Sprievodca záložnou batériou na rok 2022 |Typy, náklady, výhody..

Dokonca aj v roku 2022 bude fotovoltaické skladovanie stále najhorúcejšou témou a zálohovanie pomocou batérií v domácnostiach je najrýchlejšie rastúcim segmentom solárnej energie, ktorý vytvára nové trhy a príležitosti na rozšírenie solárnej modernizácie pre domácnosti a podniky, veľké aj malé po celom svete.Zálohovanie bytovou batériouje rozhodujúci pre každý solárny dom, najmä v prípade búrky alebo inej núdzovej situácie.Namiesto exportu prebytočnej slnečnej energie do siete, čo tak ju uložiť do batérií pre prípad núdze?Ako však môže byť uskladnená solárna energia zisková?Budeme vás informovať o nákladoch a ziskovosti domáceho batériového úložného systému a načrtneme kľúčové body, ktoré by ste mali mať na pamäti pri kúpe toho správneho úložného systému. Čo je to rezidenčný batériový úložný systém? Ako to funguje? Rezidenčné batériové úložisko alebo fotovoltaický skladovací systém je užitočným doplnkom k fotovoltaickému systému na využitie výhod solárneho systému a bude hrať čoraz dôležitejšiu úlohu pri urýchľovaní nahradenia fosílnych palív obnoviteľnou energiou.Solárna domáca batéria uchováva elektrinu vyrobenú zo slnečnej energie a v požadovanom čase ju odovzdáva operátorovi.Záložné napájanie z batérie je ekologickou a cenovo výhodnou alternatívou plynových generátorov. Tí, ktorí využívajú fotovoltický systém na vlastnú výrobu elektriny, rýchlo dosiahnu jeho limity.Na poludnie systém dodáva dostatok solárnej energie, len vtedy ho nemá doma kto využiť.Večer je, naopak, dostatok elektriny – vtedy však už slnko nesvieti.Na kompenzáciu tejto medzery v dodávke sa výrazne drahšia elektrina nakupuje od prevádzkovateľa siete. V tejto situácii je záložná batéria pre domácnosti takmer nevyhnutná.To znamená, že nespotrebovaná elektrina z dňa je k dispozícii večer a v noci.Vlastná výroba elektriny je tak k dispozícii nepretržite a bez ohľadu na počasie.Týmto spôsobom sa využitie vlastnej slnečnej energie zvýši až na 80 %.Miera sebestačnosti, teda podiel spotreby elektriny pokrytej solárnym systémom, sa zvyšuje až na 60 %. Bytová záložná batéria je oveľa menšia ako chladnička a dá sa namontovať na stenu v technickej miestnosti.Moderné úložné systémy obsahujú veľké množstvo inteligencie, ktorá dokáže využiť predpovede počasia a samoučiace sa algoritmy na prispôsobenie domácnosti na maximálnu vlastnú spotrebu.Dosiahnutie energetickej nezávislosti nebolo nikdy jednoduchšie – aj keď dom zostane pripojený k sieti. Stojí za to domáci batériový úložný systém?Aké sú faktory, ktoré závisia? Obytné akumulátorové úložisko je nevyhnutné na to, aby dom na solárny pohon zostal v prevádzke počas výpadkov siete a určite bude fungovať aj večer.Ale podobne aj solárne batérie zlepšujú ekonomiku systému tým, že udržujú solárnu elektrickú energiu, ktorá by sa inak určite ponúkala späť do siete, v strate, len aby túto elektrickú energiu premiestnili niekedy, keď je energia najdrahšia.Skladovanie domácich batérií chráni vlastníka solárnej energie pred zlyhaním siete a chráni systémovú obchodnú ekonomiku v porovnaní so zmenami v rámci cien energie. To, či sa doň oplatí investovať, závisí od niekoľkých faktorov: Úroveň investičných nákladov. Čím nižšie sú náklady na kilowatthodinu kapacity, tým skôr sa akumulačný systém zaplatí. Životnosťsolárna domáca batéria V tomto odvetví je bežná záruka výrobcu 10 rokov.Predpokladá sa však dlhšia životnosť.Väčšina solárnych domácich batérií s lítium-iónovou technológiou funguje spoľahlivo minimálne 20 rokov. Podiel vlastnej spotrebovanej elektriny Čím viac solárneho skladovania zvyšuje vlastnú spotrebu, tým je pravdepodobnejšie, že sa to oplatí. Náklady na elektrinu pri nákupe zo siete Keď sú ceny elektriny vysoké, majitelia fotovoltických systémov šetria spotrebou elektriny vyrobenej sami.V najbližších rokoch sa očakáva, že ceny elektriny budú naďalej rásť, preto mnohí považujú solárne batérie za rozumnú investíciu. Tarify pripojené k sieti Čím menej majitelia solárnych systémov dostávajú za kilowatthodinu, tým viac sa im oplatí elektrinu skladovať namiesto dodávania do siete.Za posledných 20 rokov tarify za pripojenie do siete neustále klesali a budú v tom pokračovať. Aké typy domácich batériových systémov na ukladanie energie sú k dispozícii? Domáce batériové záložné systémy ponúkajú množstvo výhod, vrátane odolnosti, úspory nákladov a decentralizovanej výroby elektriny (známej aj ako „domáce distribuované energetické systémy“).Aké sú teda kategórie solárnych domácich batérií?Ako si máme vybrať? Funkčná klasifikácia podľa funkcie zálohovania: 1. Domáce UPS napájanie Toto je priemyselná služba pre záložné napájanie, ktorá si vyžaduje, aby nemocnice, dátové miestnosti, federálna vláda alebo vojenské trhy zvyčajne vyžadovali nepretržitú prevádzku svojich základných a tiež citlivých zariadení.S domácim napájacím zdrojom UPS nemusia svetlá vo vašej domácnosti ani blikať, ak dôjde k výpadku elektrickej siete.Väčšina domácností nepotrebuje alebo nemá v úmysle platiť za tento stupeň spoľahlivosti – pokiaľ vo vašej domácnosti nepoužívajú dôležité klinické zariadenia. 2. „Prerušiteľný“ zdroj napájania (zálohovanie celého domu). Nasledujúci krok nadol od UPS je to, čo budeme nazývať „prerušiteľný zdroj napájania“ alebo IPS.IPS určite umožní, aby celý váš dom fungoval na solárnu energiu a batérie, ak dôjde k výpadku siete, ale určite zažijete krátke obdobie (pár sekúnd), keď všetko vo vašom dome sčernie alebo zošedne ako záložný systém. vstupuje do zariadenia.Možno budete musieť resetovať svoje blikajúce elektronické hodiny, ale okrem toho budete môcť používať každý zo svojich domácich spotrebičov tak, ako by ste normálne používali, kým vám vydržia batérie. 3. Núdzový zdroj napájania (čiastočná záloha). Niektoré funkcie záložného napájania fungujú tak, že sa aktivuje obvod núdzovej situácie, keď zistí, že sieť skutočne klesla.To umožní domácim napájacím zariadeniam pripojeným k tomuto okruhu – zvyčajne chladničky, svetlá, ako aj niekoľko vyhradených elektrických zásuviek – pokračovať v chode batérií a/alebo fotovoltaických panelov počas trvania výpadku.Tento druh zálohovania je s najväčšou pravdepodobnosťou jednou z najpopulárnejších, najrozumnejších a cenovo dostupných možností pre domácnosti na celom svete, pretože prevádzkovanie celého domu na batériovej banke ich rýchlo vyčerpá. 4. Čiastočný off-grid solárny a skladovací systém. Poslednou možnosťou, ktorá by mohla upútať pozornosť, je „systém čiastočného vypnutia siete“.S čiastočným systémom off-grid je konceptom vytvoriť vyhradený „off-grid“ priestor domu, ktorý nepretržite funguje na solárnom a batériovom systéme dostatočne veľkom na to, aby sa udržal bez toho, aby čerpal energiu zo siete.Týmto spôsobom zostanú potrebné rodinné pozemky (chladničky, svetlá atď.) zapnuté, aj keď mriežka klesne, bez akéhokoľvek prerušenia.Okrem toho, keďže solárne články a batérie sú dimenzované tak, aby fungovali navždy sami bez siete, nebolo by potrebné prideľovať spotrebu energie, pokiaľ by do obvodu mimo siete neboli zapojené ďalšie zariadenia. Klasifikácia z technológie chémie batérií: Olovené batérie ako záložné batérie pre domácnosti Olovené akumulátorysú najstaršie nabíjateľné batérie a batérie s najnižšou cenou dostupné na skladovanie energie na trhu.Objavili sa na začiatku minulého storočia, v roku 1900, a dodnes zostávajú preferovanými batériami v mnohých aplikáciách kvôli ich robustnosti a nízkej cene. Ich hlavnou nevýhodou je nízka energetická hustota (sú ťažké a objemné) a krátka životnosť, neakceptujú veľké množstvo cyklov nakladania a vykladania, olovené batérie vyžadujú pravidelnú údržbu na vyváženie chémie v batérii, takže jej vlastnosti sú nevhodné pre stredno- až vysokofrekvenčné výboje alebo aplikácie, ktoré trvajú 10 a viac rokov. Ich nevýhodou je tiež nízka hĺbka vybitia, ktorá je zvyčajne obmedzená na 80% v extrémnych prípadoch alebo 20% v bežnej prevádzke, kvôli dlhšej životnosti.Prílišné vybitie znehodnocuje elektródy batérie, čo znižuje jej schopnosť uchovávať energiu a obmedzuje jej životnosť. Olovené batérie vyžadujú neustále udržiavanie stavu ich nabitia a mali by byť vždy skladované v maximálnom stave nabitia pomocou floatačnej techniky (udržiavanie nabitia malým elektrickým prúdom, dostatočným na zrušenie efektu samovybíjania). Tieto batérie nájdete v niekoľkých verziách.Najbežnejšie sú odvzdušňovacie batérie, ktoré používajú tekutý elektrolyt, ventilom regulované gélové batérie (VRLA) a batérie s elektrolytom uloženým v sklenenej podložke (známe ako AGM – absorpčná sklenená podložka), ktoré majú stredný výkon a nižšiu cenu v porovnaní s gélovými batériami. Ventilom regulované batérie sú prakticky utesnené, čo zabraňuje úniku a vysychaniu elektrolytu.Ventil pôsobí pri uvoľňovaní plynov v situáciách prebitia. Niektoré olovené batérie sú vyvinuté pre stacionárne priemyselné aplikácie a môžu akceptovať hlbšie cykly vybíjania.Existuje aj modernejšia verzia, ktorou je oloveno-uhlíková batéria.Materiály na báze uhlíka pridané do elektród poskytujú vyššie nabíjacie a vybíjacie prúdy, vyššiu hustotu energie a dlhšiu životnosť. Jednou z výhod olovených batérií (v akejkoľvek z ich variácií) je, že nepotrebujú sofistikovaný systém riadenia nabíjania (ako je to v prípade lítiových batérií, ktoré uvidíme ďalej).Pri olovených batériách je oveľa menej pravdepodobné, že sa vznietia a explodujú, keď sú prebité, pretože ich elektrolyt nie je horľavý ako v prípade lítiových batérií. Pri týchto typoch batérií nie je nebezpečné ani mierne prebíjanie.Dokonca aj niektoré regulátory nabíjania majú funkciu vyrovnávania, ktorá mierne prebíja batériu alebo batériu, čo spôsobí, že všetky batérie dosiahnu plne nabitý stav. Počas procesu vyrovnávania sa napätie batérií, ktoré sa nakoniec úplne nabijú skôr, ako ostatné, bez rizika mierne zvýši, zatiaľ čo prúd tečie normálne cez sériové spojenie prvkov.Týmto spôsobom môžeme povedať, že olovené batérie majú schopnosť prirodzene sa vyrovnávať a malé nerovnováhy medzi batériami batérie alebo medzi batériami banky nepredstavujú žiadne riziko. Výkon:Účinnosť olovených batérií je oveľa nižšia ako účinnosť lítiových batérií.Zatiaľ čo účinnosť závisí od rýchlosti nabíjania, zvyčajne sa predpokladá spiatočná účinnosť 85 %. Úložná kapacita:Olovené batérie sa dodávajú v rôznych napätiach a veľkostiach, ale vážia 2-3 krát viac na kWh ako fosforečnan lítno-železitý, v závislosti od kvality batérie. Cena batérie:Olovené batérie sú o 75 % lacnejšie ako lítium-železofosfátové batérie, ale nenechajte sa zmiasť nízkou cenou.Tieto batérie sa nedajú rýchlo nabiť ani vybiť, majú oveľa kratšiu životnosť, nemajú ochranný systém správy batérií a môžu tiež vyžadovať týždennú údržbu.To má za následok celkovo vyššie náklady na jeden cyklus, než je primerané na zníženie nákladov na energiu alebo na podporu vysokovýkonných zariadení. Lítiové batérie ako záloha rezidenčnej batérie V súčasnosti sú komerčne najúspešnejšie batérie lítium-iónové.Po aplikovaní lítium-iónovej technológie na prenosné elektronické zariadenia vstúpila do oblasti priemyselných aplikácií, energetických systémov, fotovoltaických zásobníkov energie a elektrických vozidiel. Lítium-iónové batériev mnohých aspektoch prevyšujú mnohé iné typy nabíjateľných batérií, vrátane kapacity skladovania energie, počtu pracovných cyklov, rýchlosti nabíjania a nákladovej efektívnosti.V súčasnosti je jediným problémom bezpečnosť, horľavé elektrolyty sa môžu pri vysokých teplotách vznietiť, čo si vyžaduje použitie elektronických riadiacich a monitorovacích systémov. Lítium je najľahší zo všetkých kovov, má najvyšší elektrochemický potenciál a ponúka vyššiu objemovú a hmotnostnú hustotu energie ako iné známe technológie batérií. Lítium-iónová technológia umožnila podnietiť používanie systémov na skladovanie energie, najmä spojených s prerušovanými obnoviteľnými zdrojmi energie (slnečná a veterná), a tiež podnietila prijatie elektrických vozidiel. Lítium-iónové batérie používané v energetických systémoch a elektrických vozidlách sú kvapalného typu.Tieto batérie využívajú tradičnú štruktúru elektrochemickej batérie s dvoma elektródami ponorenými do roztoku tekutého elektrolytu. Separátory (porézne izolačné materiály) sa používajú na mechanické oddelenie elektród, pričom umožňujú voľný pohyb iónov cez kvapalný elektrolyt. Hlavnou vlastnosťou elektrolytu je umožniť vedenie iónového prúdu (tvoreného iónmi, čo sú atómy s nadbytkom alebo nedostatkom elektrónov), pričom nedovoľuje elektrónom prechádzať (ako sa to deje vo vodivých materiáloch).Výmena iónov medzi kladnými a zápornými elektródami je základom fungovania elektrochemických batérií. Výskum lítiových batérií možno vysledovať už v 70. rokoch minulého storočia a táto technológia dozrela a začala sa komerčne využívať okolo 90. rokov 20. storočia. Lítium-polymérové ​​batérie (s polymérovými elektrolytmi) sa dnes používajú v batériových telefónoch, počítačoch a rôznych mobilných zariadeniach, kde nahrádzajú staršie nikel-kadmiové batérie, ktorých hlavným problémom je „pamäťový efekt“, ktorý postupne znižuje kapacitu pamäte.Keď je batéria nabitá pred úplným vybitím. V porovnaní so staršími nikel-kadmiovými batériami, najmä olovenými batériami, majú lítium-iónové batérie vyššiu hustotu energie (ukladajú viac energie na objem), majú nižší koeficient samovybíjania a znesú viac nabíjania a počet cyklov vybíjania , čo znamená dlhú životnosť. Okolo začiatku roku 2000 sa lítiové batérie začali používať v automobilovom priemysle.Okolo roku 2010 sa lítium-iónové batérie začali zaujímať o skladovanie elektrickej energie v obytných aplikáciách arozsiahle systémy ESS (Energy Storage System)., najmä v dôsledku zvýšeného využívania zdrojov energie na celom svete.Prerušovaná obnoviteľná energia (slnečná a veterná). Lítium-iónové batérie môžu mať rôzny výkon, životnosť a náklady v závislosti od toho, ako sú vyrobené.Bolo navrhnutých niekoľko materiálov, hlavne pre elektródy. Lítiová batéria sa zvyčajne skladá z kovovej elektródy na báze lítia, ktorá tvorí kladný pól batérie, a uhlíkovej (grafitovej) elektródy, ktorá tvorí záporný pól. V závislosti od použitej technológie môžu mať elektródy na báze lítia rôzne štruktúry.Najčastejšie používané materiály na výrobu lítiových batérií a hlavné charakteristiky týchto batérií sú nasledovné: Oxidy lítia a kobaltu (LCO):Vysoká merná energia (Wh/kg), dobrá skladovacia kapacita a uspokojivá životnosť (počet cyklov), vhodné pre elektronické zariadenia, nevýhodou je merný výkon (W/kg) Malý, znižuje rýchlosť nakladania a vykladania; Oxidy lítia a mangánu (LMO):umožňujú vysoké nabíjacie a vybíjacie prúdy s nízkou špecifickou energiou (Wh/kg), čo znižuje akumulačnú kapacitu; Lítium, nikel, mangán a kobalt (NMC):Spája vlastnosti batérií LCO a LMO. Okrem toho prítomnosť niklu v zložení pomáha zvyšovať špecifickú energiu, čím poskytuje väčšiu akumulačnú kapacitu.Nikel, mangán a kobalt môžu byť použité v rôznych pomeroch (na podporu jedného alebo druhého) v závislosti od typu aplikácie.Celkovo je výsledkom tejto kombinácie batéria s dobrým výkonom, dobrou úložnou kapacitou, dlhou životnosťou a nízkou cenou. Lítium, nikel, mangán a kobalt (NMC):Kombinuje vlastnosti LCO a LMO batérií.Okrem toho prítomnosť niklu v kompozícii pomáha zvyšovať špecifickú energiu, čím poskytuje väčšiu skladovaciu kapacitu.Nikel, mangán a kobalt môžu byť použité v rôznych pomeroch podľa typu aplikácie (na uprednostnenie jednej alebo druhej charakteristiky).Vo všeobecnosti je výsledkom tejto kombinácie batéria s dobrým výkonom, dobrou úložnou kapacitou, dobrou životnosťou a miernou cenou.Tento typ batérie bol široko používaný v elektrických vozidlách a je vhodný aj pre stacionárne systémy skladovania energie; Lítium-železofosfát (LFP):Kombinácia LFP poskytuje batériám dobrý dynamický výkon (rýchlosť nabíjania a vybíjania), predĺženú životnosť a zvýšenú bezpečnosť vďaka dobrej tepelnej stabilite.Neprítomnosť niklu a kobaltu v ich zložení znižuje náklady a zvyšuje dostupnosť týchto batérií pre hromadnú výrobu.Hoci jeho úložná kapacita nie je najvyššia, výrobcovia elektrických vozidiel a systémov na skladovanie energie si ho osvojili vďaka jeho mnohým výhodným vlastnostiam, najmä nízkej cene a dobrej robustnosti; Lítium a titán (LTO):Názov sa vzťahuje na batérie, ktoré majú v jednej elektróde titán a lítium, ktoré nahrádzajú uhlík, zatiaľ čo druhá elektróda je rovnaká ako v niektorom z ďalších typov (napríklad NMC – lítium, mangán a kobalt).Napriek nízkej špecifickej energii (ktorá sa premieta do zníženej skladovacej kapacity) má táto kombinácia dobrý dynamický výkon, dobrú bezpečnosť a výrazne predĺženú životnosť.Batérie tohto typu dokážu akceptovať viac ako 10 000 prevádzkových cyklov pri 100% hĺbke vybitia, zatiaľ čo iné typy lítiových batérií akceptujú približne 2 000 cyklov. Batérie LiFePO4 prekonávajú olovené batérie s extrémne vysokou stabilitou cyklu, maximálnou hustotou energie a minimálnou hmotnosťou.Ak je batéria pravidelne vybíjaná z 50% DOD a následne plne nabitá, LiFePO4 batéria dokáže vykonať až 6 500 nabíjacích cyklov.Investícia navyše sa teda z dlhodobého hľadiska oplatí a pomer cena/výkon zostáva neprekonateľný.Sú preferovanou voľbou pre nepretržité používanie ako solárne batérie. Výkon:Nabíjanie a vybíjanie batérie má 98% účinnosť celkového cyklu, pričom sa rýchlo nabíja a tiež uvoľňuje v časovom rámci menej ako 2 hodiny – a ešte rýchlejšie pre skrátenú životnosť. Úložná kapacita: lítium-železofosfátové batérie môžu mať kapacitu viac ako 18 kWh, čo zaberá menej miesta a váži menej ako olovená batéria s rovnakou kapacitou. Cena batérie: Fosforečnan lítno-železitý má tendenciu stáť viac ako olovené batérie, ale zvyčajne má nižšie náklady na cyklus v dôsledku dlhšej životnosti