Vodič za sigurnosno napajanje stambenih baterija 2022. |Vrste, troškovi, koristi..

Čak i 2022. fotonaponsko skladištenje i dalje će biti najvruća tema, a sigurnosno napajanje stambenih baterija najbrže je rastući segment solarne energije, stvarajući nova tržišta i mogućnosti proširenja solarne rekonstrukcije za domove i mala i velika poduzeća diljem svijeta.Stambena rezervna baterijakritičan je za bilo koju solarnu kuću, osobito u slučaju oluje ili druge hitne situacije.Umjesto izvoza viška solarne energije u mrežu, kako bi bilo da je pohranite u baterije za hitne slučajeve?Ali kako pohranjena solarna energija može biti isplativa?Obavijestit ćemo vas o cijeni i isplativosti kućnog sustava za pohranu baterija i navesti ključne točke koje trebate imati na umu pri kupnji pravog sustava za pohranu. Što je stambeni sustav za pohranu baterija？Kako funkcionira? Stambeno skladištenje baterija ili fotonaponski sustav skladištenja koristan je dodatak fotonaponskom sustavu za iskorištavanje prednosti solarnog sustava i igrat će sve važniju ulogu u ubrzavanju zamjene fosilnih goriva obnovljivom energijom.Solarna kućna baterija skladišti električnu energiju proizvedenu iz sunčeve energije i ispušta je operateru u potrebno vrijeme.Rezervno napajanje iz baterije je ekološki prihvatljiva i isplativa alternativa plinskim generatorima. Oni koji koriste fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije brzo će doći do njegovih granica.U podne sustav daje obilje solarne energije, samo tada kod kuće nema nikoga tko bi je koristio.S druge strane, navečer je potrebno mnogo struje – ali tada sunce više ne sja.Kako bi se nadoknadio ovaj jaz u opskrbi, znatno skuplja električna energija kupuje se od mrežnog operatera. U ovoj situaciji gotovo je neizbježna pomoćna baterija za stanovanje.To znači da je neiskorištena električna energija iz dana dostupna navečer i noću.Vlastito proizvedena električna energija je tako dostupna 24 sata dnevno i bez obzira na vremenske prilike.Na taj se način korištenje vlastite solarne energije povećava i do 80 %.Stupanj samodostatnosti, odnosno udio potrošnje električne energije koji pokriva solarni sustav, povećava se i do 60 %. Stambena pomoćna baterija mnogo je manja od hladnjaka i može se postaviti na zid u pomoćnoj prostoriji.Moderni sustavi za pohranjivanje sadrže veliku količinu inteligencije koja može koristiti vremensku prognozu i algoritme za samoučenje kako bi dotjerala kućanstvo do maksimalne vlastite potrošnje.Postizanje energetske neovisnosti nikad nije bilo jednostavnije – čak i ako je dom i dalje priključen na mrežu. Isplati li se kućni sustav za skladištenje baterija?O kojim čimbenicima ovisi? Stambeno skladište baterija neophodno je kako bi dom na solarni pogon nastavio raditi tijekom nestanka struje, a sigurno će raditi i navečer.Ali isto tako, solarne baterije poboljšavaju poslovnu ekonomičnost sustava zadržavajući solarnu električnu energiju koja bi inače bila ponuđena natrag u mrežu uz gubitak, samo da bi se ta električna energija ponovno rasporedila ponekad kada je energija najskuplja.Skladištenje kućnih baterija štiti vlasnika solarne energije od kvarova na mreži i štiti poslovnu ekonomiju sustava od promjena u okvirima cijena energije. Isplati li se uložiti ili ne ovisi o nekoliko čimbenika: Razina investicijskih troškova. Što je niža cijena po kilovat-satu kapaciteta, prije će se sustav za pohranu isplatiti. Životni vijeksolarna kućna baterija Jamstvo proizvođača od 10 godina uobičajeno je u industriji.Međutim, pretpostavlja se duži vijek trajanja.Većina solarnih kućnih baterija s litij-ionskom tehnologijom pouzdano radi najmanje 20 godina. Udio vlastite potrošnje električne energije Što solarno skladištenje više povećava vlastitu potrošnju, veća je vjerojatnost da će se isplatiti. Troškovi električne energije kada se kupuju iz mreže Kada su cijene električne energije visoke, vlasnici fotonaponskih sustava štede trošeći vlastitu električnu energiju.U idućih nekoliko godina očekuje se daljnji rast cijena električne energije pa mnogi solarne baterije smatraju pametnom investicijom. Tarife priključene na mrežu Što manje vlasnici solarnih sustava dobiju po kilovat-satu, to im se više isplati skladištiti električnu energiju umjesto da je šalju u mrežu.Tijekom proteklih 20 godina, tarife za priključenje na mrežu stalno su padale i nastavit će tako padati. Koje su vrste kućnih baterijskih sustava za pohranu energije dostupne? Kućni baterijski rezervni sustavi nude brojne prednosti, uključujući otpornost, uštedu troškova i decentraliziranu proizvodnju električne energije (također poznate kao "kućni distribuirani energetski sustavi").Dakle, koje su kategorije solarnih kućnih baterija?Kako bismo trebali odabrati? Funkcionalna klasifikacija prema rezervnoj funkciji: 1. Kućno UPS napajanje Ovo je usluga industrijske razine za rezervno napajanje koje bolnice, podatkovne sobe, savezna vlada ili vojna tržišta obično zahtijevaju za kontinuirani rad svojih bitnih i također osjetljivih uređaja.S kućnim UPS napajanjem, svjetla u vašem domu možda neće ni treperiti ako strujna mreža nestane.Većina domova ne treba niti namjerava platiti za ovaj stupanj pouzdanosti – osim ako ne koriste ključnu kliničku opremu u vašem domu. 2. 'Prekidivo' napajanje (pomoću pune kuće). Sljedeći korak prema dolje od UPS-a je ono što ćemo nazvati "prekidnim napajanjem" ili IPS.IPS će sigurno omogućiti cijeloj vašoj kući da nastavi raditi na solarnu energiju i baterije ako mreža stane, ali sigurno ćete doživjeti kratko razdoblje (nekoliko sekundi) u kojem sve postaje crno ili sivo u vašoj kući kao rezervni sustav ulazi u opremu.Možda ćete trebati resetirati svoje trepćuće elektroničke satove, ali osim toga moći ćete koristiti sve svoje kućanske aparate kao i inače sve dok vam traju baterije. 3. Napajanje u hitnim situacijama (djelomična rezerva). Neke funkcije rezervnog napajanja rade tako da aktiviraju krug za hitne situacije kada otkriju da je mreža zapravo smanjena.To će omogućiti kućnim električnim uređajima povezanim s ovim krugom – obično hladnjacima, svjetlima kao i nekoliko namjenskih električnih utičnica – da nastave s radom baterija i/ili fotonaponskih panela tijekom trajanja nestanka struje.Ova vrsta sigurnosne kopije najvjerojatnije će biti jedna od najpopularnijih, razumnih i najpovoljnijih opcija za domove diljem svijeta, budući da će se baterija cijele kuće brzo isprazniti. 4. Djelomično izvanmrežni solarni i skladišni sustav. Posljednja opcija koja bi mogla privući pažnju je 'sustav djelomično isključen iz mreže'.S djelomičnim izvanmrežnim sustavom, koncept je proizvesti namjensko 'izvanmrežno' područje doma, koje kontinuirano radi na solarnom i baterijskom sustavu koji je dovoljno velik da se održava bez crpljenja energije iz mreže.Na taj način, potrebni obiteljski dijelovi (hladnjaci, svjetla, itd.) ostaju uključeni čak i ako mreža padne, bez ikakvih smetnji.Osim toga, budući da su solarne baterije i baterije dimenzionirane da rade vječno same bez mreže, ne bi bilo potrebe za dodjeljivanjem potrošnje energije osim ako dodatni uređaji nisu priključeni u izvanmrežni krug. Klasifikacija iz tehnologije kemije baterija: Olovne baterije kao pomoćna baterija za stambene jedinice Olovne baterijesu najstarije punjive baterije i najjeftinija baterija dostupna za pohranu energije na tržištu.Pojavile su se početkom prošlog stoljeća, 1900-ih, i do danas su ostale preferirane baterije u mnogim primjenama zbog svoje robusnosti i niske cijene. Njihovi glavni nedostaci su niska gustoća energije (teški su i glomazni) i kratak životni vijek, ne prihvaćaju veliki broj ciklusa punjenja i pražnjenja, olovne baterije zahtijevaju redovito održavanje kako bi se uravnotežio kemijski sastav u bateriji, pa njezine karakteristike čine ga neprikladnim za srednje do visokofrekventno pražnjenje ili aplikacije koje traju 10 ili više godina. Nedostatak im je i niska dubina pražnjenja, koja je obično ograničena na 80% u ekstremnim slučajevima ili 20% u redovnom radu, radi duljeg vijeka trajanja.Pretjerano pražnjenje razgrađuje elektrode baterije, što smanjuje njezinu sposobnost pohranjivanja energije i ograničava njezin vijek trajanja. Olovne baterije zahtijevaju stalno održavanje stanja napunjenosti i uvijek ih treba skladištiti na svom maksimalnom stanju napunjenosti tehnikom flotacije (održavanje napunjenosti malom električnom strujom, dovoljnom da poništi učinak samopražnjenja). Ove baterije se mogu naći u nekoliko verzija.Najčešće su ventilirane baterije, koje koriste tekući elektrolit, ventilom regulirane gel baterije (VRLA) i baterije s elektrolitom ugrađenim u stakloplastični mat (poznate kao AGM – upijajući stakleni mat), koje imaju srednje performanse i nižu cijenu u usporedbi s gel baterijama. Ventilski regulirani akumulatori su praktički zabrtvljeni, što sprječava istjecanje i sušenje elektrolita.Ventil djeluje na ispuštanje plinova u situacijama prenapunjenosti. Neke olovne baterije razvijene su za stacionarne industrijske primjene i mogu prihvatiti dublje cikluse pražnjenja.Postoji i modernija verzija, a to je olovno-ugljična baterija.Materijali na bazi ugljika dodani elektrodama osiguravaju veće struje punjenja i pražnjenja, veću gustoću energije i duži vijek trajanja. Jedna od prednosti olovnih baterija (u bilo kojoj od njezinih varijacija) je ta da im nije potreban sofisticirani sustav upravljanja punjenjem (kao što je slučaj s litijevim baterijama, koje ćemo vidjeti sljedeće).Mnogo je manja vjerojatnost da će se olovne baterije zapaliti i eksplodirati kada se prepune jer njihov elektrolit nije zapaljiv kao kod litijevih baterija. Također, lagano prekomjerno punjenje nije opasno kod ovih vrsta baterija.Čak i neki regulatori punjenja imaju funkciju izjednačavanja koja blago prepuni bateriju ili grupu baterija, uzrokujući da sve baterije dostignu potpuno napunjeno stanje. Tijekom procesa izjednačavanja, baterijama koje se eventualno potpuno napune prije ostalih bit će malo povećan napon, bez rizika, dok struja normalno teče kroz serijsku povezanost elemenata.Na taj način možemo reći da olovne baterije imaju sposobnost prirodnog izjednačavanja i male neravnoteže između baterija baterije ili između baterija banke ne predstavljaju rizik. Izvođenje:Učinkovitost olovnih baterija mnogo je niža od učinkovitosti litijevih baterija.Dok učinkovitost ovisi o stopi punjenja, obično se pretpostavlja povratna učinkovitost od 85%. Kapacitet pohrane:Olovne baterije dolaze u različitim naponima i veličinama, ali teže 2-3 puta više po kWh od litij željezo fosfata, ovisno o kvaliteti baterije. Cijena baterije:Olovne baterije su 75% jeftinije od litij željezo fosfatnih baterija, ali neka vas niska cijena ne zavara.Te se baterije ne mogu brzo puniti ili prazniti, imaju puno kraći životni vijek, nemaju zaštitni sustav upravljanja baterijom, a također mogu zahtijevati tjedno održavanje.To rezultira ukupnim većim troškom po ciklusu nego što je to razumno za smanjenje troškova električne energije ili podržavanje uređaja za teške uvjete rada. Litijske baterije kao pomoćna baterija za stambene objekte Trenutačno komercijalno najuspješnije baterije su litij-ionske baterije.Nakon što je litij-ionska tehnologija primijenjena na prijenosne elektroničke uređaje, ušla je u područja industrijske primjene, elektroenergetskih sustava, fotonaponske pohrane energije i električnih vozila. Litij-ionske baterijenadmašuju mnoge druge vrste punjivih baterija u mnogim aspektima, uključujući kapacitet pohrane energije, broj radnih ciklusa, brzinu punjenja i isplativost.Trenutno je jedini problem sigurnost, zapaljivi elektroliti mogu se zapaliti na visokim temperaturama, što zahtijeva korištenje elektroničkih sustava upravljanja i nadzora. Litij je najlakši od svih metala, ima najveći elektrokemijski potencijal i nudi veće volumetrijske i masene gustoće energije od drugih poznatih baterijskih tehnologija. Litij-ionska tehnologija omogućila je poticanje korištenja sustava za pohranu energije, uglavnom povezanih s povremenim obnovljivim izvorima energije (sunce i vjetar), a također je potaknula usvajanje električnih vozila. Litij-ionske baterije koje se koriste u elektroenergetskim sustavima i električnim vozilima su tekućeg tipa.Ove baterije koriste tradicionalnu strukturu elektrokemijske baterije, s dvije elektrode uronjene u otopinu tekućeg elektrolita. Separatori (porozni izolacijski materijali) koriste se za mehaničko odvajanje elektroda dok se omogućuje slobodno kretanje iona kroz tekući elektrolit. Glavna značajka elektrolita je dopustiti provođenje ionske struje (formirane od iona, koji su atomi s viškom ili nedostatkom elektrona), dok ne dopušta prolazak elektrona (kao što se događa u vodljivim materijalima).Izmjena iona između pozitivnih i negativnih elektroda osnova je za funkcioniranje elektrokemijskih baterija. Istraživanja o litijevim baterijama mogu se pratiti unazad do 1970-ih, a tehnologija je sazrela i počela se komercijalno koristiti oko 1990-ih. Litij-polimer baterije (s polimernim elektrolitima) danas se koriste u baterijskim telefonima, računalima i raznim mobilnim uređajima, zamjenjujući starije nikal-kadmijeve baterije, čiji je glavni problem "efekt pamćenja" koji postupno smanjuje kapacitet pohrane.Kada se baterija puni prije nego što se potpuno isprazni. U usporedbi sa starijim nikl-kadmijevim baterijama, posebno olovnim baterijama, litij-ionske baterije imaju veću gustoću energije (pohranjuju više energije po volumenu), imaju niži koeficijent samopražnjenja i mogu izdržati više punjenja i broj ciklusa pražnjenja. , što znači dug radni vijek. Oko ranih 2000-ih, litijeve baterije počele su se koristiti u automobilskoj industriji.Oko 2010. litij-ionske baterije su dobile interes za pohranu električne energije u stambenim primjenama iveliki sustavi ESS (Energy Storage System)., uglavnom zbog povećane upotrebe izvora energije u cijelom svijetu.Povremena obnovljiva energija (sunce i vjetar). Litij-ionske baterije mogu imati različite performanse, životni vijek i cijenu, ovisno o tome kako su napravljene.Predloženo je nekoliko materijala, uglavnom za elektrode. Obično se litijska baterija sastoji od metalne elektrode na bazi litija koja čini pozitivni terminal baterije i ugljične (grafitne) elektrode koja tvori negativni terminal. Ovisno o korištenoj tehnologiji, elektrode na bazi litija mogu imati različite strukture.Najčešće korišteni materijali za proizvodnju litijevih baterija i glavne karakteristike ovih baterija su sljedeće: Litij i kobalt oksidi (LCO):Visoka specifična energija (Wh/kg), dobar kapacitet skladištenja i zadovoljavajući životni vijek (broj ciklusa), pogodan za elektroničke uređaje, nedostatak je specifična snaga (W/kg) Mali, smanjuje brzinu utovara i istovara; Litij i manganov oksid (LMO):omogućuju visoke struje punjenja i pražnjenja s niskom specifičnom energijom (Wh/kg), što smanjuje kapacitet skladištenja; Litij, nikal, mangan i kobalt (NMC):Kombinira svojstva LCO i LMO baterija. Osim toga, prisutnost nikla u sastavu pomaže povećati specifičnu energiju, pružajući veći kapacitet skladištenja.Nikal, mangan i kobalt mogu se koristiti u različitim omjerima (za podupiranje jednog ili drugog) ovisno o vrsti primjene.Sveukupno, rezultat ove kombinacije je baterija s dobrim performansama, dobrim kapacitetom pohrane, dugim vijekom trajanja i niskom cijenom. Litij, nikal, mangan i kobalt (NMC):Kombinira značajke LCO i LMO baterija.Osim toga, prisutnost nikla u sastavu pomaže povećati specifičnu energiju, osiguravajući veći kapacitet skladištenja.Nikal, mangan i kobalt mogu se koristiti u različitim omjerima, ovisno o vrsti primjene (za favoriziranje jedne ili druge karakteristike).Općenito, rezultat ove kombinacije je baterija s dobrim performansama, dobrim kapacitetom pohrane, dobrim vijekom trajanja i umjerenom cijenom.Ova vrsta baterije naširoko se koristi u električnim vozilima, a prikladna je i za stacionarne sustave za pohranu energije; Litij željezo fosfat (LFP):Kombinacija LFP osigurava baterije s dobrim dinamičkim performansama (brzina punjenja i pražnjenja), produženim životnim vijekom i povećanom sigurnošću zahvaljujući dobroj toplinskoj stabilnosti.Odsutnost nikla i kobalta u njihovom sastavu smanjuje troškove i povećava dostupnost ovih baterija za masovnu proizvodnju.Iako njegov kapacitet pohrane nije najveći, prihvatili su ga proizvođači električnih vozila i sustava za pohranu energije zbog njegovih brojnih prednosti, posebno niske cijene i dobre robusnosti; Litij i titan (LTO):Naziv se odnosi na baterije koje u jednoj od elektroda imaju titan i litij, koji zamjenjuju ugljik, dok je druga elektroda ista koja se koristi u nekom od drugih tipova (kao što su NMC – litij, mangan i kobalt).Unatoč niskoj specifičnoj energiji (što se prevodi u smanjeni kapacitet pohrane), ova kombinacija ima dobru dinamičku izvedbu, dobru sigurnost i značajno produljen životni vijek.Baterije ove vrste mogu prihvatiti više od 10.000 radnih ciklusa pri 100% dubini pražnjenja, dok druge vrste litijevih baterija prihvaćaju oko 2.000 ciklusa. LiFePO4 baterije nadmašuju olovne baterije s iznimno visokom stabilnošću ciklusa, maksimalnom gustoćom energije i minimalnom težinom.Ako se baterija redovito prazni od 50% DOD i zatim potpuno napuni, LiFePO4 baterija može izvesti do 6500 ciklusa punjenja.Dakle, dodatno ulaganje dugoročno se isplati, a omjer cijene i učinka ostaje nenadmašan.Oni su preferirani izbor za kontinuiranu upotrebu kao solarne baterije. Izvođenje:Punjenje i otpuštanje baterije ima 98% ukupne učinkovitosti ciklusa dok se brzo puni i otpušta u vremenskim okvirima kraćim od 2 sata – pa čak i brže za skraćeni vijek trajanja. Kapacitet pohrane: paketi litij-željezo-fosfatnih baterija mogu imati više od 18 kWh, što zauzima manje prostora i teži manje od olovno-kiselih baterija istog kapaciteta. Cijena baterije: Litij željezo fosfat obično ima veću cijenu od olovnih baterija, ali obično ima nižu cijenu ciklusa kao rezultat veće dugovječnosti