Nawet w 2022 roku magazynowanie energii słonecznej nadal będzie najpopularniejszym tematem, a domowe akumulatory zapasowe to najszybciej rozwijający się segment energii słonecznej, otwierający nowe rynki i możliwości rozbudowy instalacji solarnych dla domów i małych i dużych firm na całym świecie.Zapasowa bateria domowajest krytyczny dla każdego domu zasilanego energią słoneczną, szczególnie w przypadku burzy lub innej sytuacji awaryjnej. Zamiast eksportować nadmiar energii słonecznej do sieci, co powiesz na przechowywanie jej w bateriach na wypadek sytuacji awaryjnej? Ale jak magazynowana energia słoneczna może być opłacalna? Poinformujemy Cię o kosztach i rentowności domowego systemu magazynowania energii i przedstawimy kluczowe kwestie, o których powinieneś pamiętać, kupując odpowiedni system magazynowania. Czym jest domowy system magazynowania energii? Jak działa? Domowy akumulator magazynujący lub system fotowoltaiczny to przydatny dodatek do systemu fotowoltaicznego, który pozwala wykorzystać zalety systemu solarnego i będzie odgrywał coraz ważniejszą rolę w przyspieszaniu zastępowania paliw kopalnych energią odnawialną. Domowy akumulator solarny przechowuje energię elektryczną wytworzoną z energii słonecznej i uwalnia ją operatorowi w wymaganym czasie. Zasilanie rezerwowe akumulatora jest przyjazną dla środowiska i ekonomiczną alternatywą dla generatorów gazowych. Ci, którzy sami wykorzystują system fotowoltaiczny do produkcji prądu, szybko osiągną jego granice. W południe system dostarcza mnóstwo energii słonecznej, ale wtedy nie ma nikogo w domu, kto mógłby z niej skorzystać. Wieczorem natomiast potrzeba dużo prądu – ale wtedy słońce już nie świeci. Aby zrekompensować tę lukę w dostawach, znacznie droższą energię elektryczną kupuje się od operatora sieci. 
W tej sytuacji, domowy akumulator zapasowy jest niemal nieunikniony. Oznacza to, że niewykorzystana energia elektryczna z dnia jest dostępna wieczorem i w nocy. Samodzielnie generowana energia elektryczna jest zatem dostępna przez całą dobę i niezależnie od pogody. W ten sposób wykorzystanie samodzielnie wyprodukowanej energii słonecznej zwiększa się do 80%. Stopień samowystarczalności, czyli odsetek zużycia energii elektrycznej, który jest pokrywany przez system solarny, wzrasta do 60%. Domowy akumulator zapasowy jest znacznie mniejszy niż lodówka i można go zamontować na ścianie w pomieszczeniu gospodarczym. Nowoczesne systemy magazynowania zawierają mnóstwo inteligencji, która może wykorzystywać prognozy pogody i samouczące się algorytmy, aby ograniczyć gospodarstwo domowe do maksymalnego zużycia własnego. Osiągnięcie niezależności energetycznej nigdy nie było łatwiejsze – nawet jeśli dom pozostaje podłączony do sieci. Czy domowy system magazynowania energii jest tego wart? Jakie czynniki na to wpływają? Akumulatory domowe są niezbędne, aby zasilany energią słoneczną dom mógł działać podczas przerw w dostawie prądu i z pewnością będą działać również wieczorem. Ale baterie słoneczne poprawiają również ekonomikę biznesową systemu, przechowując energię elektryczną z energii słonecznej, która w przeciwnym razie zostałaby zwrócona do sieci ze stratą, tylko po to, aby ponownie rozmieścić tę energię elektryczną czasami, gdy energia jest najdroższa. Akumulatory domowe zabezpieczają właściciela energii słonecznej przed awariami sieci i chronią ekonomikę biznesową systemu przed zmianami w ramach cen energii. To, czy warto w to inwestować, zależy od kilku czynników: Poziom kosztów inwestycyjnych. Im niższy koszt za kilowatogodzinę, tym szybciej system magazynowania energii się zwróci. Czas życiabateria słoneczna do domu W branży standardem jest 10-letnia gwarancja producenta. Jednak zakłada się dłuższy okres użytkowania. Większość domowych akumulatorów słonecznych z technologią litowo-jonową działa niezawodnie przez co najmniej 20 lat. Udział energii elektrycznej zużywanej na własne potrzeby Im bardziej magazynowanie energii słonecznej zwiększa autokonsumpcję, tym bardziej prawdopodobne jest, że będzie to opłacalne. Koszty energii elektrycznej przy zakupie z sieci Gdy ceny prądu są wysokie, właściciele systemów fotowoltaicznych oszczędzają, zużywając samodzielnie wytworzoną energię elektryczną. W ciągu najbliższych kilku lat ceny prądu prawdopodobnie będą nadal rosły, więc wielu uważa baterie słoneczne za mądrą inwestycję. Taryfy podłączone do sieci Im mniej właściciele systemów solarnych otrzymują za kilowatogodzinę, tym bardziej opłaca się im magazynować energię elektryczną zamiast przesyłać ją do sieci. W ciągu ostatnich 20 lat taryfy za podłączenie do sieci stale spadały i będą spadać. Jakie rodzaje domowych systemów magazynowania energii są dostępne?? Domowe systemy zasilania awaryjnego oferują liczne korzyści, w tym odporność, oszczędności kosztów i zdecentralizowaną produkcję energii elektrycznej (znane również jako „domowe rozproszone systemy energetyczne”). Jakie są więc kategorie domowych baterii słonecznych? Jak powinniśmy wybierać? Klasyfikacja funkcjonalna według funkcji kopii zapasowej: 1. Zasilacz domowy UPS Jest to usługa klasy przemysłowej dla zasilania awaryjnego, którego szpitale, sale danych, rząd federalny lub rynki wojskowe zazwyczaj wymagają do ciągłej pracy swoich niezbędnych i wrażliwych urządzeń. Dzięki domowemu zasilaczowi UPS światła w domu mogą nawet nie migotać, jeśli sieć energetyczna ulegnie awarii. Większość domów nie potrzebuje ani nie zamierza płacić za ten stopień niezawodności – chyba że w domu jest używany kluczowy sprzęt kliniczny. 2. Zasilacz awaryjny (zasilanie rezerwowe całej instalacji). Następnym krokiem w dół od UPS-a jest to, co nazwiemy „zasilaniem awaryjnym” lub IPS. IPS z pewnością umożliwi całemu domowi działanie na energii słonecznej i bateriach, jeśli sieć ulegnie awarii, ale z pewnością doświadczysz krótkiego okresu (kilka sekund), w którym wszystko w domu stanie się czarne lub szare, gdy system zapasowy wejdzie do sprzętu. Być może będziesz musiał zresetować migające zegary elektroniczne, ale poza tym będziesz mógł korzystać ze wszystkich urządzeń domowych tak jak zwykle, tak długo, jak wytrzymają Twoje baterie. 3. Zasilanie awaryjne (częściowe zasilanie rezerwowe). Niektóre funkcje zasilania awaryjnego działają poprzez aktywację obwodu awaryjnego, gdy wykryją, że sieć faktycznie się zmniejszyła. Pozwoli to urządzeniom domowym podłączonym do tego obwodu – zazwyczaj lodówkom, oświetleniu, a także kilku dedykowanym gniazdkom elektrycznym – na kontynuowanie zasilania akumulatorów i/lub paneli fotowoltaicznych przez czas trwania zaciemnienia. Tego rodzaju zasilanie awaryjne jest prawdopodobnie jedną z najpopularniejszych, najrozsądniejszych i najbardziej przyjaznych dla budżetu opcji dla domów na całym świecie, ponieważ zasilanie całego domu z banku akumulatorów szybko je wyczerpie. 4. Częściowo niezależny od sieci system solarno-magazynowy. Ostatnią opcją, która może być rzucająca się w oczy, jest „częściowy system poza siecią”. W przypadku częściowego systemu poza siecią koncepcja polega na wytworzeniu wydzielonej „poza siecią” części domu, która stale działa na systemie solarnym i akumulatorowym wystarczająco dużym, aby utrzymać się bez pobierania energii z sieci. W ten sposób niezbędne rodzinne działki (lodówki, oświetlenie itp.) pozostają włączone nawet w przypadku awarii sieci, bez żadnych zakłóceń. Ponadto, ponieważ panele słoneczne i akumulatory są tak zwymiarowane, aby działać wiecznie bez sieci, nie byłoby potrzeby przydzielania zużycia energii, chyba że do obwodu poza siecią podłączono by dodatkowe urządzenia. Klasyfikacja z technologii chemii baterii: Akumulatory kwasowo-ołowiowe jako domowe źródła zasilania awaryjnego 
Akumulatory kwasowo-ołowiowesą najstarszymi akumulatorami i najtańszymi akumulatorami dostępnymi do magazynowania energii na rynku. Pojawiły się na początku ubiegłego wieku, w latach 1900. i do dziś pozostają preferowanymi akumulatorami w wielu zastosowaniach ze względu na ich wytrzymałość i niski koszt. Ich głównymi wadami są niska gęstość energii (są ciężkie i nieporęczne) oraz krótka żywotność, która nie toleruje dużej liczby cykli ładowania i rozładowywania. Akumulatory kwasowo-ołowiowe wymagają regularnej konserwacji w celu zrównoważenia składu chemicznego akumulatora, dlatego ich właściwości sprawiają, że nie nadają się do rozładowywania o średniej i wysokiej częstotliwości lub do zastosowań, w których czas rozładowania wynosi 10 lat lub więcej. Mają również wadę w postaci niskiej głębokości rozładowania, która zwykle jest ograniczona do 80% w skrajnych przypadkach lub 20% podczas normalnej pracy, co wydłuża żywotność. Nadmierne rozładowanie degraduje elektrody akumulatora, co zmniejsza jego zdolność do magazynowania energii i ogranicza jego żywotność. Akumulatory kwasowo-ołowiowe wymagają ciągłego utrzymywania stanu naładowania i zawsze powinny być przechowywane przy maksymalnym stanie naładowania, stosując technikę flotacji (utrzymywanie ładunku za pomocą małego prądu elektrycznego, wystarczającego do wyeliminowania efektu samorozładowania). Te baterie można znaleźć w kilku wersjach. Najpopularniejsze są baterie odpowietrzane, które wykorzystują ciekły elektrolit, baterie żelowe regulowane zaworem (VRLA) i baterie z elektrolitem zatopionym w macie z włókna szklanego (znane jako AGM – absorbent glass mat), które mają średnią wydajność i niższy koszt w porównaniu do baterii żelowych. Akumulatory z regulacją zaworową są praktycznie uszczelnione, co zapobiega wyciekom i wysychaniu elektrolitu. Zawór działa w celu uwolnienia gazów w sytuacjach przeładowania. Niektóre akumulatory kwasowo-ołowiowe są opracowywane do stacjonarnych zastosowań przemysłowych i mogą akceptować głębsze cykle rozładowania. Istnieje również nowocześniejsza wersja, którą jest akumulator ołowiowo-węglowy. Materiały na bazie węgla dodane do elektrod zapewniają wyższe prądy ładowania i rozładowania, wyższą gęstość energii i dłuższą żywotność. Jedną z zalet akumulatorów kwasowo-ołowiowych (w każdej z ich odmian) jest to, że nie wymagają skomplikowanego systemu zarządzania ładowaniem (jak w przypadku akumulatorów litowych, które omówimy później). Akumulatory ołowiowe są znacznie mniej podatne na zapalenie się i wybuch, gdy są przeładowane, ponieważ ich elektrolit nie jest łatwopalny, jak w przypadku akumulatorów litowych. Ponadto, niewielkie przeładowanie nie jest niebezpieczne w przypadku tego typu baterii. Nawet niektóre regulatory ładowania mają funkcję wyrównywania, która nieznacznie przeładowuje baterię lub bank baterii, powodując, że wszystkie baterie osiągają stan pełnego naładowania. Podczas procesu wyrównywania, baterie, które ostatecznie zostaną w pełni naładowane przed innymi, będą miały nieznacznie zwiększone napięcie, bez ryzyka, podczas gdy prąd będzie płynął normalnie przez szeregowe skojarzenie elementów. W ten sposób możemy powiedzieć, że baterie ołowiowe mają zdolność do naturalnego wyrównywania, a niewielkie nierównowagi między bateriami baterii lub między bateriami banku nie stwarzają żadnego ryzyka. Wydajność:Wydajność akumulatorów kwasowo-ołowiowych jest znacznie niższa niż akumulatorów litowych. Podczas gdy wydajność zależy od szybkości ładowania, zwykle przyjmuje się wydajność w obie strony wynoszącą 85%. Pojemność magazynowa:Akumulatory kwasowo-ołowiowe występują w różnych napięciach i rozmiarach, ale ich waga na kWh jest 2–3 razy większa od masy akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, w zależności od jakości akumulatora. Koszt baterii:Akumulatory kwasowo-ołowiowe są o 75% tańsze niż akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe, ale nie daj się zwieść niskiej cenie. Akumulatorów tych nie można szybko ładować ani rozładowywać, mają znacznie krótszą żywotność, nie mają ochronnego systemu zarządzania akumulatorem i mogą również wymagać cotygodniowej konserwacji. Powoduje to wyższy koszt cyklu niż rozsądny koszt w celu zmniejszenia kosztów energii lub obsługi urządzeń o dużej mocy. Baterie litowe jako domowe źródło zasilania awaryjnego 
Obecnie najbardziej komercyjnie udanymi bateriami są baterie litowo-jonowe. Po zastosowaniu technologii litowo-jonowej w przenośnych urządzeniach elektronicznych weszła ona w obszary zastosowań przemysłowych, systemów energetycznych, magazynowania energii fotowoltaicznej i pojazdów elektrycznych. Akumulatory litowo-jonoweprzewyższają wiele innych typów akumulatorów pod wieloma względami, w tym pod względem pojemności magazynowania energii, liczby cykli pracy, szybkości ładowania i opłacalności. Obecnie jedynym problemem jest bezpieczeństwo, łatwopalne elektrolity mogą zapalić się w wysokich temperaturach, co wymaga stosowania elektronicznych systemów sterowania i monitorowania. Lit jest najlżejszym ze wszystkich metali, ma najwyższy potencjał elektrochemiczny i oferuje większą gęstość energii objętościowej i masowej w porównaniu z innymi znanymi technologiami akumulatorowymi. Technologia litowo-jonowa umożliwiła wzrost wykorzystania systemów magazynowania energii, głównie w połączeniu ze źródłami energii odnawialnej o niestabilnej charakterystyce (energia słoneczna i wiatrowa), a także przyczyniła się do upowszechnienia pojazdów elektrycznych. Akumulatory litowo-jonowe stosowane w systemach zasilania i pojazdach elektrycznych są typu ciekłego. Akumulatory te wykorzystują tradycyjną strukturę akumulatora elektrochemicznego, z dwiema elektrodami zanurzonymi w roztworze ciekłego elektrolitu. Separatory (porowate materiały izolacyjne) służą do mechanicznego rozdzielania elektrod, umożliwiając jednocześnie swobodny przepływ jonów przez ciekły elektrolit. Główną cechą elektrolitu jest umożliwienie przewodzenia prądu jonowego (tworzonego przez jony, czyli atomy z nadmiarem lub brakiem elektronów), jednocześnie nie pozwalając elektronom na przechodzenie (jak to się dzieje w materiałach przewodzących). Wymiana jonów między elektrodami dodatnimi i ujemnymi jest podstawą funkcjonowania baterii elektrochemicznych. Badania nad bateriami litowymi rozpoczęły się już w latach 70. ubiegłego wieku, a technologia ta dojrzała i weszła do użytku komercyjnego około lat 90. Baterie litowo-polimerowe (z elektrolitami polimerowymi) są obecnie stosowane w telefonach komórkowych, komputerach i różnych urządzeniach mobilnych, zastępując starsze baterie niklowo-kadmowe, których głównym problemem jest „efekt pamięci”, który stopniowo zmniejsza pojemność magazynowania. Kiedy bateria jest ładowana przed całkowitym rozładowaniem. W porównaniu ze starszymi akumulatorami niklowo-kadmowymi, szczególnie kwasowo-ołowiowymi, akumulatory litowo-jonowe mają większą gęstość energii (magazynują więcej energii w przeliczeniu na objętość), mają niższy współczynnik samorozładowania i mogą wytrzymać większą liczbę cykli ładowania i rozładowania, co oznacza dłuższą żywotność. Około początku XXI wieku baterie litowe zaczęto stosować w przemyśle motoryzacyjnym. Około 2010 roku baterie litowo-jonowe zyskały zainteresowanie w magazynowaniu energii elektrycznej w zastosowaniach mieszkaniowych isystemy ESS (systemy magazynowania energii) na dużą skalę, głównie ze względu na zwiększone wykorzystanie źródeł energii na całym świecie. Przerywana energia odnawialna (słoneczna i wiatrowa). Akumulatory litowo-jonowe mogą mieć różną wydajność, żywotność i koszty, w zależności od sposobu ich wykonania. Zaproponowano kilka materiałów, głównie na elektrody. Zazwyczaj bateria litowa składa się z metalicznej elektrody na bazie litu, która stanowi biegun dodatni baterii, oraz elektrody węglowej (grafitowej), która stanowi biegun ujemny. W zależności od zastosowanej technologii elektrody litowe mogą mieć różne struktury. Najczęściej stosowane materiały do produkcji baterii litowych i główne cechy tych baterii są następujące: Tlenki litu i kobaltu (LCO):Wysoka energia właściwa (Wh/kg), dobra pojemność magazynowania i zadowalająca żywotność (liczba cykli), nadaje się do urządzeń elektronicznych, wadą jest mała moc właściwa (W/kg), co zmniejsza prędkość ładowania i rozładowywania; Tlenki litu i manganu (LMO):umożliwiają wysokie prądy ładowania i rozładowania przy niskiej energii właściwej (Wh/kg), co zmniejsza pojemność magazynową; Lit, nikiel, mangan i kobalt (NMC):Łączy właściwości baterii LCO i LMO. Ponadto obecność niklu w składzie pomaga zwiększyć energię właściwą, zapewniając większą pojemność magazynową. Nikiel, mangan i kobalt można stosować w różnych proporcjach (w celu wsparcia jednego lub drugiego) w zależności od rodzaju zastosowania. Ogólnie rzecz biorąc, wynikiem tej kombinacji jest bateria o dobrej wydajności, dobrej pojemności magazynowej, długiej żywotności i niskim koszcie. Lit, nikiel, mangan i kobalt (NMC):Łączy cechy baterii LCO i LMO. Ponadto obecność niklu w składzie pomaga podnieść energię właściwą, zapewniając większą pojemność magazynową. Nikiel, mangan i kobalt mogą być stosowane w różnych proporcjach, w zależności od rodzaju zastosowania (aby faworyzować jedną lub drugą cechę). Ogólnie rzecz biorąc, wynikiem tej kombinacji jest bateria o dobrej wydajności, dobrej pojemności magazynowej, dobrej żywotności i umiarkowanym koszcie. Ten typ baterii jest szeroko stosowany w pojazdach elektrycznych i nadaje się również do stacjonarnych systemów magazynowania energii; Fosforan litowo-żelazowy (LFP):Połączenie LFP zapewnia akumulatorom dobrą wydajność dynamiczną (prędkość ładowania i rozładowania), wydłużoną żywotność i zwiększone bezpieczeństwo dzięki dobrej stabilności termicznej. Brak niklu i kobaltu w ich składzie obniża koszty i zwiększa dostępność tych akumulatorów do masowej produkcji. Chociaż ich pojemność magazynowa nie jest najwyższa, zostały przyjęte przez producentów pojazdów elektrycznych i systemów magazynowania energii ze względu na wiele korzystnych cech, zwłaszcza niski koszt i dobrą wytrzymałość; Lit i tytan (LTO):Nazwa odnosi się do baterii, które mają tytan i lit w jednej z elektrod, zastępując węgiel, podczas gdy druga elektroda jest taka sama, jak w jednym z innych typów (takich jak NMC – lit, mangan i kobalt). Pomimo niskiej energii właściwej (co przekłada się na zmniejszoną pojemność magazynowania), ta kombinacja ma dobrą wydajność dynamiczną, dobre bezpieczeństwo i znacznie wydłużoną żywotność. Baterie tego typu mogą przyjąć ponad 10 000 cykli roboczych przy 100% głębokości rozładowania, podczas gdy inne typy baterii litowych akceptują około 2000 cykli. Akumulatory LiFePO4 przewyższają akumulatory kwasowo-ołowiowe dzięki niezwykle wysokiej stabilności cyklu, maksymalnej gęstości energii i minimalnej wadze. Jeśli akumulator jest regularnie rozładowywany z 50% DOD, a następnie w pełni ładowany, akumulator LiFePO4 może wykonać do 6500 cykli ładowania. Tak więc dodatkowa inwestycja opłaca się w dłuższej perspektywie, a stosunek ceny do wydajności pozostaje nie do pobicia. Są one preferowanym wyborem do ciągłego użytkowania jako akumulatory słoneczne. Wydajność:Ładowanie i rozładowywanie akumulatora charakteryzuje się 98% całkowitą efektywnością cyklu, a ładowanie i rozładowywanie odbywa się szybko w czasie krótszym niż 2 godziny – a nawet szybciej, co skraca żywotność akumulatora. Pojemność magazynowa:akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy może mieć pojemność ponad 18 kWh, co oznacza, że zajmuje mniej miejsca i waży mniej niż akumulator kwasowo-ołowiowy o tej samej pojemności. Koszt baterii:Fosforan litowo-żelazowy jest zwykle droższy od akumulatorów kwasowo-ołowiowych, ale zwykle ma niższy koszt cyklu ze względu na dłuższą żywotność
Aktualności
