Residential Battery Backup 2022 Guide |Típusok, költségek, előnyök...

Még 2022-ben is a napelemes tárolás lesz a legfelkapottabb téma, a lakossági akkumulátoros biztonsági mentés pedig a napenergia leggyorsabban növekvő szegmense, amely új piacokat és napelemes utólagos felszerelési lehetőségeket teremt az otthonok és a kis- és nagyvállalkozások számára szerte a világon.Lakossági akkumulátor tartalékkritikus fontosságú minden napelemes otthon számára, különösen vihar vagy egyéb vészhelyzet esetén.Ahelyett, hogy a felesleges napenergiát a hálózatba exportálná, mit szólna akkumulátorokban tárolásához vészhelyzet esetére?De hogyan lehet nyereséges a tárolt napenergia?Tájékoztatjuk Önt az otthoni akkumulátortároló rendszer költségeiről és jövedelmezőségéről, és felvázoljuk azokat a legfontosabb szempontokat, amelyeket szem előtt kell tartania a megfelelő tárolórendszer vásárlásakor. Mi az a lakossági akkumulátortároló rendszer? Hogyan működik? A lakossági akkumulátortároló vagy fotovoltaikus tárolórendszer hasznos kiegészítője a fotovoltaikus rendszernek, hogy kihasználja a napelemes rendszer előnyeit, és egyre fontosabb szerepet fog játszani a fosszilis tüzelőanyagok megújuló energiával való helyettesítésének felgyorsításában.A napelemes otthoni akkumulátor tárolja a napenergiából megtermelt villamos energiát, és a szükséges időben leadja a kezelőnek.Az akkumulátoros tartalék energia a gázgenerátorok környezetbarát és költséghatékony alternatívája. Azok, akik fotovoltaikus rendszert használnak elektromos áram előállítására, gyorsan elérik a határait.Délben a rendszer bőven szolgáltat napenergiát, csak akkor nincs otthon, aki használná.Este viszont kell bőven áram – de akkor már nem süt a nap.Ennek a kínálati hiánynak a kompenzálására a lényegesen drágább villamos energiát a hálózatüzemeltetőtől vásárolják. Ebben a helyzetben a lakossági akkumulátoros biztonsági mentés szinte elkerülhetetlen.Ez azt jelenti, hogy a nappal fel nem használt villamos energia este és éjszaka rendelkezésre áll.A saját termelésű villamos energia így éjjel-nappal elérhető, időjárástól függetlenül.Ily módon a saját termelésű napenergia felhasználása akár 80 %-ra is növelhető.Az önellátás mértéke, azaz a napelemes rendszer által fedezett villamosenergia-fogyasztás aránya akár 60 %-ra nő. A lakossági akkumulátoros tartalék sokkal kisebb, mint egy hűtőszekrény, és felszerelhető a háztartási helyiség falára.A modern tárolórendszerek nagy mennyiségű intelligenciát tartalmaznak, amelyek időjárás-előrejelzések és öntanuló algoritmusok segítségével a háztartást maximális önfogyasztásra tudják csökkenteni.Az energiafüggetlenség elérése soha nem volt ilyen egyszerű – még akkor is, ha az otthon továbbra is csatlakozik a hálózathoz. Megéri az otthoni akkumulátortároló rendszer?Mik azok a tényezők, amelyektől függenek? Lakossági akkumulátortárolóra van szükség ahhoz, hogy egy napenergiával működő otthon működjön a hálózati áramszünet alatt is, és minden bizonnyal este is működni fog.De hasonlóképpen a napelemek javítják a rendszer üzleti gazdaságosságát azáltal, hogy a napenergiát, amelyet egyébként minden bizonnyal veszteségesen kínálnának vissza a hálózatba, csak azért, hogy időnként átcsoportosítsák ezt az elektromos energiát, amikor az energia a legköltségesebb.A ház akkumulátorának tárolása megvédi a napelem tulajdonosát a hálózati meghibásodásoktól, és megvédi a rendszer üzleti gazdaságosságát az energiaár-keretmódosításokkal szemben. Az, hogy megéri-e befektetni, több tényezőtől függ: A beruházási költségek szintje. Minél alacsonyabb egy kilowattóra kapacitás költsége, annál hamarabb térül meg a tárolórendszer. Élettartama anapelemes otthoni akkumulátor A 10 év gyártói garancia az iparágban megszokott.Azonban hosszabb hasznos élettartamot feltételezünk.A legtöbb lítium-ion technológiájú otthoni napelemes akkumulátor legalább 20 évig megbízhatóan működik. Saját fogyasztású villamos energia részesedése Minél több napelemes tárolás növeli a saját fogyasztást, annál valószínűbb, hogy megéri. Hálózatról vásárolt villamos energia költsége Magas villamosenergia-árak esetén a fotovoltaikus rendszerek tulajdonosai a saját termelésű villamos energia fogyasztásával spórolnak.A következő években az áramárak tovább emelkednek, ezért sokan bölcs befektetésnek tartják a napelemeket. Hálózatra kapcsolt tarifák Minél kevesebbet kapnak kilowattóránként a napelemes rendszerek tulajdonosai, annál jobban megéri az áramot tárolni a hálózatba betáplálás helyett.Az elmúlt 20 évben a hálózatra kapcsolt tarifák folyamatosan csökkentek, és ez a jövőben is csökkenni fog. Milyen típusú otthoni akkumulátoros energiatároló rendszerek állnak rendelkezésre? Az otthoni akkumulátoros biztonsági rendszerek számos előnnyel járnak, beleértve a rugalmasságot, a költségmegtakarítást és a decentralizált villamosenergia-termelést (más néven "otthoni elosztott energiarendszerek").Tehát melyek a napelemes otthoni akkumulátorok kategóriái?Hogyan válasszunk? Funkcionális osztályozás tartalék funkció szerint: 1. Otthoni UPS tápegység Ez egy ipari szintű szolgáltatás a tartalék energiaellátáshoz, amelyet a kórházak, adatszobák, szövetségi kormány vagy katonai piacok általában megkövetelnek alapvető és érzékeny eszközeik folyamatos működéséhez.Házi UPS tápegység esetén előfordulhat, hogy az otthoni lámpák nem is villognak, ha az elektromos hálózat meghibásodik.A legtöbb otthonnak nincs szüksége, vagy nem is szándékozik fizetni ezért a megbízhatóságért – hacsak nem létfontosságú klinikai berendezéseket használnak otthonában. 2. „Megszakítható” tápegység (teljes házas tartalék). Az UPS-től lefelé következő lépést „megszakítható tápegységnek” vagy IPS-nek nevezzük.Az IPS minden bizonnyal lehetővé teszi, hogy az egész ház napenergiával és akkumulátorral működjön, ha a hálózat leáll, de minden bizonnyal megtapasztalhat egy rövid időszakot (pár másodpercig), amikor minden feketére vagy szürkére válik a házában, mint tartalék rendszer. berendezésbe lép be.Előfordulhat, hogy vissza kell állítania villogó elektronikus óráit, de ettől eltekintve minden háztartási készülékét a szokásos módon használhatja, amíg az elemek kitartanak. 3. Vészhelyzeti tápegység (részleges tartalék). Egyes tartalék tápellátási funkciók úgy működnek, hogy aktiválnak egy vészhelyzeti áramkört, amikor azt észlelik, hogy a hálózat ténylegesen csökkent.Ez lehetővé teszi, hogy az ehhez az áramkörhöz csatlakoztatott otthoni tápegységek – jellemzően hűtőszekrények, lámpák, valamint néhány dedikált elektromos csatlakozóaljzat – tovább működjenek az akkumulátorok és/vagy a fotovoltaikus panelek áramszünet idejére.Ez a fajta biztonsági mentés valószínűleg az egyik legnépszerűbb, legésszerűbb és pénztárcabarát megoldás az otthonok számára szerte a világon, mivel egy egész ház akkumulátorra töltése gyorsan lemeríti őket. 4. Részleges hálózaton kívüli napelemes és tárolórendszer. Az utolsó lehetőség, amely szemet gyönyörködtető lehet, a „részleges hálózaton kívüli rendszer”.Részlegesen off-grid rendszerrel a koncepció az, hogy az otthon egy külön „hálózaton kívüli” területet hozzunk létre, amely folyamatosan olyan napelemes és akkumulátoros rendszerrel működik, amely elegendő ahhoz, hogy fenntartsa magát anélkül, hogy a hálózatról áramot venne.Ily módon a szükséges családi telkek (hűtőszekrények, lámpák stb.) akkor is égve maradnak, ha a hálózat leáll, mindenféle fennakadás nélkül.Ezen túlmenően, mivel a napelemek és az akkumulátorok úgy vannak méretezve, hogy a hálózat nélkül is örökké működjenek, nincs szükség az energiafelhasználás felosztására, hacsak nem csatlakoztattak további eszközöket a hálózaton kívüli áramkörhöz. Osztályozás az akkumulátorkémiai technológiából: Ólom-savas akkumulátorok tartalék akkumulátorként Ólom-savas akkumulátoroka piacon elérhető legrégebbi újratölthető akkumulátorok és a legalacsonyabb áron elérhető energiatároló akkumulátorok.A múlt század elején, az 1900-as években jelentek meg, és robusztusságuk és alacsony költségük miatt a mai napig számos alkalmazásban az előnyben részesített akkumulátorok. Legfőbb hátrányuk az alacsony energiasűrűségük (nehezek és terjedelmesek), valamint a rövid élettartamuk, a nagyszámú be- és kirakodási ciklust nem fogadó ólomakkumulátorok rendszeres karbantartást igényelnek, hogy kiegyensúlyozzák az akkumulátor kémiai összetételét, így jellemzői alkalmatlanná teszi közép- és nagyfrekvenciás kisülésekre, illetve 10 évig vagy tovább tartó alkalmazásokra. Hátrányuk továbbá az alacsony kisütési mélység, amely szélsőséges esetekben 80%-ra, vagy normál üzemben 20%-ra korlátozódik a hosszabb élettartam érdekében.A túlzott kisütés rontja az akkumulátor elektródáit, ami csökkenti az energiatároló képességét és korlátozza élettartamát. Az ólom-savas akkumulátorok töltöttségi állapotának folyamatos fenntartását igénylik, és mindig a maximális töltöttségi állapotukon kell tárolni lebegési technikával (a töltés fenntartása kis elektromos árammal, amely elegendő az önkisülési hatás megszüntetéséhez). Ezek az akkumulátorok több változatban is megtalálhatók.A legelterjedtebbek a szellőztetett akkumulátorok, amelyek folyékony elektrolitot, szeleppel szabályozott zselés akkumulátorokat (VRLA) és üvegszálas szőnyegbe ágyazott elektrolitot (AGM – nedvszívó üvegszőnyeg) használnak, amelyek közepes teljesítménnyel és alacsonyabb költséggel rendelkeznek a zselés akkumulátorokhoz képest. A szelepes vezérlésű akkumulátorok gyakorlatilag tömítettek, ami megakadályozza az elektrolit szivárgását és kiszáradását.A szelep túltöltés esetén gázokat bocsát ki. Egyes ólomsavas akkumulátorokat helyhez kötött ipari alkalmazásokhoz fejlesztették ki, és mélyebb kisülési ciklusokat is képesek elfogadni.Van egy modernebb változat is, ez az ólom-szén akkumulátor.Az elektródákhoz hozzáadott szénalapú anyagok nagyobb töltő- és kisülési áramot, nagyobb energiasűrűséget és hosszabb élettartamot biztosítanak. A savas ólomakkumulátorok egyik előnye (mindegyik változatában), hogy nincs szükségük kifinomult töltéskezelő rendszerre (mint ahogy a lítium akkumulátorok esetében is, amit a továbbiakban látni fogunk).Az ólom akkumulátorok sokkal kisebb valószínűséggel gyulladnak meg és robbannak fel túltöltéskor, mert elektrolitjuk nem gyúlékony, mint a lítium akkumulátoroké. Ezenkívül az enyhe túltöltés nem veszélyes az ilyen típusú akkumulátorokban.Még néhány töltésvezérlő is rendelkezik kiegyenlítő funkcióval, amely kissé túltölti az akkumulátort vagy az akkumulátor bankot, így az összes akkumulátor eléri a teljesen feltöltött állapotot. A kiegyenlítési folyamat során azoknak az akkumulátoroknak a feszültsége, amelyek végül a többiek előtt töltődnek fel, enyhén megemelkednek, kockázat nélkül, miközben az áram normálisan folyik át az elemek soros összekapcsolásán.Ily módon azt mondhatjuk, hogy az ólom akkumulátorok képesek természetes módon kiegyenlíteni, és az akkumulátor akkumulátorai vagy a bank akkumulátorai közötti kis egyensúlyhiány nem jelent kockázatot. Teljesítmény:Az ólom-savas akkumulátorok hatékonysága jóval alacsonyabb, mint a lítium akkumulátoroké.Míg a hatékonyság a töltési sebességtől függ, általában 85%-os oda-vissza hatásfokot feltételeznek. Tárolási kapacitás:Az ólom-savas akkumulátorok különböző feszültségű és méretűek, de az akkumulátor minőségétől függően 2-3-szor nagyobb a tömegük kWh-nként, mint a lítium-vas-foszfát. Akkumulátor ára:Az ólom-savas akkumulátorok 75%-kal olcsóbbak, mint a lítium-vas-foszfát akkumulátorok, de ne tévesszen meg minket az alacsony ár.Ezek az akkumulátorok nem tölthetők vagy meríthetők le gyorsan, sokkal rövidebb élettartamúak, nem rendelkeznek védő akkumulátor-kezelő rendszerrel, és akár heti karbantartást is igényelhetnek.Ez összességében magasabb ciklusonkénti költséget eredményez, mint az ésszerű az energiaköltségek csökkentése vagy a nagy teljesítményű készülékek támogatása érdekében. Lítium akkumulátorok tartalék akkumulátorként Jelenleg a kereskedelmileg legsikeresebb akkumulátorok a lítium-ion akkumulátorok.Miután a lítium-ion technológiát a hordozható elektronikai eszközökre alkalmazzák, belépett az ipari alkalmazások, az energiarendszerek, a fotovoltaikus energiatárolás és az elektromos járművek területére. Lítium-ion akkumulátoroksok tekintetben felülmúlják sok más típusú újratölthető akkumulátort, beleértve az energiatároló kapacitást, a munkaciklusok számát, a töltési sebességet és a költséghatékonyságot.Jelenleg csak a biztonság a gond, a gyúlékony elektrolitok magas hőmérsékleten meggyulladhatnak, amihez elektronikus vezérlő- és felügyeleti rendszerek alkalmazása szükséges. A lítium az összes fém közül a legkönnyebb, a legnagyobb elektrokémiai potenciállal rendelkezik, és nagyobb térfogati és tömegenergia-sűrűséget kínál, mint más ismert akkumulátortechnológiák. A lítium-ion technológia lehetővé tette az energiatároló rendszerek használatának ösztönzését, főként az időszakosan megújuló energiaforrásokhoz (nap- és szélenergia), valamint az elektromos járművek elterjedését is. Az energiaellátó rendszerekben és az elektromos járművekben használt lítium-ion akkumulátorok folyékony típusúak.Ezek az akkumulátorok az elektrokémiai akkumulátorok hagyományos felépítését használják, két elektródát folyékony elektrolit oldatba merítve. A szeparátorok (porózus szigetelőanyagok) az elektródák mechanikus szétválasztására szolgálnak, miközben lehetővé teszik az ionok szabad mozgását a folyékony elektroliton keresztül. Az elektrolit fő jellemzője, hogy lehetővé teszi az ionáram vezetését (amelyet az ionok képeznek, amelyek olyan atomok, amelyekben több vagy hiányzó elektron van), miközben nem engedi át az elektronokat (ahogyan ez a vezető anyagokban történik).A pozitív és negatív elektródák közötti ioncsere az elektrokémiai akkumulátorok működésének alapja. A lítium akkumulátorokkal kapcsolatos kutatások az 1970-es évekre vezethetők vissza, a technológia pedig az 1990-es évek táján érett ki és indult kereskedelmi forgalomba. A lítium-polimer akkumulátorokat (polimer elektrolitokkal) ma már akkumulátoros telefonokban, számítógépekben és különféle mobileszközökben használják, felváltva a régebbi nikkel-kadmium akkumulátorokat, amelyek fő problémája a tárolókapacitást fokozatosan csökkentő "memóriaeffektus".Amikor az akkumulátort a teljes lemerülés előtt feltöltik. A régebbi nikkel-kadmium akkumulátorokhoz, különösen az ólom-savas akkumulátorokhoz képest a lítium-ion akkumulátorok nagyobb energiasűrűséggel rendelkeznek (több energiát tárolnak térfogatonként), alacsonyabb az önkisülési együtthatójuk, több töltést és kisütési ciklusok számát bírják. , ami hosszú élettartamot jelent. A 2000-es évek elején kezdték el használni a lítium akkumulátorokat az autóiparban.2010 körül a lítium-ion akkumulátorok iránti érdeklődés felkeltette az elektromos energia tárolását a lakossági alkalmazásokban ésnagyméretű ESS (Energy Storage System) rendszerek, elsősorban az áramforrások világszerte megnövekedett használatának köszönhetően.Időszakos megújuló energia (nap- és szélenergia). A lítium-ion akkumulátorok teljesítménye, élettartama és költsége eltérő lehet, attól függően, hogy hogyan készültek.Számos anyagot javasoltak, főleg elektródákhoz. A lítium akkumulátor általában egy fém lítium alapú elektródából áll, amely az akkumulátor pozitív pólusát képezi, és egy szén (grafit) elektródából, amely a negatív pólust képezi. Az alkalmazott technológiától függően a lítium alapú elektródák különböző szerkezetűek lehetnek.A lítium akkumulátorok gyártásához leggyakrabban használt anyagok és ezen akkumulátorok fő jellemzői a következők: Lítium- és kobalt-oxidok (LCO):Nagy fajlagos energia (Wh/kg), jó tárolási kapacitás és kielégítő élettartam (ciklusok száma), alkalmas elektronikai eszközökhöz, hátránya a fajlagos teljesítmény (W/kg) Kicsi, csökkenti a be- és kirakodási sebességet; Lítium- és mangán-oxidok (LMO):nagy töltő- és kisütési áramot tesz lehetővé alacsony fajlagos energiával (Wh/kg), ami csökkenti a tárolási kapacitást; Lítium, nikkel, mangán és kobalt (NMC):Egyesíti az LCO és LMO akkumulátorok tulajdonságait. Ezen kívül a nikkel jelenléte a készítményben segít növelni a fajlagos energiát, így nagyobb tárolókapacitást biztosít.A nikkel, a mangán és a kobalt az alkalmazás típusától függően változó arányban használható (egyik vagy másik alátámasztására).Összességében ennek a kombinációnak az eredménye egy jó teljesítményű, jó tárolókapacitású, hosszú élettartamú és alacsony költségű akkumulátor. Lítium, nikkel, mangán és kobalt (NMC):Az LCO és LMO akkumulátorok tulajdonságait egyesíti.Ezenkívül a nikkel jelenléte a készítményben segít megemelni a fajlagos energiát, nagyobb tárolási kapacitást biztosítva.A nikkel, a mangán és a kobalt az alkalmazás típusától függően eltérő arányban használható (egy-egy tulajdonság előnyben részesítése érdekében).Általában véve ennek a kombinációnak az eredménye egy jó teljesítményű, jó tárolókapacitású, jó élettartamú és mérsékelt költségű akkumulátor.Ezt az akkumulátortípust széles körben használják elektromos járművekben, és helyhez kötött energiatároló rendszerekhez is alkalmasak; Lítium-vas-foszfát (LFP):Az LFP kombináció jó dinamikus teljesítményt (töltési és kisütési sebességet), meghosszabbított élettartamot és fokozott biztonságot biztosít a jó hőstabilitásnak köszönhetően.A nikkel és a kobalt hiánya összetételükben csökkenti a költségeket és növeli az ilyen akkumulátorok tömeggyártáshoz való rendelkezésre állását.Bár tárolókapacitása nem a legnagyobb, számos előnyös tulajdonsága, különösen alacsony költsége és jó robusztussága miatt az elektromos járművek és energiatároló rendszerek gyártói átvették; Lítium és titán (LTO):A név azokra az akkumulátorokra utal, amelyek egyik elektródájában titán és lítium van, helyettesítve a szenet, míg a második elektróda ugyanaz, mint a többi típusnál (például NMC – lítium, mangán és kobalt).Az alacsony fajlagos energia ellenére (ami csökkentett tárolási kapacitást jelent), ez a kombináció jó dinamikus teljesítménnyel, jó biztonsággal és jelentősen megnövelt élettartammal rendelkezik.Az ilyen típusú akkumulátorok több mint 10 000 működési ciklust képesek 100%-os kisütési mélység mellett, míg más típusú lítium akkumulátorok körülbelül 2 000 ciklust. A LiFePO4 akkumulátorok teljesítménye felülmúlja az ólom-savas akkumulátorokat rendkívül magas ciklusstabilitással, maximális energiasűrűséggel és minimális tömeggel.Ha az akkumulátort rendszeresen lemerítik 50%-os DOD-ról, majd teljesen feltöltik, a LiFePO4 akkumulátor akár 6500 töltési ciklust is végrehajthat.A plusz befektetés tehát hosszú távon megtérül, az ár/teljesítmény arány pedig verhetetlen marad.Napelemként való folyamatos használathoz az előnyben részesített választás. Teljesítmény:Az akkumulátor töltése és kioldása 98%-os teljes ciklus-hatékonysággal rendelkezik, miközben gyorsan töltődik, és kevesebb, mint 2 óra alatt szabadul fel – és még gyorsabban is, a rövidebb élettartam érdekében. Tárolási kapacitás: egy lítium-vas-foszfát akkumulátor csomagok 18 kWh felettiek lehetnek, ami kevesebb helyet foglal el és súlya is kisebb, mint egy azonos kapacitású ólom-savas akkumulátor. Az akkumulátor költsége: A lítium-vas-foszfát általában drágább, mint az ólom-savas akkumulátoroké, de rendszerint alacsonyabb ciklusköltsége van a hosszabb élettartam miatt