Какво е фотоволтаична батерийна система? Вашето пълно ръководство за съхранение на слънчева енергия

Захранване на вашето бъдеще: Защо съхранението на слънчева енергия е важно

Слънчевите панели (фотоволтаични или PV системи) революционизираха начина, по който генерираме електричество, предлагайки чист, възобновяем енергиен източник директно от покривите ни. Слънчевата енергия обаче има едно присъщо предизвикателство: панелите произвеждат електричество само когато слънцето грее. Какво се случва през нощта или в силно облачни дни? А какво да кажем за прекъсванията на електрозахранването в мрежата? Тази периодичност често означава да се разчитате отново на традиционната мрежа, ограничавайки пълния потенциал на вашата инвестиция в слънчева енергия.

Тук се намесва фотоволтаичната система. Представете си, че улавяте излишната, неизползвана слънчева енергия, която вашите панели генерират по време на пиковите часове на денонощието, и я запазвате за по-късно. Точно това ви позволява да правите със системата за съхранение на слънчева енергия. Тя променя играта по отношение на енергийната независимост и ефективност. Това ръководство ще ви преведе през всичко, което трябва да знаете за фотоволтаичните батерийни системи: какво представляват, как работят, техните компоненти, предимства и ключови съображения.

Дефиниране на фотоволтаичната батерийна система: Отвъд слънчевите панели

Какво точно е това?

Казано по-просто, фотоволтаичната батерийна система комбинира стандартни слънчеви панели с акумулаторна батерия. Докато вашите слънчеви панели преобразуват слънчевата светлина в електричество (постоянен ток), батерията съхранява излишната електроенергия, която не се използва веднага от вашия дом. Тази съхранена енергия може да се използва по-късно, например вечер, през нощта или като резервно захранване, когато електропреносната мрежа спре да работи.

Това се различава коренно от стандартната слънчева фотоволтаична система, свързана към мрежата, без съхранение. В тези системи всяка излишна генерирана слънчева енергия обикновено се връща обратно в електропреносната мрежа (често за кредит, известно като нетно измерване). Системата с фотоволтаични батерии дава приоритет на съхранението на тази излишна енергия за ваша собствена употреба, като по този начин увеличава максимално вашата самостоятелност.

Разбиране на ключовите термини

PV (фотоволтаици):Технологията, използвана в слънчевите панели, преобразува слънчевата светлина директно в електричество.
Съхранение на батерията:Компонентът, който съхранява генерирания от слънчевите панели постоянен ток за по-късна употреба.
Видове системи и батерии:

• Свързано с мрежата:Свързано към електропреносната мрежа. Система от фотоволтаични батерии съхранява енергия за по-късна употреба, намалявайки зависимостта от мрежата и потенциално осигурявайки резервно захранване.
• Извън мрежата:Напълно независим от електропреносната мрежа. Батериите са от съществено значение за съхраняване на енергия за непрекъсната употреба.
• Хибрид:Свързан към мрежата, но с възможност за резервно захранване от батерията, предлагайки най-доброто от двата свята.

Как работи фотоволтаична батерийна система? (Ден, нощ и прекъсвания)

Основният принцип: Цикли на зареждане и разреждане

Системата интелигентно управлява потока на енергия въз основа на производството на слънчева енергия, енергийните нужди на дома и състоянието на зареждане на батерията. Тя работи в отделни цикли на зареждане и разреждане.

Сценарий 1: Слънчев ден – Високо производство

Слънчевите панели генерират постоянен ток.
Това електричество първо захранва директно уредите и товарите на вашия дом (след преобразуване в променлив ток от инвертора).
Всяка излишна слънчева електроенергия след това се използва за зареждане на батерията.
Ако батерията е напълно заредена и нуждите на вашия дом са задоволени, може да се получи допълнителна излишна енергия, която да бъде изнесена към мрежата (в зависимост от системните настройки и договорите за комунални услуги).

Сценарий 2: Нощ или слаба слънчева светлина

Слънчевите панели произвеждат малко или никаква енергия.
Съхранената в батерията енергия се разрежда (преобразува в променлив ток), за да захранва товарите на вашия дом.
Ако батерията се изтощи или енергийните Ви нужди надвишат изходния капацитет на батерията, системата автоматично черпи необходимата мощност от електрическата мрежа.

Сценарий 3: Прекъсване на електрозахранването

Системата открива повреда в мрежата.
Ако е проектиран за резервно захранване, той автоматично се изключва от мрежата (островно захранване) за безопасност.
След това използва съхранената енергия от батерията, за да захранва предварително избрани основни вериги/товари във вашия дом (като осветление, хладилник, Wi-Fi). Продължителността зависи от капацитета на батерията и размера на товара.

Анатомия на фотоволтаична батерия: Обяснение на ключовите компоненти

Системата от фотоволтаични батерии се състои от няколко основни компонента, които работят заедно:

Слънчеви панели (PV модули):Улавяйте слънчевата светлина и я преобразувайте в постоянен ток.
Слънчева батерия:Съхранява постоянен ток. Това е сърцето на системата за съхранение. Предлагат се различни химични състави и капацитети.
Инвертор(и):Преобразува постоянен ток (от панели/батерия) в променлив ток (използван от домакински уреди). Хибридните инвертори са често срещани в батерийните системи, тъй като могат едновременно да управляват потока на енергия от панели, батерия и мрежа. Някои системи може да използват отделни инвертори за панели и батерия (AC свързване). (Предложение за вътрешна връзка: Връзка към страница, обясняваща слънчевите инвертори)
Система за управление на батериите (BMS):Електронна система, интегрирана в батерията, която следи нейното състояние (температура, напрежение, заряд), я предпазва от презареждане/разреждане и оптимизира производителността и живота ѝ.
Контролер за зареждане (често интегриран, от решаващо значение за някои системи):Регулира постояннотоковото захранване от панелите, за да зарежда безопасно батерията, предотвратявайки презареждане, особено важно при DC-свързани или автономни системи. Често е интегриран в хибридни инвертори.
Система за мониторинг:Софтуер (обикновено приложение или уеб портал), позволяващ на собствениците на жилища да проследяват производството на енергия, потреблението, състоянието на батерията и производителността на системата в реално време.

Какъв тип батерии са най-често срещани във фотоволтаичните системи?

Батерията е критичен избор. Двата основни вида, използвани днес, са:

Литиево-йонна (Li-ion): Популярният избор

Подтипове:Обикновено се използват литиево-железен фосфат (LFP или LiFePO4), известен с безопасността и дълготрайността си, и никел-манганов-кобалтов (NMC), известен с енергийната си плътност.
Плюсове:Висока енергийна плътност (повече съхранение в по-малко пространство), по-дълъг живот (повече цикли на зареждане), по-висока дълбочина на разреждане (DoD – използвайте повече съхранена енергия), висока ефективност, като цяло без нужда от поддръжка.
Недостатъци:По-висока първоначална цена в сравнение с оловно-киселинните батерии.

Оловно-киселинни: Традиционният вариант

Видове:Наводнени (изискват поддръжка – добавяне на дестилирана вода) и запечатани (AGM/Gel – без поддръжка).
Плюсове:По-ниска първоначална цена, доказана технология.
Недостатъци:По-кратък живот, по-ниско ниво на DoD (не може да се използва толкова голям съхранен капацитет без повреди), по-тежък/обемист, по-ниска ефективност, може да се изисква вентилация (наводнен).

Соларните батерии BSLBATT са базирани главно на LiFePO4 решения за съхранение на енергия от 5-те най-големи световни производители на LiFePO4 батерии, като EVE и REPT.

Ключови фактори за сравнение:

Капацитет (kWh):Колко енергия може да съхранява батерията.
Номинална мощност (kW):Колко мощност може да достави батерията наведнъж (определя колко/кои уреди може да работи едновременно).
Дълбочина на изхвърляне (DoD):Процент от общия капацитет, който може да се използва безопасно (например, 90% от DoD означава, че можете да използвате 9 kWh от 10 kWh батерия). По-високият е по-добър.
Ефективност при двупосочно пътуване (%):Изходяща енергия спрямо входяща енергия. По-високото означава по-малка загуба на енергия по време на зареждане/разреждане.
Продължителност на живота (цикли / години):Колко пъти може да се зарежда/разрежда батерията, преди капацитетът ѝ да намалее значително. Често гаранцията е определен брой години или цикли.
Гаранция:От решаващо значение за защитата на вашата инвестиция. Обърнете внимание на годините гаранция, гарантираните цикли и капацитета след изтичане на гаранцията.
Безопасност:Търсете сертификати (катоUL / ИЕКстандарти). LFP обикновено се счита за много безопасен.
Цена:Помислете за първоначалната цена спрямо стойността през целия живот ($/kWh, съхранявана през целия живот).

Какво е напрежението на фотоволтаична батерия?

Когато говорим за фотоволтаични батерии, „напрежението“ не е едно фиксирано число.Зависи от химичния състав на батерията, как са конфигурирани отделните батерийни клетки в рамките на пакета и общите дизайнерски цели на системата за съхранение на слънчева енергия. Ето какво трябва да знаете:

Номинално напрежение: Това е референтното напрежение, често използвано за категоризиране на батерии или системи.

Системи с по-ниско напрежение (исторически разпространени):Традиционните автономни или по-малки системи често използват номинални напрежения като 12V, 24V или 48V DC. Оловно-киселинните батерии обикновено се предлагат в тези конфигурации на напрежение. Някои модулни литиево-йонни системи работят и в...51.2Vгама, известна с относителната си безопасност и съвместимост с много инвертори, работещи извън мрежата.

Системи с по-високо напрежение (модерна тенденция):Повечето съвременни жилищни литиево-йонни батерийни системи, свързани към мрежата, работят при значително по-високи DC напрежения, често вариращи от 200V до 800V DC, като около 400V DC е доста често срещано.

Напрежение на клетката спрямо системно напрежение:

Отделните батерийни клетки имат много по-ниско напрежение (например, LiFePO4 клетка е номинално 3,2 V).
За да се постигне желаното системно напрежение (като 48V или 400V), много клетки се свързват последователно (напреженията се сумират) в рамките на батерен модул или пакет. Паралелното свързване на модули увеличава общия капацитет (Ah/kWh), като същевременно запазва напрежението същото.

Защо напрежението има значение?

Ефективност:Системите с по-високо напрежение обикновено имат по-ниски резистивни енергийни загуби в окабеляването при същото количество пренос на мощност (Мощност = Напрежение x Ток). Това може да означава малко по-добра обща ефективност на системата.
Разходи за окабеляване:По-високото напрежение позволява по-нисък ток, което означава, че между батерията и хибридния инвертор може да се използва по-тънка (и често по-евтина) медна окабелка.
Съвместимост с инвертори:Напрежението на батерията трябва да е съвместимо с диапазона на входното постоянно напрежение на свързания хибриден инвертор. Високоволтовите батерии се сдвояват с високоволтови инвертори и51.2V батериисдвоете с инвертори 51.2V.
Безопасност и монтаж:Системите с по-високо напрежение (обикновено >60V DC) изискват по-строги протоколи за безопасност и процедури за работа по време на монтаж и поддръжка, често изисквани от електрическите норми. С тях трябва да работят само квалифицирани специалисти.

Кое напрежение е правилно?

За модерни домове, свързани към електрическата мрежа, търсещи ефективно съхранение и резервно копие на енергия,високоволтови (напр. ~400V) литиево-йонни системистават все по-стандартни, съчетавайки се добре с ефективни хибридни инвертори.
За по-малки приложения извън мрежата, кемпери или специфични подобрения на стари системи, 48V системите (както литиеви, така и оловно-киселинни) остават актуални и широко поддържани.
В крайна сметка, специфичното напрежение на вашата фотоволтаична батерия ще се определи от дизайна на производителя и неговата съвместимост с избрания инвертор и цялостната архитектура на системата. Когато сравнявате системи, разбирането дали става въпрос за „нисковолтова“ (обикновено 48V) или „високоволтова“ система помага за оценка на нейните характеристики и съвместимост.

Вижте статията за високоволтови батерии срещу нисковолтови батерии.

Планиране на вашата инвестиция: Ключови съображения преди покупка

Инвестирането в система за фотоволтаични батерии изисква внимателно планиране:

Оразмеряване на вашата система:Не преоразмерявайте или премалявайте капацитета. Размерът на батерията (kWh) зависи от средната ви дневна консумация на енергия, размера на слънчевата система (kW), какво искате да резервирате по време на прекъсвания и вашите цели (максимални спестявания спрямо основно резервиране). Професионален монтажник може да ви помогне да изчислите това.
Разбиране на разходите:Вземете предвид цената на самата батерия, инвертора (ако е ъпгрейд/хибрид), труда за монтаж, потенциалните подобрения на електрическото табло и разрешителните. Попитайте за общите разходи за монтаж и потенциалните дългосрочни спестявания (възвръщаемост на инвестицията – ROI).
Намиране на квалифицирани монтажници:Това е от решаващо значение за безопасността и производителността. Търсете опитни, сертифицирани инсталатори (напр. сертифицирани от NABCEP в САЩ) с добри отзиви и специфичен опит в системите за съхранение на батерии.
Гаранциите са важни:Прочетете дребния шрифт. Разберете гаранционния срок (години), гаранционния живот и гарантирания процент на капацитет в края на гаранцията. Често съществуват отделни гаранции за батерията, инвертора и монтажната изработка.
Място на монтаж и поддръжка:Батериите изискват специфични работни температури и пространство. Помислете за разположението им (гараж, сервизно помещение, навън). Повечето съвременни литиево-йонни батерии изискват малко или никаква поддръжка, за разлика от оловно-киселинните с воден ток.
Навигиране в регулациите и стимулите:Проверете местните строителни норми, изискванията за свързване на комунални услуги (разрешение за свързване) и наличните финансови стимули. Те могат значително да повлияят на разходите (напр.Федералният данъчен кредит за инвестиции в слънчева енергия на САЩ (ITC)често се отнася за батерии, зареждани от слънчева енергия, плюс държавни/местни отстъпки).

Фотоволтаична батерийна система срещу стандартна мрежово свързана слънчева енергия: Каква е разликата?

Често задавани въпроси (ЧЗВ) относно фотоволтаични батерийни системи

В1: Мога ли да добавя батерия към съществуващата си слънчева система?

A: Да, често можете чрез „AC свързване“, при което батерия и собствен инвертор се добавят към съществуващата ви слънчева система. Съвместимостта трябва да се провери от специалист. DC свързването (споделяне на инвертор) може да изисква подмяна на съществуващия инвертор с хибриден модел.

В2: Колко дълго обикновено издържат слънчевите батерии?

A: Животът зависи от вида, употребата и условията. Съвременните литиево-йонни (особено LFP) батерии често са с гаранция от 10-15 години или определен брой цикли (напр. 6000-10 000 цикъла) и потенциално могат да издържат по-дълго. Оловно-киселинните батерии обикновено издържат 3-7 години.

В3: Каква е средната цена на домашна соларна система?

A: Цените варират значително в зависимост от размера (kWh), марката, типа и сложността на инсталацията. Включително инсталацията, очаквайте разходи, вариращи приблизително от $800 до $1500+ на kWh капацитет за съхранение (към началото на 2024 г., проверете текущите цени). Стимулите могат значително да намалят това.

Въпрос 4: Струва ли си слънчевата батерия, ако имам нетно измерване?

A: Зависи. Ако кредитите за нетно измерване са щедри (стойност 1:1), чистата полза от спестяване на сметки може да бъде намалена. Батериите обаче все още осигуряват резервно захранване, помагат за избягване на високи такси за време на ползване и увеличават собственото потребление, което има стойност отвъд кредитите за нетно измерване. Предложението за стойност се увеличава, ако политиките за нетно измерване станат по-неблагоприятни.

В5: Колко поддръжка изискват слънчевите батерии?

A: Съвременните литиево-йонни батерии на практика не изискват поддръжка. Оловно-киселинните батерии (особено тези с наводнена вода) изискват периодични проверки, почистване и доливане на дестилирана вода. Монтажниците могат да ви дадат съвет относно специфични препоръки на производителя.

Въпрос 6: Безопасни ли са фотоволтаичните батерийни системи?

A: Когато са инсталирани правилно от квалифицирани специалисти, използващи сертифицирано оборудване (като UL сертифицирани батерии и инвертори), фотоволтаичните батерийни системи са много безопасни. Химичният състав на литиево-железния фосфат (LFP) е особено известен със своята термична стабилност и профил на безопасност. Правилният монтаж и спазването на кодовете са от решаващо значение.

Заключение: Фотоволтаичната батерия правилният избор ли е за вас?

Системата от фотоволтаични батерии представлява значителна стъпка към контрол на енергията, спестяване на разходи и устойчивост. Чрез съхранение на безплатната енергия, генерирана от вашите слънчеви панели, можете да захранвате дома си дълго след залез слънце, драстично да намалите зависимостта си от мрежата и да поддържате осветлението включено по време на прекъсвания на електрозахранването.

Въпреки че първоначалната инвестиция е по-висока от тази на стандартна слънчева система, предимствата – особено енергийната независимост, значителните дългосрочни спестявания (особено с нарастващите разходи за комунални услуги или тарифите за ползване на жилища) и безценното резервно захранване – я правят убедителен избор за много собственици на жилища.

Оценете моделите си на потребление на енергия (Вижте нашия калкулатор за соларни батерии), вашето желание за резервно захранване, местните тарифи и политики за комунални услуги, както и наличните стимули. Ако максимизирането на вашата инвестиция в слънчева енергия и осигуряването на електрозахранването на вашия дом са приоритети, фотоволтаичната батерия вероятно е отличен избор за вашето енергийно бъдеще.