Leiðbeiningar fyrir rafhlöður í íbúðarhúsnæði 2022 | Tegundir, kostnaður, ávinningur..

Jafnvel árið 2022 mun PV geymsla enn vera heitasta umræðuefnið og öryggisafrit af rafhlöðum fyrir íbúðarhúsnæði er ört vaxandi hluti sólar, sem skapar nýja markaði og möguleika á stækkun sólarorku fyrir heimili og fyrirtæki, stór og smá um allan heim.Varabúnaður rafhlöðu í íbúðarhúsnæðier mikilvægt fyrir öll sólarheimili, sérstaklega ef stormur eða annað neyðarástand kemur upp. Í stað þess að flytja út umfram sólarorku á netið, hvernig væri að geyma hana í rafhlöðum fyrir neyðartilvik? En hvernig getur geymd sólarorka verið arðbær? Við munum upplýsa þig um kostnað og arðsemi rafhlöðugeymslukerfis fyrir heimili og útlista helstu atriði sem þú ættir að hafa í huga þegar þú kaupir rétta geymslukerfið. Hvað er geymslukerfi fyrir rafhlöður fyrir íbúðarhúsnæði？ Hvernig virkar það? Rafhlöðugeymsla í íbúðarhúsnæði eða ljósgeymsla er gagnleg viðbót við ljósakerfi til að nýta kosti sólkerfis og mun gegna sífellt mikilvægara hlutverki við að flýta fyrir endurnýjanlegri orku í stað jarðefnaeldsneytis. Sólarrafhlaðan fyrir heimili geymir rafmagnið sem myndast úr sólarorku og losar það til rekstraraðilans á tilskildum tíma. Varaafl rafhlöðu er umhverfisvænn og hagkvæmur valkostur við gasrafal. Þeir sem nota ljósavirki til að framleiða rafmagn sjálfir munu fljótt ná takmörkunum. Um miðjan dag gefur kerfið nóg af sólarorku, aðeins þá er enginn heima til að nota hana. Á kvöldin þarf hins vegar nóg af rafmagni – en þá skín sólin ekki lengur. Til að jafna þetta framboðsbil er mun dýrari raforkan keypt af netrekanda. Í þessum aðstæðum er öryggisafrit af rafhlöðu í íbúðarhúsnæði næstum óhjákvæmilegt. Þetta þýðir að ónotað rafmagn frá deginum er til staðar á kvöldin og nóttina. Sjálfframleitt rafmagn er því tiltækt allan sólarhringinn og óháð veðri. Þannig er notkun á sjálfframleiddri sólarorku aukin í allt að 80%. Sjálfsbjargargeta, þ.e. hlutfall raforkunotkunar sem falla undir sólkerfið, hækkar í allt að 60%. Rafhlaða varabúnaður fyrir íbúðarhúsnæði er mun minni en ísskápur og hægt er að festa hana á vegg í þvottahúsinu. Nútíma geymslukerfi innihalda mikla upplýsingaöflun sem getur notað veðurspár og sjálflærandi reiknirit til að snyrta heimilið til hámarks eigin neyslu. Það hefur aldrei verið auðveldara að ná orku sjálfstæði – jafnvel þótt heimilið sé áfram tengt við netið. Er heimilisgeymsla fyrir rafhlöðu þess virði? Hvaða þættir eru háðir? Geymsla rafhlöðu í íbúðarhúsnæði er nauðsynleg til að sólarorkuknúið heimili haldi áfram að starfa í gegnum rafmagnsleysi og mun örugglega virka á kvöldin. En sömuleiðis bæta sólarrafhlöður rekstrarhagfræði kerfisins með því að halda sólarrafmagni sem annars væri örugglega boðin aftur á netið með tapi, bara til að dreifa því raforku stundum þegar orkan er dýrust. Geymsla rafhlöðu í húsinu tryggir sólarorkueiganda frá bilunum í neti og verndar kerfið rekstrarhagfræði á móti breytingum á orkuverðsramma. Hvort það sé þess virði að fjárfesta í fer eftir nokkrum þáttum: Stig fjárfestingarkostnaðar. Því lægri sem kostnaður á hverja kílóvattstund af afkastagetu er, því fyrr mun geymslukerfið borga sig upp. Líftímisólarrafhlaða fyrir heimili 10 ára framleiðandaábyrgð er viðtekin í greininni. Hins vegar er gert ráð fyrir lengri nýtingartíma. Flestar sólarrafhlöður fyrir heimili með litíumjónatækni virka á áreiðanlegan hátt í að minnsta kosti 20 ár. Hlutur eigin raforku Því meira sem sólargeymsla eykur eigin neyslu, því meiri líkur eru á að hún borgi sig. Rafmagnskostnaður þegar keypt er af netinu Þegar raforkuverð er hátt spara eigendur ljósvakakerfa með því að neyta raforkunnar sem þeir framleiða sjálfir. Á næstu árum er búist við að raforkuverð haldi áfram að hækka og því þykir mörgum sólarrafhlöðum skynsamlega fjárfestingu. Nettengdar gjaldskrár Því minna sem eigendur sólkerfisins fá á hverja kílóvattstund, því meira borgar sig fyrir þá að geyma rafmagnið í stað þess að gefa því inn á netið. Undanfarin 20 ár hafa nettengdar gjaldskrár lækkað jafnt og þétt og munu halda áfram að gera það. Hvaða gerðir af orkugeymslukerfum fyrir heimilisrafhlöður eru fáanlegar? Afritunarkerfi rafhlöðu fyrir heimili bjóða upp á fjölmarga kosti, þar á meðal seiglu, kostnaðarsparnað og dreifða raforkuframleiðslu (einnig þekkt sem „dreifð orkukerfi heima“). Svo hvaða flokkar eru sólarrafhlöður fyrir heimili? Hvernig ættum við að velja? Virk flokkun eftir öryggisafritunaraðgerðum: 1. Heima UPS aflgjafi Þetta er iðnaðar-gráðu þjónusta fyrir varaafl krefst þess að sjúkrahús, gagnaherbergi, alríkisstjórn eða hermarkaðir krefjast venjulega fyrir stöðuga notkun nauðsynlegra og einnig viðkvæmra tækja sinna. Með húsi UPS aflgjafa gætu ljósin á heimili þínu ekki einu sinni flökt ef rafmagnskerfið bilar. Flest heimili þurfa ekki eða ætla ekki að borga fyrir þessa áreiðanleika - nema þau séu með mikilvægan klínískan búnað á heimili þínu. 2. Aflgjafi sem getur rofið (afrit af fullu húsi). Eftirfarandi skref niður frá UPS er það sem við köllum „rjúfanlegur aflgjafi“ eða IPS. IPS mun vissulega gera öllu húsinu þínu kleift að halda áfram að keyra á sólarorku og rafhlöðum ef netið fer niður, en þú munt örugglega upplifa stutt tímabil (nokkrar sekúndur) þar sem allt verður svart eða grátt í húsinu þínu sem varakerfi fer inn í búnað. Þú gætir þurft að endurstilla blikkandi rafrænu klukkurnar þínar, en fyrir utan það muntu geta notað öll heimilistækin þín eins og venjulega eins lengi og rafhlöðurnar endast. 3. Aflgjafi í neyðartilvikum (afrit að hluta). Sum varaaflvirkni virkar með því að virkja neyðarástandsrás þegar hún skynjar að netið hefur í raun minnkað. Þetta gerir heimilistækjum sem tengjast þessari hringrás – venjulega ísskápar, ljós auk nokkurra sérstakra rafmagnsinnstunga – kleift að halda áfram að keyra rafhlöðurnar og/eða ljósvökvaplöturnar meðan á rafmagnsleysi stendur. Þessi tegund af öryggisafritun er líklegast einn vinsælasti, sanngjarna og fjárhagslega vingjarnlegasti kosturinn fyrir heimili um allan heim, þar sem að keyra heilt hús á rafhlöðubanka mun tæma þau hratt. 4. Sól- og geymslukerfi að hluta utan nets. Síðasti valkosturinn sem gæti verið áberandi er „kerfi utan netkerfis að hluta“. Með kerfi utan nets að hluta, er hugmyndin að framleiða sérhæft „off-grid“ svæði á heimilinu, sem starfar stöðugt á sólar- og rafhlöðukerfi sem er nógu stórt til að viðhalda sjálfu sér án þess að draga orku frá kerfinu. Þannig haldast nauðsynlegar fjölskyldulóðir (ísskápar, ljós o.s.frv.) áfram þó að kerfið fari niður, án nokkurrar truflunar. Þar að auki, þar sem sólarorkan og rafhlöðurnar eru stórar til að keyra að eilífu sjálfar án netkerfisins, væri engin þörf á að úthluta orkunotkun nema aukatæki væru tengd við rafrásina utan nets. Flokkun frá Battery Chemistry Technology: Blýsýrurafhlöður sem öryggisafrit af rafhlöðum fyrir heimili Blýsýru rafhlöðureru elstu endurhlaðanlegu rafhlöðurnar og lægsta rafhlaðan sem völ er á til orkugeymslu á markaðnum. Þær komu fram í upphafi síðustu aldar, á 1900, og eru enn þann dag í dag ákjósanlegar rafhlöður í mörgum forritum vegna styrkleika þeirra og lágs kostnaðar. Helstu ókostir þeirra eru lítill orkuþéttleiki (þær eru þungar og fyrirferðarmiklar) og stuttur líftími þeirra, taka ekki við miklum fjölda hleðslu- og affermingarlota, blýsýrurafhlöður þurfa reglubundið viðhald til að koma jafnvægi á efnafræði rafhlöðunnar, svo eiginleikar hennar gera það óhentugt fyrir miðlungs til hátíðni losun eða notkun sem endist í 10 ár eða lengur. Þeir hafa einnig þann ókost að dýpt losunar er lítil, sem er venjulega takmörkuð við 80% í sérstökum tilfellum eða 20% í venjulegri notkun, fyrir lengri líftíma. Ofhleðsla rýrir rafskaut rafhlöðunnar, sem dregur úr getu hennar til að geyma orku og takmarkar endingu hennar. Blýsýrurafhlöður þurfa stöðugt viðhald á hleðsluástandi þeirra og ættu alltaf að vera geymdar við hámarkshleðslu með flottækni (viðhald hleðslu með litlum rafstraumi sem nægir til að stöðva sjálfsafhleðsluáhrif). Þessar rafhlöður má finna í nokkrum útgáfum. Algengustu eru rafhlöður með loftræstingu, sem nota fljótandi raflausn, ventilstýrða hlauprafhlöður (VRLA) og rafhlöður með raflausn innbyggða í trefjaglermottu (þekkt sem AGM – absorbent glass mat), sem hafa miðlungs afköst og lægri kostnað miðað við gel rafhlöður. Lokastýrðar rafhlöður eru nánast lokaðar, sem kemur í veg fyrir leka og þurrkun á raflausninni. Lokinn virkar við losun lofttegunda við ofhleðslu aðstæður. Sumar blýsýrurafhlöður eru þróaðar fyrir kyrrstæðar iðnaðarnotkun og geta tekið við dýpri losunarlotum. Það er líka til nútímalegri útgáfa, sem er blý-kolefni rafhlaðan. Kolefnisbundin efni sem bætt er við rafskautin veita hærri hleðslu- og afhleðslustrauma, meiri orkuþéttleika og lengri líftíma. Einn kostur við blý-sýru rafhlöður (í hvaða afbrigðum sem er) er að þær þurfa ekki háþróað hleðslustjórnunarkerfi (eins og raunin er með litíum rafhlöður, sem við munum sjá næst). Blýrafhlöður eru mun ólíklegri til að kvikna og springa þegar þær eru ofhlaðnar vegna þess að raflausn þeirra er ekki eldfimur eins og litíum rafhlöður. Einnig er lítilsháttar ofhleðsla ekki hættuleg í þessum tegundum rafgeyma. Jafnvel sumir hleðslustýringar eru með jöfnunaraðgerð sem ofhleður rafhlöðuna eða rafhlöðubankann örlítið, sem veldur því að allar rafhlöður ná fullhlaðinum stöðu. Meðan á jöfnunarferlinu stendur munu rafhlöðurnar sem að lokum verða fullhlaðnar á undan hinum fá örlítið aukna spennu, án áhættu, á meðan straumurinn flæðir venjulega í gegnum raðsamband frumefna. Þannig getum við sagt að blý rafhlöður hafi getu til að jafna náttúrulega og lítið ójafnvægi milli rafhlöðu rafhlöðu eða milli rafhlöðu banka býður enga áhættu. Frammistaða:Skilvirkni blý-sýru rafhlöður er mun minni en litíum rafhlöður. Þó að skilvirknin sé háð hleðsluhlutfallinu er venjulega gert ráð fyrir 85% hagkvæmni fram og til baka. Geymslurými:Blýsýrurafhlöður koma í ýmsum spennum og stærðum en vega 2-3 sinnum meira á kWh en litíum járnfosfat, allt eftir gæðum rafhlöðunnar. Rafhlaða kostnaður:Blýsýrurafhlöður eru 75% ódýrari en litíum járnfosfat rafhlöður, en ekki láta blekkjast af lágu verði. Ekki er hægt að hlaða þessar rafhlöður eða tæma þær hratt, þær eru mun styttri, þær eru ekki með hlífðar rafhlöðustjórnunarkerfi og gætu einnig þurft vikulegt viðhald. Þetta hefur í för með sér hærri heildarkostnað á hverja lotu en sanngjarnt er til að draga úr orkukostnaði eða styðja við þung tæki. Lithium rafhlöður sem öryggisafrit af rafhlöðum fyrir heimili Í augnablikinu eru litíumjónarafhlöður sem eru farsælustu í atvinnuskyni. Eftir að litíumjónatækni hefur verið beitt á flytjanlegur rafeindabúnaður hefur hún farið inn á sviði iðnaðar, raforkukerfa, ljósorkugeymslu og rafknúinna farartækja. Lithium-ion rafhlöðurstanda sig betur en margar aðrar gerðir af endurhlaðanlegum rafhlöðum á mörgum sviðum, þar á meðal orkugeymslugetu, fjölda vinnulota, hleðsluhraða og hagkvæmni. Eins og er er eina málið öryggi, eldfim raflausn getur kviknað við háan hita, sem krefst notkunar á rafeindastýringu og eftirlitskerfi. Litíum er léttasta allra málma, hefur mesta rafefnafræðilega möguleika og býður upp á hærri rúmmáls- og massaorkuþéttleika en önnur þekkt rafhlöðutækni. Lithium-ion tækni hefur gert það mögulegt að knýja fram notkun orkugeymslukerfa, aðallega tengd endurnýjanlegum orkugjöfum með hléum (sól og vindur), og hefur einnig ýtt undir upptöku rafknúinna farartækja. Lithium-ion rafhlöður sem notaðar eru í raforkukerfi og rafbíla eru af vökvagerðinni. Þessar rafhlöður nota hefðbundna uppbyggingu rafefnafræðilegrar rafhlöðu, með tveimur rafskautum sökkt í fljótandi raflausn. Skiljarar (gljúp einangrunarefni) eru notuð til að aðskilja rafskautin vélrænt á meðan þau leyfa frjálsa hreyfingu jóna í gegnum fljótandi raflausnina. Aðaleiginleiki raflausnar er að leyfa leiðni jónastraums (myndað af jónum, sem eru atóm með umfram eða skorti á rafeindum), en leyfa ekki rafeindum að fara í gegnum (eins og gerist í leiðandi efnum). Skipting jóna á milli jákvæðra og neikvæðra rafskauta er grunnurinn að virkni rafefnafræðilegra rafhlaðna. Rannsóknir á litíum rafhlöðum má rekja aftur til 1970 og tæknin þroskaðist og hófst í atvinnuskyni í kringum 1990. Lithium fjölliða rafhlöður (með fjölliða raflausnum) eru nú notaðar í rafhlöðusíma, tölvur og ýmis farsímatæki og koma í stað eldri nikkel-kadmíum rafhlöður, en helsta vandamálið er „minnisáhrif“ sem dregur smám saman úr geymslurými. Þegar rafhlaðan er hlaðin áður en hún er að fullu tæmd. Í samanburði við eldri nikkel-kadmíum rafhlöður, sérstaklega blý-sýru rafhlöður, hafa litíum-rafhlöður meiri orkuþéttleika (geymir meiri orku á hvert rúmmál), hafa lægri sjálfsafhleðslustuðul og þola meiri hleðslu og fjölda afhleðslulota , sem þýðir langan endingartíma. Í kringum 2000 var byrjað að nota litíum rafhlöður í bílaiðnaðinum. Í kringum 2010 vöktu litíumjónarafhlöður áhuga á raforkugeymslu í íbúðarhúsnæði ogstórfelld ESS (Energy Storage System) kerfi, aðallega vegna aukinnar notkunar orkugjafa um allan heim. Endurnýjanleg orka með hléum (sól og vindur). Lithium-ion rafhlöður geta haft mismunandi frammistöðu, líftíma og kostnað, allt eftir því hvernig þær eru gerðar. Nokkur efni hafa verið lögð til, aðallega fyrir rafskaut. Venjulega samanstendur litíum rafhlaða af málmi litíum-undirstaða rafskaut sem myndar jákvæða skaut rafhlöðunnar og kolefni (grafít) rafskaut sem myndar neikvæða skautið. Það fer eftir tækninni sem notuð er, litíum-undirstaða rafskaut geta haft mismunandi uppbyggingu. Algengustu efnin til framleiðslu á litíum rafhlöðum og helstu einkenni þessara rafhlöðu eru sem hér segir: Litíum- og kóbaltoxíð (LCO):Hár sérstakur orka (Wh/kg), góð geymslugeta og fullnægjandi líftími (fjöldi lota), hentugur fyrir rafeindatæki, ókosturinn er sérstakur kraftur (W/kg) Lítil, dregur úr hleðslu- og affermingarhraða; Litíum- og manganoxíð (LMO):leyfa háa hleðslu- og afhleðslustrauma með lítilli sértækri orku (Wh/kg), sem dregur úr geymslugetu; Litíum, nikkel, mangan og kóbalt (NMC):Sameinar eiginleika LCO og LMO rafhlöður.Að auki hjálpar tilvist nikkels í samsetningunni við að auka sérstaka orku og veita meiri geymslugetu. Nikkel, mangan og kóbalt er hægt að nota í mismunandi hlutföllum (til að styðja við einn eða annan) allt eftir tegund notkunar. Á heildina litið er niðurstaða þessarar samsetningar rafhlaða með góða frammistöðu, góða geymslugetu, langan líftíma og litlum tilkostnaði. Litíum, nikkel, mangan og kóbalt (NMC):Sameinar eiginleika LCO og LMO rafhlöður. Að auki hjálpar tilvist nikkels í samsetningunni við að hækka sérstaka orku, sem veitir meiri geymslugetu. Nikkel, mangan og kóbalt er hægt að nota í mismunandi hlutföllum, eftir tegund notkunar (til að hygla einum eiginleika eða öðrum). Almennt séð er útkoman af þessari samsetningu rafhlaða með góða frammistöðu, góða geymslugetu, gott líf og hóflegan kostnað. Þessi tegund af rafhlöðu hefur verið mikið notuð í rafknúnum ökutækjum og hentar einnig fyrir kyrrstæða orkugeymslukerfi; Litíum járnfosfat (LFP):LFP samsetningin veitir rafhlöðum góða kraftmikla afköst (hleðslu- og afhleðsluhraða), lengri endingu og aukið öryggi vegna góðs hitastöðugleika. Skortur á nikkel og kóbalt í samsetningu þeirra dregur úr kostnaði og eykur framboð á þessum rafhlöðum til fjöldaframleiðslu. Þrátt fyrir að geymslugeta þess sé ekki sú hæsta, hefur það verið samþykkt af framleiðendum rafknúinna ökutækja og orkugeymslukerfa vegna margra hagstæðra eiginleika þess, sérstaklega lágs kostnaðar og góðrar styrkleika; Litíum og títan (LTO):Nafnið vísar til rafhlöður sem eru með títan og litíum í einu rafskautsins, sem koma í stað kolefnisins, en annað rafskautið er það sama og notað í annarri gerðinni (eins og NMC - litíum, mangan og kóbalt). Þrátt fyrir litla sértæka orku (sem þýðir minni geymslugetu) hefur þessi samsetning góða kraftmikla afköst, gott öryggi og stórlega aukinn endingartíma. Rafhlöður af þessari gerð geta tekið meira en 10.000 notkunarlotur við 100% afhleðsludýpt en aðrar gerðir af litíum rafhlöðum taka við um 2.000 lotur. LiFePO4 rafhlöður standa sig betur en blý-sýru rafhlöður með einstaklega miklum hringrásarstöðugleika, hámarks orkuþéttleika og lágmarksþyngd. Ef rafhlaðan er tæmd reglulega frá 50% DOD og síðan fullhlaðin getur LiFePO4 rafhlaðan framkvæmt allt að 6.500 hleðslulotur. Þannig að aukafjárfestingin skilar sér til lengri tíma litið og verð/afköst hlutfallið er enn óviðjafnanlegt. Þeir eru ákjósanlegur kostur fyrir samfellda notkun sem sólarrafhlöður. Frammistaða:Hleðsla og losun rafhlöðunnar hefur 98% heildar hringrásarvirkni á meðan hún er fljóthlaðin og einnig gefin út á innan við 2 klst. tímaramma – og jafnvel hraðar fyrir styttri endingu. Geymslurými: litíum járnfosfat rafhlöður geta verið yfir 18 kWst, sem notar minna pláss og vegur minna en blýsýru rafhlaða með sömu getu. Rafhlaða kostnaður: Litíum járnfosfat hefur tilhneigingu til að kosta meira en blýsýru rafhlöður, en hefur venjulega lægri hringrásarkostnað vegna lengri líftíma