Посібник із резервного живлення батареї в житлових приміщеннях 2022 |Типи, витрати, вигоди..

Навіть у 2022 році фотоелектричні накопичувачі все ще залишаться найактуальнішою темою, а резервне живлення від побутових батарей є сегментом сонячної енергії, що найшвидше розвивається, створюючи нові ринки та можливості для розширення сонячних модернізацій для будинків і малих і великих підприємств у всьому світі.Житлові акумуляториє критично важливим для будь-якого сонячного будинку, особливо у випадку шторму чи іншої надзвичайної ситуації.Замість того, щоб експортувати надлишок сонячної енергії в мережу, як щодо зберігання її в акумуляторах на випадок надзвичайних ситуацій?Але як накопичена сонячна енергія може бути прибутковою?Ми повідомимо вам про вартість і рентабельність домашньої системи зберігання акумуляторів і окреслимо ключові моменти, про які слід пам’ятати, купуючи правильну систему зберігання. Що таке побутова система зберігання акумуляторів？Як це працює? Житловий накопичувальний акумулятор або фотоелектрична накопичувальна система є корисним доповненням до фотоелектричної системи, щоб скористатися перевагами сонячної системи, і відіграватиме все більш важливу роль у прискоренні заміни викопного палива відновлюваною енергією.Сонячна домашня батарея зберігає електроенергію, вироблену з сонячної енергії, і передає її оператору в потрібний час.Резервне живлення від акумулятора є екологічно чистою та економічною альтернативою газовим генераторам. Ті, хто використовує фотоелектричну систему для самостійного виробництва електроенергії, швидко досягнуть її меж.Опівдні система постачає багато сонячної енергії, тільки тоді вдома нікому її використовувати.З іншого боку, ввечері потрібна велика кількість електроенергії – але тоді сонце вже не світить.Щоб компенсувати цей дефіцит постачання, значно дорожча електроенергія закуповується в оператора мережі. У цій ситуації резервне живлення від житлової батареї майже неминуче.Це означає, що невикористана за день електроенергія доступна ввечері та вночі.Таким чином, власно вироблена електроенергія доступна цілодобово та незалежно від погоди.Таким чином, використання сонячної енергії власного виробництва збільшується до 80%.Ступінь самозабезпечення, тобто частка споживання електроенергії, яка покривається геліосистемою, зростає до 60 %. Житлова резервна батарея набагато менша за холодильник і може бути встановлена ​​на стіні в підсобному приміщенні.Сучасні системи зберігання містять велику кількість інтелекту, який може використовувати прогнози погоди та алгоритми самонавчання, щоб обмежити домогосподарство до максимального власного споживання.Досягти енергетичної незалежності ще ніколи не було так просто, навіть якщо дім залишається підключеним до мережі. Чи варта домашня система зберігання акумуляторів?Від яких факторів залежить? Житловий накопичувач акумулятора необхідний для того, щоб будинок, що працює на сонячних батареях, продовжував працювати під час відключень електромережі та, безсумнівно, додатково працював увечері.Але так само сонячні батареї покращують економіку системи, зберігаючи сонячну електричну енергію, яка, безсумнівно, була б пропонована назад у мережу зі збитками, лише для перерозподілу цієї електроенергії іноді, коли енергія є найдорожчою.Домашні акумуляторні батареї захищають власника сонячної енергії від збоїв у електромережі та захищають економіку системи від змін у системі цін на енергію. Варто інвестувати чи ні, залежить від кількох факторів: Рівень інвестиційних витрат. Чим менше вартість кіловат-години потужності, тим швидше окупиться система зберігання. Тривалість життясонячна домашня батарея Гарантія виробника 10 років є звичайною в галузі.Однак передбачається довший термін служби.Більшість домашніх сонячних батарей з літій-іонною технологією надійно працюють щонайменше 20 років. Частка власно спожитої електроенергії Чим більше накопичення сонячної енергії збільшує власне споживання, тим більша ймовірність того, що вона буде корисною. Вартість електроенергії при купівлі з мережі Коли ціни на електроенергію високі, власники фотоелектричних систем економлять, споживаючи власно вироблену електроенергію.У найближчі кілька років очікується зростання цін на електроенергію, тому багато хто вважає сонячні батареї розумною інвестицією. Тарифи на підключення до мережі Чим менше власники сонячних систем отримують за кіловат-годину, тим більше їм виплачується зберігати електроенергію, а не подавати її в мережу.Протягом останніх 20 років тарифи на підключення до мережі неухильно знижувалися і продовжуватимуть падати. Які типи домашніх акумуляторних систем зберігання енергії доступні? Системи резервного живлення від домашніх акумуляторів пропонують численні переваги, включаючи стійкість, економію коштів і децентралізоване виробництво електроенергії (також відоме як «домашні розподілені енергетичні системи»).Отже, які категорії сонячних домашніх батарей?Як нам вибрати? Функціональна класифікація за резервною функцією: 1. Домашній ДБЖ Це послуга промислового рівня для резервного живлення, яке зазвичай вимагається лікарнями, кімнатами обробки даних, федеральним урядом або військовими ринками для безперервної роботи їхніх основних, а також чутливих пристроїв.З домашнім джерелом безперебійного живлення світло у вашому домі може навіть не мерехтіти, якщо мережа живиться з ладу.Більшість будинків не потребують або не мають наміру платити за такий ступінь надійності, якщо вони не використовують важливе клінічне обладнання у вашому домі. 2. «Безперебійне» джерело живлення (повне домашнє резервне живлення). Наступним кроком у порівнянні з ДБЖ є те, що ми називатимемо «джерелом безперебійного живлення» або IPS.IPS, безсумнівно, дозволить всьому вашому дому продовжувати працювати на сонячних батареях і батареях, якщо мережа вийде з ладу, але ви точно відчуєте короткий період (кілька секунд), коли все стане чорним або сірим у вашому домі як резервна система входить до обладнання.Можливо, вам знадобиться скинути миготливі електронні годинники, але крім цього ви зможете використовувати всі свої побутові прилади, як зазвичай, доки вистачає заряду батарей. 3. Аварійне електропостачання (часткове резервування). Деякі функції резервного живлення працюють, активуючи схему аварійної ситуації, коли виявляють, що мережа фактично зменшилася.Це дозволить домашнім електропристроям, підключеним до цього контуру – як правило, холодильникам, світильникам, а також кільком спеціальним електричним розеткам – продовжувати працювати від батарей та/або фотоелектричних панелей протягом періоду відключення.Цей тип резервного живлення, швидше за все, буде одним із найпопулярніших, розумних і бюджетних варіантів для будинків у всьому світі, оскільки використання цілого будинку від акумулятора швидко розряджатиме їх. 4. Частково автономна сонячна система та система зберігання. Останнім варіантом, який може привернути увагу, є «часткова автономна система».Концепція частково відключеної від електромережі системи полягає в тому, щоб створити спеціальну «поза мережевою» зоною будинку, яка постійно працює від сонячної та акумуляторної системи, достатньої для самообслуговування, не споживаючи електроенергію з мережі.Таким чином, необхідні для сім’ї частини (холодильники, світло тощо) залишаються ввімкненими, навіть якщо мережа вимикається, без будь-яких перебоїв.Крім того, оскільки розміри сонячних батарей і батарей розраховані на вічну автономну роботу без мережі, не буде потреби розподіляти споживання електроенергії, якщо додаткові пристрої не будуть підключені до автономної мережі. Класифікація з технології хімії акумуляторів: Свинцево-кислотні батареї як резервна батарея в житлових приміщеннях Свинцево-кислотні акумуляторице найстаріші акумуляторні батареї та найдешевша батарея для накопичення енергії на ринку.Вони з’явилися на початку минулого століття, у 1900-х роках, і донині залишаються кращими батареями в багатьох сферах застосування завдяки своїй міцності та низькій вартості. Їх основними недоліками є низька щільність енергії (вони важкі та громіздкі) і короткий термін служби, несприйняття великої кількості циклів завантаження та розвантаження, свинцево-кислотні батареї вимагають регулярного обслуговування, щоб збалансувати хімічний склад батареї, тому її характеристики зробити його непридатним для розряду середньої та високої частоти або застосувань, які тривають 10 років або більше. Вони також мають недолік у низькій глибині розряду, яка зазвичай обмежена 80% у крайніх випадках або 20% у звичайній експлуатації, для довшого терміну служби.Надмірний розряд призводить до погіршення стану електродів батареї, що зменшує її здатність накопичувати енергію та обмежує термін її служби. Свинцево-кислотні батареї вимагають постійної підтримки свого зарядженого стану, і їх слід завжди зберігати на максимальному рівні заряду за допомогою техніки флотації (підтримка заряду за допомогою невеликого електричного струму, достатнього для усунення ефекту саморозряду). Ці батареї можна знайти в декількох версіях.Найпоширенішими є вентильовані батареї, які використовують рідкий електроліт, гелеві батареї з вентильним регулюванням (VRLA) і батареї з електролітом, вбудованим у скловолоконний мат (відомий як AGM – абсорбуючий скляний килимок), які мають проміжну продуктивність і меншу вартість порівняно з гелевими батареями. Акумулятори з вентильним регулюванням практично герметичні, що запобігає витіканню і висиханню електроліту.Клапан діє на випуск газів у ситуаціях надмірного заряду. Деякі свинцево-кислотні батареї розроблені для стаціонарних промислових застосувань і можуть приймати більш глибокі цикли розряду.Існує також більш сучасна версія, це свинцево-вугільний акумулятор.Матеріали на основі вуглецю, додані до електродів, забезпечують вищі струми заряду та розряду, вищу щільність енергії та довший термін служби. Однією з переваг свинцево-кислотних акумуляторів (у будь-якому з його варіантів) є те, що їм не потрібна складна система керування зарядом (як у випадку з літієвими акумуляторами, які ми побачимо далі).Свинцеві батареї мають набагато менше шансів загорятися та вибухати при надмірному зарядженні, оскільки їх електроліт не є горючим, як електроліт літієвих батарей. Крім того, невелике перезарядження не є небезпечним для цих типів акумуляторів.Навіть деякі контролери заряду мають функцію вирівнювання, яка злегка перезаряджає батарею або блок батарей, змушуючи всі батареї досягати повністю зарядженого стану. Під час процесу вирівнювання напруга акумуляторів, які врешті-решт повністю зарядяться раніше за інших, буде трохи збільшена, без ризику, тоді як струм нормально протікає через послідовне з’єднання елементів.Таким чином, ми можемо сказати, що свинцеві батареї мають здатність до природного вирівнювання, і невеликий дисбаланс між батареями батареї або між батареями банку не створює ризику. Продуктивність:Ефективність свинцево-кислотних акумуляторів значно нижча, ніж у літієвих.У той час як ефективність залежить від швидкості заряду, зазвичай передбачається, що ефективність в обидва кінці становить 85%. Ємність зберігання:Свинцево-кислотні батареї бувають різних напруг і розмірів, але важать у 2-3 рази більше на кВт/год, ніж літій-залізо-фосфатні, залежно від якості батареї. Вартість батареї:Свинцево-кислотні акумулятори на 75% дешевші, ніж літій-залізо-фосфатні акумулятори, але нехай вас не обманює низька ціна.Ці батареї не можна швидко заряджати або розряджати, вони мають значно коротший термін служби, не мають захисної системи керування батареями, а також можуть потребувати щотижневого обслуговування.Це призводить до загальних вищих витрат на цикл, ніж це розумно для зменшення витрат на електроенергію або підтримки потужних приладів. Літієві батареї як резервна батарея В даний час найбільш комерційно успішними акумуляторами є літій-іонні акумулятори.Після того, як літій-іонна технологія була застосована до портативних електронних пристроїв, вона увійшла в галузі промислового застосування, енергетичних систем, фотоелектричних накопичувачів енергії та електромобілів. Літій-іонні акумуляториперевершують багато інших типів акумуляторних батарей у багатьох аспектах, включаючи ємність накопичувача енергії, кількість робочих циклів, швидкість заряджання та економічну ефективність.Наразі питання лише в безпеці, легкозаймисті електроліти можуть загорятися при високих температурах, що вимагає використання електронних систем контролю та моніторингу. Літій є найлегшим з усіх металів, має найвищий електрохімічний потенціал і забезпечує вищу об’ємну та масову щільність енергії, ніж інші відомі технології акумуляторів. Літій-іонна технологія зробила можливим стимулювати використання систем накопичення енергії, в основному пов’язаних з періодичними відновлюваними джерелами енергії (сонячної та вітрової), а також сприяла прийняттю електромобілів. Літій-іонні батареї, які використовуються в системах живлення та електромобілях, мають рідинний тип.У цих батареях використовується традиційна структура електрохімічної батареї з двома електродами, зануреними в розчин рідкого електроліту. Сепаратори (пористі ізоляційні матеріали) використовуються для механічного розділення електродів, забезпечуючи при цьому вільний рух іонів через рідкий електроліт. Основна особливість електроліту полягає в тому, щоб дозволяти проводити іонний струм (утворений іонами, які є атомами з надлишком або нестачею електронів), але не пропускати електрони (як це відбувається в провідних матеріалах).В основі функціонування електрохімічних акумуляторів лежить обмін іонами між позитивним і негативним електродами. Дослідження літієвих батарей можна простежити до 1970-х років, а технологія дозріла та почала комерційне використання приблизно в 1990-х роках. Літій-полімерні батареї (з полімерними електролітами) зараз використовуються в акумуляторних телефонах, комп'ютерах і різних мобільних пристроях, замінюючи старі нікель-кадмієві батареї, основною проблемою яких є «ефект пам'яті», який поступово зменшує ємність.Коли акумулятор заряджається до того, як він повністю розрядиться. Порівняно зі старими нікель-кадмієвими батареями, особливо свинцево-кислотними, літій-іонні батареї мають вищу щільність енергії (зберігають більше енергії на об’єм), мають нижчий коефіцієнт саморозряду та можуть витримувати більшу кількість циклів заряджання та розряду. , що означає тривалий термін служби. Приблизно на початку 2000-х років літієві батареї почали використовувати в автомобільній промисловості.Приблизно в 2010 році літій-іонні батареї зацікавилися накопиченням електроенергії в житлових приміщеннях івеликомасштабні системи ESS (Energy Storage System).головним чином через збільшення використання джерел електроенергії в усьому світі.Переривчаста відновлювана енергія (сонячна та вітрова). Літій-іонні батареї можуть мати різну продуктивність, термін служби та вартість залежно від способу їх виробництва.Було запропоновано кілька матеріалів, головним чином для електродів. Як правило, літієва батарея складається з металевого літієвого електрода, який утворює позитивну клему батареї, і вугільного (графітового) електрода, який формує негативну клему. Залежно від використовуваної технології електроди на основі літію можуть мати різну структуру.Найпоширеніші матеріали для виготовлення літієвих батарей і основні характеристики цих батарей такі: Оксиди літію та кобальту (LCO):Висока питома енергія (Вт·год/кг), хороша ємність для зберігання та задовільний термін служби (кількість циклів), підходить для електронних пристроїв, недоліком є ​​питома потужність (Вт/кг) Мала, зменшує швидкість завантаження та розвантаження; Оксиди літію та марганцю (LMO):допускають високі струми заряду та розряду з низькою питомою енергією (Вт·год/кг), що зменшує ємність накопичувача; Літій, нікель, марганець і кобальт (NMC):Поєднує в собі властивості акумуляторів LCO і LMO. Крім того, наявність нікелю в складі сприяє збільшенню питомої енергії, забезпечуючи більшу ємність накопичувача.Нікель, марганець і кобальт можна використовувати в різних пропорціях (для підтримки того чи іншого) залежно від типу застосування.Загалом результатом такої комбінації є батарея з хорошою продуктивністю, хорошою ємністю, тривалим терміном служби та низькою ціною. Літій, нікель, марганець і кобальт (NMC):Поєднує в собі характеристики батарей LCO та LMO.Крім того, наявність нікелю в складі сприяє підвищенню питомої енергії, забезпечуючи більшу накопичувальну ємність.Нікель, марганець і кобальт можна використовувати в різних пропорціях, залежно від типу застосування (для переваги тієї чи іншої характеристики).Загалом результатом такої комбінації є батарея з хорошою продуктивністю, хорошою ємністю, тривалим терміном служби та помірною ціною.Цей тип батареї широко використовується в електромобілях, а також підходить для стаціонарних систем зберігання енергії; Літій-залізофосфат (LFP):Комбінація LFP забезпечує батареї хорошими динамічними характеристиками (швидкість заряду та розряду), подовженим терміном служби та підвищеною безпекою завдяки гарній термічній стабільності.Відсутність в їх складі нікелю і кобальту знижує вартість і підвищує доступність цих батарей для масового виробництва.Хоча його накопичувальна ємність не є найвищою, його взяли на озброєння виробники електромобілів і систем накопичення енергії завдяки багатьом перевагам, особливо його низькій вартості та хорошій міцності; Літій і титан (LTO):Назва відноситься до акумуляторів, в одному з електродів яких є титан і літій, які замінюють вуглець, тоді як другий електрод використовується в одному з інших типів (наприклад, NMC – літій, марганець і кобальт).Незважаючи на низьку питому енергію (що означає зменшену ємність накопичувача), ця комбінація має хороші динамічні характеристики, добру безпеку та значно збільшений термін служби.Батареї цього типу витримують більше 10 000 циклів роботи при 100% глибині розряду, тоді як інші типи літієвих батарей витримують близько 2000 циклів. Батареї LiFePO4 перевершують свинцево-кислотні батареї завдяки надзвичайно високій циклічній стабільності, максимальній щільності енергії та мінімальній вазі.Якщо акумулятор регулярно розряджати з DOD 50%, а потім повністю заряджати, акумулятор LiFePO4 може виконувати до 6500 циклів заряджання.Таким чином, додаткові інвестиції окупляться в довгостроковій перспективі, а співвідношення ціна/продуктивність залишається неперевершеним.Вони є кращим вибором для постійного використання в якості сонячних батарей. Продуктивність:Заряджання й розряджання батареї забезпечує загальну ефективність циклу 98%, при цьому вона швидко заряджається, а також розряджається менш ніж за 2 години – і навіть швидше для скороченого терміну служби. Ємність для зберігання: літій-залізо-фосфатні акумулятори можуть мати ємність понад 18 кВт/год, що займає менше місця та важить менше, ніж свинцево-кислотний акумулятор такої ж ємності. Вартість батареї: Літій-залізофосфат, як правило, коштує дорожче, ніж свинцево-кислотні батареї, але зазвичай має нижчу вартість циклу в результаті більшої довговічності