Kas yra PV akumuliatorių sistema? Išsamus saulės energijos kaupimo vadovas

Jūsų ateities energijos tiekimas: kodėl svarbu kaupti saulės energiją

Saulės baterijos (fotovoltinės arba FV sistemos) pakeitė elektros energijos gamybos būdus, siūlydamos švarų, atsinaujinantį energijos šaltinį tiesiai nuo mūsų stogų. Tačiau saulės energija turi esminį iššūkį: baterijos gamina elektrą tik tada, kai šviečia saulė. Kas nutinka naktį arba labai apsiniaukusiomis dienomis? O kaip dėl elektros energijos tiekimo sutrikimų tinkle? Dėl šio periodiškumo dažnai tenka pasikliauti tradiciniu tinklu, o tai riboja visą jūsų investicijų į saulės energiją potencialą.

Čia ir praverčia PV akumuliatorių sistema. Įsivaizduokite, kad piko metu jūsų baterijos generuoja nepanaudotą saulės energiją ir ją išsaugote vėlesniam laikui. Būtent tai jums leidžia padaryti saulės energijos kaupimo sistema. Tai iš esmės keičia energetinę nepriklausomybę ir efektyvumą. Šiame vadove rasite viską, ką reikia žinoti apie PV akumuliatorių sistemas: kas jos yra, kaip jos veikia, kokie jų komponentai, privalumai ir į ką reikia atkreipti dėmesį.

PV akumuliatorių sistemos apibrėžimas: daugiau nei vien saulės baterijos

Kas tai tiksliai?

Paprastai tariant, fotovoltinių baterijų sistema sujungia standartines saulės baterijas su akumuliatoriaus kaupimo įrenginiu. Kol jūsų saulės baterijos saulės šviesą paverčia elektra (nuolatine srove), baterija kaupia bet kokią perteklinę elektros energiją, kurios jūsų namai iš karto nesunaudoja. Šią sukauptą energiją galima panaudoti vėliau, pavyzdžiui, vakare, naktį arba kaip atsarginę energijos šaltinį, kai nutrūksta elektros tiekimas.

Tai iš esmės skiriasi nuo standartinės prie tinklo prijungtos saulės fotovoltinės sistemos be kaupimo. Šiose sistemose bet kokia perteklinė pagaminta saulės energija paprastai grąžinama į elektros tinklą (dažnai kaip kreditas, vadinamas grynuoju apskaitymu). Fotovoltinių baterijų sistema pirmiausia teikia pirmenybę perteklinės energijos kaupimui savo reikmėms, taip maksimaliai padidindama jūsų savarankiškumą.

Pagrindinių terminų supratimas

PV (fotovoltinė energija):Saulės baterijose naudojama technologija, skirta saulės šviesai tiesiogiai paversti elektros energija.
Baterijos laikymas:Komponentas, kuris kaupia saulės baterijų pagamintą nuolatinės srovės elektros energiją vėlesniam naudojimui.
Sistemų tipai ir baterijos:

• Tinklelis susietas:Prijungta prie elektros tinklo. Čia įrengta fotovoltinių baterijų sistema kaupia energiją vėlesniam naudojimui, taip sumažindama priklausomybę nuo tinklo ir potencialiai užtikrindama atsarginę kopiją.
• Ne tinkle:Visiškai nepriklausomas nuo elektros tinklo. Baterijos yra būtinos energijos kaupimui nuolatiniam naudojimui.
• Hibridas:Prijungtas prie tinklo, bet su atsarginio maitinimo iš akumuliatoriaus galimybe, siūlantis geriausias abiejų pasaulių savybes.

Kaip veikia PV akumuliatorių sistema? (diena, naktis ir elektros energijos tiekimo sutrikimai)

Pagrindinis principas: įkrovimo ir iškrovimo ciklai

Sistema išmaniai valdo energijos srautą pagal saulės energijos gamybą, namų energijos poreikius ir akumuliatoriaus įkrovos būseną. Ji veikia skirtingais įkrovimo ir iškrovimo ciklais.

1 scenarijus: Saulėta diena – didelis našumas

Saulės baterijos generuoja nuolatinę elektrą.
Ši elektros energija pirmiausia tiesiogiai maitina jūsų namų prietaisus ir apkrovas (prieš tai, kai keitiklis ją paverčia kintamąja srove).
Bet koks saulės energijos perteklius tada naudojamas akumuliatoriui įkrauti.
Jei akumuliatorius visiškai įkrautas ir jūsų namų poreikiai patenkinti, papildoma perteklinė energija gali būti eksportuojama į tinklą (priklausomai nuo sistemos nustatymų ir komunalinių paslaugų sutarčių).

2 scenarijus: naktis arba silpna saulės šviesa

Saulės baterijos gamina mažai arba visai negamina energijos.
Baterijoje sukaupta energija iškraunama (paverčiama kintamąja srove), kad maitintų jūsų namų apkrovas.
Jei akumuliatorius išsikrauna arba jūsų energijos poreikis viršija akumuliatoriaus išėjimo galią, sistema automatiškai ima reikiamą energiją iš elektros tinklo.

3 scenarijus: elektros energijos tiekimo sutrikimas

Sistema aptinka tinklo gedimą.
Jei jis skirtas atsarginiam energijos tiekimui, dėl saugumo jis automatiškai atsijungia nuo tinklo (išjungiamas kaip salos režimas).
Tada jis naudoja sukauptą akumuliatoriaus energiją iš anksto pasirinktoms svarbiausioms grandinėms / apkrovoms jūsų namuose (pvz., apšvietimui, šaldytuvui, „Wi-Fi“) maitinti. Trukmė priklauso nuo akumuliatoriaus talpos ir apkrovos dydžio.

PV akumuliatorių sistemos anatomija: pagrindinių komponentų paaiškinimas

Fotovoltinių baterijų sistemą sudaro keli pagrindiniai komponentai, veikiantys kartu:

Saulės baterijos (PV moduliai):Užfiksuokite saulės šviesą ir paverskite ją nuolatine elektra.
Saulės baterija:Kaupia nuolatinės srovės energiją. Tai yra kaupimo sistemos širdis. Galimi skirtingi cheminiai sprendimai ir talpos.
Keitiklis(-iai):Konvertuoja nuolatinę srovę (iš saulės baterijų/akumuliatoriaus) į kintamąją srovę (naudojamą buitinių prietaisų). Hibridiniai keitikliai yra įprasti akumuliatorių sistemose, nes jie gali vienu metu valdyti energijos srautą iš saulės baterijų, akumuliatoriaus ir tinklo. Kai kuriose sistemose gali būti naudojami atskiri keitikliai saulės baterijoms ir akumuliatoriui (kintamosios srovės jungtis). (Vidinės nuorodos pasiūlymas: nuoroda į puslapį, kuriame paaiškinami saulės keitikliai)
Akumuliatorių valdymo sistema (BMS):Akumuliatoriaus bloke integruota elektroninė sistema, kuri stebi jo būseną (temperatūrą, įtampą, įkrovą), apsaugo jį nuo perkrovimo / perkrovimo ir optimizuoja našumą bei tarnavimo laiką.
Įkrovimo valdiklis (dažnai integruotas, labai svarbus kai kurioms sistemoms):Reguliuoja iš plokščių tiekiamą nuolatinę srovę, kad būtų galima saugiai įkrauti akumuliatorių ir išvengti perkrovimo, o tai ypač svarbu nuolatinės srovės arba autonominėse sistemose. Dažnai integruojama į hibridinius keitiklius.
Stebėjimo sistema:Programinė įranga (dažniausiai programėlė arba žiniatinklio portalas), leidžianti namų savininkams realiuoju laiku stebėti energijos gamybą, suvartojimą, akumuliatoriaus būseną ir sistemos veikimą.

Kokio tipo baterijos dažniausiai naudojamos PV sistemose?

Baterija yra labai svarbus pasirinkimas. Šiandien naudojami du pagrindiniai jų tipai:

Ličio jonų (Li-ion): populiarus pasirinkimas

Potipiai:Paprastai ličio geležies fosfatas (LFP arba LiFePO4) žinomas dėl saugumo ir ilgaamžiškumo, o nikelio mangano kobaltas (NMC) – dėl energijos tankio.
Privalumai:Didelis energijos tankis (daugiau energijos sunaudojama mažesnėje erdvėje), ilgesnis tarnavimo laikas (daugiau įkrovimo ciklų), didesnis iškrovimo gylis (DoD – sunaudoja daugiau sukauptos energijos), didelis efektyvumas, paprastai nereikalauja priežiūros.
Minusai:Didesnės pradinės išlaidos, palyginti su švino-rūgštinėmis baterijomis.

Švino-rūgšties akumuliatoriai: tradicinis pasirinkimas

Tipai:Užtvindytas (reikalinga priežiūra – įpilama distiliuoto vandens) ir sandarus (AGM/Gel – nereikalauja priežiūros).
Privalumai:Mažesnės pradinės išlaidos, patikrinta technologija.
Minusai:Trumpesnis tarnavimo laikas, mažesnis DoD (negalima panaudoti tiek daug sukauptos talpos nepažeidžiant), sunkesnis/didesnis, mažesnis efektyvumas, gali reikėti vėdinimo (užtvindytas).

„BSLBATT“ saulės baterijos daugiausia pagamintos iš 5 geriausių pasaulyje ličio jonų kaupimo sprendimų, tokių kaip „EVE“, „REPT“.

Pagrindiniai palyginimo veiksniai:

Pajėgumas (kWh):Kiek energijos gali kaupti baterija.
Galios įvertinimas (kW):Kiek energijos akumuliatorius gali tiekti vienu metu (nulemia, kiek / kokius prietaisus jis gali naudoti vienu metu).
Iškrovimo gylis (DoD):Bendros talpos procentinė dalis, kurią galima saugiai naudoti (pvz., 90 % DoD reiškia, kad iš 10 kWh akumuliatoriaus galite naudoti 9 kWh). Didesnė talpa – geriau.
Kelionės į abi puses efektyvumas (%):Išeinanti energija, palyginti su gaunama energija. Didesnis energijos kiekis reiškia mažesnius energijos nuostolius įkrovimo / iškrovimo metu.
Tarnavimo trukmė (ciklai / metai):Kiek kartų akumuliatorių galima įkrauti / iškrauti, kol jo talpa žymiai sumažėja. Dažnai suteikiama nustatyta metų arba ciklų garantija.
Garantija:Labai svarbu apsaugoti jūsų investiciją. Atkreipkite dėmesį į garantijos metus, garantinius ciklus ir garantijos pabaigos pajėgumą.
Saugumas:Ieškokite sertifikatų (pvz.UL / IECstandartų). LFP paprastai laikomas labai saugiu.
Kaina:Įvertinkite išankstines išlaidas ir viso naudojimo laikotarpio vertę ($/kWh, sukaupta per visą naudojimo laiką).

Kokia yra PV baterijos įtampa?

Kalbant apie PV baterijas, „įtampa“ nėra vienas fiksuotas skaičius.Tai priklauso nuo akumuliatoriaus cheminės sudėties, atskirų akumuliatoriaus elementų konfigūracijos bloke ir bendrų saulės energijos kaupimo sistemos projektavimo tikslų. Štai ką reikia žinoti:

Nominali įtampa: tai etaloninė įtampa, dažnai naudojama baterijoms ar sistemoms klasifikuoti.

Žemesnės įtampos sistemos (istoriškai įprastos):Tradicinėse autonominėse arba mažesnėse sistemose dažnai naudojama nominali įtampa, pvz., 12 V, 24 V arba 48 V nuolatinė srovė. Švino rūgšties akumuliatoriai dažniausiai būna tokių įtampos konfigūracijų. Kai kurios modulinės ličio jonų sistemos taip pat veikia51,2 Vasortimentas, žinomas dėl savo santykinio saugumo ir suderinamumo su daugeliu autonominių keitiklių.

Aukštesnės įtampos sistemos (šiuolaikinė tendencija):Dauguma šiuolaikinių prie elektros tinklo prijungtų ličio jonų akumuliatorių sistemų veikia esant žymiai didesnei nuolatinei įtampai, dažnai svyruojančiai nuo 200 V iki 800 V, o apie 400 V nuolatinė įtampa yra gana dažna.

Ląstelės įtampa ir sistemos įtampa:

Atskirų akumuliatoriaus elementų įtampa yra daug mažesnė (pvz., LiFePO4 elemento nominali įtampa yra 3,2 V).
Norint pasiekti norimą sistemos įtampą (pvz., 48 V arba 400 V), akumuliatoriaus modulyje arba bloke daug elementų sujungiami nuosekliai (įtampos sumuojasi). Modulių sujungimas lygiagrečiai padidina bendrą talpą (Ah/kWh), išlaikant tą pačią įtampą.

Kodėl įtampa svarbi?

Efektyvumas:Aukštesnės įtampos sistemose laiduose paprastai patiriami mažesni varžiniai energijos nuostoliai, esant tokiam pačiam energijos perdavimui (galia = įtampa x srovė). Tai gali reikšti šiek tiek geresnį bendrą sistemos efektyvumą.
Laidų įrengimo išlaidos:Didesnė įtampa leidžia naudoti mažesnę srovę, o tai reiškia, kad tarp akumuliatoriaus ir hibridinio keitiklio galima naudoti plonesnius (ir dažnai pigesnius) varinius laidus.
Inverterio suderinamumas:Baterijos įtampa turi būti suderinama su prijungto hibridinio keitiklio nuolatinės srovės įėjimo įtampos diapazonu. Aukštos įtampos baterijos jungiamos su aukštos įtampos keitikliais ir51,2 V baterijossuporuoti su 51,2 V keitikliais.
Saugumas ir montavimas:Aukštesnės įtampos sistemoms (paprastai >60 V nuolatinės srovės) reikalingi griežtesni saugos protokolai ir tvarkymo procedūros montuojant ir prižiūrint, dažnai numatytos elektros kodeksuose. Jas turėtų tvarkyti tik kvalifikuoti specialistai.

Kuri įtampa tinkama?

Šiuolaikiniams prie elektros tinklo prijungtiems namams, kuriems reikalingas efektyvus energijos kaupimas ir atsarginės kopijos,aukštos įtampos (pvz., ~400 V) ličio jonų sistemosvis labiau tampa standartu, gerai dera su efektyviais hibridiniais inverteriais.
Mažesnėms autonominėms reikmėms, nameliams ant ratų arba specifiniams senesnių sistemų atnaujinimams 48 V sistemos (tiek ličio, tiek švino rūgšties) išlieka aktualios ir plačiai palaikomos.
Galiausiai, jūsų PV akumuliatorių sistemos specifinė įtampa priklausys nuo gamintojo konstrukcijos ir jos suderinamumo su pasirinktu keitikliu bei bendra sistemos architektūra. Lyginant sistemas, supratimas, ar tai „žemos įtampos“ (paprastai 48 V), ar „aukštos įtampos“ sistema, padeda įvertinti jos charakteristikas ir suderinamumą.

Peržiūrėkite straipsnį apie aukštos įtampos baterijas ir žemos įtampos baterijas.

Investicijų planavimas: svarbiausi aspektai prieš perkant

Investavimas į PV akumuliatorių sistemą reikalauja kruopštaus planavimo:

Sistemos dydžio nustatymas:Neperkraukite ir neperkraukite. Baterijos dydis (kWh) priklauso nuo jūsų vidutinio paros energijos suvartojimo, saulės energijos sistemos dydžio (kW), to, ką norite užtikrinti nutrūkus elektros tiekimui, ir jūsų tikslų (maksimalus sutaupymas, palyginti su pagrindiniu atsarginiu tiekimu). Profesionalus montuotojas gali padėti tai apskaičiuoti.
Išlaidų supratimas:Įtraukite pačios baterijos, keitiklio (jei atnaujinama / hibridinė sistema), montavimo darbų, galimų elektros skydinės atnaujinimų ir leidimų kainą. Pasiteiraukite apie bendras įrengimo išlaidas ir galimas ilgalaikes santaupas (investicijų grąžą – ROI).
Kvalifikuotų montuotojų paieška:Tai labai svarbu saugumui ir veikimui. Ieškokite patyrusių, sertifikuotų montuotojų (pvz., turinčių NABCEP sertifikatą JAV), turinčių gerų atsiliepimų ir konkrečios patirties akumuliatorinių kaupimo sistemų srityje.
Garantijos svarbios:Perskaitykite smulkųjį šriftą. Supraskite garantijos trukmę (metais), ciklo garantiją ir garantuotą talpos procentą pasibaigus garantiniam laikotarpiui. Baterijai, keitikliui ir montavimo darbams dažnai taikomos atskiros garantijos.
Montavimo vieta ir priežiūra:Baterijoms reikalinga specifinė darbinė temperatūra ir erdvė. Apsvarstykite vietą (garaže, ūkinėje patalpoje, lauke). Daugumai šiuolaikinių ličio jonų baterijų, kitaip nei užlietiems švino-rūgšties baterijoms, reikia mažai arba visai nereikia priežiūros.
Reglamentų ir paskatų valdymas:Patikrinkite vietinius statybos kodeksus, komunalinių paslaugų sujungimo reikalavimus (leidimą prisijungti) ir galimas finansines paskatas. Tai gali labai paveikti kainą (pvz.,JAV federalinė saulės energijos investicijų mokesčių lengvata (ITC)dažnai taikoma saulės energija įkraunamoms baterijoms, pridėjus valstybines / vietos nuolaidas).

PV akumuliatorių sistema ir standartinė prie tinklo prijungta saulės energija: kuo skiriasi?

Dažnai užduodami klausimai (DUK) apie PV akumuliatorių sistemas

1 klausimas: Ar galiu prie savo esamos saulės energijos sistemos pridėti akumuliatorių?

A: Taip, dažnai tai galima padaryti naudojant „kintamosios srovės jungtį“, kai prie esamos saulės energijos sistemos pridedama baterija ir jos keitiklis. Suderinamumą turi patikrinti specialistas. Nuolatinės srovės jungčiai (bendrintai naudojant keitiklį) gali tekti pakeisti esamą keitiklį hibridiniu modeliu.

2 klausimas: Kiek laiko paprastai tarnauja saulės baterijos?

A: Tarnavimo trukmė priklauso nuo tipo, naudojimo ir sąlygų. Šiuolaikiniams ličio jonų (ypač LFP) akumuliatoriams dažnai suteikiama 10–15 metų arba konkretaus ciklų skaičiaus (pvz., 6 000–10 000 ciklų) garantija, todėl jie gali tarnauti ilgiau. Švino rūgšties akumuliatoriai paprastai tarnauja 3–7 metus.

3 klausimas: Kokia vidutinė namų saulės baterijų sistemos kaina?

A: Kainos labai skiriasi priklausomai nuo dydžio (kWh), prekės ženklo, tipo ir įrengimo sudėtingumo. Įskaitant įrengimą, tikimasi, kad išlaidos už kWh kaupimo talpos svyruos maždaug nuo 800 iki 1 500 USD ir daugiau (2024 m. pradžios duomenimis, patikrinkite dabartines kainas). Skatinimo priemonės gali tai gerokai sumažinti.

4 klausimas: Ar verta įsigyti saulės bateriją, jei turiu grynąjį skaitiklį?

A: Priklauso nuo situacijos. Jei grynojo apskaitos kreditai yra dosnūs (1:1 vertė), grynoji sąskaitų taupymo nauda gali sumažėti. Tačiau baterijos vis tiek suteikia atsarginę energiją, padeda išvengti didelių naudojimo laiko mokesčių ir padidina savarankišką suvartojimą, o tai yra vertingiau nei grynojo apskaitos kreditai. Vertės pasiūlymas padidėja, jei grynojo apskaitos politika tampa mažiau palanki.

5 klausimas: Kiek priežiūros reikia saulės baterijoms?

A: Šiuolaikiniai ličio jonų akumuliatoriai praktiškai nereikalauja priežiūros. Švino rūgšties akumuliatorius (ypač užlietų tipų) reikia periodiškai tikrinti, valyti ir papildyti distiliuotu vandeniu. Montuotojai gali patarti dėl konkrečių gamintojo rekomendacijų.

6 klausimas: Ar PV akumuliatorių sistemos yra saugios?

A: Kai PV akumuliatorių sistemas tinkamai sumontuoja kvalifikuoti specialistai, naudodami sertifikuotą įrangą (pvz., UL sertifikuotas baterijas ir keitiklius), jos yra labai saugios. Ličio geležies fosfato (LFP) cheminė sudėtis ypač žinoma dėl savo terminio stabilumo ir saugos profilio. Tinkamas montavimas ir kodeksų laikymasis yra labai svarbūs.

Išvada: ar PV akumuliatorių sistema yra tinkamas pasirinkimas jums?

Fotovoltinių baterijų sistema yra reikšmingas žingsnis energijos valdymo, sąnaudų taupymo ir atsparumo link. Kaupdami nemokamą saulės baterijų generuojamą energiją, galite aprūpinti savo namus energija ilgai po saulėlydžio, smarkiai sumažinti priklausomybę nuo tinklo ir išlaikyti šviesas įjungtas nutrūkus elektros tiekimui.

Nors pradinė investicija yra didesnė nei standartinės saulės energijos sistemos, privalumai – ypač energetinė nepriklausomybė, didelės ilgalaikės santaupos (ypač didėjant komunalinių paslaugų išlaidoms ar TOU tarifams) ir neįkainojama atsarginė energija – daro šią sistemą patraukliu pasirinkimu daugeliui namų savininkų.

Įvertinkite savo energijos vartojimo modelius (Peržiūrėkite mūsų saulės baterijų skaičiuoklę), jūsų poreikį turėti atsarginį energijos šaltinį, vietos komunalinių paslaugų tarifus ir politiką bei galimas paskatas. Jei prioritetas teikiamas maksimaliam investicijų į saulės energiją įgyvendinimui ir namų elektros energijos tiekimo užtikrinimui, fotovoltinė baterijų sistema greičiausiai yra puikus pasirinkimas jūsų energetikos ateičiai.