Residential Battery Backup 2022 Guide | Typer, kostnader, fördelar..

Till och med 2022 kommer PV-lagring fortfarande att vara det hetaste ämnet, och batteribackup för bostäder är det snabbast växande segmentet av solenergi, vilket skapar nya marknader och möjligheter till expansion av solenergi för hem och företag, stora som små runt om i världen.Batteribackup för bostäderär avgörande för alla solceller, särskilt i händelse av en storm eller annan nödsituation. Istället för att exportera överskott av solenergi till nätet, vad sägs om att lagra den i batterier för nödsituationer? Men hur kan lagrad solenergi vara lönsam? Vi kommer att informera dig om kostnaden och lönsamheten för ett lagringssystem för hembatterier och beskriver de viktigaste punkterna du bör tänka på när du köper rätt lagringssystem. Vad är batterilagringssystem för bostäder？Hur fungerar det? Ett batterilagringssystem för bostäder eller solcellslagring är ett användbart tillägg till solcellssystemet för att dra nytta av fördelarna med ett solsystem och kommer att spela en allt viktigare roll för att påskynda ersättningen av fossila bränslen med förnybar energi. Solar-hembatteriet lagrar den elektricitet som genereras från solenergi och släpper ut den till operatören vid önskad tidpunkt. Batteri reservkraft är ett miljövänligt och kostnadseffektivt alternativ till gasgeneratorer. De som använder en solcellsanläggning för att själva producera el når snabbt sina gränser. Vid middagstid levererar systemet gott om solenergi, bara då finns det ingen hemma som kan använda den. På kvällen däremot behövs det gott om el – men då skiner inte solen längre. För att kompensera för detta utbudsgap köps den betydligt dyrare elen från nätoperatören. I den här situationen är en batteribackup för bostäder nästan oundviklig. Det innebär att den outnyttjade elen från dagen finns tillgänglig på kvällen och natten. Egenproducerad el finns alltså tillgänglig dygnet runt och oavsett väder. På så sätt ökar användningen av egenproducerad solenergi till upp till 80 %. Självförsörjningsgraden, det vill säga den andel av elförbrukningen som täcks av solsystemet, ökar till upp till 60 %. En batteribackup för bostäder är mycket mindre än ett kylskåp och kan monteras på en vägg i grovköket. Moderna lagringssystem innehåller en hel del intelligens som kan använda väderprognoser och självlärande algoritmer för att trimma hushållet till maximal egenkonsumtion. Att uppnå energioberoende har aldrig varit enklare – även om bostaden förblir ansluten till elnätet. Är hembatterilagringssystem värt det? Vilka är de faktorer som beror på? Batterilagring i bostäder är nödvändig för att ett soldrivet hem ska fortsätta fungera under strömavbrott och kommer säkert att fungera på kvällen. Men på samma sätt förbättrar solbatterier systemets företagsekonomi genom att hålla solenergi som annars skulle erbjudas tillbaka till elnätet med förlust, bara för att distribuera om den elektriska kraften ibland när strömmen är som dyrast. Husbatterilagring säkrar solelägaren från näthaveri och skyddar systemet företagsekonomi kontra modifieringar i energiprisramar. Huruvida det är värt att investera i beror på flera faktorer: Nivå på investeringskostnaderna. Ju lägre kostnad per kilowattimme kapacitet, desto snabbare kommer lagringssystemet att betala sig själv. Livstid försolar hem batteri En tillverkargaranti på 10 år är brukligt i branschen. En längre livslängd antas dock. De flesta solcellsbatterier för hemmet med litiumjonteknik fungerar tillförlitligt i minst 20 år. Andel egenförbrukad el Ju mer solcellslagring ökar egenförbrukningen, desto mer sannolikt är det att det lönar sig. Elkostnader vid köp från nätet När elpriserna är höga sparar ägare av solcellsanläggningar genom att förbruka den egenproducerade elen. Under de närmaste åren väntas elpriserna fortsätta att stiga, så många anser att solbatterier är en klok investering. Nätanslutna tariffer Ju mindre solsystemägare får per kilowattimme, desto mer lönar det sig för dem att lagra elen istället för att mata in den i nätet. Under de senaste 20 åren har nätanslutna tariffer stadigt sjunkit och kommer att fortsätta att göra det. Vilka typer av energilagringssystem för hembatterier finns tillgängliga? Backupsystem för hembatterier erbjuder många fördelar, inklusive motståndskraft, kostnadsbesparingar och decentraliserad elproduktion (även känd som "hemdistribuerade energisystem"). Så vad är kategorierna av solcellsbatterier? Hur ska vi välja? Funktionell klassificering efter säkerhetskopieringsfunktion: 1. Hem UPS-strömförsörjning Detta är en industriklassad tjänst för reservkraft som kräver att sjukhus, datarum, federala myndigheter eller militära marknader vanligtvis behöver för kontinuerlig drift av deras viktiga och även känsliga enheter. Med en UPS-strömförsörjning i huset kanske lamporna i ditt hem inte ens flimrar om elnätet går sönder. De flesta hem behöver inte eller har inte för avsikt att betala för denna grad av pålitlighet – såvida de inte använder avgörande klinisk utrustning i ditt hem. 2. "Avbrottsbar" strömförsörjning (backup för fullt hus). Följande steg ner från en UPS är vad vi kommer att kalla som "avbrottsbar strömförsörjning", eller IPS. En IPS kommer säkert att göra det möjligt för hela ditt hus att fortsätta drivas på solenergi och batterier om nätet går ner, men du kommer säkert att uppleva en kort period (ett par sekunder) där allt blir svart eller grått i ditt hus som backup-system går in i utrustning. Du kan behöva återställa dina blinkande elektroniska klockor, men förutom det kommer du att kunna använda alla dina hushållsapparater som du normalt skulle göra så länge dina batterier räcker. 3. Strömförsörjning i nödsituation (delvis backup). Vissa reservkraftsfunktioner fungerar genom att aktivera en nödsituationskrets när den upptäcker att nätet faktiskt har minskat. Detta kommer att göra det möjligt för husets strömenheter som är kopplade till denna krets – vanligtvis kylskåp, lampor och några dedikerade eluttag – att fortsätta driva batterierna och/eller solcellspanelerna under strömavbrottet. Den här typen av backup är troligen ett av de mest populära, rimliga och budgetvänliga alternativen för hem runt om i världen, eftersom att köra ett helt hus på en batteribank snabbt kommer att tömma dem. 4. Delvis off-grid Solar & Storage System. Ett sista alternativ som kan vara iögonfallande är ett "delvis off-grid system". Med ett partiellt off-grid-system är konceptet att producera en hängiven "off-grid"-del av hemmet, som kontinuerligt arbetar på ett sol- och batterisystem som är tillräckligt stort för att underhålla sig själv utan att dra ström från nätet. På detta sätt förblir nödvändiga familjepartier (kylskåp, lampor, etc) på även om nätet går ner, utan någon form av störning. Dessutom, eftersom solenergi och batterier är dimensionerade för att fungera för evigt av sig själva utan nätet, skulle det inte finnas något behov av att allokera strömanvändning om inte extra enheter ansluts till kretsen utanför nätet. Klassificering från Battery Chemistry Technology: Bly-syra-batterier som backup för bostadsbatterier Bly-syra batterierär de äldsta uppladdningsbara batterierna och det billigaste batteriet som finns för energilagring på marknaden. De dök upp i början av förra seklet, på 1900-talet, och är fortfarande de föredragna batterierna i många applikationer på grund av deras robusthet och låga kostnad. Deras främsta nackdelar är deras låga energitäthet (de är tunga och skrymmande) och deras korta livslängd, som inte accepterar ett stort antal lastnings- och lossningscykler, blysyrabatterier kräver regelbundet underhåll för att balansera kemin i batteriet, så dess egenskaper gör den olämplig för medelhög till högfrekvent urladdning eller applikationer som varar i 10 år eller mer. De har också nackdelen med lågt urladdningsdjup, vilket vanligtvis är begränsat till 80 % i extrema fall eller 20 % vid normal drift, för längre livslängd. Överurladdning försämrar batteriets elektroder, vilket minskar dess förmåga att lagra energi och begränsar dess livslängd. Blysyrabatterier kräver konstant underhåll av laddningstillståndet och bör alltid förvaras i maximalt laddningstillstånd genom flytningstekniken (upprätthålla laddning med en liten elektrisk ström, tillräckligt för att avbryta självurladdningseffekten). Dessa batterier finns i flera versioner. De vanligaste är ventilerade batterier, som använder flytande elektrolyt, ventilreglerade gelbatterier (VRLA) och batterier med elektrolyt inbäddad i glasfibermatta (känd som AGM – absorberande glasmatta), som har medelprestanda och lägre kostnad jämfört med gelbatterier. Ventilreglerade batterier är praktiskt taget förseglade, vilket förhindrar läckage och uttorkning av elektrolyten. Ventilen verkar för att frigöra gaser i överladdade situationer. Vissa blybatterier är utvecklade för stationära industriella applikationer och kan acceptera djupare urladdningscykler. Det finns också en modernare version, som är bly-kol-batteriet. Kolbaserade material som läggs till elektroderna ger högre laddnings- och urladdningsströmmar, högre energitäthet och längre livslängd. En fördel med bly-syra-batterier (i alla dess varianter) är att de inte behöver ett sofistikerat laddningshanteringssystem (som är fallet med litiumbatterier, vilket vi kommer att se härnäst). Blybatterier är mycket mindre benägna att fatta eld och explodera när de överladdas eftersom deras elektrolyt inte är brandfarlig som litiumbatterier. Dessutom är lätt överladdning inte farligt i dessa typer av batterier. Även vissa laddningsregulatorer har en utjämningsfunktion som överladdar batteriet eller batteribanken något, vilket gör att alla batterier når fulladdat tillstånd. Under utjämningsprocessen kommer de batterier som så småningom blir fulladdade innan de andra att få sin spänning något ökad, utan risk, medan strömmen flyter normalt genom den seriella sammanslutningen av element. På så sätt kan vi säga att blybatterier har förmågan att utjämna naturligt och små obalanser mellan batterierna i ett batteri eller mellan batterierna i en bank innebär ingen risk. Prestanda:Effektiviteten hos blybatterier är mycket lägre än för litiumbatterier. Medan effektiviteten beror på laddningshastigheten, antas vanligtvis en effektivitet tur och retur på 85 %. Lagringskapacitet:Blybatterier finns i en rad spänningar och storlekar, men väger 2-3 gånger mer per kWh än litiumjärnfosfat, beroende på kvaliteten på batteriet. Batterikostnad:Blybatterier är 75 % billigare än litiumjärnfosfatbatterier, men låt dig inte luras av det låga priset. Dessa batterier kan inte laddas eller laddas ur snabbt, har en mycket kortare livslängd, har inget skyddande batterihanteringssystem och kan även behöva underhålla varje vecka. Detta resulterar i en totalt sett högre kostnad per cykel än vad som är rimligt för att minska energikostnaderna eller stödja tunga apparater. Litiumbatterier som backup för bostadsbatterier För närvarande är de mest kommersiellt framgångsrika batterierna litiumjonbatterier. Efter att litiumjonteknik har tillämpats på bärbara elektroniska enheter har den kommit in på områdena industriella applikationer, kraftsystem, solcellsenergilagring och elfordon. Litiumjonbatterieröverträffa många andra typer av laddningsbara batterier i många aspekter, inklusive energilagringskapacitet, antal driftcykler, laddningshastighet och kostnadseffektivitet. För närvarande är det enda problemet säkerhet, brandfarliga elektrolyter kan fatta eld vid höga temperaturer, vilket kräver användning av elektroniska kontroll- och övervakningssystem. Litium är den lättaste av alla metaller, har den högsta elektrokemiska potentialen och erbjuder högre volymetriska och massenergidensiteter än andra kända batteriteknologier. Litiumjonteknik har gjort det möjligt att driva användningen av energilagringssystem, främst förknippade med intermittenta förnybara energikällor (sol och vind), och har också drivit på införandet av elfordon. Litiumjonbatterier som används i kraftsystem och elfordon är av flytande typ. Dessa batterier använder den traditionella strukturen av ett elektrokemiskt batteri, med två elektroder nedsänkta i en flytande elektrolytlösning. Separatorer (porösa isoleringsmaterial) används för att mekaniskt separera elektroderna samtidigt som de tillåter fri rörelse av joner genom den flytande elektrolyten. Huvudfunktionen hos en elektrolyt är att tillåta ledning av jonström (bildad av joner, som är atomer med överskott eller brist på elektroner), samtidigt som det inte tillåter elektroner att passera igenom (som händer i ledande material). Utbytet av joner mellan positiva och negativa elektroder är grunden för funktionen hos elektrokemiska batterier. Forskning om litiumbatterier kan spåras tillbaka till 1970-talet och tekniken mognade och började användas kommersiellt runt 1990-talet. Litiumpolymerbatterier (med polymerelektrolyter) används nu i batteritelefoner, datorer och olika mobila enheter och ersätter äldre nickel-kadmiumbatterier, vars största problem är "minneseffekten" som gradvis minskar lagringskapaciteten. När batteriet laddas innan det är helt urladdat. Jämfört med äldre nickel-kadmium-batterier, speciellt blybatterier, har litiumjonbatterier en högre energitäthet (lagrar mer energi per volym), har en lägre självurladdningskoefficient och tål mer laddning och antalet urladdningscykler , vilket innebär en lång livslängd. Runt tidigt 2000-tal började litiumbatterier användas i bilindustrin. Runt 2010 fick litiumjonbatterier intresse för lagring av elektrisk energi i bostadsapplikationer ochstorskaliga ESS-system (Energy Storage System)., främst på grund av den ökade användningen av kraftkällor över hela världen. Intermittent förnybar energi (sol och vind). Litiumjonbatterier kan ha olika prestanda, livslängder och kostnader, beroende på hur de är tillverkade. Flera material har föreslagits, främst för elektroder. Vanligtvis består ett litiumbatteri av en metallisk litiumbaserad elektrod som bildar batteriets positiva pol och en kol (grafit) elektrod som bildar minuspolen. Beroende på vilken teknik som används kan litiumbaserade elektroder ha olika strukturer. De mest använda materialen för tillverkning av litiumbatterier och de viktigaste egenskaperna hos dessa batterier är följande: Litium- och koboltoxider (LCO):Hög specifik energi (Wh/kg), bra lagringskapacitet och tillfredsställande livslängd (antal cykler), lämplig för elektroniska enheter, nackdelen är specifik effekt (W/kg) Liten, minskar lastnings- och lossningshastigheten; Litium- och manganoxider (LMO):tillåt höga laddnings- och urladdningsströmmar med låg specifik energi (Wh/kg), vilket minskar lagringskapaciteten; Litium, nickel, mangan och kobolt (NMC):Kombinerar egenskaperna hos LCO- och LMO-batterier.Dessutom hjälper närvaron av nickel i kompositionen till att öka den specifika energin, vilket ger större lagringskapacitet. Nickel, mangan och kobolt kan användas i olika proportioner (för att stödja det ena eller det andra) beroende på typ av applikation. Sammantaget är resultatet av denna kombination ett batteri med bra prestanda, bra lagringskapacitet, lång livslängd och låg kostnad. Litium, nickel, mangan och kobolt (NMC):Kombinerar funktioner hos LCO- och LMO-batterier. Dessutom bidrar närvaron av nickel i kompositionen till att höja den specifika energin, vilket ger större lagringskapacitet. Nickel, mangan och kobolt kan användas i olika proportioner, beroende på typen av användning (för att gynna en eller annan egenskap). Generellt sett är resultatet av denna kombination ett batteri med bra prestanda, bra lagringskapacitet, bra livslängd och måttlig kostnad. Denna typ av batteri har använts flitigt i elfordon och är även lämplig för stationära energilagringssystem; Litiumjärnfosfat (LFP):LFP-kombinationen ger batterier god dynamisk prestanda (laddnings- och urladdningshastighet), förlängd livslängd och ökad säkerhet tack vare sin goda termiska stabilitet. Frånvaron av nickel och kobolt i deras sammansättning minskar kostnaderna och ökar tillgängligheten för dessa batterier för masstillverkning. Även om dess lagringskapacitet inte är den högsta, har den antagits av tillverkare av elfordon och energilagringssystem på grund av dess många fördelaktiga egenskaper, särskilt dess låga kostnad och goda robusthet; Litium och titan (LTO):Namnet syftar på batterier som har titan och litium i en av elektroderna, som ersätter kolet, medan den andra elektroden är densamma som används i en av de andra typerna (som NMC – litium, mangan och kobolt). Trots den låga specifika energin (vilket leder till minskad lagringskapacitet) har denna kombination bra dynamisk prestanda, bra säkerhet och kraftigt ökad livslängd. Batterier av denna typ kan ta emot mer än 10 000 driftscykler vid 100 % urladdningsdjup, medan andra typer av litiumbatterier accepterar cirka 2 000 cykler. LiFePO4-batterier överträffar bly-syra-batterier med extremt hög cykelstabilitet, maximal energitäthet och minimal vikt. Om batteriet regelbundet laddas ur från 50 % DOD och sedan fulladdat, kan LiFePO4-batteriet utföra upp till 6 500 laddningscykler. Så den extra investeringen lönar sig i längden, och pris/prestanda-förhållandet förblir oslagbart. De är det föredragna valet för kontinuerlig användning som solcellsbatterier. Prestanda:Att ladda och släppa batteriet har en total cykeleffektivitet på 98 % samtidigt som det laddas snabbt och släpps även inom tidsramar på mindre än 2 timmar – och ännu snabbare för en kortare livslängd. Lagringskapacitet: ett litiumjärnfosfatbatteri kan vara över 18 kWh, vilket tar mindre utrymme och väger mindre än ett blybatteri med samma kapacitet. Batterikostnad: Litiumjärnfosfat tenderar att kosta mer än blybatterier, men har vanligtvis en lägre cykelkostnad som ett resultat av längre livslängd