Руководство по резервному питанию от бытовых аккумуляторов на 2022 год |Виды, стоимость, преимущества..

Даже в 2022 году фотоэлектрические накопители по-прежнему будут самой горячей темой, а резервные аккумуляторы для жилых помещений станут самым быстрорастущим сегментом солнечной энергии, создавая новые рынки и возможности расширения солнечной модернизации для домов и предприятий, больших и малых по всему миру.Резервная батарея для жилых помещенийимеет решающее значение для любого солнечного дома, особенно в случае урагана или другой чрезвычайной ситуации.Вместо того, чтобы экспортировать избыточную солнечную энергию в сеть, как насчет хранения ее в батареях на случай чрезвычайных ситуаций?Но как накопленная солнечная энергия может быть прибыльной?Мы проинформируем вас о стоимости и рентабельности домашней аккумуляторной системы хранения и опишем ключевые моменты, которые следует учитывать при покупке подходящей системы хранения. Что такое система хранения бытовых аккумуляторов? Как она работает? Бытовые аккумуляторные батареи или фотоэлектрические системы хранения являются полезным дополнением к фотоэлектрической системе, позволяющим воспользоваться преимуществами солнечной системы и будут играть все более важную роль в ускорении замены ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии.Солнечная домашняя батарея накапливает электроэнергию, вырабатываемую солнечной энергией, и передает ее оператору в необходимое время.Резервное питание от аккумуляторной батареи является экологически чистой и экономически эффективной альтернативой газовым генераторам. Те, кто использует фотоэлектрическую систему для самостоятельного производства электроэнергии, быстро достигнут ее предела.В полдень система поставляет много солнечной энергии, только тогда дома некому ее использовать.Вечером, напротив, необходимо много электричества – но тогда солнце уже не светит.Чтобы компенсировать этот дефицит поставок, у сетевого оператора закупается значительно более дорогая электроэнергия. В этой ситуации резервная бытовая батарея практически неизбежна.Это означает, что неиспользованная за день электроэнергия доступна вечером и ночью.Таким образом, самостоятельно вырабатываемая электроэнергия доступна круглосуточно и независимо от погоды.Таким образом, использование солнечной энергии собственного производства увеличивается до 80%.Степень самообеспеченности, то есть доля потребления электроэнергии, покрываемая солнечной системой, увеличивается до 60 %. Резервная батарея для дома намного меньше холодильника, и ее можно закрепить на стене подсобного помещения.Современные системы хранения содержат большой объем интеллекта, который может использовать прогнозы погоды и алгоритмы самообучения, чтобы свести домашнее хозяйство к максимальному самопотреблению.Достичь энергетической независимости еще никогда не было так просто – даже если дом остается подключенным к электросети. Стоит ли использовать домашнюю систему хранения аккумуляторов?От каких факторов это зависит? Бытовое аккумуляторное хранилище необходимо для того, чтобы дом, работающий на солнечной энергии, продолжал работать во время отключения электроэнергии и, безусловно, также работал в вечернее время.Но аналогичным образом солнечные батареи улучшают экономику системного бизнеса, сохраняя солнечную электроэнергию, которая в противном случае наверняка была бы возвращена в сеть с убытком, просто для того, чтобы перераспределить эту электроэнергию иногда, когда она наиболее дорога.Домашние аккумуляторные батареи защищают владельца солнечной энергии от сбоев в сети и защищают экономику бизнеса системы от изменений в ценах на электроэнергию. Стоит ли вкладывать деньги, зависит от нескольких факторов: Уровень инвестиционных затрат. Чем ниже стоимость киловатт-часа мощности, тем быстрее окупит себя система хранения. Срок службысолнечная домашняя батарея Гарантия производителя 10 лет является общепринятой в отрасли.Однако предполагается более длительный срок полезного использования.Большинство солнечных батарей для дома, изготовленных по литий-ионной технологии, надежно работают не менее 20 лет. Доля собственного потребления электроэнергии Чем больше солнечное хранение увеличивает собственное потребление, тем больше вероятность того, что оно окупится. Стоимость электроэнергии при покупке из сети Когда цены на электроэнергию высоки, владельцы фотоэлектрических систем экономят, потребляя самостоятельно вырабатываемую электроэнергию.Ожидается, что в ближайшие несколько лет цены на электроэнергию продолжат расти, поэтому многие считают солнечные батареи разумной инвестицией. Тарифы на присоединение к сети Чем меньше владельцы солнечной системы получают за киловатт-час, тем больше им приходится платить за хранение электроэнергии, а не за подачу ее в сеть.За последние 20 лет тарифы на сетевое подключение неуклонно снижались и будут продолжать снижаться. Какие типы домашних аккумуляторных систем хранения энергии доступны? Домашние системы резервного питания от батарей предлагают множество преимуществ, включая устойчивость, экономию средств и децентрализованное производство электроэнергии (также известное как «домашние распределенные энергетические системы»).Итак, каковы категории солнечных домашних батарей?Как нам следует выбирать? Функциональная классификация по функциям резервного копирования: 1. Домашний ИБП. Это услуга промышленного уровня для обеспечения резервного питания, которое обычно требуется больницам, центрам обработки данных, федеральному правительству или военным рынкам для непрерывной работы своих основных и чувствительных устройств.Благодаря домашнему источнику бесперебойного питания свет в вашем доме может даже не мигать в случае сбоя в электросети.Большинству домов не требуется или не намерено платить за такую ​​степень надежности – если только у вас дома не установлено важнейшее клиническое оборудование. 2. «Прерываемый» источник питания (полное резервное питание дома). Следующим шагом по сравнению с ИБП является то, что мы называем «источником прерывания питания», или IPS.IPS, безусловно, позволит всему вашему дому продолжать работать от солнечных батарей и батарей, если сеть выйдет из строя, но вы наверняка испытаете короткий период (пара секунд), когда все в вашем доме станет черным или серым в качестве резервной системы. входит в оборудование.Возможно, вам придется сбросить мигающие электронные часы, но в остальном вы сможете использовать любую бытовую технику, как обычно, до тех пор, пока у вас хватит батарей. 3. Аварийное электроснабжение (частичное резервное). Некоторые функции резервного питания работают путем активации схемы аварийной ситуации, когда она обнаруживает, что сеть фактически отключилась.Это позволит домашним силовым устройствам, подключенным к этой цепи (обычно холодильникам, светильникам, а также нескольким выделенным электрическим розеткам), продолжать работу батарей и/или фотоэлектрических панелей на время отключения электроэнергии.Этот вид резервного питания, скорее всего, будет одним из самых популярных, разумных и экономичных вариантов для домов по всему миру, поскольку эксплуатация всего дома на батареях быстро их разряжает. 4. Частичная автономная солнечная система и система хранения. Последний вариант, который может привлечь внимание, — это «частично автономная система».Концепция частично автономной системы заключается в создании выделенной «автономной» зоны дома, которая постоянно работает от солнечной и аккумуляторной системы, достаточной для поддержания себя без потребления энергии из сети.Таким образом, необходимые семейные участки (холодильники, освещение и т. д.) останутся включенными, даже если сеть выйдет из строя, без каких-либо сбоев.Кроме того, поскольку солнечные батареи и батареи рассчитаны на постоянную работу без сети, не будет необходимости распределять потребляемую мощность, если к автономной цепи не будут подключены дополнительные устройства. Классификация по технологии химического состава аккумуляторов: Свинцово-кислотные аккумуляторы в качестве резервного аккумулятора для жилых помещений Свинцово-кислотные аккумуляторыявляются старейшими аккумуляторными батареями и самыми дешевыми аккумуляторами, доступными на рынке для хранения энергии.Они появились в начале прошлого века, в 1900-х годах, и по сей день остаются предпочтительными батареями во многих приложениях благодаря своей надежности и низкой стоимости. Их основными недостатками являются низкая плотность энергии (они тяжелые и громоздкие) и небольшой срок службы, не допускающие большого количества циклов загрузки и разгрузки. Свинцово-кислотные аккумуляторы требуют регулярного обслуживания для балансировки химического состава в аккумуляторе, поэтому его характеристики сделать его непригодным для разрядов средней и высокой частоты или для применений, срок службы которых составляет 10 и более лет. У них также есть недостаток: малая глубина разряда, которая обычно ограничивается 80% в крайних случаях или 20% при регулярной эксплуатации для увеличения срока службы.Чрезмерный разряд приводит к ухудшению качества электродов аккумулятора, что снижает его способность хранить энергию и ограничивает срок его службы. Свинцово-кислотные аккумуляторы требуют постоянного поддержания уровня заряда и всегда должны храниться при максимальном уровне заряда с помощью метода флотации (поддержание заряда небольшим электрическим током, достаточным для устранения эффекта саморазряда). Эти батареи можно найти в нескольких модификациях.Наиболее распространенными являются вентилируемые аккумуляторы, в которых используется жидкий электролит, гелевые аккумуляторы с клапанным регулированием (VRLA) и аккумуляторы с электролитом, залитым в мат из стекловолокна (известный как AGM – абсорбирующий стекломат), которые имеют промежуточные характеристики и меньшую стоимость по сравнению с гелевыми аккумуляторами. Клапанно-регулируемые аккумуляторы практически герметичны, что предотвращает утечку и высыхание электролита.Клапан действует при выпуске газов в ситуациях перезаряда. Некоторые свинцово-кислотные аккумуляторы разработаны для стационарного промышленного применения и могут выдерживать более глубокие циклы разрядки.Существует также более современная версия — свинцово-угольная батарея.Материалы на основе углерода, добавленные в электроды, обеспечивают более высокие токи заряда и разряда, более высокую плотность энергии и более длительный срок службы. Одним из преимуществ свинцово-кислотных аккумуляторов (в любой их вариациях) является то, что им не нужна сложная система управления зарядом (как в случае с литиевыми аккумуляторами, о которых мы поговорим далее).Свинцовые батареи с гораздо меньшей вероятностью загорятся и взорвутся при перезарядке, поскольку их электролит не воспламеняется, как у литиевых батарей. Также для этих типов аккумуляторов не опасен небольшой перезаряд.Даже некоторые контроллеры заряда имеют функцию выравнивания, которая слегка перезаряжает батарею или аккумуляторный блок, в результате чего все батареи достигают полностью заряженного состояния. Во время процесса выравнивания напряжение батарей, которые в конечном итоге полностью заряжаются раньше других, немного увеличивается без риска, в то время как ток течет нормально через последовательное соединение элементов.Таким образом, мы можем сказать, что свинцовые батареи обладают способностью к естественному выравниванию, и небольшой дисбаланс между батареями батареи или между батареями банка не представляет риска. Производительность:КПД свинцово-кислотных аккумуляторов значительно ниже, чем у литиевых.Хотя эффективность зависит от скорости зарядки, обычно предполагается, что эффективность туда и обратно составляет 85%. Вместимость склада:Свинцово-кислотные аккумуляторы бывают разных напряжений и размеров, но весят в 2-3 раза больше на кВтч, чем литий-железо-фосфатные, в зависимости от качества аккумулятора. Стоимость батареи:Свинцово-кислотные батареи на 75% дешевле, чем литий-железо-фосфатные батареи, но не обманывайтесь низкой ценой.Эти батареи невозможно быстро заряжать или разряжать, они имеют гораздо более короткий срок службы, не имеют защитной системы управления батареями и могут также требовать еженедельного обслуживания.Это приводит к общей более высокой стоимости цикла, чем это разумно для снижения затрат на электроэнергию или поддержки мощных устройств. Литиевые батареи в качестве резервного аккумулятора для жилых помещений В настоящее время наиболее коммерчески успешными аккумуляторами являются литий-ионные аккумуляторы.После того, как литий-ионная технология была применена в портативных электронных устройствах, она проникла в области промышленного применения, энергосистемы, фотоэлектрические накопители энергии и электромобили. Литий-ионные аккумуляторыпревосходят многие другие типы аккумуляторных батарей по многим аспектам, включая емкость аккумулятора, количество рабочих циклов, скорость зарядки и экономическую эффективность.В настоящее время единственным вопросом является безопасность, горючие электролиты могут загореться при высоких температурах, что требует использования электронных систем управления и контроля. Литий является самым легким из всех металлов, обладает самым высоким электрохимическим потенциалом и обеспечивает более высокую объемную и массовую плотность энергии, чем другие известные аккумуляторные технологии. Литий-ионная технология позволила стимулировать использование систем хранения энергии, в основном связанных с прерывистыми возобновляемыми источниками энергии (солнечной и ветровой), а также способствовала внедрению электромобилей. Литий-ионные аккумуляторы, используемые в энергосистемах и электромобилях, относятся к жидкостному типу.Эти батареи имеют традиционную структуру электрохимической батареи с двумя электродами, погруженными в раствор жидкого электролита. Сепараторы (пористые изоляционные материалы) используются для механического разделения электродов, обеспечивая при этом свободное движение ионов через жидкий электролит. Основная особенность электролита — обеспечивать проводимость ионного тока (образованного ионами, представляющими собой атомы с избытком или недостатком электронов), не позволяя при этом проходить электронам (как это происходит в проводящих материалах).Обмен ионов между положительными и отрицательными электродами является основой функционирования электрохимических батарей. Исследования литиевых батарей можно отнести к 1970-м годам, а технология достигла зрелости и начала коммерческого использования примерно в 1990-х годах. Литий-полимерные аккумуляторы (с полимерными электролитами) сейчас используются в аккумуляторных телефонах, компьютерах и различных мобильных устройствах, заменяя старые никель-кадмиевые аккумуляторы, основной проблемой которых является «эффект памяти», постепенно уменьшающий емкость аккумулятора.Когда аккумулятор заряжается до того, как он полностью разряжен. По сравнению со старыми никель-кадмиевыми батареями, особенно свинцово-кислотными, литий-ионные батареи имеют более высокую плотность энергии (сохраняют больше энергии на единицу объема), имеют более низкий коэффициент саморазряда и могут выдерживать больший заряд и количество циклов разрядки. , что означает длительный срок службы. Примерно в начале 2000-х годов литиевые аккумуляторы начали использоваться в автомобильной промышленности.Примерно в 2010 году литий-ионные аккумуляторы стали использоваться в качестве накопителей электроэнергии в жилых домах.крупномасштабные системы ESS (системы хранения энергии), главным образом из-за увеличения использования источников энергии во всем мире.Прерывистая возобновляемая энергия (солнечная и ветровая). Литий-ионные аккумуляторы могут иметь разные характеристики, срок службы и стоимость в зависимости от того, как они изготовлены.Было предложено несколько материалов, в основном для электродов. Обычно литиевая батарея состоит из металлического электрода на основе лития, который образует положительную клемму батареи, и угольного (графитового) электрода, образующего отрицательную клемму. В зависимости от используемой технологии электроды на основе лития могут иметь различную структуру.Наиболее часто используемые материалы для изготовления литиевых батарей и основные характеристики этих батарей следующие: Оксиды лития и кобальта (LCO):Высокая удельная энергия (Втч/кг), хорошая емкость хранения и удовлетворительный срок службы (количество циклов), подходит для электронных устройств, недостатком является удельная мощность (Вт/кг). Небольшая, снижает скорость загрузки и разгрузки; Оксиды лития и марганца (LMO):допускать высокие токи заряда и разряда с низкой удельной энергией (Втч/кг), что снижает емкость аккумулятора; Литий, никель, марганец и кобальт (NMC):Сочетает в себе свойства аккумуляторов LCO и LMO. Кроме того, наличие никеля в составе способствует увеличению удельной энергии, обеспечивая большую емкость хранения.Никель, марганец и кобальт можно использовать в различных пропорциях (для поддержки того или другого) в зависимости от типа применения.В целом, результатом этой комбинации является батарея с хорошей производительностью, хорошей емкостью, длительным сроком службы и низкой стоимостью. Литий, никель, марганец и кобальт (NMC):Сочетает в себе характеристики аккумуляторов LCO и LMO.Кроме того, наличие никеля в составе способствует повышению удельной энергии, обеспечивая большую емкость хранения.Никель, марганец и кобальт можно использовать в разных пропорциях в зависимости от типа применения (в зависимости от того или иного свойства).В целом результатом такого сочетания является аккумулятор с хорошей производительностью, хорошей емкостью, хорошим сроком службы и умеренной стоимостью.Этот тип аккумуляторов широко используется в электромобилях, а также подходит для стационарных систем хранения энергии; Литий-железо-фосфат (LFP):Комбинация LFP обеспечивает аккумуляторам хорошие динамические характеристики (скорость заряда и разряда), увеличенный срок службы и повышенную безопасность благодаря хорошей термической стабильности.Отсутствие в их составе никеля и кобальта снижает стоимость и повышает доступность этих аккумуляторов для массового производства.Хотя его емкость не самая высокая, он был принят производителями электромобилей и систем хранения энергии из-за многих преимуществ, особенно низкой стоимости и хорошей надежности; Литий и титан (LTO):Название относится к батареям, у которых в одном из электродов есть титан и литий, заменяющие углерод, а второй электрод тот же, что и в одном из других типов (например, NMC – литий, марганец и кобальт).Несмотря на низкую удельную энергию (что приводит к уменьшению емкости накопителя), эта комбинация имеет хорошие динамические характеристики, хорошую безопасность и значительно увеличенный срок службы.Батареи этого типа выдерживают более 10 000 рабочих циклов при глубине разряда 100%, тогда как литиевые батареи других типов выдерживают около 2 000 циклов. Аккумуляторы LiFePO4 превосходят свинцово-кислотные аккумуляторы благодаря чрезвычайно высокой стабильности цикла, максимальной плотности энергии и минимальному весу.Если аккумулятор регулярно разряжается от 50% DOD, а затем полностью заряжается, аккумулятор LiFePO4 может выполнить до 6500 циклов зарядки.Таким образом, дополнительные инвестиции окупаются в долгосрочной перспективе, а соотношение цена/качество остается непревзойденным.Они являются предпочтительным выбором для постоянного использования в качестве солнечных батарей. Производительность:Зарядка и разблокировка аккумулятора имеет общую эффективность цикла 98%, при этом он быстро заряжается, а также разряжается за время менее 2 часов — и даже быстрее при сокращении срока службы. Вместимость склада: емкость литий-железо-фосфатных аккумуляторов может превышать 18 кВтч, что занимает меньше места и весит меньше, чем свинцово-кислотный аккумулятор той же емкости. Стоимость аккумулятора: Литий-железо-фосфатные батареи, как правило, стоят дороже, чем свинцово-кислотные батареи, но обычно имеют более низкую стоимость цикла в результате большего срока службы.