מדריכים מובילים לממיר אגירת אנרגיה ביתי

סוגי ממירים לאגירת אנרגיה מסלול טכנולוגיית ממירים לאגירת אנרגיה: ישנם שני מסלולים עיקריים של צימוד DC וצימוד AC מערכת אחסון פוטו-וולטאית, כולל מודולים סולאריים, בקרים, ממירים, סוללות ליתיום ביתיות, עומסים וציוד אחר. נכון לעכשיו,ממירים לאגירת אנרגיהישנם בעיקר שני מסלולים טכניים: צימוד DC וצימוד AC. צימוד AC או DC מתייחס לאופן שבו פאנלים סולאריים מצומדים או מחוברים למערכת האחסון או הסוללות. סוג החיבור בין מודולים סולאריים לסוללות יכול להיות AC או DC. רוב המעגלים האלקטרוניים משתמשים במתח DC, כאשר המודול הסולארי מייצר מתח DC והסוללה אוגרת מתח DC, אולם רוב המכשירים פועלים על מתח AC. מערכת סולארית היברידית + מערכת אחסון אנרגיה מערכות ממיר סולארי היברידי + אחסון אנרגיה, שבהן זרם הישר ממודולי ה-PV מאוחסן, באמצעות בקר, בסוללת ליתיום ביתית, והרשת יכולה גם לטעון את הסוללה באמצעות ממיר DC-AC דו-כיווני. נקודת ההתכנסות של האנרגיה היא בצד סוללת ה-DC. במהלך היום, אספקת החשמל הפוטו-וולטאי מסופקת תחילה לעומס, ולאחר מכן סוללת הליתיום הביתית נטענת על ידי בקר MPPT, ומערכת אחסון האנרגיה מחוברת לרשת, כך שניתן לחבר את עודפי החשמל לרשת; בלילה, הסוללה נפרקת לעומס, והמחסור מתמלא על ידי הרשת; כאשר הרשת אינה פעילה, אספקת החשמל הפוטו-וולטאי וסוללת הליתיום הביתית מסופקות רק לעומס שאינו מחובר לרשת, והעומס בקצה הרשת אינו ניתן לשימוש. כאשר עוצמת העומס גדולה מהספק הפוטו-וולטאי, הרשת והסוללה הפוטו-וולטאי יכולים לספק חשמל לעומס בו זמנית. מכיוון שלא עוצמת החשמל הפוטו-וולטאי ולא עוצמת העומס יציבים, המערכת מסתמכת על סוללת הליתיום הביתית כדי לאזן את אנרגיית המערכת. בנוסף, המערכת תומכת גם במשתמש בקביעת זמן הטעינה והפריקה כדי לענות על דרישת החשמל של המשתמש. עקרון העבודה של מערכת צימוד DC לממיר ההיברידי יש פונקציה משולבת מחוץ לרשת החשמל לשיפור יעילות הטעינה. ממירים המחוברים לרשת מכבים אוטומטית את החשמל למערכת הפאנלים הסולאריים במהלך הפסקת חשמל מסיבות בטיחותיות. ממירים היברידיים, לעומת זאת, מאפשרים למשתמשים ליהנות גם מפונקציונליות מחוץ לרשת וגם מפונקציונליות המחוברת לרשת, כך שהחשמל זמין גם במהלך הפסקות חשמל. ממירים היברידיים מפשטים את ניטור האנרגיה, ומאפשרים בדיקת נתונים חשובים כמו ביצועים וייצור אנרגיה דרך לוח הממיר או מכשירים חכמים המחוברים. אם למערכת יש שני ממירים, יש לנטר אותם בנפרד. צימוד DC מפחית הפסדים בהמרת AC-DC. יעילות טעינת הסוללה היא כ-95-99%, בעוד שצימוד AC הוא 90%. ממירים היברידיים הם חסכוניים, קומפקטיים וקלים להתקנה. התקנת ממיר היברידי חדש עם סוללות מצומדות DC עשויה להיות זולה יותר מהתקנה מחודשת של סוללות מצומדות AC למערכת קיימת מכיוון שהבקר זול במקצת מממיר המחובר לרשת, מתג המיתוג זול במקצת מארון חלוקה, וניתן להפוך את הפתרון מצומד DC לממיר בקרה הכל-באחד, מה שחוסך הן בעלויות ציוד והן בעלויות התקנה. במיוחד עבור מערכות חשמל קטנות ובינוניות שאינן מחוברות לרשת, מערכות מצומדות DC הן חסכוניות ביותר. הממיר ההיברידי הוא מודולרי ביותר וקל להוסיף רכיבים ובקרים חדשים, וניתן להוסיף בקלות רכיבים נוספים באמצעות בקרי שמש DC זולים יחסית. הממירים ההיברידיים מתוכננים לשלב אחסון בכל עת, מה שמקל על הוספת בנקי סוללות. מערכת הממיר ההיברידית קומפקטית יותר ומשתמשת בתאים בעלי מתח גבוה, עם גדלי כבלים קטנים יותר והפסדים נמוכים יותר. הרכב מערכת צימוד DC הרכב מערכת צימוד AC עם זאת, ממירים סולאריים היברידיים אינם מתאימים לשדרוג מערכות סולאריות קיימות והם יקרים יותר להתקנה עבור מערכות בעלות הספק גבוה יותר. אם לקוח מעוניין לשדרג מערכת סולארית קיימת כך שתכלול סוללת ליתיום ביתית, בחירת ממיר סולארי היברידי עלולה לסבך את המצב. לעומת זאת, ממיר סולארי עשוי להיות חסכוני יותר, מכיוון שבחירת התקנת ממיר סולארי היברידי תדרוש עיבוד מחדש מלא ויקר של כל מערכת הפאנלים הסולאריים. מערכות בעלות הספק גבוה יותר מורכבות יותר להתקנה ויכולות להיות יקרות יותר עקב הצורך בבקרי מתח גבוה נוספים. אם משתמשים ביותר חשמל במהלך היום, יש ירידה קלה ביעילות עקב מעבר ממתח ישר (PV) לזרם ישר (batt) לזרם חילופין. מערכת סולארית מצומדת + מערכת אחסון אנרגיה מערכת אחסון פוטו-וולטאית מצומדת, הידועה גם כמערכת אחסון פוטו-וולטאית משופרת AC, יכולה לממש כי הספק ישר (DC) הנפלט ממודולי פוטו-וולטאיים מומר למתח AC על ידי ממיר המחובר לרשת, ולאחר מכן עודפי ההספק מומר למתח DC ומאוחסנים בסוללה על ידי ממיר אחסון מצומד AC. נקודת התכנסות האנרגיה נמצאת בקצה ה-AC. היא כוללת מערכת אספקת חשמל פוטו-וולטאית ומערכת אספקת חשמל סוללות ליתיום ביתיות. המערכת הפוטו-וולטאית מורכבת ממערך פוטו-וולטאי ומממיר המחובר לרשת, בעוד שמערכת סוללות ליתיום ביתיות מורכבת מבנק סוללות וממיר דו-כיווני. שתי מערכות אלו יכולות לפעול באופן עצמאי מבלי להפריע זו לזו או שניתן להפריד אותן מהרשת ליצירת מערכת מיקרו-רשת. עקרון העבודה של מערכת צימוד AC מערכות מצומדות AC תואמות לחלוטין לרשת החשמל, קלות להתקנה וניתנות להרחבה בקלות. קיימים רכיבי התקנה ביתיים סטנדרטיים, ואפילו מערכות גדולות יחסית (מדרגה 2 קילוואט עד מגה-וואט) ניתנות להרחבה בקלות לשימוש בשילוב עם ערכות גנרטורים המחוברות לרשת ועצמאיות (מערכות דיזל, טורבינות רוח וכו'). לרוב ממירי השמש המחוברים לרשת מעל 3 קילוואט יש כניסות MPPT כפולות, כך שניתן להתקין פאנלים ארוכים של מחרוזות בכיוונים וזוויות הטיה שונות. במתחי DC גבוהים יותר, צימוד AC קל ופחות מורכב להתקנה במערכות גדולות מאשר מערכות מצומדות DC הדורשות בקרי טעינה MPPT מרובים, ולכן זול יותר. צימוד AC מתאים לשדרוג מערכות והוא יעיל יותר במהלך היום עם עומסי AC. מערכות פוטו-וולטאיות קיימות המחוברות לרשת ניתנות להמרה למערכות אגירת אנרגיה בעלויות קלט נמוכות. הן יכולות לספק חשמל בטוח למשתמשים כאשר רשת החשמל אינה פעילה. הן תואמות למערכות פוטו-וולטאיות המחוברות לרשת של יצרנים שונים. מערכות מצומדות AC מתקדמות משמשות בדרך כלל עבור מערכות גדולות יותר מחוץ לרשת ומשתמשות בממירי שמש מתחרים בשילוב עם ממירים מרובי מצבים מתקדמים או ממירים/מטענים לניהול הסוללות והרשת/גנרטורים. למרות שהן פשוטות וחזקות יחסית להתקנה, הן מעט פחות יעילות (90-94%) בטעינת סוללות בהשוואה למערכות מצומדות DC (98%). עם זאת, מערכות אלו יעילות יותר בעת הפעלת עומסי AC גבוהים במהלך היום, ומגיעות ל-97% ומעלה, וחלקן ניתנות להרחבה עם ממירים סולאריים מרובים ליצירת מיקרו-רשתות. טעינה מצומדת AC היא הרבה פחות יעילה ויקרה יותר עבור מערכות קטנות יותר. האנרגיה הנכנסת לסוללה בצימוד AC חייבת להיות מומרת פעמיים, וכאשר המשתמש מתחיל להשתמש באנרגיה, יש להמיר אותה שוב, מה שמוסיף הפסדים נוספים למערכת. כתוצאה מכך, יעילות צימוד ה-AC יורדת ל-85-90% בעת שימוש במערכת סוללה. ממירים מצומדים AC יקרים יותר עבור מערכות קטנות יותר. מערכת סולארית מחוץ לרשת + מערכת אחסון אנרגיה מערכת סולארית מחוץ לרשתמערכות אחסון + מורכבות בדרך כלל ממודולים פוטו-וולטאיים, סוללת ליתיום ביתית, ממיר אחסון מחוץ לרשת החשמל, עומס וגנרטור דיזל. המערכת יכולה לבצע טעינה ישירה של הסוללה על ידי פוטו-וולטאי באמצעות המרה DC-DC, או המרה דו-כיוונית DC-AC לטעינה ופריקה של הסוללה. במהלך היום, החשמל הפוטו-וולטאי מסופק תחילה לעומס, ולאחר מכן טעינת הסוללה; בלילה, הסוללה נפרקת לעומס, וכאשר הסוללה אינה מספיקה, גנרטור הדיזל מסופק לעומס. הוא יכול לענות על דרישת החשמל היומית באזורים ללא רשת. ניתן לשלב אותו עם גנרטורים דיזל כדי לספק עומסים או לטעון סוללות. רוב ממירי אחסון האנרגיה מחוץ לרשת אינם מאושרים לחיבור לרשת, גם אם למערכת יש רשת, היא לא יכולה להיות מחוברת לרשת. תרחישים רלוונטיים של ממירי אחסון אנרגיה לממירי אחסון אנרגיה שלושה תפקידים עיקריים: ויסות שיא, הספק במצב המתנה והספק עצמאי. לפי אזור, שיא הוא הביקוש באירופה. קחו את גרמניה כדוגמה, מחיר החשמל בגרמניה הגיע ל-0.46 דולר/קוט"ש בשנת 2023, והוא מדורג במקום הראשון בעולם. בשנים האחרונות, מחירי החשמל בגרמניה ממשיכים לעלות, והעלות הכוללת של אנרגיה פוטו-וולטאי/אחסון פוטו-וולטאי היא רק 10.2/15.5 סנט למעלה, נמוכה ב-78%/66% ממחירי החשמל למגורים. ההבדל בין מחירי החשמל למגורים לבין עלות אחסון החשמל פוטו-וולטאי ימשיכו לעלות. מערכת חלוקה ואחסון פוטו-וולטאי ביתית יכולה להפחית את עלות החשמל, כך שבאזורים יקרי ערך יש למשתמשים תמריץ חזק להתקין אחסון ביתי. בשוק השיא, משתמשים נוטים לבחור בממירים היברידיים ומערכות סוללות מצומדות AC, שהן חסכוניות יותר וקלות יותר לייצור. מטעני ממירים לסוללות מחוץ לרשת עם שנאים כבדים יקרים יותר, בעוד שממירים היברידיים ומערכות סוללות מצומדות AC משתמשים בממירים ללא שנאי עם טרנזיסטורים ממותגים. ממירים קומפקטיים וקלים משקל אלה בעלי דירוגי נחשולי מתח ושיא נמוכים יותר, אך הם חסכוניים יותר, זולים יותר וקלים יותר לייצור. בארה"ב וביפן נדרשת חשמל לגיבוי, וחשמל עצמאי הוא בדיוק מה שהשוק צריך, כולל באזורים כמו דרום אפריקה. על פי ה-EIA, זמן הפסקת החשמל הממוצע בארצות הברית בשנת 2020 הוא יותר מ-8 שעות, בעיקר עקב תושבי ארה"ב החיים באזורים מפוזרים, חלק מרשת החשמל המזדקנת ואסונות טבע. יישום מערכות חלוקה ואחסון פוטו-וולטאיות ביתיות יכול להפחית את התלות ברשת ולהגביר את אמינות אספקת החשמל בצד הלקוח. מערכת אחסון פוטו-וולטאית בארה"ב גדולה יותר ומצוידת בסוללות רבות יותר, עקב הצורך לאגור חשמל בתגובה לאסונות טבע. אספקת חשמל עצמאית היא הביקוש המיידי בשוק. דרום אפריקה, פקיסטן, לבנון, הפיליפינים, וייטנאם ומדינות אחרות נמצאות במתח בשרשרת האספקה ​​העולמית, והתשתית של המדינה אינה מספיקה כדי לתמוך באוכלוסייה בחשמל, ולכן משתמשים צריכים להיות מצוידים במערכת אחסון פוטו-וולטאית ביתית. לממירים היברידיים כגיבוי חשמל יש מגבלות. בהשוואה לממירים ייעודיים שאינם מחוברים לרשת החשמל, לממירים היברידיים יש כמה מגבלות, בעיקר תפוקת הספק נחשולים או שיא מוגבלת במקרה של הפסקות חשמל. בנוסף, לחלק מהממירים ההיברידיים אין יכולת גיבוי חשמל או שאין לה יכולת גיבוי חשמל מוגבלת, כך שרק עומסים קטנים או חיוניים כמו תאורה ומעגלי חשמל בסיסיים ניתנים לגיבוי במהלך הפסקת חשמל, ומערכות רבות חוות עיכוב של 3-5 שניות במהלך הפסקת חשמל. ממירים שאינם מחוברים לרשת, לעומת זאת, מספקים תפוקת הספק נחשולים ושיא גבוהות מאוד ויכולים להתמודד עם עומסים אינדוקטיביים גבוהים. אם המשתמש מתכנן להפעיל מכשירים בעלי נחשולי מתח גבוהים כמו משאבות, מדחסים, מכונות כביסה וכלי עבודה חשמליים, הממיר חייב להיות מסוגל להתמודד עם עומסי נחשולי מתח בעלי השראות גבוהה. ממירים היברידיים מצומדים DC התעשייה משתמשת כיום ביותר מערכות אחסון פוטו-וולטאי עם צימוד DC כדי להשיג עיצוב משולב של אחסון פוטו-וולטאי, במיוחד במערכות חדשות שבהן ממירים היברידיים קלים וזולים יותר להתקנה. בעת הוספת מערכות חדשות, השימוש בממירים היברידיים לאגירת אנרגיה פוטו-וולטאית יכול להפחית את עלויות הציוד ואת עלויות ההתקנה, מכיוון שממיר אחסון יכול להשיג שילוב של בקרה-ממיר. הבקר ומתג המיתוג במערכות מצומדות DC זולים יותר מממירים המחוברים לרשת וארונות חלוקה במערכות מצומדות AC, ולכן פתרונות מצומדים DC זולים יותר מפתרונות מצומדים AC. הבקר, הסוללה והממיר במערכת מצומדת DC הם טוריים, מחוברים בצורה הדוקה יותר ופחות גמישים. עבור מערכת חדשה המותקנת, פוטו-וולטאי, הסוללה והממיר מתוכננים בהתאם להספק העומס וצריכת החשמל של המשתמש, ולכן מתאים יותר לממיר היברידי מצומד DC. מוצרי ממיר היברידי מצומד DC הם המגמה המרכזית, BSLBATT השיקה גם משלהממיר סולארי היברידי 5 קילוואטבסוף השנה שעברה, ותשיק השנה ברצף ממירים סולאריים היברידיים של 6 קילוואט ו-8 קילוואט! המוצרים העיקריים של יצרני ממירים לאגירת אנרגיה מיועדים יותר לשלושת השווקים העיקריים: אירופה, ארצות הברית ואוסטרליה. בשוק האירופי, גרמניה, אוסטריה, שוויץ, שבדיה, הולנד ומדינות אחרות בשוק הליבה הפוטו-וולטאית המסורתיות מתמקדות בעיקר בשוק תלת פאזי, עם פוטנציאל גבוה יותר למוצרים בעלי הספק גבוה יותר. איטליה, ספרד ומדינות אחרות בדרום אירופה זקוקות בעיקר למוצרים חד פאזיים בעלי מתח נמוך. צ'כיה, פולין, רומניה, ליטא ומדינות אחרות במזרח אירופה דורשות בעיקר מוצרים תלת פאזיים, אך המחירים הנמוכים יותר. לארצות הברית יש מערכת אחסון אנרגיה גדולה יותר והיא מעדיפה מוצרים בעלי הספק גבוה יותר. ממיר מפוצל לסוללות ואחסון פופולרי יותר בקרב מתקינים, אך ממיר סוללה משולב הוא מגמת פיתוח עתידית. ממיר היברידי לאגירת אנרגיה פוטו-וולטאית מחולק עוד יותר לממיר היברידי הנמכר בנפרד ומערכת אחסון אנרגיה של סוללות (BESS) הנמכרת בממיר וסוללה יחד. כיום, במקרה של סוחרים השולטים בערוץ, כל לקוח ישיר מרוכז יותר, ומוצרי סוללה וממיר מפוצלים פופולריים יותר, במיוחד מחוץ לגרמניה, בעיקר בגלל קלות ההתקנה וההרחבה הקלים, והקלות להפחתת עלויות הרכש. לא ניתן לספק סוללה או ממיר כדי למצוא אספקה ​​שנייה, האספקה ​​בטוחה יותר. המגמה בגרמניה, ארצות הברית ויפן היא של מכונה משולבת. מכונה משולבת יכולה לחסוך הרבה צרות לאחר המכירה, וישנם גורמים של הסמכה, כגון הצורך באישור מערכת כיבוי אש של ארצות הברית לקשר את הממיר. המגמה הטכנולוגית הנוכחית היא לכיוון מכונה משולבת, אך מכירות מסוג משולב בשוק הולכות ומשתנות אצל מתקינים, ומקבלות מעט יותר. במערכות מצומדות זרם ישר, מערכות סוללות מתח גבוה יעילות יותר, אך יקרות יותר במקרה של מחסור בסוללות מתח גבוה. בהשוואה למערכות סוללות 48V, סוללות מתח גבוה פועלות בטווח של 200-500 וולט DC, בעלות הפסדי כבל נמוכים יותר ויעילות גבוהה יותר מכיוון שפאנלים סולאריים פועלים בדרך כלל ב-300-600 וולט, בדומה למתח הסוללה, מה שמאפשר שימוש בממירי DC-DC בעלי יעילות גבוהה עם הפסדים נמוכים מאוד. מערכות סוללות מתח גבוה יקרות יותר מסוללות של מערכת מתח נמוך, בעוד שממירים זולים יותר. כיום יש ביקוש גבוה לסוללות מתח גבוה ומחסור בהיצע, ולכן קשה לרכוש סוללות מתח גבוה, ובמקרה של מחסור בסוללות מתח גבוה, זול יותר להשתמש במערכת סוללות מתח נמוך. צימוד DC בין מערכי שמש לממירים צימוד ישיר DC לממיר היברידי תואם ממירים מצומדים AC מערכות מצומדות DC אינן מתאימות להתקנת מערכות קיימות המחוברות לרשת החשמל. לשיטת צימוד DC יש בעיקר את הבעיות הבאות: ראשית, למערכת המשתמשת בצימוד DC יש בעיות של חיווט מסובך ותכנון מודולים יתיר בעת התקנה מחודשת של מערכת קיימת המחוברת לרשת החשמל; שנית, העיכוב במעבר בין חיבור לרשת לחיבור לא מחובר לרשת ארוך, מה שהופך את חוויית החשמל של המשתמש לגרועה; שלישית, פונקציית הבקרה החכמה אינה מקיפה מספיק ותגובת הבקרה אינה בזמן מספק, מה שמקשה על מימוש יישום אספקת חשמל ביתית במיקרו-רשת. לכן, חברות מסוימות בחרו בדרך של טכנולוגיית צימוד AC, כמו Rene. מערכת צימוד AC הופכת את התקנת המוצר לקלה יותר. ReneSola משתמשת בצימוד צד AC ובמערכת PV כדי להשיג זרימת אנרגיה דו-כיוונית, מבטלת את הצורך בגישה לאפיק DC של PV, מה שמקל על התקנת המוצר; באמצעות שילוב של תוכנת בקרה בזמן אמת ושיפורי עיצוב חומרה כדי להשיג מעבר של מילישניות אל הרשת וממנה; באמצעות שילוב חדשני של בקרת פלט ממיר אחסון אנרגיה ועיצוב מערכת אספקת חשמל וחלוקה כדי להשיג אספקת חשמל של כל הבית תחת בקרת תיבת בקרה אוטומטית. יישום מיקרו-רשת של בקרת תיבת בקרה אוטומטית. יעילות ההמרה המקסימלית של מוצרים מצומדים AC נמוכה במקצת מזו שלממירים היברידייםיעילות ההמרה המקסימלית של מוצרים מצומדים ל-AC היא 94-97%, שהיא מעט נמוכה מזו של ממירים היברידיים, בעיקר משום שיש להמיר את המודולים פעמיים לפני שניתן לאחסן אותם בסוללה לאחר ייצור החשמל, מה שמפחית את יעילות ההמרה.