Kas ir PV akumulatoru sistēma? Jūsu pilnīgais saules enerģijas uzglabāšanas ceļvedis

Enerģija jūsu nākotnei: Kāpēc saules enerģijas uzglabāšana ir svarīga

Saules paneļi (fotoelektriskās jeb PV sistēmas) ir revolucionizējuši elektroenerģijas ražošanas veidu, piedāvājot tīru, atjaunojamu enerģijas avotu tieši no mūsu jumtiem. Tomēr saules enerģijai ir raksturīgs izaicinājums: paneļi ražo elektrību tikai tad, kad spīd saule. Kas notiek naktī vai stipri apmācies dienās? Un kā ar elektrotīkla strāvas padeves pārtraukumiem? Šī periodiskums bieži vien nozīmē paļaušanos uz tradicionālo elektrotīklu, ierobežojot jūsu saules enerģijas ieguldījumu pilno potenciālu.

Šeit noder PV akumulatoru sistēma. Iedomājieties, ka uztverat lieko, neizmantoto saules enerģiju, ko jūsu paneļi ģenerē maksimālās dienasgaismas stundās, un saglabājat to vēlākam laikam. Tieši to ļauj paveikt saules enerģijas uzkrāšanas sistēma. Tā maina spēles noteikumus enerģētiskās neatkarības un efektivitātes jomā. Šajā ceļvedī ir sniegta visa nepieciešamā informācija par PV akumulatoru sistēmām: kas tās ir, kā tās darbojas, to sastāvdaļas, priekšrocības un galvenie apsvērumi.

PV akumulatoru sistēmas definēšana: vairāk nekā tikai saules paneļi

Kas tas īsti ir?

Vienkārši sakot, PV akumulatoru sistēma apvieno standarta saules paneļus ar akumulatora uzglabāšanas bloku. Kamēr saules paneļi pārveido saules gaismu elektrībā (līdzstrāvā), akumulators uzglabā visu lieko elektroenerģiju, kas netiek nekavējoties izmantota jūsu mājās. Šo uzkrāto enerģiju var izmantot vēlāk, piemēram, vakarā, naktī vai kā rezerves enerģiju, kad pārtrūkst elektrotīkla darbība.

Tas būtiski atšķiras no standarta tīklam pieslēgtas saules fotoelektriskās sistēmas bez uzglabāšanas. Šajās sistēmās jebkura saražotā saules enerģijas pārpalikums parasti tiek nosūtīts atpakaļ uz komunālo pakalpojumu tīklu (bieži vien kā kredīts, kas pazīstams kā neto mērīšana). Fotoelektrisko akumulatoru sistēma vispirms uzglabā šo enerģijas pārpalikumu jūsu pašu vajadzībām, maksimāli palielinot jūsu pašpaļāvību.

Galveno terminu izpratne

PV (fotoelektriskā enerģija):Saules paneļos izmantotā tehnoloģija, lai saules gaismu tieši pārvērstu elektrībā.
Akumulatora uzglabāšana:Komponents, kas uzglabā saules paneļu saražoto līdzstrāvas elektroenerģiju vēlākai izmantošanai.
Sistēmu veidi un akumulatori:

• Režģveida piesaistīts:Pievienots elektrotīklam. Šeit esošā fotoelektriskā akumulatoru sistēma uzglabā enerģiju vēlākai izmantošanai, samazinot atkarību no tīkla un potenciāli nodrošinot rezerves kopiju.
• Bezvadu tīkls:Pilnībā neatkarīgs no elektrotīkla. Baterijas ir būtiskas enerģijas uzglabāšanai nepārtrauktai lietošanai.
• Hibrīds:Pieslēgts elektrotīklam, bet ar akumulatora rezerves barošanas iespēju, piedāvājot labāko no abām pasaulēm.

Kā darbojas PV akumulatoru sistēma? (Diena, nakts un elektroenerģijas padeves pārtraukumi)

Pamatprincips: uzlādes un izlādes cikli

Sistēma inteliģenti pārvalda enerģijas plūsmu, pamatojoties uz saules enerģijas ražošanu, mājas enerģijas vajadzībām un akumulatora uzlādes stāvokli. Tā darbojas atšķirīgos uzlādes un izlādes ciklos.

1. scenārijs: Saulaina diena — augsta ražība

Saules paneļi ģenerē līdzstrāvu.
Šī elektrība vispirms tieši darbina jūsu mājas ierīces un slodzes (pēc tam, kad invertors to pārveido maiņstrāvā).
Jebkura saules enerģijas pārpalikums tiek izmantots akumulatora uzlādēšanai.
Ja akumulators ir pilnībā uzlādēts un jūsu mājas vajadzības ir apmierinātas, papildu enerģija var tikt eksportēta uz tīklu (atkarībā no sistēmas iestatījumiem un komunālo pakalpojumu līgumiem).

2. scenārijs: nakts vai vāja saules gaisma

Saules paneļi ražo maz vai nemaz neražo elektroenerģijas.
Akumulatorā uzkrātā enerģija tiek izlādēta (pārveidota maiņstrāvā), lai darbinātu jūsu mājas slodzes.
Ja akumulators izlādējas vai jūsu enerģijas pieprasījums pārsniedz akumulatora izejas jaudu, sistēma automātiski iegūst nepieciešamo enerģiju no elektrotīkla.

3. scenārijs: elektrotīkla strāvas padeves pārtraukums

Sistēma konstatē tīkla kļūmi.
Ja tas ir paredzēts rezerves barošanas avotam, tas drošības nolūkos automātiski atvienojas no tīkla (darbojas kā salu tipa barošanas avots).
Pēc tam tas izmanto uzkrāto akumulatora enerģiju, lai darbinātu iepriekš izvēlētas svarīgas ķēdes/slodzes jūsu mājās (piemēram, apgaismojumu, ledusskapi, Wi-Fi). Ilgums ir atkarīgs no akumulatora ietilpības un slodzes lieluma.

Fotoelektriskās akumulatoru sistēmas anatomija: galveno komponentu skaidrojums

Fotoelektrisko akumulatoru sistēma sastāv no vairākām galvenajām sastāvdaļām, kas darbojas kopā:

Saules paneļi (PV moduļi):Uztveriet saules gaismu un pārveidojiet to līdzstrāvas elektrībā.
Saules akumulators:Uzglabā līdzstrāvas enerģiju. Tā ir uzglabāšanas sistēmas sirds. Ir pieejamas dažādas ķīmiskās vielas un jaudas.
Invertors(-i):Pārveido līdzstrāvu (no paneļiem/akumulatora) maiņstrāvā (ko izmanto sadzīves tehnika). Hibrīdie invertori ir izplatīti akumulatoru sistēmās, jo tie var vienlaikus pārvaldīt enerģijas plūsmu no paneļiem, akumulatora un tīkla. Dažās sistēmās paneļiem un akumulatoram var tikt izmantoti atsevišķi invertori (maiņstrāvas savienojums). (Iekšējās saites ieteikums: saite uz lapu, kurā paskaidroti saules invertori)
Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS):Akumulatora blokā integrēta elektroniska sistēma, kas uzrauga tā stāvokli (temperatūru, spriegumu, uzlādi), aizsargā to no pārlādēšanas/izlādes un optimizē veiktspēju un kalpošanas laiku.
Uzlādes kontrolieris (bieži vien integrēts, ļoti svarīgs dažām sistēmām):Regulē no paneļiem nākošo līdzstrāvas jaudu, lai droši uzlādētu akumulatoru, novēršot pārlādēšanu, kas ir īpaši svarīgi līdzstrāvas vai ārpus tīkla savienotās sistēmās. Bieži integrēts hibrīdajos invertoros.
Uzraudzības sistēma:Programmatūra (parasti lietotne vai tīmekļa portāls), kas ļauj māju īpašniekiem reāllaikā izsekot enerģijas ražošanai, patēriņam, akumulatora stāvoklim un sistēmas veiktspējai.

Kāda veida akumulatori ir visizplatītākie PV sistēmās?

Akumulators ir kritiski svarīga izvēle. Mūsdienās tiek izmantoti divi galvenie veidi:

Litija jonu (Li-ion): Populārākā izvēle

Apakštipi:Parasti litija dzelzs fosfāts (LFP vai LiFePO4), kas pazīstams ar drošību un ilgmūžību, un niķeļa mangāna kobalts (NMC), kas pazīstams ar enerģijas blīvumu.
Plusi:Augsts enerģijas blīvums (vairāk uzglabāšanas mazākā telpā), ilgāks kalpošanas laiks (vairāk uzlādes ciklu), lielāks izlādes dziļums (DoD – izmanto vairāk uzkrātās enerģijas), augsta efektivitāte, parasti nav nepieciešama apkope.
Mīnusi:Augstākas sākotnējās izmaksas salīdzinājumā ar svina-skābes akumulatoriem.

Svina-skābes akumulatori: tradicionālā iespēja

Veidi:Applūdināts (nepieciešama apkope – destilēta ūdens pievienošana) un noslēgts (AGM/gēla – bez apkopes).
Plusi:Zemākas sākotnējās izmaksas, pārbaudīta tehnoloģija.
Mīnusi:Īsāks kalpošanas laiks, zemāks Aizsardzības departamenta (Aizsardzības pakāpe) robežvērtība (nevar izmantot tik daudz uzglabātās jaudas bez bojājumiem), smagāks/apjomīgāks, zemāka efektivitāte, var būt nepieciešama ventilācija (applūduši).

BSLBATT saules baterijas galvenokārt ir balstītas uz LiFePO4 uzglabāšanas kodola risinājumiem no pasaulē pieciem vadošajiem LiFePO4 ražotājiem, piemēram, EVE, REPT.

Galvenie salīdzināšanas faktori:

Jauda (kWh):Cik daudz enerģijas akumulators var uzglabāt.
Jaudas vērtējums (kW):Cik daudz jaudas akumulators var nodrošināt vienlaikus (nosaka, cik/kuras ierīces tas var darbināt vienlaicīgi).
Izlādes dziļums (DoD):Kopējās ietilpības procentuālā daļa, ko var droši izmantot (piemēram, 90% no DoD nozīmē, ka no 10 kWh akumulatora var izmantot 9 kWh). Augstāka jauda nozīmē labāk.
Turp un atpakaļ brauciena efektivitāte (%):Enerģijas patēriņš salīdzinājumā ar enerģijas patēriņu. Augstāks līmenis nozīmē mazākus enerģijas zudumus uzlādes/izlādes laikā.
Kalpošanas ilgums (cikli/gadi):Cik reižu akumulators var uzlādēties/izlādēties, pirms tā ietilpība ievērojami samazinās. Bieži vien tiek nodrošināta noteikta gadu vai ciklu skaita garantija.
Garantija:Izšķiroši svarīgi jūsu ieguldījumu aizsardzībai. Apskatiet apdrošināšanas gadus, garantētos ciklus un garantijas beigu jaudu.
Drošība:Meklējiet sertifikātus (piemēram,UL / IECstandarti). LFP parasti tiek uzskatīts par ļoti drošu.
Izmaksas:Apsveriet sākotnējās izmaksas salīdzinājumā ar kalpošanas laika vērtību ($/kWh, kas uzkrāta tā kalpošanas laikā).

Kāds ir PV akumulatora spriegums?

Runājot par PV akumulatoriem, “spriegums” nav viens fiksēts skaitlis.Tas ir atkarīgs no akumulatora ķīmiskā sastāva, atsevišķu akumulatora elementu konfigurācijas blokā un saules enerģijas uzkrāšanas sistēmas vispārējiem projektēšanas mērķiem. Lūk, kas jums jāzina:

Nominālais spriegums: Šis ir atsauces spriegums, ko bieži izmanto akumulatoru vai sistēmu kategorizēšanai.

Zemākā sprieguma sistēmas (vēsturiski izplatītas):Tradicionālās bezsaistes vai mazākās sistēmās bieži tika izmantots nominālais spriegums, piemēram, 12 V, 24 V vai 48 V līdzstrāva. Svina-skābes akumulatori parasti ir pieejami šādās sprieguma konfigurācijās. Dažas modulāras litija jonu sistēmas darbojas arī šādā režīmā.51,2 Vklāsts, kas pazīstams ar savu relatīvo drošību un saderību ar daudziem bezsaistes invertoriem.

Augstāka sprieguma sistēmas (modernas tendences):Lielākā daļa mūsdienu dzīvojamo māju elektrotīklam pieslēgto litija jonu akumulatoru sistēmu darbojas ar ievērojami augstāku līdzstrāvas spriegumu, kas bieži vien svārstās no 200 V līdz 800 V, un diezgan izplatīta ir aptuveni 400 V līdzstrāvas spriegums.

Šūnas spriegums pret sistēmas spriegumu:

Atsevišķām akumulatora šūnām ir daudz zemāks spriegums (piemēram, LiFePO4 elementa nominālais spriegums ir 3,2 V).
Lai sasniegtu vēlamo sistēmas spriegumu (piemēram, 48 V vai 400 V), akumulatora modulī vai blokā daudzas šūnas tiek savienotas virknē (spriegumi summējas). Moduļu paralēla savienošana palielina kopējo jaudu (Ah/kWh), vienlaikus saglabājot nemainīgu spriegumu.

Kāpēc spriegumam ir nozīme?

Efektivitāte:Augstāka sprieguma sistēmās parasti ir mazāki pretestības enerģijas zudumi elektroinstalācijā pie tāda paša jaudas pārneses apjoma (jauda = spriegums x strāva). Tas var nozīmēt nedaudz labāku sistēmas kopējo efektivitāti.
Elektroinstalācijas izmaksas:Augstāks spriegums nodrošina zemāku strāvu, kas nozīmē, ka starp akumulatoru un hibrīda invertoru var izmantot plānāku (un bieži vien lētāku) vara vadu.
Invertora saderība:Akumulatora spriegumam jābūt saderīgam ar pievienotā hibrīda invertora līdzstrāvas ieejas sprieguma diapazonu. Augstsprieguma akumulatori darbojas pārī ar augstsprieguma invertoriem, un51,2 V baterijassavienot pārī ar 51,2 V invertoriem.
Drošība un uzstādīšana:Augstāka sprieguma sistēmām (parasti >60 V līdzstrāva) uzstādīšanas un apkopes laikā ir nepieciešami stingrāki drošības protokoli un apstrādes procedūras, ko bieži vien nosaka elektroinstalācijas noteikumi. Ar tām drīkst strādāt tikai kvalificēti speciālisti.

Kurš spriegums ir pareizs?

Mūsdienīgām elektrotīklam pieslēgtām mājām, kurām nepieciešama efektīva enerģijas uzglabāšana un rezerves enerģijas nodrošināšana,augstsprieguma (piemēram, ~400 V) litija jonu sistēmasarvien vairāk kļūst par standartu, labi saderot ar efektīviem hibrīdajiem invertoriem.
Mazākām bezsaistes lietojumprogrammām, kemperiem vai specifiskiem mantotu sistēmu uzlabojumiem 48 V sistēmas (gan litija, gan svina-skābes) joprojām ir aktuālas un plaši atbalstītas.
Galu galā jūsu PV akumulatoru sistēmas specifisko spriegumu noteiks ražotāja konstrukcija un tās saderība ar izvēlēto invertoru un kopējo sistēmas arhitektūru. Salīdzinot sistēmas, izpratne par to, vai tā ir “zemsprieguma” (parasti 48 V) vai “augstsprieguma” sistēma, palīdz novērtēt tās raksturlielumus un saderību.

Apskatiet rakstu par augstsprieguma akumulatoriem salīdzinājumā ar zemsprieguma akumulatoriem.

Investīciju plānošana: galvenie apsvērumi pirms pirkšanas

Investīcijas PV akumulatoru sistēmā prasa rūpīgu plānošanu:

Sistēmas izmēru noteikšana:Nepārsniedziet vai nepārsniedziet izmēru. Akumulatora ietilpība (kWh) ir atkarīga no jūsu vidējā dienas enerģijas patēriņa, saules sistēmas ietilpības (kW), no tā, ko vēlaties nodrošināt pārtraukumu laikā, un no jūsu mērķiem (maksimālais ietaupījums salīdzinājumā ar pamata rezerves kopiju). Profesionāls uzstādītājs var palīdzēt to aprēķināt.
Izmaksu izpratne:Ņemiet vērā paša akumulatora, invertora (ja veicat jaunināšanu/hibrīda sistēmu), uzstādīšanas darbaspēka, iespējamo elektrisko paneļu jauninājumu un atļauju izmaksas. Pajautājiet par kopējām uzstādīšanas izmaksām un iespējamiem ilgtermiņa ietaupījumiem (ieguldījumu atdeve — ROI).
Kvalificētu uzstādītāju atrašana:Tas ir kritiski svarīgi drošībai un veiktspējai. Meklējiet pieredzējušus, sertificētus uzstādītājus (piemēram, ar NABCEP sertifikātu ASV) ar labām atsauksmēm un īpašu pieredzi akumulatoru uzglabāšanas sistēmu jomā.
Garantijas ir svarīgas:Izlasiet sīko druku. Izprotiet garantijas ilgumu (gados), cikla mūža garantiju un garantēto jaudas procentuālo daļu garantijas beigās. Akumulatoram, invertoram un uzstādīšanas darbam bieži vien ir atsevišķas garantijas.
Uzstādīšanas vieta un apkope:Baterijām ir nepieciešama noteikta darba temperatūra un vieta. Apsveriet novietojumu (garāžā, saimniecības telpā, ārpusē). Lielākajai daļai mūsdienu litija jonu akumulatoru, atšķirībā no appludinātiem svina-skābes akumulatoriem, ir nepieciešama neliela apkope vai tā nav nepieciešama vispār.
Noteikumu un stimulu navigācija:Pārbaudiet vietējos būvnormatīvus, komunālo pakalpojumu pieslēgšanas prasības (atļauju pieslēgties) un pieejamos finansiālos stimulus. Tie var būtiski ietekmēt izmaksas (piemēram,ASV federālā saules enerģijas investīciju nodokļu atlaide (ITC)bieži attiecas uz akumulatoriem, kas uzlādēti ar saules enerģiju, kā arī uz valsts/vietējām atlaidēm).

PV akumulatoru sistēma salīdzinājumā ar standarta tīklam pieslēgtu saules bateriju: kāda ir atšķirība?

Bieži uzdotie jautājumi (BUJ) par PV akumulatoru sistēmām

1. jautājums: Vai es varu pievienot akumulatoru savai esošajai saules enerģijas sistēmai?

A: Jā, bieži vien to var izdarīt, izmantojot “maiņstrāvas savienošanu”, kur akumulators un tā invertors tiek pievienoti līdzās esošajai saules enerģijas iekārtai. Saderība jāpārbauda speciālistam. Līdzstrāvas savienošanai (invertora koplietošanai) var būt nepieciešams nomainīt esošo invertoru ar hibrīda modeli.

2. jautājums: Cik ilgi parasti darbojas saules baterijas?

A: Kalpošanas laiks ir atkarīgs no veida, lietošanas un apstākļiem. Mūsdienu litija jonu (īpaši LFP) akumulatoriem bieži tiek piešķirta 10–15 gadu vai noteikta ciklu skaita (piemēram, 6000–10 000 ciklu) garantija, un tie var kalpot ilgāk. Svina-skābes akumulatori parasti kalpo 3–7 gadus.

3. jautājums: Kādas ir mājas saules bateriju sistēmas vidējās izmaksas?

A: Izmaksas ir ļoti atšķirīgas atkarībā no izmēra (kWh), zīmola, veida un uzstādīšanas sarežģītības. Ieskaitot uzstādīšanu, paredzamās izmaksas ir aptuveni no 800 līdz 1500 USD + par kWh uzglabāšanas jaudas (2024. gada sākumā pārbaudiet pašreizējās cenas). Atlaides var ievērojami samazināt šīs izmaksas.

4. jautājums: Vai saules baterija ir tā vērta, ja man ir neto uzskaite?

A: Tas atkarīgs no situācijas. Ja neto uzskaites kredīti ir dāsni (vērtība 1:1), tīrais rēķinu ietaupījuma ieguvums var samazināties. Tomēr baterijas joprojām nodrošina rezerves enerģiju, palīdz izvairīties no augstām lietošanas laika maksām un palielina pašpatēriņu, kam ir vērtība, kas pārsniedz neto uzskaites kredītus. Vērtības piedāvājums palielinās, ja neto uzskaites politika kļūst mazāk labvēlīga.

5. jautājums: Cik liela apkope nepieciešama saules baterijām?

A: Mūsdienu litija jonu akumulatori praktiski neprasa apkopi. Svina-skābes akumulatoriem (īpaši appludinātiem akumulatoriem) ir nepieciešamas periodiskas pārbaudes, tīrīšana un destilēta ūdens papildināšana. Uzstādītāji var sniegt konsultācijas par konkrētiem ražotāja ieteikumiem.

6. jautājums: Vai PV akumulatoru sistēmas ir drošas?

A: Ja PV akumulatoru sistēmas ir pareizi uzstādītas, izmantojot sertificētu aprīkojumu (piemēram, UL sertificētus akumulatorus un invertorus), tās ir ļoti drošas. Litija dzelzs fosfāta (LFP) ķīmija ir īpaši pazīstama ar savu termisko stabilitāti un drošības profilu. Pareiza uzstādīšana un noteikumu ievērošana ir ļoti svarīga.

Secinājums: vai PV akumulatoru sistēma ir pareizā izvēle jums?

Fotoelektriskā akumulatoru sistēma ir nozīmīgs solis ceļā uz enerģijas kontroli, izmaksu ietaupījumu un noturību. Uzglabājot saules paneļu saražoto bezmaksas enerģiju, jūs varat nodrošināt savu māju ar enerģiju ilgi pēc saulrieta, ievērojami samazinot atkarību no elektrotīkla un saglabājot apgaismojumu strāvas padeves pārtraukumu laikā.

Lai gan sākotnējās investīcijas ir lielākas nekā standarta saules enerģijas sistēmai, ieguvumi — jo īpaši enerģētiskā neatkarība, ievērojami ilgtermiņa ietaupījumi (īpaši pieaugot komunālo pakalpojumu izmaksām vai TOU likmēm) un nenovērtējama rezerves jauda — padara to par pārliecinošu izvēli daudziem māju īpašniekiem.

Novērtējiet savus enerģijas patēriņa modeļus (Apskatiet mūsu saules bateriju kalkulatoru), jūsu vēlmi pēc rezerves barošanas avota, vietējos komunālo pakalpojumu tarifus un politiku, kā arī pieejamos stimulus. Ja prioritāte ir maksimāli palielināt ieguldījumus saules enerģijā un nodrošināt mājas elektroapgādi, PV akumulatoru sistēma, visticamāk, ir lieliska izvēle jūsu enerģijas nākotnei.