Kaj je sistem PV baterij? Vaš popoln vodnik za shranjevanje sončne energije

Napajanje vaše prihodnosti: Zakaj je shranjevanje sončne energije pomembno

Sončne celice (fotovoltaični ali PV sistemi) so revolucionarno spremenile način proizvodnje električne energije in ponudile čist, obnovljiv vir energije neposredno z naših streh. Vendar pa ima sončna energija inherentni izziv: celice proizvajajo elektriko le, ko sije sonce. Kaj se zgodi ponoči ali v zelo oblačnih dneh? Kaj pa izpadi električne energije iz omrežja? Zaradi teh občasnih izpadov se pogosto zanašamo na tradicionalno omrežje, kar omejuje polni potencial vaše naložbe v sončno energijo.

Tukaj pride prav sistem PV baterij. Predstavljajte si, da ujamete odvečno, neuporabljeno sončno energijo, ki jo vaši paneli ustvarijo v času največje dnevne svetlobe, in jo shranite za pozneje. Prav to vam omogoča sistem za shranjevanje sončne energije. To je prelomnica na področju energetske neodvisnosti in učinkovitosti. Ta vodnik vas bo vodil skozi vse, kar morate vedeti o sistemih PV baterij: kaj so, kako delujejo, katere so njihove komponente, prednosti in ključni dejavniki.

Definiranje sistema PV baterij: Več kot le sončne celice

Kaj točno je to?

Preprosto povedano, sistem PV baterij združuje standardne sončne panele z baterijsko enoto za shranjevanje. Medtem ko vaši sončni paneli pretvarjajo sončno svetlobo v elektriko (enosmerni tok), baterija shranjuje vso presežno elektriko, ki je vaš dom ne porabi takoj. To shranjeno energijo lahko nato uporabite pozneje, na primer zvečer, ponoči ali kot rezervno napajanje, ko pride do izpada električnega omrežja.

To se bistveno razlikuje od standardnega omrežno priključenega sončnega sistema brez shranjevanja. V teh sistemih se vsaka presežna proizvedena sončna energija običajno pošlje nazaj v električno omrežje (pogosto za dobropis, znano kot neto merjenje). Sistem sončnih baterij daje prednost shranjevanju te presežne energije za vašo lastno uporabo, s čimer se poveča vaša samozadostnost.

Razumevanje ključnih izrazov

PV (fotovoltaika):Tehnologija, ki se uporablja v sončnih panelih za neposredno pretvorbo sončne svetlobe v električno energijo.
Shranjevanje baterije:Komponenta, ki shranjuje enosmerni tok, ki ga proizvajajo sončne celice, za kasnejšo uporabo.
Vrste sistemov in baterije:

• Vezano na mrežo:Priključeno na električno omrežje. Sistem sončnih baterij tukaj shranjuje energijo za kasnejšo uporabo, kar zmanjšuje odvisnost od omrežja in potencialno zagotavlja rezervno napajanje.
• Izven omrežja:Popolnoma neodvisen od električnega omrežja. Baterije so bistvene za shranjevanje energije za neprekinjeno uporabo.
• Hibrid:Vezan na omrežje, vendar z možnostjo rezervnega napajanja z baterijo, ponuja najboljše iz obeh svetov.

Kako deluje sistem PV baterij? (Podnevi, ponoči in med izpadi)

Osnovno načelo: cikli polnjenja in praznjenja

Sistem inteligentno upravlja pretok energije glede na proizvodnjo sončne energije, energetske potrebe doma in stanje napolnjenosti baterije. Deluje v ločenih ciklih polnjenja in praznjenja.

Scenarij 1: Sončen dan – Visoka proizvodnja

Sončne celice proizvajajo enosmerni tok.
Ta elektrika najprej neposredno napaja gospodinjske aparate in porabnike (po pretvorbi v izmenični tok s strani razsmernika).
Presežek sončne energije se nato uporabi za polnjenje baterije.
Če je baterija popolnoma napolnjena in so potrebe vašega doma zadovoljene, se lahko v omrežje odda dodatna presežna energija (odvisno od sistemskih nastavitev in pogodb o komunalnih storitvah).

Scenarij 2: Noč ali šibka sončna svetloba

Sončne celice proizvajajo malo ali nič energije.
Shranjena energija v bateriji se izprazni (pretvori v izmenični tok) za napajanje porabe vašega doma.
Če se baterija izprazni ali če vaša potreba po energiji preseže izhodno zmogljivost baterije, sistem samodejno črpa potrebno energijo iz električnega omrežja.

Scenarij 3: Izpad električne energije iz omrežja

Sistem zazna okvaro omrežja.
Če je zasnovan za rezervno napajanje, se zaradi varnosti samodejno odklopi iz omrežja (otoško napajanje).
Nato shranjeno energijo baterije uporabi za napajanje vnaprej izbranih bistvenih tokokrogov/obremenitev v vašem domu (kot so luči, hladilnik, Wi-Fi). Trajanje je odvisno od kapacitete baterije in velikosti obremenitve.

Anatomija sistema PV baterij: razlaga ključnih komponent

Sistem PV baterij je sestavljen iz več ključnih komponent, ki delujejo skupaj:

Sončne celice (PV moduli):Zajemajte sončno svetlobo in jo pretvorite v enosmerni tok.
Sončna baterija:Shranjuje enosmerno energijo. To je srce sistema za shranjevanje. Na voljo so različne kemijske sestave in kapacitete.
Pretvornik(-i):Pretvarja enosmerni tok (iz panelov/baterije) v izmenični tok (ki ga uporabljajo gospodinjski aparati). Hibridni razsmerniki so pogosti v baterijskih sistemih, saj lahko hkrati upravljajo pretok energije iz panelov, baterije in omrežja. Nekateri sistemi lahko uporabljajo ločene razsmernike za panele in baterijo (AC sklopitev). (Predlog za notranjo povezavo: Povezava do strani, ki pojasnjuje sončne razsmernike)
Sistem za upravljanje baterij (BMS):Elektronski sistem, integriran v baterijski sklop, ki spremlja njegovo stanje (temperaturo, napetost, napolnjenost), ga ščiti pred prekomernim polnjenjem/praznjenjem ter optimizira delovanje in življenjsko dobo.
Krmilnik polnjenja (pogosto integriran, ključnega pomena za nekatere sisteme):Regulira enosmerni tok iz panelov za varno polnjenje baterije in preprečuje prekomerno polnjenje, kar je še posebej pomembno pri enosmerno sklopljenih ali ločenih sistemih. Pogosto je integriran v hibridne razsmernike.
Sistem spremljanja:Programska oprema (običajno aplikacija ali spletni portal), ki lastnikom domov omogoča spremljanje proizvodnje energije, porabe, stanja baterije in delovanja sistema v realnem času.

Katere vrste baterij so najpogostejše v fotovoltaičnih sistemih?

Baterija je ključna izbira. Danes se uporabljata dve glavni vrsti:

Litij-ionska (Li-ion): Priljubljena izbira

Podvrste:Običajno litijev železov fosfat (LFP ali LiFePO4), znan po varnosti in dolgi življenjski dobi, ter nikelj-mangan-kobalt (NMC), znan po gostoti energije.
Prednosti:Visoka gostota energije (več shranjevanja v manj prostora), daljša življenjska doba (več ciklov polnjenja), večja globina praznjenja (DoD – porabi več shranjene energije), visoka učinkovitost, na splošno brez vzdrževanja.
Slabosti:Višji začetni stroški v primerjavi s svinčeno-kislinskimi baterijami.

Svinčeno-kislinska baterija: Tradicionalna možnost

Vrste:Poplavljene (zahtevajo vzdrževanje – dolivanje destilirane vode) in zaprte (AGM/Gel – brez vzdrževanja).
Prednosti:Nižji začetni stroški, preizkušena tehnologija.
Slabosti:Krajša življenjska doba, nižji DoD (ne more uporabiti toliko shranjene zmogljivosti brez poškodb), težji/večji, nižja učinkovitost, lahko zahteva prezračevanje (poplava).

Sončne baterije BSLBATT temeljijo predvsem na rešitvah za shranjevanje LiFePO4 baterij petih največjih svetovnih proizvajalcev LiFePO4 baterij, kot sta EVE in REPT.

Ključni dejavniki za primerjavo:

Zmogljivost (kWh):Koliko energije lahko shrani baterija.
Nazivna moč (kW):Koliko energije lahko baterija hkrati odda (določa, koliko/katere naprave lahko hkrati poganja).
Globina izpusta (DoD):Odstotek celotne zmogljivosti, ki ga je mogoče varno uporabiti (npr. 90 % DoD pomeni, da lahko iz 10 kWh baterije porabite 9 kWh). Višje je bolje.
Učinkovitost povratnega potovanja (%):Izhodna energija v primerjavi z vhodno energijo. Višja energija pomeni manjšo izgubo energije med polnjenjem/praznjenjem.
Življenjska doba (cikli / leta):Kolikokrat se baterija lahko napolni/izprazni, preden se njena zmogljivost znatno zmanjša. Pogosto je garancija določeno število let ali ciklov.
Garancija:Ključnega pomena za zaščito vaše naložbe. Preverite leta kritja, zagotovljene cikle in zmogljivost ob koncu garancije.
Varnost:Poiščite certifikate (npr.UL / IEC(standardi). LFP na splošno velja za zelo varnega.
Stroški:Upoštevajte začetne stroške v primerjavi z vrednostjo v življenjski dobi ($/kWh shranjene v celotni življenjski dobi).

Kakšna je napetost PV baterije?

Ko govorimo o PV baterijah, "napetost" ni ena sama fiksna številka.Odvisno je od kemijske sestave baterije, konfiguracije posameznih baterijskih celic znotraj paketa in splošnih ciljev zasnove sistema za shranjevanje sončne energije. Tukaj je tisto, kar morate vedeti:

Nazivna napetost: To je referenčna napetost, ki se pogosto uporablja za kategorizacijo baterij ali sistemov.

Nižjenapetostni sistemi (zgodovinsko pogosti):Tradicionalni sistemi brez povezave z omrežjem ali manjši sistemi so pogosto uporabljali nazivne napetosti, kot so 12 V, 24 V ali 48 V enosmernega toka. Svinčeve baterije so običajno na voljo v teh napetostnih konfiguracijah. Nekateri modularni litij-ionski sistemi delujejo tudi v51,2 Vrazpon, znan po svoji relativni varnosti in združljivosti s številnimi razsmerniki, ki niso priključeni na omrežje.

Višjenapetostni sistemi (sodobni trend):Večina sodobnih stanovanjskih litij-ionskih baterijskih sistemov, povezanih z omrežjem, deluje pri bistveno višjih enosmernih napetostih, pogosto od 200 V do 800 V DC, pri čemer je okoli 400 V DC precej pogosta.

Napetost celice v primerjavi s sistemsko napetostjo:

Posamezne baterijske celice imajo precej nižjo napetost (npr. celica LiFePO4 ima nominalno 3,2 V).
Za dosego želene napetosti sistema (npr. 48 V ali 400 V) je v baterijskem modulu ali paketu zaporedno povezanih več celic (napetosti se seštevajo). Vzporedna povezava modulov poveča skupno kapaciteto (Ah/kWh), hkrati pa ohrani enako napetost.

Zakaj je napetost pomembna?

Učinkovitost:Pri sistemih z višjo napetostjo so pri enaki količini prenosa moči (moč = napetost x tok) običajno manjše uporovne izgube energije v ožičenju. To lahko pomeni nekoliko boljšo splošno učinkovitost sistema.
Stroški ožičenja:Višja napetost omogoča nižji tok, kar pomeni, da se lahko med baterijo in hibridnim pretvornikom uporabi tanjše (in pogosto cenejše) bakreno ožičenje.
Združljivost z inverterjem:Napetost baterije mora biti združljiva z območjem vhodne enosmerne napetosti priključenega hibridnega razsmernika. Visokonapetostne baterije se povezujejo z visokonapetostnimi razsmerniki in51,2V baterijev paru z 51,2V inverterji.
Varnost in namestitev:Sistemi z višjo napetostjo (običajno >60 V enosmernega toka) zahtevajo strožje varnostne protokole in postopke ravnanja med namestitvijo in vzdrževanjem, kar pogosto določajo električni predpisi. Z njimi naj bi ravnali le usposobljeni strokovnjaki.

Katera napetost je pravilna?

Za sodobne domove, povezane z omrežjem, ki iščejo učinkovito shranjevanje in varnostno kopiranje energije,visokonapetostni (npr. ~400 V) litij-ionski sistemipostajajo vse bolj standardni in se dobro ujemajo z učinkovitimi hibridnimi razsmerniki.
Za manjše aplikacije brez povezave z omrežjem, avtodome ali specifične nadgradnje starejših sistemov ostajajo 48V sistemi (litijevi in ​​svinčevo-kislinski) ustrezni in široko podprti.
Konec koncev bo specifična napetost vašega PV baterijskega sistema določena z zasnovo proizvajalca in njeno združljivostjo z izbranim razsmernikom ter celotno arhitekturo sistema. Pri primerjavi sistemov je razumevanje, ali gre za "nizkonapetostni" (običajno 48 V) ali "visokonapetostni" sistem, v pomoč pri ocenjevanju njegovih značilnosti in združljivosti.

Oglejte si članek o visokonapetostnih baterijah v primerjavi z nizkonapetostnimi baterijami.

Načrtovanje naložbe: Ključni dejavniki pred nakupom

Naložba v sistem PV baterij zahteva skrbno načrtovanje:

Velikost vašega sistema:Ne predimenzionirajte ali premajhne baterije. Velikost baterije (kWh) je odvisna od vaše povprečne dnevne porabe energije, velikosti sončnega sistema (kW), količine energije, ki jo želite shraniti med izpadi, in vaših ciljev (največji prihranek v primerjavi z osnovno rezervno energijo). Pri izračunu vam lahko pomaga strokovni monter.
Razumevanje stroškov:Upoštevajte stroške same baterije, razsmernika (če gre za nadgradnjo/hibrid), dela pri namestitvi, morebitne nadgradnje električnih omaric in dovoljenja. Povprašajte o skupnih stroških namestitve in morebitnih dolgoročnih prihrankih (donosnost naložbe – ROI).
Iskanje usposobljenih monterjev:To je ključnega pomena za varnost in delovanje. Poiščite izkušene, certificirane monterje (npr. s certifikatom NABCEP v ZDA) z dobrimi ocenami in posebnimi izkušnjami na področju sistemov za shranjevanje baterij.
Garancije so pomembne:Preberite droben tisk. Razumite trajanje garancije (v letih), garancijo za cikle in odstotek zagotovljene zmogljivosti ob koncu garancije. Za baterijo, pretvornik in izdelavo namestitve pogosto obstajajo ločene garancije.
Lokacija namestitve in vzdrževanje:Baterije potrebujejo določene delovne temperature in prostor. Razmislite o namestitvi (garaža, pomožna soba, zunaj). Večina sodobnih litij-ionskih baterij zahteva malo ali nič vzdrževanja, za razliko od svinčeno-kislinskih baterij s poplavljenim delovanjem.
Krmarjenje po predpisih in spodbudah:Preverite lokalne gradbene predpise, zahteve glede medsebojne povezave komunalnih storitev (dovoljenje za priključitev) in razpoložljive finančne spodbude. Te lahko znatno vplivajo na stroške (npr.ameriška zvezna davčna olajšava za naložbe v sončno energijo (ITC)pogosto velja za baterije, ki se polnijo s sončno energijo, plus državni/lokalni popusti).

Sistem PV baterij v primerjavi s standardno omrežno vezano sončno energijo: kakšna je razlika?

Pogosto zastavljena vprašanja (FAQ) o fotonapetostnih baterijskih sistemih

V1: Ali lahko svojemu obstoječemu sončnemu sistemu dodam baterijo?

O: Da, pogosto lahko uporabite »AC povezavo«, kjer se poleg obstoječe sončne elektrarne doda baterija in njen lastni razsmernik. Združljivost mora preveriti strokovnjak. DC povezava (souporaba razsmernika) lahko zahteva zamenjavo obstoječega razsmernika s hibridnim modelom.

V2: Koliko časa običajno zdržijo sončne baterije?

A: Življenjska doba je odvisna od vrste, uporabe in pogojev. Sodobne litij-ionske (zlasti LFP) baterije imajo pogosto garancijo 10–15 let ali določeno število ciklov (npr. 6000–10.000 ciklov) in lahko potencialno zdržijo dlje. Svinčeno-kislinske baterije običajno zdržijo 3–7 let.

V3: Kakšni so povprečni stroški domačega sistema sončnih baterij?

A: Stroški se zelo razlikujejo glede na velikost (kWh), znamko, vrsto in zahtevnost namestitve. Vključno z namestitvijo pričakujte stroške v razponu od približno 800 do 1500+ USD na kWh shranjevalne zmogljivosti (od začetka leta 2024 preverite trenutne cene). Spodbude lahko to znatno zmanjšajo.

V4: Ali se sončna baterija splača, če imam neto merjenje?

A: Odvisno. Če so dobropisi za neto merjenje velikodušni (vrednost 1:1), se lahko čisti prihranek pri računih zmanjša. Vendar pa baterije še vedno zagotavljajo rezervno napajanje, pomagajo preprečiti visoke stroške porabe in povečajo lastno porabo, kar ima vrednost, ki presega dobropise za neto merjenje. Vrednostna ponudba se poveča, če politike neto merjenja postanejo manj ugodne.

V5: Koliko vzdrževanja potrebujejo sončne baterije?

A: Sodobne litij-ionske baterije praktično ne potrebujejo vzdrževanja. Svinčeno-kislinske baterije (zlasti tiste s poplavljeno vodo) zahtevajo redne preglede, čiščenje in dolivanje destilirane vode. Monterji lahko svetujejo glede morebitnih specifičnih priporočil proizvajalca.

V6: Ali so sistemi PV baterij varni?

A: Če jih pravilno namestijo usposobljeni strokovnjaki z uporabo certificirane opreme (kot so baterije in razsmerniki s certifikatom UL), so fotonapetostni baterijski sistemi zelo varni. Litijev železov fosfat (LFP) je še posebej znan po svoji toplotni stabilnosti in varnostnem profilu. Pravilna namestitev in upoštevanje predpisov sta ključnega pomena.

Zaključek: Ali je sistem PV baterij prava izbira za vas?

Sistem sončnih baterij predstavlja pomemben korak k nadzoru energije, prihrankom stroškov in odpornosti. S shranjevanjem brezplačne energije, ki jo ustvarijo vaši sončni paneli, lahko napajate svoj dom še dolgo po sončnem zahodu, drastično zmanjšate svojo odvisnost od omrežja in ohranite luči prižgane med izpadi.

Čeprav je začetna naložba višja od standardnega sončnega sistema, so prednosti – zlasti energetska neodvisnost, znatni dolgoročni prihranki (zlasti ob naraščajočih stroških komunalnih storitev ali tarifah TOU) in neprecenljiva rezervna energija – prepričljiva izbira za številne lastnike domov.

Ocenite svoje vzorce porabe energije (Oglejte si naš kalkulator za sončne celice), vašo željo po rezervnem napajanju, vaše lokalne tarife in politike komunalnih storitev ter razpoložljive spodbude. Če sta prednostni nalogi maksimiranje vaše naložbe v sončno energijo in zagotavljanje oskrbe z električno energijo vašega doma, je sistem PV baterij verjetno odlična izbira za vašo energetsko prihodnost.