumstenging (sameiginleg inverter) gæti þurft að skipta út núverandi inverter fyrir blendingagerð.

Spurning 2: Hversu lengi endast sólarrafhlöður venjulega?

A: Líftími fer eftir gerð, notkun og aðstæðum. Nútíma litíum-jón rafhlöður (sérstaklega LFP) eru oft með 10-15 ára ábyrgð eða ákveðinn fjölda hringrása (t.d. 6.000-10.000 hringrásir) og geta hugsanlega enst lengur. Blýsýrurafhlöður endast venjulega í 3-7 ár.

Spurning 3: Hver er meðalkostnaður við sólarrafhlöðukerfi fyrir heimili?

A: Kostnaður er mjög breytilegur eftir stærð (kWh), vörumerki, gerð og flækjustigi uppsetningar. Að meðtöldum uppsetningu má búast við að kostnaður sé á bilinu $800 til $1.500+ á kWh af geymslurými (frá og með byrjun árs 2024, athugið núverandi verðlagningu). Hvatar geta dregið verulega úr þessu.

Spurning 4: Er sólarrafhlöðu þess virði ef ég er með nettómælingu?

A: Það fer eftir því. Ef nettómælingarinneignir eru rausnarlegar (1:1 gildi), gæti hreinn sparnaður vegna reikninga minnkað. Hins vegar veita rafhlöður samt sem áður varaafl, hjálpa til við að forðast háa notkunartímagjöld og auka eiginnotkun, sem hefur gildi umfram nettómælingarinneignir. Virðistilboðið eykst ef stefna um nettómælingar verður óhagstæðari.

Spurning 5: Hversu mikið viðhald þarfnast sólarrafhlöður?

A: Nútíma litíum-jón rafhlöður eru nánast viðhaldsfríar. Blýsýrurafhlöður (sérstaklega þær sem hafa verið kafflæddar) þurfa reglulegt eftirlit, hreinsun og áfyllingu á eimuðu vatni. Uppsetningarmenn geta veitt ráðleggingar frá framleiðanda um allar sérstakar ráðleggingar.

Spurning 6: Eru sólarrafhlöðukerfi örugg?

A: Þegar sólarrafhlöðukerfi eru sett upp rétt af hæfum fagmönnum með vottaðum búnaði (eins og UL-skráðum rafhlöðum og inverterum) eru þau mjög örugg. Litíum-járnfosfat (LFP) efnasamsetning er sérstaklega þekkt fyrir hitastöðugleika og öryggiseiginleika. Rétt uppsetning og fylgni við reglugerðir eru lykilatriði.

Niðurstaða: Er sólarrafhlöðukerfi rétti kosturinn fyrir þig?

Rafhlaðakerfi með sólarsellum er mikilvægt skref í átt að orkustjórnun, sparnaði og seiglu. Með því að geyma ókeypis orkuna sem sólarsellur framleiða geturðu knúið heimilið þitt löngu eftir að sólin sest, dregið verulega úr þörf þinni fyrir raforkukerfið og haldið ljósunum kveiktum í rafmagnsleysi.

Þó að upphafsfjárfestingin sé hærri en í hefðbundnu sólarkerfi, þá gera ávinningurinn – sérstaklega orkuóhæði, verulegur langtímasparnaður (sérstaklega með hækkandi kostnaði við veitur eða notkunargjöld) og ómetanleg varaafl – það að sannfærandi valkosti fyrir marga húseigendur.

Metið orkunotkunarmynstur ykkar (Skoðaðu reiknivélina okkar fyrir sólarrafhlöður), löngun þín í varaafl, gjaldskrár og reglur veitna á þínu svæði og tiltæk hvöt. Ef það er forgangsverkefni að hámarka fjárfestingu þína í sólarorku og tryggja aflgjafa heimilisins, þá er sólarrafhlöðukerfi líklega frábær kostur fyrir orkuframtíð þína.