Тұрмыстық батареяның сақтық көшірмесін жасау 2022 нұсқаулығы |Түрлері, шығындары, пайдасы..

Тіпті 2022 жылы да PV сақтау ең өзекті тақырып болып қала бермек, ал тұрғын үй батареяларының резервтік көшірмесі күн энергиясының ең жылдам дамып келе жатқан сегменті болып табылады, бұл бүкіл әлем бойынша үлкен және шағын үйлер мен кәсіпорындар үшін жаңа нарықтар мен күн сәулесін жаңарту мүмкіндіктерін кеңейту.Тұрмыстық батареяның резервтік көшірмесікез келген күн үйі үшін өте маңызды, әсіресе дауыл немесе басқа төтенше жағдайларда.Артық күн энергиясын желіге экспорттаудың орнына, оны төтенше жағдайларға арналған батареяларда сақтау қалай?Бірақ сақталған күн энергиясы қалай тиімді болуы мүмкін?Біз сізге үйдегі аккумуляторды сақтау жүйесінің құны мен рентабельділігі туралы хабарлаймыз және дұрыс сақтау жүйесін сатып алғанда есте сақтау керек негізгі ойларды сипаттаймыз. Тұрмыстық батареяларды сақтау жүйесі дегеніміз не? Ол қалай жұмыс істейді? Тұрғын үй батареяларын сақтау немесе фотоэлектрлік сақтау жүйесі күн жүйесінің артықшылықтарын пайдалану үшін фотоэлектрлік жүйеге пайдалы қосымша болып табылады және қазба отындарын жаңартылатын энергиямен ауыстыруды жеделдетуде маңызды рөл атқарады.Үйдегі күн батареясы күн энергиясынан өндірілетін электр энергиясын сақтайды және оны қажетті уақытта операторға жібереді.Батареяның резервтік қуаты газ генераторларына экологиялық таза және үнемді балама болып табылады. Өздері электр қуатын өндіру үшін фотоэлектрлік жүйені қолданатындар оның шегіне тез жетеді.Түсте жүйе күн энергиясын көп береді, сонда ғана оны пайдаланатын үйде ешкім болмайды.Кешке, керісінше, көп электр энергиясы қажет - бірақ содан кейін күн бұдан былай жарқырайды.Жеткізудегі осы алшақтықты өтеу үшін желі операторынан айтарлықтай қымбатырақ электр энергиясы сатып алынады. Бұл жағдайда тұрғын батареяның резервтік көшірмесі сөзсіз дерлік болады.Демек, күндізгі пайдаланылмаған электр энергиясы кешкі және түнде болады.Осылайша, өздігінен өндірілетін электр энергиясы тәулік бойы және ауа-райына қарамастан қол жетімді.Осылайша, өздігінен өндірілетін күн энергиясын пайдалану 80%-ға дейін артады.Өзін-өзі қамтамасыз ету дәрежесі, яғни күн жүйесімен қамтылған электр энергиясын тұтыну үлесі 60%-ға дейін артады. Тұрғын үй батареясының резервтік көшірмесі тоңазытқышқа қарағанда әлдеқайда аз және оны қызметтік бөлмедегі қабырғаға орнатуға болады.Заманауи сақтау жүйелері үй шаруашылығын максималды өзін-өзі тұтынуға дейін қысқарту үшін ауа-райы болжамдарын және өзін-өзі үйрену алгоритмдерін пайдалана алатын үлкен интеллектті қамтиды.Энергетикалық тәуелсіздікке қол жеткізу ешқашан оңай болған емес - тіпті үй желіге қосылған болса да. Үйдегі батареяларды сақтау жүйесі оған тұрарлық па?Қандай факторларға тәуелді? Тұрмыстық аккумулятор қоймасы күн энергиясымен жұмыс істейтін үй электр желісінің өшуі кезінде жұмыс істеп тұруы үшін қажет және кешкі уақытта қосымша жұмыс істейді.Бірақ сол сияқты, күн батареялары күн электр энергиясын сақтай отырып, жүйе бизнесінің экономикасын жақсартады, ол әйтпесе желіге шығынмен қайтарылады, тек кейде қуат ең қымбат болған кезде бұл электр қуатын қайта орналастыру үшін.Үйдегі аккумуляторды сақтау күн энергиясының иесін электр желісінің істен шығуынан қорғайды және жүйенің бизнес экономикасын энергия бағасының құрылымындағы өзгерістерден қорғайды. Инвестициялауға тұрарлық па, жоқ па, бірнеше факторларға байланысты: Инвестициялық шығындар деңгейі. Бір киловатт-сағаттық қуаттың құны неғұрлым төмен болса, сақтау жүйесі тезірек өзін-өзі ақтайды. Өмір сүру уақытыкүн батареясы Өндірушінің 10 жылдық кепілдігі салада әдеттегідей.Дегенмен, пайдалану мерзімі ұзағырақ болады деп болжанады.Литий-ион технологиясы бар үй күн батареяларының көпшілігі кемінде 20 жыл сенімді жұмыс істейді. Өздігінен тұтынатын электр энергиясының үлесі Күн энергиясын сақтау өзін-өзі тұтынуды неғұрлым көп арттырса, соғұрлым оның пайдалы болуы ықтимал. Электр желісінен сатып алу кезіндегі шығындар Электр энергиясының бағасы жоғары болған кезде фотоэлектрлік жүйелердің иелері өздері өндіретін электр энергиясын тұтыну арқылы үнемдейді.Алдағы бірнеше жылда электр қуатының бағасы көтеріледі деп күтілуде, сондықтан көптеген адамдар күн батареяларын ақылды инвестиция деп санайды. Торға қосылған тарифтер Күн жүйесінің иелері киловатт сағатына неғұрлым аз алса, электр энергиясын желіге берудің орнына сақтау үшін соғұрлым көп төлейді.Соңғы 20 жылда желіге қосылған тарифтер тұрақты түрде төмендеді және төмендей береді. Үйдегі аккумуляторлық энергияны сақтау жүйелерінің қандай түрлері бар? Үйдегі аккумулятордың резервтік жүйелері көптеген артықшылықтарды ұсынады, соның ішінде тұрақтылық, шығындарды үнемдеу және орталықтандырылмаған электр қуатын өндіру («үйде таратылатын энергия жүйелері» деп те аталады).Сонымен, күн батареяларының санаттары қандай?Қалай таңдауымыз керек? Сақтық көшірме функциясы бойынша функционалдық классификация: 1. Үйдегі UPS қуат көзі Бұл резервтік қуатқа арналған өнеркәсіптік деңгейдегі қызмет ауруханалар, деректер бөлмелері, федералды үкімет немесе әскери нарықтар әдетте өздерінің маңызды және сезімтал құрылғыларының үздіксіз жұмыс істеуін талап етеді.Үйдегі UPS қуат көзімен электр желісі істен шыққан жағдайда үйіңіздегі шамдар тіпті жыпылықтамауы мүмкін.Көптеген үйлерге мұндай сенімділік дәрежесі қажет емес немесе төлеуге ниеті жоқ – егер олар сіздің үйіңізде маңызды клиникалық жабдықты пайдаланбаса. 2. «Үзіліссіз» қуат көзі (үйдің толық резервтік көшірмесі). UPS-тен келесі қадамды біз «үзіліссіз қуат көзі» немесе IPS деп атайтын боламыз.Тор сөніп қалса, IPS сіздің бүкіл үйіңізді күн энергиясымен және батареялармен жұмыс істеуге мүмкіндік береді, бірақ сіз, әрине, сақтық көшірме жүйесі ретінде үйіңізде бәрі қара немесе сұр болатын қысқа уақытты (бірнеше секунд) сезінесіз. жабдықтарға кіреді.Сізге жыпылықтайтын электрондық сағаттарды қалпына келтіру қажет болуы мүмкін, бірақ одан басқа сіз батареяларыңыздың жұмысы болғанша, әдеттегідей тұрмыстық құрылғыларыңыздың әрқайсысын пайдалана аласыз. 3. Төтенше жағдайдағы электрмен жабдықтау (ішінара резервтік көшірме). Кейбір резервтік қуат функциялары тордың шынымен азайғанын анықтаған кезде төтенше жағдай тізбегін белсендіру арқылы жұмыс істейді.Бұл осы тізбекке қосылған үйдегі қуат құрылғыларына – әдетте тоңазытқыштарға, шамдарға, сондай-ақ бірнеше арнайы электр розеткаларына – батареяларды және/немесе фотоэлектрлік панельдерді өшіру ұзақтығына қосуды жалғастыруға мүмкіндік береді.Сақтық көшірменің бұл түрі дүние жүзіндегі үйлер үшін ең танымал, ақылға қонымды және бюджеттік нұсқалардың бірі болуы мүмкін, өйткені батарея банкінде бүкіл үйді басқару оларды тез төгеді. 4. Жартылай желіден тыс күн және сақтау жүйесі. Көздің жауын алатын соңғы нұсқа – «жартылай желіден тыс жүйе».Ішінара желіден тыс жүйемен концепция желіден қуат алмай-ақ өзін ұстауға жеткілікті үлкен күн және аккумулятор жүйесінде үздіксіз жұмыс істейтін үйдің арнайы «желіден тыс» аймағын шығару болып табылады.Осылайша, қажетті отбасылық лоттар (тоңазытқыштар, шамдар және т.б.) желі сөніп қалса да, ешқандай бұзылусыз жанып тұрады.Сонымен қатар, күн батареялары мен батареялар желісіз өздігінен жұмыс істейтін етіп өлшемді болғандықтан, қосымша құрылғылар желіден тыс тізбекке қосылмайынша, қуат тұтынуды бөлудің қажеті жоқ. Батареялар химиясы технологиясының классификациясы: Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар тұрғын үй аккумуляторларының резервтік көшірмесі ретінде Қорғасын-қышқылды аккумуляторларең ескі қайта зарядталатын батареялар және нарықтағы энергияны сақтауға арналған ең арзан батареялар.Олар өткен ғасырдың басында, 1900 жылдары пайда болды және бүгінгі күнге дейін олардың беріктігі мен төмен құнына байланысты көптеген қолданбаларда таңдаулы батареялар болып қала береді. Олардың негізгі кемшіліктері төмен энергия тығыздығы (олар ауыр және көлемді) және олардың қысқа қызмет ету мерзімі, тиеу-түсіру циклдерінің үлкен санын қабылдамайды, қорғасын-қышқылды аккумуляторлар аккумулятордағы химияны теңестіру үшін үнемі техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді, сондықтан оның сипаттамалары оны орташа және жоғары жиілікті разрядқа немесе 10 немесе одан да көп жылға созылатын қолданбаларға жарамсыз етіңіз. Сондай-ақ оларда разрядтың төмен тереңдігінің кемшілігі бар, ол әдетте төтенше жағдайларда 80% немесе ұзақ қызмет ету үшін тұрақты жұмыс кезінде 20% шектеледі.Шамадан тыс зарядсыздану батареяның электродтарын нашарлатады, бұл оның энергияны сақтау қабілетін төмендетеді және оның қызмет ету мерзімін шектейді. Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар олардың заряд күйін үнемі күтіп ұстауды талап етеді және әрқашан қалқымалы әдіс арқылы максималды заряд күйінде сақталуы керек (өзін-өзі разряд әсерін жою үшін жеткілікті аз электр тогымен зарядты ұстау). Бұл батареяларды бірнеше нұсқада табуға болады.Ең кең таралғандары сұйық электролит пайдаланатын желдеткіш батареялар, клапанмен реттелетін гельдік батареялар (VRLA) және электролиті шыны талшық кілемшеге салынған батареялар (AGM – сіңіргіш шыны төсеніш ретінде белгілі), гельдік батареялармен салыстырғанда аралық өнімділігі мен құны төмен. Клапанмен реттелетін батареялар іс жүзінде тығыздалған, бұл электролиттің ағып кетуіне және кебуіне жол бермейді.Клапан шамадан тыс зарядталған жағдайларда газдарды шығаруда әрекет етеді. Кейбір қорғасын қышқылды аккумуляторлар стационарлық өнеркәсіптік қолданбалар үшін әзірленген және тереңірек разряд циклдерін қабылдай алады.Сондай-ақ қазіргі заманғы нұсқасы бар, ол қорғасын-көміртекті батарея.Электродтарға қосылатын көміртегі негізіндегі материалдар жоғары зарядтау және разрядтық токтарды, жоғары энергия тығыздығын және ұзақ қызмет мерзімін қамтамасыз етеді. Қорғасын-қышқылды аккумуляторлардың бір артықшылығы (оның кез келген нұсқаларында) олар күрделі зарядты басқару жүйесін қажет етпейді (литий аккумуляторлары сияқты, біз келесіде көреміз).Қорғасын батареялары шамадан тыс зарядталғанда өрт және жарылуы ықтималдығы әлдеқайда аз, өйткені олардың электролиті литий батареялары сияқты жанғыш емес. Сондай-ақ, батареялардың бұл түрлерінде шамалы артық зарядтау қауіпті емес.Тіпті кейбір заряд контроллерлерінің тепе-теңдік функциясы бар, ол батареяны немесе батарея қорын сәл артық зарядтайды, бұл барлық батареялардың толық зарядталған күйіне жетуіне әкеледі. Теңестіру процесі кезінде басқалардан бұрын толық зарядталатын батареялардың кернеуі қауіп-қатерсіз аздап көтеріледі, ал ток элементтердің сериялық байланысы арқылы қалыпты түрде өтеді.Осылайша, қорғасын батареяларының табиғи түрде теңестіру мүмкіндігі бар және аккумулятор батареялары немесе банк батареялары арасындағы шағын теңгерімсіздіктер ешқандай қауіп төндірмейді деп айта аламыз. Өнімділік:Қорғасын-қышқылды аккумуляторлардың тиімділігі литий батареяларына қарағанда әлдеқайда төмен.Тиімділік заряд жылдамдығына байланысты болса да, әдетте 85% қайтару тиімділігі қабылданады. Сақтау сыйымдылығы:Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар әртүрлі кернеулер мен өлшемдерде келеді, бірақ батареяның сапасына байланысты литий темір фосфатына қарағанда салмағы 2-3 есе көп. Батарея құны:Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар литий-темір фосфатты батареяларға қарағанда 75% арзанырақ, бірақ төмен бағаға алданбаңыз.Бұл батареяларды тез зарядтау немесе разрядтау мүмкін емес, қызмет ету мерзімі әлдеқайда қысқа, батареяны басқарудың қорғаныс жүйесі жоқ, сонымен қатар апта сайынғы техникалық қызмет көрсету қажет болуы мүмкін.Бұл қуат шығындарын азайтуға немесе ауыр жүкті құрылғыларды қолдауға қарағанда бір цикл үшін жалпы жоғары шығындарға әкеледі. Литий батареялары тұрғын батареяның резервтік көшірмесі ретінде Қазіргі уақытта коммерциялық тұрғыдан ең табысты батареялар литий-ионды батареялар болып табылады.Литий-ионды технология портативті электронды құрылғыларға қолданылғаннан кейін ол өнеркәсіптік қолданбалар, энергетикалық жүйелер, фотоэлектрлік энергияны сақтау және электр көліктері салаларына енді. Литий-ионды батареяларқуат сақтау сыйымдылығы, жұмыс циклдерінің саны, зарядтау жылдамдығы және үнемділігі сияқты көптеген аспектілері бойынша қайта зарядталатын батареялардың көптеген басқа түрлерінен асып түседі.Қазіргі уақытта жалғыз мәселе - қауіпсіздік, жанғыш электролиттер жоғары температурада жануы мүмкін, бұл электронды бақылау және бақылау жүйелерін қолдануды талап етеді. Литий барлық металдардың ішіндегі ең жеңілі, электрохимиялық әлеуеті жоғары және басқа белгілі аккумуляторлық технологияларға қарағанда жоғары көлемдік және массалық энергия тығыздығын ұсынады. Литий-ионды технология негізінен үзіліссіз жаңартылатын энергия көздерімен (күн және жел) байланысты энергия сақтау жүйелерін пайдалануды жүргізуге мүмкіндік берді, сондай-ақ электр көліктерін қабылдауға түрткі болды. Қуат жүйелерінде және электр көліктерінде қолданылатын литий-ионды батареялар сұйық түрге жатады.Бұл батареялар сұйық электролит ерітіндісіне батырылған екі электродпен электрохимиялық батареяның дәстүрлі құрылымын пайдаланады. Сепараторлар (кеуекті оқшаулағыш материалдар) сұйық электролит арқылы иондардың еркін қозғалысын қамтамасыз ете отырып, электродтарды механикалық бөлу үшін қолданылады. Электролиттің басты ерекшелігі - иондық токтың (электрондары артық немесе жетіспейтін атомдар болып табылатын иондар түзетін) өткізгіштігін қамтамасыз ету, сонымен бірге электрондардың өтуіне жол бермеу (өткізгіш материалдарда болатындай).Оң және теріс электродтар арасындағы иондардың алмасуы электрохимиялық батареялардың жұмыс істеуінің негізі болып табылады. Литий батареялары бойынша зерттеулерді 1970 жылдардан бастауға болады, ал технология жетіліп, 1990 жылдар шамасында коммерциялық қолданыла бастады. Литий-полимерлі аккумуляторлар (полимер электролиттері бар) қазір батареялық телефондарда, компьютерлерде және әртүрлі мобильді құрылғыларда ескі никель-кадмий батареяларын ауыстырады, олардың негізгі проблемасы сақтау сыйымдылығын біртіндеп төмендететін «жад эффектісі».Батарея толығымен таусылғанға дейін зарядталғанда. Ескі никель-кадмий батареяларымен, әсіресе қорғасын-қышқылды аккумуляторлармен салыстырғанда, литий-ионды аккумуляторлардың энергия тығыздығы жоғары (көлемге көбірек энергия сақтайды), өзін-өзі разрядтау коэффициенті төмен және көп зарядтауға және разряд циклдерінің санына төтеп бере алады. , бұл ұзақ қызмет ету мерзімін білдіреді. 2000 жылдардың басында литий батареялары автомобиль өнеркәсібінде қолданыла бастады.Шамамен 2010 жылы литий-иондық аккумуляторлар тұрғын үйлерде электр энергиясын сақтауға қызығушылық танытты.ауқымды ESS (энергияны сақтау жүйесі) жүйелері, негізінен дүние жүзінде қуат көздерін пайдаланудың артуына байланысты.Үздіксіз жаңартылатын энергия (күн және жел). Литий-ионды аккумуляторлардың жасалу жолына байланысты өнімділігі, қызмет ету мерзімі және құны әртүрлі болуы мүмкін.Негізінен электродтарға арналған бірнеше материалдар ұсынылды. Әдетте, литий батареясы аккумулятордың оң терминалын құрайтын металл литий негізіндегі электродтан және теріс терминалды құрайтын көміртекті (графит) электродтан тұрады. Қолданылатын технологияға байланысты литий негізіндегі электродтар әртүрлі құрылымдарға ие болуы мүмкін.Литий батареяларын өндіру үшін ең жиі қолданылатын материалдар және осы батареялардың негізгі сипаттамалары келесідей: Литий және кобальт оксидтері (LCO):Жоғары меншікті энергия (Вт/кг), жақсы сақтау сыйымдылығы және қанағаттанарлық қызмет ету мерзімі (циклдар саны), электронды құрылғыларға жарамды, кемшілігі меншікті қуат (Вт/кг) Шағын, тиеу және түсіру жылдамдығын төмендетеді; Литий және марганец оксидтері (LMO):сақтау сыйымдылығын төмендететін төмен меншікті энергиямен (Вт/кг) жоғары зарядтау және разрядтық токтарға рұқсат ету; Литий, никель, марганец және кобальт (NMC):LCO және LMO батареяларының қасиеттерін біріктіреді.Сонымен қатар, композициядағы никельдің болуы үлкен сыйымдылықты қамтамасыз ете отырып, меншікті энергияны арттыруға көмектеседі.Қолдану түріне байланысты никель, марганец және кобальт әртүрлі пропорцияларда (біреуін немесе екіншісін қолдау үшін) қолданылуы мүмкін.Тұтастай алғанда, бұл комбинацияның нәтижесі жақсы өнімділік, жақсы сақтау сыйымдылығы, ұзақ қызмет ету мерзімі және төмен құны бар батарея болып табылады. Литий, никель, марганец және кобальт (NMC):LCO және LMO батареяларының мүмкіндіктерін біріктіреді.Сонымен қатар, композициядағы никельдің болуы үлкен сақтау сыйымдылығын қамтамасыз ете отырып, меншікті энергияны көтеруге көмектеседі.Никель, марганец және кобальт қолдану түріне сәйкес әртүрлі пропорцияларда қолданылуы мүмкін (бір немесе басқа сипаттамаға қолайлы болу үшін).Жалпы алғанда, бұл комбинацияның нәтижесі - жақсы өнімділік, жақсы сақтау сыйымдылығы, жақсы қызмет ету мерзімі және орташа құны бар батарея.Аккумулятордың бұл түрі электрлік көліктерде кеңінен қолданылған және стационарлық энергия сақтау жүйелеріне де жарамды; Литий темір фосфаты (LFP):LFP комбинациясы батареяларды жақсы динамикалық өнімділікпен қамтамасыз етеді (зарядтау және разряд жылдамдығы), ұзартылған қызмет ету мерзімі және жақсы термиялық тұрақтылығы арқасында қауіпсіздікті арттырады.Олардың құрамында никель мен кобальттың болмауы құнын төмендетеді және бұл батареялардың жаппай өндіріске қолжетімділігін арттырады.Оның сақтау сыйымдылығы ең жоғары болмаса да, оны көптеген тиімді сипаттамаларына, әсіресе төмен құны мен жақсы беріктігіне байланысты электр көліктері мен энергия сақтау жүйелерін өндірушілер қабылдады; Литий және титан (LTO):Атауы көміртекті алмастыратын электродтардың бірінде титан мен литий бар батареяларға қатысты, ал екінші электрод басқа түрлердің бірінде (мысалы, NMC – литий, марганец және кобальт) пайдаланылады.Төмен меншікті энергияға қарамастан (бұл қысқартылған сақтау сыйымдылығын білдіреді), бұл комбинация жақсы динамикалық өнімділікке, жақсы қауіпсіздікке және қызмет ету мерзімін едәуір ұзартады.Бұл түрдегі батареялар 100% разряд тереңдігінде 10 000-нан астам жұмыс циклін қабылдай алады, ал литий батареяларының басқа түрлері шамамен 2 000 циклды қабылдай алады. LiFePO4 батареялары өте жоғары цикл тұрақтылығымен, максималды энергия тығыздығымен және минималды салмағымен қорғасын-қышқылды аккумуляторлардан асып түседі.Батарея 50% DOD деңгейінен жүйелі түрде зарядсызданып, содан кейін толық зарядталған болса, LiFePO4 батареясы 6500 зарядтау циклін орындай алады.Осылайша, қосымша инвестиция ұзақ мерзімді перспективада ақталады, ал баға/өнімділік арақатынасы керемет болып қала береді.Олар күн батареялары ретінде үздіксіз пайдалану үшін қолайлы таңдау болып табылады. Өнімділік:Батареяны зарядтау және босату жылдам зарядталғанда және 2 сағаттан аз уақыт аралығында босатылған кезде 98% жалпы цикл тиімділігіне ие және қысқартылған қызмет мерзімі үшін одан да жылдамырақ. Сақтау сыйымдылығы: литий-темір фосфатты аккумулятор жинақтары 18 кВт/сағ жоғары болуы мүмкін, ол аз орын пайдаланады және салмағы бірдей сыйымдылықтағы қорғасын-қышқылды аккумулятордан азырақ. Батарея құны: Литий темір фосфаты қорғасын-қышқылды аккумуляторларға қарағанда қымбатырақ, бірақ ұзақ қызмет ету нәтижесінде әдетте цикл құны төмен болады.