Guia de còpia de seguretat de la bateria residencial 2022 |Tipus, costos, beneficis...

Fins i tot el 2022, l'emmagatzematge fotovoltaic continuarà sent el tema més candent, i la còpia de seguretat de la bateria residencial és el segment de més ràpid creixement de l'energia solar, creant nous mercats i oportunitats d'expansió de modernització solar per a llars i empreses grans i petites d'arreu del món.Bateria de seguretat residencialés fonamental per a qualsevol llar solar, especialment en cas de tempesta o una altra emergència.En lloc d'exportar l'excés d'energia solar a la xarxa, què tal d'emmagatzemar-la en bateries per a emergències?Però, com pot ser rendible l'energia solar emmagatzemada?T'informarem sobre el cost i la rendibilitat d'un sistema d'emmagatzematge de bateries per a la llar i descriurem els punts clau que has de tenir en compte a l'hora de comprar el sistema d'emmagatzematge adequat. Què és el sistema d'emmagatzematge de bateries residencial? Com ​​funciona? Un emmagatzematge residencial de bateries o un sistema d'emmagatzematge fotovoltaic és una addició útil al sistema fotovoltaic per aprofitar els beneficis d'un sistema solar i tindrà un paper cada cop més important a l'hora d'accelerar la substitució dels combustibles fòssils per energies renovables.La bateria solar domèstica emmagatzema l'electricitat generada a partir de l'energia solar i la lliura a l'operador en el moment requerit.L'energia de reserva de la bateria és una alternativa respectuosa amb el medi ambient i rendible als generadors de gas. Els que utilitzen un sistema fotovoltaic per produir ells mateixos electricitat arribaran ràpidament als seus límits.Al migdia, el sistema subministra molta energia solar, només llavors no hi ha ningú a casa que la faci servir.Al vespre, en canvi, es necessita molta electricitat, però aleshores el sol ja no brilla.Per compensar aquesta bretxa de subministrament, l'electricitat significativament més cara es compra a l'operador de la xarxa. En aquesta situació, una còpia de seguretat de la bateria residencial és gairebé inevitable.Això vol dir que l'electricitat no utilitzada del dia està disponible al vespre i a la nit.Així, l'electricitat autogenerada està disponible durant tot el dia i independentment del clima.D'aquesta manera, l'ús d'energia solar autoproduïda s'incrementa fins a un 80%.El grau d'autosuficiència, és a dir, la proporció de consum elèctric que cobreix el sistema solar, augmenta fins al 60 %. Una bateria de seguretat residencial és molt més petita que una nevera i es pot muntar a la paret del safareig.Els sistemes d'emmagatzematge moderns contenen una gran quantitat d'intel·ligència que pot utilitzar les previsions meteorològiques i els algorismes d'autoaprenentatge per reduir la llar al màxim autoconsum.Aconseguir la independència energètica mai no ha estat tan fàcil, fins i tot si la casa roman connectada a la xarxa. Val la pena el sistema d'emmagatzematge de bateries domèstiques?Quins són els factors que depenen? L'emmagatzematge residencial de bateries és necessari perquè una casa amb energia solar continuï funcionant durant les apagues de la xarxa i, sens dubte, també funcionarà al vespre.Però de la mateixa manera, les bateries solars milloren l'economia empresarial del sistema mantenint l'energia elèctrica solar que, d'altra manera, s'oferiria de nou a la xarxa amb pèrdues, només per redistribuir aquesta energia elèctrica de vegades quan l'energia és més costosa.L'emmagatzematge de la bateria domèstica protegeix el propietari solar de les fallades de la xarxa i protegeix l'economia empresarial del sistema enfront de les modificacions en els marcs de preus de l'energia. Si val la pena invertir o no depèn de diversos factors: Nivell de costos d'inversió. Com més baix sigui el cost per quilowatt-hora de capacitat, més aviat es pagarà el sistema d'emmagatzematge. Vida de labateria solar domèstica La garantia del fabricant de 10 anys és habitual a la indústria.No obstant això, s'assumeix una vida útil més llarga.La majoria de les bateries solars domèstiques amb tecnologia d'ions de liti funcionen de manera fiable durant almenys 20 anys. Quota d'electricitat autoconsumida Com més l'emmagatzematge solar augmenta l'autoconsum, més probable és que valgui la pena. Costos d'electricitat quan es compra a la xarxa Quan els preus de l'electricitat són alts, els propietaris d'instal·lacions fotovoltaiques estalvien consumint l'electricitat autogenerada.En els propers anys, s'espera que els preus de l'electricitat continuïn augmentant, per la qual cosa molts consideren que les bateries solars són una inversió sàvia. Tarifes connectades a la xarxa Com menys reben els propietaris de sistemes solars per quilowatt-hora, més paga per emmagatzemar l'electricitat en lloc d'alimentar-la a la xarxa.Durant els últims 20 anys, les tarifes connectades a la xarxa han disminuït constantment i ho continuaran fent. Quins tipus de sistemes d'emmagatzematge d'energia de bateries domèstics estan disponibles? Els sistemes de còpia de seguretat de les bateries domèstiques ofereixen nombrosos avantatges, com ara la resiliència, l'estalvi de costos i la producció d'electricitat descentralitzada (també coneguda com a "sistemes d'energia distribuïda a casa").Aleshores, quines són les categories de bateries solars domèstiques?Com hem de triar? Classificació funcional per funció de còpia de seguretat: 1. Font d'alimentació del SAI domèstic Aquest és un servei de grau industrial per a l'alimentació de seguretat que requereix hospitals, sales de dades, govern federal o mercats militars normalment per al funcionament continu dels seus dispositius essencials i també sensibles.Amb una font d'alimentació SAI domèstica, és possible que els llums de la vostra llar ni tan sols parpellen si la xarxa elèctrica falla.La majoria de les llars no necessiten ni pretenen pagar per aquest grau de fiabilitat, tret que tinguin equipament clínic crucial a casa vostra. 2. Font d'alimentació "interruptible" (backup de casa completa). El següent pas des d'un SAI és el que anomenarem "font d'alimentació interruptible" o IPS.Sens dubte, un IPS permetrà que tota la vostra casa continuï funcionant amb energia solar i bateries si la xarxa baixa, però sens dubte experimentareu un curt període (uns segons) on tot es torna negre o gris a casa vostra com a sistema de seguretat. entra a l'equip.És possible que hàgiu de reiniciar els rellotges electrònics que parpellegen, però, a part d'això, podreu utilitzar tots els vostres electrodomèstics com ho faríeu normalment durant el temps que us durin les bateries. 3. Font d'alimentació en situació d'emergència (recés parcial). Algunes funcionalitats d'energia de reserva funciona activant un circuit de situació d'emergència quan detecta que la xarxa ha disminuït realment.Això permetrà que els dispositius d'alimentació de la casa vinculats a aquest circuit, normalment frigorífics, llums, així com unes quantes preses d'alimentació elèctriques dedicades, continuïn en funcionament les bateries i/o els panells fotovoltaics durant la durada de l'apagada.És probable que aquest tipus de còpia de seguretat sigui una de les opcions més populars, raonables i econòmices per a les llars de tot el món, ja que fer funcionar una casa sencera amb un banc de bateries les esgotarà ràpidament. 4. Sistema solar i emmagatzematge parcial fora de xarxa. Una darrera opció que pot ser atractiva és un "sistema parcial fora de la xarxa".Amb un sistema parcial fora de la xarxa, el concepte és produir una àrea dedicada "fora de la xarxa" de la llar, que funcioni contínuament amb un sistema solar i de bateria suficientment gran per mantenir-se sense treure energia de la xarxa.D'aquesta manera, els solars familiars necessaris (refrigeradors, llums, etc.) es mantenen encesos encara que la xarxa baixa, sense cap tipus d'interrupció.A més, atès que el solar i les bateries estan dimensionats per funcionar per sempre sols sense la xarxa, no caldria assignar l'ús d'energia tret que es connectessin dispositius addicionals al circuit fora de la xarxa. Classificació a partir de la tecnologia química de la bateria: Bateries de plom-àcid com a bateria de seguretat residencial Bateries de plom-àcidsón les bateries recarregables més antigues i la bateria de menor cost disponible per a l'emmagatzematge d'energia del mercat.Van aparèixer a principis del segle passat, a la dècada de 1900, i fins avui segueixen sent les bateries preferides en moltes aplicacions per la seva robustesa i baix cost. Els seus principals inconvenients són la seva baixa densitat energètica (són pesades i voluminosos) i la seva curta vida útil, al no acceptar un gran nombre de cicles de càrrega i descàrrega, les bateries de plom-àcid requereixen un manteniment regular per equilibrar la química de la bateria, de manera que les seves característiques el fan inadequat per a descàrregues de mitjana a alta freqüència o aplicacions que durin 10 anys o més. També tenen l'inconvenient d'una baixa profunditat de descàrrega, que normalment es limita al 80% en casos extrems o al 20% en funcionament normal, per a una vida útil més llarga.La descàrrega excessiva degrada els elèctrodes de la bateria, la qual cosa redueix la seva capacitat d'emmagatzemar energia i limita la seva vida útil. Les bateries de plom-àcid requereixen un manteniment constant del seu estat de càrrega i s'han d'emmagatzemar sempre en el seu estat de càrrega màxim mitjançant la tècnica de flotació (manteniment de càrrega amb un petit corrent elèctric, suficient per cancel·lar l'efecte d'autodescàrrega). Aquestes bateries es poden trobar en diverses versions.Les més habituals són les bateries ventilades, que utilitzen electròlits líquids, les bateries de gel regulades per vàlvules (VRLA) i les bateries amb electròlit incrustat en una estora de fibra de vidre (coneguda com AGM - absorbent glass mat), que tenen un rendiment intermedi i un cost reduït en comparació amb les bateries de gel. Les bateries regulades per vàlvules estan pràcticament segellades, la qual cosa evita les fuites i l'assecat de l'electròlit.La vàlvula actua en l'alliberament de gasos en situacions de sobrecàrrega. Algunes bateries de plom àcid es desenvolupen per a aplicacions industrials estacionàries i poden acceptar cicles de descàrrega més profunds.També hi ha una versió més moderna, que és la bateria de plom-carboni.Els materials a base de carboni afegits als elèctrodes proporcionen majors corrents de càrrega i descàrrega, una major densitat d'energia i una vida útil més llarga. Un dels avantatges de les bateries de plom-àcid (en qualsevol de les seves variants) és que no necessiten un sistema sofisticat de gestió de càrrega (com és el cas de les bateries de liti, que veurem a continuació).És molt menys probable que les bateries de plom s'encindin i explotin quan es sobrecarreguen perquè el seu electròlit no és inflamable com el de les bateries de liti. A més, una lleugera sobrecàrrega no és perillosa en aquest tipus de bateries.Fins i tot alguns controladors de càrrega tenen una funció d'equalització que sobrecarrega lleugerament la bateria o el banc de bateries, fent que totes les bateries arribin a l'estat de càrrega completa. Durant el procés d'equalització, les bateries que eventualment es carreguen completament abans que les altres tindran la seva tensió lleugerament augmentada, sense risc, mentre el corrent flueix normalment a través de l'associació sèrie d'elements.D'aquesta manera, podem dir que les bateries de plom tenen la capacitat d'igualar-se de manera natural i els petits desequilibris entre les bateries d'una bateria o entre les bateries d'un banc no ofereixen cap risc. Rendiment:L'eficiència de les bateries de plom-àcid és molt inferior a la de les bateries de liti.Tot i que l'eficiència depèn de la velocitat de càrrega, normalment s'assumeix una eficiència d'anada i tornada del 85%. Capacitat d'emmagatzematge:Les bateries de plom-àcid tenen una varietat de voltatges i mides, però pesen entre 2 i 3 vegades més per kWh que el fosfat de ferro de liti, depenent de la qualitat de la bateria. Cost de la bateria:Les bateries de plom-àcid són un 75% menys cares que les bateries de liti i fosfat de ferro, però no us deixeu enganyar pel baix preu.Aquestes bateries no es poden carregar ni descarregar ràpidament, tenen una vida útil molt més curta, no disposen d'un sistema de gestió de la bateria protectora i també poden requerir manteniment setmanal.Això es tradueix en un cost per cicle general més alt del que és raonable per reduir els costos d'energia o donar suport a aparells pesats. Bateries de liti com a bateria de seguretat residencial Actualment, les bateries amb més èxit comercial són les de ions de liti.Després d'aplicar la tecnologia d'ions de liti als dispositius electrònics portàtils, ha entrat en els camps d'aplicacions industrials, sistemes d'alimentació, emmagatzematge d'energia fotovoltaica i vehicles elèctrics. Bateries de ions de litisuperen molts altres tipus de bateries recarregables en molts aspectes, com ara la capacitat d'emmagatzematge d'energia, el nombre de cicles de treball, la velocitat de càrrega i la rendibilitat.Actualment, l'únic problema és la seguretat, els electròlits inflamables poden incendiar-se a altes temperatures, cosa que requereix l'ús de sistemes de control i monitorització electrònics. El liti és el més lleuger de tots els metalls, té el potencial electroquímic més alt i ofereix densitats d'energia volumètrica i massiva més altes que altres tecnologies de bateries conegudes. La tecnologia d'ions de liti ha permès impulsar l'ús de sistemes d'emmagatzematge d'energia, associats principalment a fonts d'energia renovables intermitents (solar i eòlica), i també ha impulsat l'adopció del vehicle elèctric. Les bateries d'ió de liti utilitzades en sistemes elèctrics i vehicles elèctrics són de tipus líquid.Aquestes bateries utilitzen l'estructura tradicional d'una bateria electroquímica, amb dos elèctrodes immersos en una solució d'electròlit líquid. Els separadors (materials aïllants porosos) s'utilitzen per separar mecànicament els elèctrodes alhora que permeten el lliure moviment dels ions a través de l'electròlit líquid. La característica principal d'un electròlit és permetre la conducció del corrent iònic (format per ions, que són àtoms amb excés o manca d'electrons), alhora que no permet el pas d'electrons (com passa en els materials conductors).L'intercanvi d'ions entre elèctrodes positius i negatius és la base per al funcionament de les bateries electroquímiques. La investigació sobre bateries de liti es remunta als anys setanta, i la tecnologia va madurar i va començar a utilitzar-se comercialment al voltant dels anys noranta. Les bateries de polímer de liti (amb electròlits de polímer) s'utilitzen ara en telèfons amb bateries, ordinadors i diversos dispositius mòbils, substituint les antigues bateries de níquel-cadmi, el principal problema de les quals és l'"efecte memòria" que redueix gradualment la capacitat d'emmagatzematge.Quan la bateria està carregada abans que estigui completament descarregada. En comparació amb les bateries de níquel-cadmi més antigues, especialment les bateries de plom-àcid, les bateries d'ions de liti tenen una densitat d'energia més alta (emmagatzema més energia per volum), tenen un coeficient d'autodescàrrega més baix i poden suportar més càrrega i nombre de cicles de descàrrega. , el que significa una llarga vida útil. Al voltant de principis dels anys 2000, les bateries de liti van començar a utilitzar-se a la indústria de l'automòbil.Al voltant de 2010, les bateries d'ió de liti van guanyar interès en l'emmagatzematge d'energia elèctrica en aplicacions residencials isistemes ESS (Energy Storage System) a gran escala, principalment a causa de l'augment de l'ús de fonts d'energia a tot el món.Energies renovables intermitents (solar i eòlica). Les bateries d'ió de liti poden tenir diferents rendiments, vida útil i costos, depenent de com es fabriquen.S'han proposat diversos materials, principalment per a elèctrodes. Normalment, una bateria de liti consta d'un elèctrode metàl·lic basat en liti que forma el terminal positiu de la bateria i un elèctrode de carboni (grafit) que forma el terminal negatiu. Segons la tecnologia utilitzada, els elèctrodes basats en liti poden tenir diferents estructures.Els materials més utilitzats per a la fabricació de bateries de liti i les principals característiques d'aquestes bateries són les següents: Òxids de liti i cobalt (LCO):Alta energia específica (Wh/kg), bona capacitat d'emmagatzematge i vida útil satisfactòria (nombre de cicles), adequat per a dispositius electrònics, el desavantatge és la potència específica (W/kg) Petita, reduint la velocitat de càrrega i descàrrega; Òxids de liti i manganès (OVM):permeten alts corrents de càrrega i descàrrega amb poca energia específica (Wh/kg), la qual cosa redueix la capacitat d'emmagatzematge; Liti, níquel, manganès i cobalt (NMC):Combina les propietats de les bateries LCO i LMO. A més, la presència de níquel en la composició ajuda a augmentar l'energia específica, proporcionant una major capacitat d'emmagatzematge.El níquel, el manganès i el cobalt es poden utilitzar en proporcions variables (per suportar un o l'altre) segons el tipus d'aplicació.En general, el resultat d'aquesta combinació és una bateria amb bon rendiment, bona capacitat d'emmagatzematge, llarga vida i baix cost. Liti, níquel, manganès i cobalt (NMC):Combina les característiques de les bateries LCO i LMO.A més, la presència de níquel en la composició ajuda a augmentar l'energia específica, proporcionant una major capacitat d'emmagatzematge.El níquel, el manganès i el cobalt es poden utilitzar en diferents proporcions, segons el tipus d'aplicació (per afavorir una característica o una altra).En general, el resultat d'aquesta combinació és una bateria amb bon rendiment, bona capacitat d'emmagatzematge, bona vida útil i cost moderat.Aquest tipus de bateries ha estat molt utilitzada en vehicles elèctrics i també és apta per a sistemes d'emmagatzematge d'energia estacionaris; Fosfat de ferro de liti (LFP):La combinació LFP proporciona a les bateries un bon rendiment dinàmic (velocitat de càrrega i descàrrega), una vida útil més llarga i una major seguretat gràcies a la seva bona estabilitat tèrmica.L'absència de níquel i cobalt en la seva composició redueix el cost i augmenta la disponibilitat d'aquestes bateries per a la fabricació en massa.Tot i que la seva capacitat d'emmagatzematge no és la més alta, ha estat adoptada pels fabricants de vehicles elèctrics i sistemes d'emmagatzematge d'energia per les seves múltiples característiques avantatjoses, sobretot pel seu baix cost i bona robustesa; Liti i titani (LTO):El nom fa referència a bateries que tenen titani i liti en un dels elèctrodes, substituint el carboni, mentre que el segon elèctrode és el mateix que s'utilitza en un dels altres tipus (com NMC - liti, manganès i cobalt).Malgrat la baixa energia específica (que es tradueix en una capacitat d'emmagatzematge reduïda), aquesta combinació té un bon rendiment dinàmic, una bona seguretat i una vida útil molt augmentada.Les bateries d'aquest tipus poden acceptar més de 10.000 cicles de funcionament al 100% de profunditat de descàrrega, mentre que altres tipus de bateries de liti accepten uns 2.000 cicles. Les bateries LiFePO4 superen les bateries de plom-àcid amb una estabilitat de cicle extremadament alta, màxima densitat d'energia i pes mínim.Si la bateria es descarrega regularment des del 50% de DOD i després es carrega completament, la bateria LiFePO4 pot realitzar fins a 6.500 cicles de càrrega.Així doncs, la inversió addicional es compensa a llarg termini i la relació preu / rendiment segueix sent immillorable.Són l'opció preferida per a un ús continuat com a bateries solars. Rendiment:Carregar i alliberar la bateria té una eficàcia total del cicle del 98% mentre es carrega ràpidament i també s'allibera en marcs de temps de menys de 2 hores, i encara més ràpid per reduir la vida útil. Capacitat d'emmagatzematge: una bateria de fosfat de ferro de liti pot ser superior a 18 kWh, que ocupa menys espai i pesa menys que una bateria de plom-àcid de la mateixa capacitat. Cost de la bateria: El fosfat de ferro de liti acostuma a costar més que les bateries de plom-àcid, però sol tenir un cost de cicle més baix com a resultat d'una major longevitat