PV батарея жүйесі дегеніміз не? Күн энергиясын сақтауға арналған толық нұсқаулық

Болашақты қуаттандыру: Күн энергиясын сақтау неге маңызды?

Күн панельдері (фотоэлектрлік немесе PV жүйелері) төбесімізден таза, жаңартылатын энергия көзін ұсына отырып, электр энергиясын өндіру жолында төңкеріс жасады. Дегенмен, күн энергиясының өзіндік қиындығы бар: панельдер күн жарқыраған кезде ғана электр энергиясын өндіреді. Түнде немесе қатты бұлтты күндерде не болады? Ал желідегі электр қуатының үзілуі туралы не деуге болады? Бұл үзіліс жиі дәстүрлі желіге сүйенуді білдіреді, күн инвестициясының толық әлеуетін шектейді.

Дәл осы жерде PV батарея жүйесі кіреді. Күндізгі жарықтың ең жоғары уақытында панельдер өндіретін артық, пайдаланылмаған күн энергиясын алып, оны кейінірек сақтауды елестетіп көріңіз. Күн энергиясын сақтау жүйесі дәл осылай жасауға мүмкіндік береді. Бұл энергетикалық тәуелсіздік пен тиімділік үшін ойын өзгертеді. Бұл нұсқаулық сізге PV аккумуляторлық жүйелер туралы білуіңіз керек барлық нәрселермен таныстырады: олар дегеніміз не, олар қалай жұмыс істейді, олардың құрамдас бөліктері, артықшылықтары және негізгі ойлар.

PV аккумуляторлық жүйені анықтау: тек күн панельдерінен басқа

Бұл нақты не?

Қарапайым сөзбен айтқанда, PV батарея жүйесі стандартты күн панельдерін батареяны сақтау блогымен біріктіреді. Күн батареялары күн сәулесін электр энергиясына (тұрақты ток қуаты) түрлендірсе де, батарея үйіңіз бірден пайдаланбайтын кез келген артық электр энергиясын сақтайды. Бұл жинақталған энергияны кейінірек, мысалы, кешке, түнде немесе желі сөнген кезде резервтік қуат ретінде пайдалануға болады.

Бұл сақтаусыз стандартты желіге қосылған күн PV жүйесінен түбегейлі ерекшеленеді. Бұл жүйелерде өндірілген кез келген артық күн энергиясы әдетте коммуналдық желіге қайтарылады (көбінесе несие үшін, таза есептеу деп аталады). PV батарея жүйесі артық энергияны бірінші кезекте өзіңіз пайдалану үшін сақтауға басымдық береді, осылайша өзіңізге сенімділікті арттырады.

Негізгі терминдерді түсіну

PV (фотоэлектрлік):Күн сәулесін тікелей электр энергиясына айналдыру үшін күн панельдерінде қолданылатын технология.
Батареяны сақтау:Кейінірек пайдалану үшін күн панельдері шығаратын тұрақты токты сақтайтын компонент.
Жүйе түрлері және батареялар:

• Тормен байланыстырылған:Коммуналдық желіге қосылған. Мұндағы PV батарея жүйесі энергияны кейінірек пайдалану үшін сақтайды, желіге тәуелділікті азайтады және ықтимал резервтік көшірме жасайды.
• Тордан тыс:Коммуналдық желіден толығымен тәуелсіз. Батареялар үздіксіз пайдалану үшін қуатты сақтау үшін өте маңызды.
• Гибрид:Торға қосылған, бірақ екі дүниенің де ең жақсысын ұсынатын батареяның резервтік көшірме мүмкіндігі бар.

PV батарея жүйесі қалай жұмыс істейді? (Күндіз, түнде және үзілістер)

Негізгі принцип: зарядтау және разряд циклдері

Жүйе күн энергиясын өндіруге, үйдегі қуат қажеттіліктеріне және батарея зарядының күйіне негізделген энергия ағынын ақылды түрде басқарады. Ол әртүрлі зарядтау және разряд циклдерінде жұмыс істейді.

1-сценарий: Шуақты күн – жоғары өнім

Күн панельдері тұрақты ток өндіреді.
Бұл электр энергиясы алдымен үйдегі құрылғыларды қуаттандырады және тікелей жүктейді (инвертор арқылы айнымалы токқа түрлендіруден кейін).
Содан кейін кез келген артық күн электр қуаты батареяны зарядтау үшін пайдаланылады.
Батарея толығымен зарядталған болса және үйіңіздің қажеттіліктері қанағаттандырылса, қосымша артық қуат желіге экспортталуы мүмкін (жүйе параметрлері мен қызметтік келісімдерге байланысты).

2-сценарий: Түнгі немесе аз күн сәулесі

Күн панельдері аз қуат өндіреді немесе мүлдем өндірмейді.
Батареяда жинақталған энергия үйдегі жүктемелерді қуаттандыру үшін зарядсыздандырылады (айналды токқа түрлендіріледі).
Батарея заряды таусылып қалса немесе қуатқа деген сұраныс батареяның шығыс сыйымдылығынан асып кетсе, жүйе қажетті қуатты электр желісінен автоматты түрде алады.

3-сценарий: Тордағы электр қуатының үзілуі

Жүйе тордың ақаулығын анықтайды.
Егер резервтік қуатқа арналған болса, қауіпсіздік үшін ол автоматты түрде желіден (аралдан) ажыратылады.
Содан кейін ол сақталған батарея қуатын үйіңіздегі алдын ала таңдалған маңызды тізбектерді/жүктемелерді (мысалы, шамдар, тоңазытқыш, Wi-Fi) қуаттандыру үшін пайдаланады. Ұзақтығы батарея сыйымдылығына және жүктеме көлеміне байланысты.

PV батарея жүйесінің анатомиясы: түсіндірілетін негізгі компоненттер

PV батарея жүйесі бірге жұмыс істейтін бірнеше негізгі компоненттерден тұрады:

Күн панельдері (PV модульдері):Күн сәулесін түсіріп, оны тұрақты токқа айналдырыңыз.
Күн батареясы:Тұрақты ток энергиясын сақтайды. Бұл сақтау жүйесінің жүрегі. Әртүрлі химиялар мен қуаттар бар.
Инвертор(лар):Тұрақты ток электр қуатын (панельдерден/батареядан) айнымалы токқа (тұрмыстық техника пайдаланады) түрлендіреді. Гибридті инверторлар аккумуляторлық жүйелерде кең таралған, өйткені олар бір уақытта панельдерден, батареядан және тордан қуат ағынын басқара алады. Кейбір жүйелер панельдер мен батарея үшін бөлек инверторларды пайдалануы мүмкін (айнымалы айнымалы муфта). (Ішкі сілтеме ұсынысы: күн инверторларын түсіндіретін бетке сілтеме)
Батареяны басқару жүйесі (BMS):Батареяның күйін (температураны, кернеуді, зарядты) бақылайтын, оны шамадан тыс зарядтаудан/разрядтаудан қорғайтын және өнімділігі мен қызмет ету мерзімін оңтайландыратын батарея жинағына біріктірілген электрондық жүйе.
Зарядтау контроллері (көбінесе біріктірілген, кейбір жүйелер үшін маңызды):Батареяны қауіпсіз зарядтау үшін панельдерден тұрақты ток қуатын реттейді, артық зарядтауды болдырмайды, әсіресе тұрақты токпен қосылған немесе желіден тыс қондырғыларда маңызды. Жиі гибридті инверторларға біріктірілген.
Бақылау жүйесі:Бағдарламалық құрал (әдетте қолданба немесе веб-портал) үй иелеріне нақты уақытта энергия өндіруді, тұтынуды, батарея күйін және жүйе өнімділігін бақылауға мүмкіндік береді.

PV жүйелерінде батареялардың қандай түрі жиі кездеседі?

Батарея маңызды таңдау болып табылады. Бүгінгі таңда қолданылатын екі негізгі түрі:

Литий-ион (Li-ион): Танымал таңдау

Ішкі түрлері:Әдетте қауіпсіздік пен ұзақ өмір сүру үшін белгілі литий темір фосфаты (LFP немесе LiFePO4) және энергия тығыздығымен танымал никель марганец кобальт (NMC).
Артықшылықтары:Жоғары энергия тығыздығы (аз кеңістікте көбірек сақтау), ұзағырақ қызмет ету мерзімі (зарядтау циклдері көп), разрядтың жоғары тереңдігі (DoD – жинақталған энергияны көбірек пайдалану), жоғары тиімділік, әдетте техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді.
Кемшіліктері:Қорғасын қышқылымен салыстырғанда жоғары бастапқы құны.

Қорғасын қышқылы: дәстүрлі нұсқа

Түрлері:Су басқан (техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді – тазартылған суды қосу) және тығыздалған (AGM/Gel – техникалық қызмет көрсетусіз).
Артықшылықтары:Төмен бастапқы құны, дәлелденген технология.
Кемшіліктері:Қысқарақ қызмет мерзімі, төмен DoD (сақталған сыйымдылықты зақымдамай пайдалана алмайды), ауыррақ/көлемді, төмен тиімділік, желдетуді қажет етуі мүмкін (су басқан).

BSLBATT күн батареялары негізінен EVE, REPT сияқты әлемдегі жетекші 5 LiFePO4 өндірушілерінің LiFePO4 сақтау негізгі шешімдеріне негізделген.

Салыстыру үшін негізгі факторлар:

Сыйымдылығы (кВтсағ):Батарея қанша энергияны сақтай алады.
Қуат рейтингі (кВт):Батарея бірден қанша қуат бере алады (бір уақытта қанша/қандай құрылғы жұмыс істей алатынын анықтайды).
Ағызу тереңдігі (DoD):Қауіпсіз пайдалануға болатын жалпы қуаттың пайызы (мысалы, 90% DoD 10 кВт/сағ батареядан 9 кВт/сағ пайдалануға болатынын білдіреді). Жоғарырақ - жақсы.
Екі жаққа бару тиімділігі (%):Энергияның шығуы және кірістің энергиясы. Жоғарырақ болса, зарядтау/разряд кезінде энергия жоғалту азырақ болады.
Өмір сүру ұзақтығы (циклдер/жылдар):Сыйымдылығы айтарлықтай төмендегенше аккумулятор қанша рет зарядтауға/разрядтауға болады. Жиі белгілі бір жылдар немесе циклдар үшін кепілдік беріледі.
Кепілдік:Сіздің инвестицияңызды қорғау үшін маңызды. Қамтылған жылдарды, кепілдік берілген циклдарды және кепілдік мерзімінің аяқталу мүмкіндігін қараңыз.
Қауіпсіздік:Сертификаттарды іздеңіз (мысалыUL / IECстандарттар). LFP әдетте өте қауіпсіз болып саналады.
Құны:Алдын ала құн мен қызмет ету мерзімінің мәнін қарастырыңыз (оның қызмет ету мерзімі ішінде сақталған $/кВтсағ).

PV батареясының кернеуі қандай?

PV батареяларын талқылағанда, «кернеу» жалғыз бекітілген сан емес.Бұл аккумулятордың химиясына, жеке батарея ұяшықтары пакетте қалай конфигурацияланатынына және күн энергиясын сақтау жүйесінің жалпы дизайн мақсаттарына байланысты. Мынаны білу керек:

Номиналды кернеу: Бұл батареяларды немесе жүйелерді санаттау үшін жиі қолданылатын анықтамалық кернеу.

Төменгі кернеу жүйелері (тарихи жиі кездесетін):Дәстүрлі желіден тыс немесе кішірек жүйелер 12В, 24В немесе 48В тұрақты ток сияқты номиналды кернеулерді жиі пайдаланады. Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар әдетте осы кернеу конфигурацияларында қол жетімді. Кейбір модульдік литий-иондық жүйелер де жұмыс істейді51,2 Вауқымы салыстырмалы қауіпсіздігімен және көптеген желіден тыс инверторлармен үйлесімділігімен танымал.

Жоғары вольтты жүйелер (қазіргі тренд):Қазіргі заманғы тұрғын үй торына қосылған литий-ионды аккумуляторлық жүйелер айтарлықтай жоғары тұрақты кернеулерде жұмыс істейді, көбінесе тұрақты ток 200В-тан 800В-ға дейін ауытқиды, шамамен 400В тұрақты ток өте кең таралған.

Ұяшық кернеуі және жүйе кернеуі:

Жеке батарея ұяшықтарының кернеуі әлдеқайда төмен (мысалы, LiFePO4 ұяшығы номиналды 3,2 В).
Қажетті жүйе кернеуіне (мысалы, 48 В немесе 400 В) қол жеткізу үшін көптеген ұяшықтар батарея модулі немесе бумасы ішінде тізбектей қосылады (кернеулер қосылады). Модульдерді параллель қосу кернеуді бірдей сақтай отырып, жалпы қуаттылықты (Ах/кВтсағ) арттырады.

Неліктен кернеу маңызды?

Тиімділігі:Жоғары кернеулі жүйелер, әдетте, қуат берудің бірдей көлемі үшін (қуат = Кернеу x Ток) сымдардағы резистивті энергия шығындарын азайтады. Бұл жүйенің жалпы тиімділігін сәл жоғарылатуы мүмкін.
Сымдарға арналған шығындар:Жоғары кернеу төменгі токқа мүмкіндік береді, бұл аккумулятор мен гибридті инвертор арасында жұқа (және көбінесе арзанырақ) мыс сымын қолдануға болады.
Инвертордың үйлесімділігі:Батареяның кернеуі қосылған гибридті түрлендіргіштің тұрақты ток кіріс кернеуінің диапазонымен үйлесімді болуы керек. Жоғары вольтты батареялар жоғары вольтты инверторлармен жұптасады, және51,2 В батареялар51,2 В инверторлармен жұптаңыз.
Қауіпсіздік және орнату:Жоғары кернеулі жүйелер (әдетте >60 В тұрақты ток) орнату және техникалық қызмет көрсету кезінде қатаң қауіпсіздік хаттамаларын және өңдеу процедураларын талап етеді, көбінесе электрлік кодтармен міндеттеледі. Олармен тек білікті мамандар айналысуы керек.

Қай кернеу дұрыс?

Энергияны тиімді сақтауды және резервтік көшіруді қажет ететін заманауи электр желісіне қосылған үйлер үшін,жоғары вольтты (мысалы, ~400В) литий-ионды жүйелертиімді гибридті инверторлармен жақсы үйлесетін стандартты болып келеді.
Кішігірім желіден тыс қолданбалар, RV немесе белгілі жүйе жаңартулары үшін 48 В жүйелері (литий де, қорғасын қышқылы да) өзекті және кеңінен қолдау табады.
Сайып келгенде, сіздің PV батарея жүйеңіздің нақты кернеуі өндірушінің дизайнымен және оның таңдалған инвертормен және жалпы жүйе архитектурасымен үйлесімділігімен анықталады. Жүйелерді салыстыру кезінде оның «төмен кернеу» (әдетте 48 В) немесе «жоғары кернеу» жүйесі екенін түсіну оның сипаттамалары мен үйлесімділігін бағалауға көмектеседі.

Жоғары вольтты батареялар мен төмен вольтты батареялар туралы мақаланы қараңыз.

Инвестицияңызды жоспарлау: Сатып алудан бұрын негізгі ойлар

PV батарея жүйесіне инвестициялау мұқият жоспарлауды талап етеді:

Жүйенің өлшемі:Өлшемді тым үлкен немесе кішірейтпеңіз. Батарея мөлшері (кВт/сағ) орташа тәуліктік қуат тұтынуыңызға, күн жүйесінің өлшеміне (кВт), үзілістер кезінде сақтық көшірме жасағыңыз келетін нәрсеге және мақсаттарыңызға (ең көп үнемдеу және негізгі сақтық көшірмеге қарсы) байланысты. Кәсіби орнатушы мұны есептеуге көмектеседі.
Шығындарды түсіну:Батареяның өзіндік құнының факторы, инвертор (жаңарту/гибрид болса), орнату жұмысы, электр панелінің ықтимал жаңартулары және рұқсаттар. Орнатылған жалпы құны және ықтимал ұзақ мерзімді жинақ туралы сұраңыз (Инвестиция қайтарымы – ROI).
Білікті орнатушыларды табу:Бұл қауіпсіздік пен өнімділік үшін өте маңызды. Батареяны сақтау жүйелерінде жақсы шолулары мен арнайы тәжірибесі бар тәжірибелі, сертификатталған орнатушыларды (мысалы, АҚШ-тағы NABCEP сертификаты) іздеңіз.
Кепілдіктер маңызды:Жақсы басып шығаруды оқыңыз. Кепілдік ұзақтығын (жылдар), циклдің қызмет ету кепілдігін және кепілдік мерзімінің аяқталуының кепілдік берілген сыйымдылығының пайызын түсініңіз. Аккумуляторға, инверторға және орнату шеберлігіне жиі жеке кепілдіктер беріледі.
Орнату орны және техникалық қызмет көрсету:Батареяларға арнайы жұмыс температурасы мен бос орын қажет. Орналастыруды қарастырыңыз (гараж, қосалқы бөлме, сыртында). Қазіргі заманғы литий-ионды аккумуляторлардың көпшілігі су басқан қорғасын қышқылына қарағанда техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді.
Навигациялық ережелер мен ынталандырулар:Жергілікті құрылыс нормаларын, коммуналдық қызметтерді қосу талаптарын (қосуға рұқсат) және қол жетімді қаржылық ынталандыруларды тексеріңіз. Бұл шығындарға айтарлықтай әсер етуі мүмкін (мысалы,АҚШ-тың федералды күн сәулесінің инвестициялық салық несиесі (ITC)жиі күн энергиясымен зарядталған батареяларға, сонымен қатар мемлекеттік/жергілікті жеңілдіктерге қолданылады).

PV батарея жүйесі мен стандартты желіге қосылған күн: айырмашылығы неде?

PV батарея жүйелері туралы жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС).

1-сұрақ: Қолданыстағы күн жүйесіне батарея қосуға болады ма?

Ж: Иә, жиі сіз «айнымалы айнымалы қосқыш» арқылы жасай аласыз, онда батарея мен оның жеке инверторы бар күн қондырғысымен бірге қосылады. Үйлесімділікті маман тексеруі керек. Тұрақты токты біріктіру (инверторды ортақ пайдалану) бар инверторды гибридті үлгімен ауыстыруды қажет етуі мүмкін.

2-сұрақ: Күн батареялары әдетте қанша уақытқа жетеді?

A: Өмір сүру ұзақтығы түріне, қолданылуына және жағдайларына байланысты. Заманауи литий-ионды (әсіресе LFP) батареяларға жиі 10-15 жыл немесе белгілі бір циклдар саны (мысалы, 6 000-10 000 цикл) кепілдік беріледі және ықтимал ұзағырақ қызмет етуі мүмкін. Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар әдетте 3-7 жыл қызмет етеді.

3-сұрақ: Үйдегі күн батареясы жүйесінің орташа құны қанша?

A: Шығындар көлеміне (кВт/сағ), брендке, түріне және орнату күрделілігіне байланысты әр түрлі болады. Орнатуды қоса алғанда, бір кВт/сағ сақтау сыйымдылығы үшін шамамен $800-ден $1500+-ге дейінгі шығындарды күтіңіз (2024 жылдың басындағы жағдай бойынша ағымдағы бағаны тексеріңіз). Ынталандырулар мұны айтарлықтай азайтуы мүмкін.

4-сұрақ: Менде таза есептегіш болса, күн батареясы тұр ма?

A: Бұл байланысты. Таза есепке алу несиелері жомарт болса (1:1 мәні), таза шоттарды үнемдейтін пайда азаюы мүмкін. Дегенмен, батареялар бұрынғысынша резервтік қуатты қамтамасыз етеді, жоғары пайдалану уақыты төлемдерін болдырмауға көмектеседі және таза есептеу несиелерінен жоғары мәнге ие өзін-өзі тұтынуды арттырады. Таза өлшеу саясаты азырақ қолайлы болса, құндылық ұсынысы артады.

5-сұрақ: Күн батареялары қанша күтімді қажет етеді?

A: Қазіргі литий-ионды батареялар іс жүзінде техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді. Қорғасын-қышқылды батареялар (әсіресе су басқан түрлері) мерзімді тексеруді, тазалауды және тазартылған суды толтыруды қажет етеді. Орнатушылар кез келген нақты өндірушінің ұсыныстары бойынша кеңес бере алады.

6-сұрақ: PV батарея жүйелері қауіпсіз бе?

A: Сертификатталған жабдықты (мысалы, UL тізіміндегі батареялар мен инверторлар) пайдалана отырып, білікті мамандар дұрыс орнатқанда, PV батарея жүйелері өте қауіпсіз. Литий темір фосфаты (LFP) химиясы әсіресе оның термиялық тұрақтылығы мен қауіпсіздік профилімен танымал. Дұрыс орнату және кодтарды сақтау өте маңызды.

Қорытынды: PV батарея жүйесі сіз үшін дұрыс таңдау ма?

PV батарея жүйесі энергияны басқаруға, шығындарды үнемдеуге және тұрақтылыққа бағытталған маңызды қадамды білдіреді. Күн панельдері шығаратын бос энергияны сақтау арқылы сіз күн батқаннан кейін ұзақ уақыт бойы үйіңізді қуаттай аласыз, желіге тәуелділікті күрт төмендете аласыз және үзілістер кезінде шамдарды қосулы ұстай аласыз.

Алдын ала инвестиция стандартты күн жүйесіне қарағанда жоғары болғанымен, артықшылықтар – әсіресе энергия тәуелсіздігі, айтарлықтай ұзақ мерзімді үнемдеу (әсіресе коммуналдық қызметтер құнының немесе TOU тарифтерінің өсуімен) және баға жетпес резервтік қуат – оны көптеген үй иелері үшін тартымды таңдау жасайды.

Энергияны пайдалану үлгілеріңізді бағалаңыз (Күн батареясының калькуляторын қараңыз), резервтік қуатқа деген қалауыңыз, жергілікті коммуналдық тарифтер мен саясаттар және қолжетімді ынталандырулар. Егер күн энергиясына жұмсалатын инвестицияны ұлғайту және үйді электрмен жабдықтауды қамтамасыз ету басымдылық болса, PV батарея жүйесі сіздің энергетикалық болашағыңыз үшін тамаша таңдау болуы мүмкін.