Priročnik za rezervno napajanje stanovanjske baterije 2022 |Vrste, stroški, koristi..

Celo leta 2022 bo PV shranjevanje še vedno najbolj vroča tema, stanovanjske baterije pa so najhitreje rastoči segment solarne energije, ki ustvarja nove trge in priložnosti za razširitev solarne nadgradnje za velike in majhne domove ter podjetja po vsem svetu.Stanovanjska rezervna baterijaje ključnega pomena za vsak solarni dom, zlasti v primeru nevihte ali drugih izrednih razmer.Namesto da bi odvečno sončno energijo izvažali v omrežje, kaj pa, če bi jo shranili v baterije za nujne primere?Toda kako je lahko shranjena sončna energija donosna?Obvestili vas bomo o stroških in dobičkonosnosti domačega sistema za shranjevanje baterij ter opisali ključne točke, na katere morate biti pozorni pri nakupu pravega sistema za shranjevanje. Kaj je stanovanjski sistem za shranjevanje baterij？Kako deluje? Stanovanjski akumulatorski ali fotonapetostni sistem za shranjevanje je koristen dodatek k fotonapetostnemu sistemu za izkoriščanje prednosti sončnega sistema in bo imel vse pomembnejšo vlogo pri pospeševanju zamenjave fosilnih goriv z obnovljivo energijo.Sončna hišna baterija shranjuje električno energijo, pridobljeno iz sončne energije, in jo ob želenem času oddaja operaterju.Rezervno baterijsko napajanje je okolju prijazna in stroškovno učinkovita alternativa plinskim generatorjem. Kdor sam uporablja fotovoltaični sistem za proizvodnjo električne energije, bo hitro dosegel njene meje.Opoldne sistem daje veliko sončne energije, le takrat ni doma nikogar, ki bi jo uporabljal.Zvečer pa je potrebno veliko elektrike – takrat pa sonce ne sije več.Da bi nadomestili to vrzel v dobavi, se bistveno dražja elektrika kupuje od operaterja omrežja. V tem primeru je rezervna baterija doma skoraj neizogibna.To pomeni, da je neporabljena električna energija dneva na voljo zvečer in ponoči.Lastna elektrika je tako na voljo ves čas in ne glede na vreme.Na ta način se izraba lastne sončne energije poveča do 80 %.Stopnja samooskrbe, to je delež porabe električne energije, ki jo pokriva solarni sistem, se poveča do 60 %. Stanovanjska rezervna baterija je veliko manjša od hladilnika in jo je mogoče namestiti na steno v pomožnem prostoru.Sodobni sistemi za shranjevanje vsebujejo veliko inteligence, ki lahko s pomočjo vremenskih napovedi in algoritmov samoučenja zmanjša gospodinjstvo na največjo lastno porabo.Doseganje energetske neodvisnosti še nikoli ni bilo lažje – tudi če je dom priklopljen na omrežje. Ali se hišni sistem za shranjevanje baterij splača?Od katerih dejavnikov je odvisno? Stanovanjsko shranjevanje baterij je potrebno, da hiša na sončno energijo deluje med izpadi električne energije in bo prav gotovo delovala tudi zvečer.Podobno pa sončne baterije izboljšujejo sistemsko poslovno ekonomiko tako, da ohranjajo sončno električno energijo, ki bi bila sicer zagotovo ponujena nazaj v omrežje z izgubo, samo da bi to električno energijo prerazporedili včasih, ko je energija najdražja.Hišno shranjevanje baterij ščiti lastnika sončne energije pred okvarami omrežja in ščiti sistemsko poslovno ekonomiko pred spremembami okvirov cen energije. Ali se vanj splača vlagati ali ne, je odvisno od več dejavnikov: Višina investicijskih stroškov. Nižji kot je strošek na kilovatno uro zmogljivosti, prej se bo sistem za shranjevanje povrnil. Življenjska dobasončna hišna baterija V industriji je običajna 10-letna garancija proizvajalca.Vendar se predvideva daljša življenjska doba.Večina sončnih hišnih baterij z litij-ionsko tehnologijo zanesljivo deluje vsaj 20 let. Delež lastne porabe električne energije Bolj kot sončna energija poveča lastno porabo, večja je verjetnost, da se bo splačalo. Stroški električne energije pri nakupu iz omrežja Ob visokih cenah električne energije lastniki fotonapetostnih sistemov varčujejo s porabo električne energije lastne proizvodnje.V naslednjih nekaj letih naj bi cene električne energije še rasle, zato mnogi menijo, da so sončne baterije pametna naložba. Omrežne tarife Manj ko prejmejo lastniki solarnih sistemov na kilovatno uro, bolj se jim splača skladiščiti elektriko, namesto da bi jo dovajali v omrežje.V zadnjih 20 letih so tarife za priključene na omrežje vztrajno upadale in se bodo še naprej zniževale. Katere vrste domačih baterijskih sistemov za shranjevanje energije so na voljo? Sistemi za rezervno napajanje z domačimi baterijami ponujajo številne prednosti, vključno s odpornostjo, prihranki stroškov in decentralizirano proizvodnjo električne energije (znano tudi kot "domači porazdeljeni energetski sistemi").Kakšne so torej kategorije sončnih hišnih baterij?Kako naj izberemo? Funkcionalna razvrstitev po rezervni funkciji: 1. Domači UPS napajalnik To je storitev industrijskega razreda za rezervno napajanje, ki ga bolnišnice, podatkovne sobe, zvezna vlada ali vojaški trgi običajno potrebujejo za neprekinjeno delovanje svojih bistvenih in tudi občutljivih naprav.S hišnim napajalnikom UPS luči v vašem domu morda ne bodo niti utripale, če električno omrežje izpade.Večina domov ne potrebuje ali ne namerava plačati za to stopnjo zanesljivosti – razen če v vašem domu uporabljajo ključno klinično opremo. 2. 'Prekinitveno' napajanje (popolna hišna rezerva). Naslednji korak navzdol od UPS je tisto, kar bomo imenovali "prekinitveno napajanje" ali IPS.IPS bo zagotovo omogočil, da vaša celotna hiša še naprej deluje na sončno energijo in baterije, če se omrežje izklopi, vendar boste zagotovo doživeli kratko obdobje (nekaj sekund), ko bo vse v vaši hiši postalo črno ali sivo kot rezervni sistem vstopi v opremo.Morda boste morali ponastaviti svoje utripajoče elektronske ure, a razen tega boste lahko uporabljali vse svoje gospodinjske aparate kot običajno, dokler vam bodo zdržale baterije. 3. Napajanje v sili (delna rezerva). Nekatere funkcije rezervnega napajanja delujejo tako, da aktivirajo vezje za izredne razmere, ko zaznajo, da se je omrežje dejansko zmanjšalo.To bo hišnim napajalnim napravam, povezanim s tem tokokrogom – običajno hladilnikom, luči in nekaj namenskim električnim vtičnicam – omogočilo nadaljevanje delovanja baterij in/ali fotonapetostnih panelov za čas izpada.Ta vrsta varnostnega kopiranja bo najverjetneje ena najbolj priljubljenih, razumnih in proračunu prijaznih možnosti za domove po vsem svetu, saj jih bo delovanje celotne hiše na akumulatorju hitro izpraznilo. 4. Delni sončni in skladiščni sistem zunaj omrežja. Zadnja možnost, ki bi lahko pritegnila pozornost, je "delni sistem izven omrežja".S sistemom delno zunaj omrežja je koncept ustvariti namensko 'off-grid' območje doma, ki nenehno deluje na solarnem in baterijskem sistemu, ki je dovolj velik, da se vzdržuje brez črpanja energije iz omrežja.Na ta način potrebni družinski sklopi (hladilniki, luči itd.) ostanejo prižgani, tudi če se omrežje izklopi, brez kakršnih koli motenj.Poleg tega, ker so solarne baterije in baterije dimenzionirane tako, da večno delujejo same brez omrežja, ne bi bilo treba dodeljevati porabe energije, razen če bi bile dodatne naprave priključene na vezje zunaj omrežja. Razvrstitev iz Battery Chemistry Technology: Svinčeno-kislinske baterije kot rezervna baterija za gospodinjstvo Svinčeno-kislinske baterijeso najstarejše polnilne baterije in najcenejša baterija, ki je na voljo za shranjevanje energije na trgu.Pojavili so se na začetku prejšnjega stoletja, v 20. stoletju, in do danes ostajajo prednostne baterije v številnih aplikacijah zaradi svoje robustnosti in nizkih stroškov. Njihove glavne pomanjkljivosti so nizka energijska gostota (so težki in zajetni) in kratka življenjska doba, ne sprejemajo velikega števila ciklov polnjenja in praznjenja, svinčeve baterije zahtevajo redno vzdrževanje za uravnoteženje kemije v bateriji, zato njene značilnosti postanejo neprimerne za srednje do visokofrekvenčne razelektritve ali aplikacije, ki trajajo 10 let ali več. Imajo tudi pomanjkljivost majhne globine praznjenja, ki je običajno omejena na 80 % v skrajnih primerih ali 20 % pri običajnem delovanju, za daljšo življenjsko dobo.Prekomerna izpraznjenost razgradi elektrode baterije, kar zmanjša njeno sposobnost shranjevanja energije in omejuje njeno življenjsko dobo. Svinčeve baterije zahtevajo stalno vzdrževanje njihovega stanja napolnjenosti in jih je treba vedno shranjevati pri največji napolnjenosti s tehniko flotacije (vzdrževanje napolnjenosti z majhnim električnim tokom, ki zadostuje za izničenje učinka samopraznjenja). Te baterije lahko najdete v več različicah.Najpogostejše so ventilirane baterije, ki uporabljajo tekoči elektrolit, ventilsko regulirane gelske baterije (VRLA) in baterije z elektrolitom, vdelanim v mat iz steklenih vlaken (znane kot AGM – absorbent glass mat), ki imajo vmesno zmogljivost in nižje stroške v primerjavi z gelskimi baterijami. Ventilsko regulirane baterije so praktično zatesnjene, kar preprečuje puščanje in sušenje elektrolita.Ventil deluje pri sproščanju plinov v situacijah prenapolnjenosti. Nekateri svinčevi akumulatorji so razviti za stacionarno industrijsko uporabo in lahko sprejmejo globlje cikle praznjenja.Obstaja tudi sodobnejša različica, to je svinčeno-ogljična baterija.Materiali na osnovi ogljika, dodani elektrodam, zagotavljajo višje polnilne in praznilne tokove, večjo energijsko gostoto in daljšo življenjsko dobo. Ena od prednosti svinčenih baterij (v kateri koli različici) je, da ne potrebujejo prefinjenega sistema za upravljanje polnjenja (kot je to v primeru litijevih baterij, ki jih bomo videli v nadaljevanju).Pri svinčenih baterijah je veliko manjša verjetnost, da se vnamejo in eksplodirajo, ko so preveč napolnjene, ker njihov elektrolit ni vnetljiv kot pri litijevih baterijah. Tudi rahlo prekomerno polnjenje pri teh vrstah baterij ni nevarno.Celo nekateri krmilniki polnjenja imajo funkcijo izenačevanja, ki rahlo prenapolni baterijo ali baterijsko skupino, zaradi česar vse baterije dosežejo popolnoma napolnjeno stanje. Med postopkom izenačevanja se bo baterijam, ki bodo na koncu popolnoma napolnjene pred ostalimi, brez tveganja rahlo povečala napetost, medtem ko tok normalno teče skozi serijsko povezavo elementov.Na ta način lahko rečemo, da imajo svinčene baterije sposobnost naravnega izenačevanja in majhna neravnovesja med baterijami baterije ali med baterijami banke ne predstavljajo tveganja. Izvedba:Učinkovitost svinčenih baterij je veliko nižja od učinkovitosti litijevih baterij.Medtem ko je učinkovitost odvisna od stopnje polnjenja, se običajno predvideva povratna učinkovitost 85 %. Kapaciteta shranjevanja:Svinčeve baterije so na voljo v različnih napetostih in velikostih, vendar tehtajo 2-3 krat več na kWh kot litij-železov fosfat, odvisno od kakovosti baterije. Cena baterije:Svinčeno-kislinske baterije so 75 % cenejše od litij-železo-fosfatnih baterij, vendar naj vas nizka cena ne zavede.Teh baterij ni mogoče hitro napolniti ali izprazniti, imajo veliko krajšo življenjsko dobo, nimajo zaščitnega sistema za upravljanje baterije in lahko zahtevajo tudi tedensko vzdrževanje.Posledica tega je skupni višji strošek na cikel, kot je razumno za zmanjšanje stroškov električne energije ali podporo težkih naprav. Litijeve baterije kot rezervna baterija za gospodinjstvo Trenutno komercialno najbolj uspešne baterije so litij-ionske baterije.Potem ko je litij-ionska tehnologija uporabljena v prenosnih elektronskih napravah, je vstopila na področja industrijskih aplikacij, energetskih sistemov, fotonapetostnega shranjevanja energije in električnih vozil. Litij-ionske baterijeprekašajo številne druge vrste baterij za ponovno polnjenje v številnih vidikih, vključno z zmogljivostjo shranjevanja energije, številom delovnih ciklov, hitrostjo polnjenja in stroškovno učinkovitostjo.Trenutno je edina težava varnost, vnetljivi elektroliti se lahko vnamejo pri visokih temperaturah, kar zahteva uporabo elektronskih nadzornih in nadzornih sistemov. Litij je najlažja od vseh kovin, ima najvišji elektrokemijski potencial in nudi večjo volumetrično in masno gostoto energije kot druge znane tehnologije baterij. Litij-ionska tehnologija je omogočila uporabo sistemov za shranjevanje energije, ki so večinoma povezani z občasnimi obnovljivimi viri energije (sonce in veter), spodbudila pa je tudi uporabo električnih vozil. Litij-ionske baterije, ki se uporabljajo v električnih sistemih in električnih vozilih, so tekočega tipa.Te baterije uporabljajo tradicionalno strukturo elektrokemične baterije z dvema elektrodama, potopljenima v raztopino tekočega elektrolita. Separatorji (porozni izolacijski materiali) se uporabljajo za mehansko ločevanje elektrod, hkrati pa omogočajo prosto gibanje ionov skozi tekoči elektrolit. Glavna značilnost elektrolita je, da omogoča prevajanje ionskega toka (ki ga tvorijo ioni, ki so atomi s presežkom ali pomanjkanjem elektronov), hkrati pa ne dovoljuje prehajanja elektronov (kot se dogaja pri prevodnih materialih).Izmenjava ionov med pozitivnimi in negativnimi elektrodami je osnova za delovanje elektrokemičnih baterij. Raziskave litijevih baterij segajo v sedemdeseta leta prejšnjega stoletja, tehnologija pa je dozorela in se začela komercialno uporabljati okoli devetdesetih let. Litij-polimerne baterije (s polimernimi elektroliti) se zdaj uporabljajo v baterijskih telefonih, računalnikih in različnih mobilnih napravah ter nadomeščajo starejše nikelj-kadmijeve baterije, katerih glavna težava je »spominski učinek«, ki postopoma zmanjšuje kapaciteto shranjevanja.Ko je baterija napolnjena, preden se popolnoma izprazni. V primerjavi s starejšimi nikelj-kadmijevimi baterijami, zlasti svinčeno-kislinskimi, imajo litij-ionske baterije večjo energijsko gostoto (shranjujejo več energije na prostornino), imajo nižji koeficient samopraznjenja in lahko prenesejo več polnjenj in število ciklov praznjenja. , kar pomeni dolgo življenjsko dobo. Približno v začetku leta 2000 so se litijeve baterije začele uporabljati v avtomobilski industriji.Okoli leta 2010 so se litij-ionske baterije začele zanimati za shranjevanje električne energije v stanovanjskih aplikacijah inobsežni sistemi ESS (Energy Storage System)., predvsem zaradi povečane uporabe virov energije po vsem svetu.Intermitentna obnovljiva energija (sonce in veter). Litij-ionske baterije imajo lahko različne zmogljivosti, življenjsko dobo in stroške, odvisno od tega, kako so izdelane.Predlaganih je bilo več materialov, predvsem za elektrode. Običajno je litijeva baterija sestavljena iz kovinske elektrode na osnovi litija, ki tvori pozitivni pol baterije, in ogljikove (grafitne) elektrode, ki tvori negativni pol. Odvisno od uporabljene tehnologije imajo lahko elektrode na osnovi litija različne strukture.Najpogosteje uporabljeni materiali za izdelavo litijevih baterij in glavne značilnosti teh baterij so naslednje: Litijev in kobaltov oksid (LCO):Visoka specifična energija (Wh/kg), dobra skladiščna zmogljivost in zadovoljiva življenjska doba (število ciklov), primerno za elektronske naprave, slabost je specifična moč (W/kg) Majhna, zmanjša hitrost nakladanja in razkladanja; Litijev in manganov oksid (LMO):omogočajo visoke polnilne in praznilne tokove z nizko specifično energijo (Wh/kg), kar zmanjšuje kapaciteto shranjevanja; Litij, nikelj, mangan in kobalt (NMC):Združuje lastnosti LCO in LMO baterij. Poleg tega prisotnost niklja v sestavi pomaga povečati specifično energijo, kar zagotavlja večjo zmogljivost shranjevanja.Nikelj, mangan in kobalt se lahko uporabljajo v različnih razmerjih (za podporo enega ali drugega), odvisno od vrste uporabe.Na splošno je rezultat te kombinacije baterija z dobro zmogljivostjo, dobro zmogljivostjo shranjevanja, dolgo življenjsko dobo in nizkimi stroški. Litij, nikelj, mangan in kobalt (NMC):Združuje funkcije LCO in LMO baterij.Poleg tega prisotnost niklja v sestavi pomaga povečati specifično energijo, kar zagotavlja večjo zmogljivost shranjevanja.Nikelj, mangan in kobalt se lahko uporabljajo v različnih razmerjih, glede na vrsto uporabe (za prednost ene ali druge lastnosti).Na splošno je rezultat te kombinacije baterija z dobro zmogljivostjo, dobro zmogljivostjo shranjevanja, dolgo življenjsko dobo in zmernimi stroški.Ta tip baterije se pogosto uporablja v električnih vozilih in je primeren tudi za stacionarne sisteme za shranjevanje energije; Litijev železov fosfat (LFP):Kombinacija LFP zagotavlja baterijam dobro dinamično zmogljivost (hitrost polnjenja in praznjenja), podaljšano življenjsko dobo in večjo varnost zaradi dobre toplotne stabilnosti.Odsotnost niklja in kobalta v njihovi sestavi zniža stroške in poveča razpoložljivost teh baterij za množično proizvodnjo.Čeprav njegova zmogljivost shranjevanja ni največja, so jo zaradi številnih prednosti, predvsem nizke cene in dobre robustnosti, sprejeli proizvajalci električnih vozil in sistemov za shranjevanje energije; Litij in titan (LTO):Ime se nanaša na baterije, ki imajo v eni od elektrod titan in litij, ki nadomeščata ogljik, medtem ko je druga elektroda enaka, ki se uporablja v eni od drugih vrst (kot je NMC – litij, mangan in kobalt).Kljub nizki specifični energiji (kar pomeni zmanjšano zmogljivost shranjevanja) ima ta kombinacija dobro dinamično zmogljivost, dobro varnost in močno podaljšano življenjsko dobo.Baterije tega tipa lahko sprejmejo več kot 10.000 obratovalnih ciklov pri 100% globini izpraznjenosti, medtem ko druge vrste litijevih baterij sprejmejo okoli 2000 ciklov. Baterije LiFePO4 prekašajo svinčeno-kislinske baterije z izjemno visoko stabilnostjo cikla, največjo energijsko gostoto in minimalno težo.Če baterijo redno praznite od 50 % DOD in nato popolnoma napolnite, lahko baterija LiFePO4 izvede do 6500 ciklov polnjenja.Tako se dodatna naložba dolgoročno povrne, razmerje med ceno in zmogljivostjo pa ostane neprekosljivo.So najprimernejša izbira za stalno uporabo kot sončne baterije. Izvedba:Polnjenje in sprostitev baterije ima 98-odstotno skupno učinkovitost cikla, medtem ko se hitro napolni in sprosti v časovnih okvirih manj kot 2 uri – in še hitreje za krajšo življenjsko dobo. Zmogljivost shranjevanja: litij-železo-fosfatni akumulatorji imajo lahko več kot 18 kWh, kar zavzame manj prostora in tehta manj kot svinčeno-kislinska baterija enake zmogljivosti. Cena baterije: Litijev železov fosfat je običajno dražji od svinčenih baterij, vendar ima običajno nižje stroške cikla zaradi daljše življenjske dobe