[Najnowsze] Jak skonfigurować zestaw magazynowania energii dla domu ?

W miarę jak świat staje się coraz bardziej zależny od technologii, przerwy w dostawie prądu mogą stać się poważną niedogodnością. Domowy akumulator zapasowy to skuteczne rozwiązanie, które gwarantuje, że nigdy nie stracisz zasilania, niezależnie od okoliczności. W tym artykule omówimy zalety domowego akumulatora zapasowego i pokażemy, jak wybrać odpowiedni do swoich potrzeb.

Domowe urządzenia do magazynowania energii elektrycznej służą do magazynowania energii elektrycznej i wykorzystywania jej w razie potrzeby – nazywane są również produktami do magazynowania energii elektrycznej lub „systemami magazynowania energii w akumulatorach” (BESS). Podstawowym elementem domowego magazynu energii są akumulatory, głównie litowo-jonowe lub kwasowo-ołowiowe. akumulator kwasowy. Pozostałe komponenty to inwertery, które mogą inteligentnie sterować systemem ładowania i rozładowywania.

Część 1. Korzyści z posiadania zapasowego akumulatora

1.1 Zapewnienie nieprzerwanego zasilania:

Dzięki zapasowemu akumulatorowi możesz mieć pewność, że Twoje urządzenia i sprzęty będą zasilane nawet podczas przerw w dostawie prądu. Jest to szczególnie istotne w przypadku systemów o znaczeniu krytycznym, takich jak sprzęt medyczny, systemy bezpieczeństwa i urządzenia komunikacyjne.

1.2 Ochrona przeciwprzepięciowa:

Bateria zapasowa może również chronić Twoje urządzenia przed skokami napięcia, które mogą uszkodzić delikatne urządzenia elektroniczne. Akumulator działa jak bufor, pochłaniając nadmiar napięcia i zapobiegając jego dotarciu do urządzeń.

1.3 Komfort i mobilność:

Baterie zapasowe są zazwyczaj przenośne i można je łatwo zabrać wszędzie. Dzięki temu są wygodnym rozwiązaniem, umożliwiającym zasilanie urządzeń w podróży, na przykład podczas wypraw kempingowych, długich dojazdów do pracy lub imprez na świeżym powietrzu.

1.4 Oszczędzaj pieniądze:

W niektórych przypadkach zapasowy akumulator może na dłuższą metę okazać się oszczędnością pieniędzy. Na przykład, jeśli posiadasz akumulator zasilany energią słoneczną, możesz zmniejszyć rachunki za prąd, wykorzystując darmową, odnawialną energię do zasilania swoich urządzeń.

1.5 Przyjazny dla środowiska:

Korzystanie z zapasowego akumulatora może być również rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska, gdyż zmniejsza zależność od nieodnawialnych źródeł energii i pomaga ograniczyć ślad węglowy.

Część 2. Co musisz wiedzieć przed przygotowaniem systemu magazynowania energii w domu

Głównymi elementami domowego systemu magazynowania energii są panele słoneczne, urządzenia do magazynowania energii i akumulatory. Formularz pokazany na powyższym obrazku służy do skonfigurowania magazynu energii w garażu, z którego będą korzystać nasze pojazdy elektryczne.

Systemy magazynowania energii dzielą się na jednofazowe i trójfazowe. Poniższy rysunek przedstawia prosty schemat systemu magazynowania energii. Oprócz trzech głównych komponentów obejmuje również liczniki energii elektrycznej, obciążenia domowe itp. Niezależnie od tego, czy jest to układ jednofazowy czy trójfazowy, istnieją odpowiednie rozwiązania.

2.1 Prąd jednofazowy i trójfazowy

Energia elektryczna to prędkość, z jaką energia elektryczna jest przesyłana lub wykorzystywana. Zazwyczaj wyraża się ją w watach (W) lub kilowatach (kW). Pojęcia zasilania jednofazowego i trójfazowego odnoszą się do różnych metod przesyłu energii elektrycznej.

Prąd jednofazowy to pojedyncza fala prądu przemiennego (AC) płynąca przez pojedynczy przewodnik.Jest często stosowany w gospodarstwach domowych i małych firmach, gdzie zapotrzebowanie na energię elektryczną jest niskie. Prąd jednofazowy nazywany jest także prądem jednofazowym.

Z kolei prąd trójfazowy to rodzaj prądu wielofazowego, w którym wykorzystuje się trzy przebiegi prądu przemiennego przesunięte względem siebie o 120 stopni. Jest szeroko stosowany w zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych, gdzie zapotrzebowanie na energię elektryczną jest duże. Prąd trójfazowy jest również bardziej wydajny niż prąd jednofazowy, ponieważ pozwala na bardziej równomierny rozkład obciążenia.

Podsumowując, prąd jednofazowy to pojedyncza fala prądu przemiennego przepływająca przez pojedynczy przewodnik, natomiast prąd trójfazowy to rodzaj prądu wielofazowego, w którym występują trzy fale prądu przemiennego przesunięte względem siebie o 120 stopni.

2.2 Akumulator do magazynowania energii (akumulator LiFePO4 kontra akumulator kwasowo-ołowiowy)

Zalecane jest stosowanie baterii litowych. Baterie litowe składają się z litu metalicznego lub stopu litu jako materiału elektrody ujemnej i wykorzystują roztwory elektrolitu nie będące roztworem wodnym. Mają wiele zalet, takich jak duża energia, długa żywotność i niska waga. Są one powszechnie stosowane w systemach magazynowania energii, takich jak elektrownie wodne, cieplne, wiatrowe i słoneczne itp.

typ baterii	akumulator kwasowo-ołowiowy	LiFePO4 bateria
gęstość energii	Niski	3 razy wyższe niż w Los Angeles
opór wewnętrzny i samorozładowanie	Wysoki	Niski
szybkość rozładowania energii	30%-40%	80%-90%
tolerancja temperatury	Niski	Wysoki
Bezpieczeństwo	Niski (obecność substancji toksycznych)	Doskonały (brak ryzyka pożaru/wybuchu)
życie	400 (zwykle trwa to od 3 do 5 lat)	2000 (do 10 lat i więcej)

Porównanie samorozładowania akumulatorów LiFePO4 i LA

Porównanie tolerancji temperaturowej akumulatorów LiFePO4 i LA

Przykładowe produkty LFP:

LFP-100: Timeusb 12V 100Ah na akumulator LiFePO4

LFP-50: Timeusb 12V LiFePO4 50Ah na baterię

2.3 Tryby pracy

Tryb 1. Priorytet zużycia obciążenia: PV – akumulator – sieć

1. Energia elektryczna generowana przez ogniwa fotowoltaiczne jest dostarczana priorytetowo do odbiorców, nadmiar energii elektrycznej jest magazynowany w akumulatorze, a nadmiar energii elektrycznej jest sprzedawany do sieci; Jeżeli moc PV jest niewystarczająca, akumulator zostanie rozładowany w celu wykorzystania przez obciążenie.
2. W przypadku awarii sieci energetycznej obciążenie na wyjściu podłączonym do sieci nie może działać; Jednakże obciążenie na wyjściu poza siecią może działać normalnie i być zasilane przez instalację fotowoltaiczną i akumulator.

Tryb 2ustawienia trybu oszczędzania energii

Uwaga: W trybie ogólnym zasilanie sieciowe nie ładuje akumulatora. Gdy włączony jest tryb oszczędzania energii, można ustawić czas ładowania i rozładowywania akumulatora.

Główną funkcją trybu ekonomicznego jest wygładzanie szczytów i wypełnianie dolin. Może wykorzystać energię z sieci do naładowania akumulatora podczas wieczornego minimum i użyć jej do zasilania obciążenia w godzinach szczytu w ciągu dnia. Tryb ten pozwala zmniejszyć różnice między szczytami i dolinami, a tym samym obniżyć koszty energii elektrycznej.

Część 3. Jak skonfigurować pojemność baterii?

Przy wyborze akumulatora należy wziąć pod uwagę jego obciążenie, niezależnie od tego, czy będzie on używany codziennie, czy jako akumulator zapasowy. Jeśli pojemność akumulatora jest zbyt duża, następuje jego marnotrawstwo, a po wykorzystaniu zmagazynowanej energii akumulator nie zostanie w pełni naładowany.

Jaki jest zatem najszybszy i najbardziej bezpośredni sposób na wybór najlepszego rozwiązania w zakresie pojemności akumulatora w kontekście magazynowania energii w gospodarstwie domowym?

Obecnie większość gospodarstw domowych korzysta z magazynów energii, aby dostosować zużycie energii elektrycznej z sieci. Takie rozwiązanie potocznie nazywane jest magazynowaniem energii podłączonym do sieci. W przypadku magazynowania energii podłączonego do sieci, główne cele można podzielić na trzy kategorie: własne wykorzystanie energii fotowoltaicznej (wyższe koszty energii elektrycznej lub brak dotacji), szczytowe i dolne ceny energii elektrycznej oraz zasilanie awaryjne (niestabilność sieci lub duże obciążenia).

3.1 Zwiększenie wskaźnika autokonsumpcji fotowoltaiki

Głównym celem tego scenariusza jest zainstalowanie systemu magazynowania energii fotowoltaicznej w celu zmniejszenia rachunków za prąd, gdy ceny energii są wysokie lub dotacje na fotowoltaikę podłączoną do sieci są niskie (brak dotacji), tak aby pozostała energia systemu fotowoltaicznego, z wyjątkiem energii wykorzystywanej w ciągu dnia, mogła być magazynowana i magazynowana podczas korzystania z niej w nocy.

Zużycie energii elektrycznej w gospodarstwach domowych dzielimy na zużycie dzienne (okresy, w których wytwarzana jest duża ilość energii elektrycznej z ogniw fotowoltaicznych) i zużycie nocne (okresy, w których wytwarzana jest mała ilość energii elektrycznej z ogniw fotowoltaicznych lub jej brak). Zgodnie z powyższym celem idealną sytuacją powinno być, aby energia elektryczna wytworzona przez ogniwa fotowoltaiczne pokrywała dzienne zużycie energii elektrycznej, a po zmagazynowaniu, jedynie zużycie energii elektrycznej w nocy.

Oznacza to, że efektywna pojemność akumulatora powinna być w przybliżeniu równa wygenerowanej energii fotowoltaicznej pomniejszonej o dzienne zużycie energii. Ale to tylko sytuacja idealna. Ponadto, aby uniknąć nadmiaru pojemności akumulatora (aby uniknąć rozładowania w nocy), musimy upewnić się, że efektywna moc akumulatora nie przekracza zużycia energii w nocy.

Wymaga to szczegółowego zrozumienia przepisów regulujących zużycie energii elektrycznej w gospodarstwach domowych oraz znajomości zasad ustalania priorytetu dostaw energii elektrycznej w systemie magazynowania energii.

Rodzina wyposażona jest w instalację fotowoltaiczną o mocy 5 kW, dzienna produkcja energii elektrycznej wynosi około 17,5 kWh. Średnie dzienne zużycie energii elektrycznej w gospodarstwie domowym wynosi około 20 kWh, z czego średnie dzienne zużycie energii elektrycznej wynosi 5 kWh w ciągu dnia i 15 kWh w nocy. Wówczas efektywna moc akumulatora powinna wynosić około 17,5-5 = 12,5 kWh i wówczas spełniony jest również warunek, że nie zostanie przekroczony nocny pobór mocy (12,5 kWh ≤ 15 kWh). Dlatego najlepszy dostępny akumulator dla tej rodziny ma pojemność 12,5 kWh.

3.2 Przytnij szczyty i wypełnij doliny, aby zmniejszyć rachunki za prąd

Głównym celem tego scenariusza jest ładowanie akumulatora w ciągu dnia, gdy ceny prądu są niskie i rozładowywanie go w nocy, gdy ceny prądu są najwyższe, co pozwala na zmniejszenie całkowitego rachunku za prąd.

Zużycie energii elektrycznej w gospodarstwach domowych dzielimy na zużycie energii elektrycznej w ciągu dnia (okres najniższych cen prądu) i zużycie energii elektrycznej w nocy (okres najwyższych cen prądu). W tym scenariuszu idealnym rozwiązaniem jest „wykorzystanie pozostałej energii po zasilaniu energią słoneczną i doprowadzenie jej do sieci w celu naładowania akumulatora w ciągu dnia, a energii akumulatora należy używać akurat w nocy (kiedy cena prądu osiąga szczyt)”.

Oznacza to, że efektywna pojemność akumulatora mniej więcej odpowiada nocnemu zużyciu energii elektrycznej przez rodzinę. Pojemność akumulatora obliczona na podstawie zużycia energii w nocy stanowi jednak tylko maksymalną wymaganą wartość.

Jeśli chodzi o koszty akumulatorów, fundamentalnie konieczne jest kompleksowe rozważenie trzech poziomów mocy systemu fotowoltaicznego, inwestycji w akumulatory i oszczędności na cenie energii elektrycznej, aby określić optymalny stosunek. Jednocześnie należy zadbać o to, aby czas rozładowania akumulatora nie był dłuższy niż nocny pobór prądu.

Rodzina z zainstalowaną instalacją fotowoltaiczną o mocy 5 kW ma średnie dzienne zużycie energii elektrycznej wynoszące około 20 kWh, a w nocy (zakładając, że szczyt i najniższy poziom cen energii elektrycznej przypadają między godziną 17:00 a 22:00 i trwają łącznie 5 godzin) zużycie energii elektrycznej wynosi 15 kWh. Zakładając, że efektywna pojemność akumulatora pokryje 2/3 nocnego zużycia energii elektrycznej przez rodzinę, jest to najlepszy punkt zwrotu z inwestycji.

Wówczas efektywna moc akumulatora powinna wynosić około 15*2/3=10 kWh. W tym momencie pojemność akumulatora wynosi około 10 kWh/5 kW = 2 godziny, co jest równe lub mniejsze niż 5 godzin nocnego zużycia energii elektrycznej. Dlatego najlepszym dostępnym akumulatorem dla tej rodziny jest akumulator o mocy 10 kWh.

3.3 Jako zapasowe źródło zasilania w obszarach o niestabilnej sieci energetycznej

Kiedy system magazynowania energii wykorzystywany jest jako awaryjne źródło zasilania, wykorzystuje się go głównie na obszarach o niestabilnej sieci energetycznej lub w sytuacjach dużego obciążenia. Na przykład podstawowe oświetlenie rodziny, lodówki, komputery stacjonarne itp.; sala danych parku przemysłowego, ważny sprzęt parku przemysłowego, sprzęt oświetleniowy i wentylacyjny parku hodowlanego, itp.

Przy projektowaniu pojemności akumulatora, którego głównym celem jest zasilanie awaryjne, należy przede wszystkim wziąć pod uwagę, czy akumulator może dostarczać energię wymaganą przez obciążenie krytyczne, gdy jest odłączony od sieci przez najdłuższy czas (najdłuższy przewidywany czas przerwy w dostawie prądu). w tym konieczność uwzględnienia przypadku braku instalacji fotowoltaicznej w nocy.

W tym scenariuszu pojemność akumulatora można obliczyć stosunkowo łatwo. Aby najpierw określić pojemność akumulatora, wystarczy wypisać wszystkie główne obciążenia i obliczyć pobór mocy przez wszystkie obciążenia podczas najdłuższej przerwy w dostawie prądu.

Biorąc za przykład ważny obiekt komercyjny, istotnym obciążeniem jest 10 szaf w centrum danych, a pobór mocy każdej szafy wynosi 3 kW. Przewidywany maksymalny czas przestoju wynosi około 4 godzin. Według obliczeń efektywna pojemność akumulatora w tym projekcie powinna wynosić 10*3kW*4h=120kWh.Dlatego też optymalna pojemność akumulatora dla tego projektu przemysłowo-komercyjnego wynosi 120 kWh.

Powyższe trzy sytuacje stanowią najczęstsze wymagania stawiane instalacjom systemów magazynowania energii podłączonych do sieci. Istnieją zasady, których należy przestrzegać przy doborze pojemności akumulatora. Jednak w praktycznych zastosowaniach dwa lub więcej wymagań może się pokrywać, co wymaga szczegółowej analizy wymagań i ostatecznie określenia najbardziej odpowiedniej pojemności akumulatora.

Ponadto w powyższej analizie zwróciliśmy uwagę na efektywną wydajność akumulatora. Jednak przy wyborze akumulatora należy wziąć pod uwagę także obciążenie udarowe, głębokość rozładowania akumulatora (DOD), utratę wydajności systemu, wydajność magazynowania energii i oczekiwany zwrot z inwestycji. I wiele innych sytuacji.

Dlatego przy wyborze pojemności akumulatora należy wziąć pod uwagę wydajność całej rodziny lub scenariusze użytkowania całego systemu. Szczególnie istotny jest wybór najlepszych dostawców sprzętu i integracji systemów.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące magazynowania energii dla gospodarstw domowych

1. Czy akumulator działa bez modułów solarnych?

Akumulator może działać również bez modułów fotowoltaicznych, ale jest to możliwe tylko wtedy, gdy dostępna jest alternatywna metoda ładowania.

2. Czy można później dodać do akumulatora panele słoneczne?

Jeśli Twój domowy akumulator zapasowy lub przenośna stacja zasilania może być ładowana energią słoneczną, możesz zainstalować panele słoneczne w późniejszym terminie. Elektrownie te można zazwyczaj nabyć pojedynczo lub w pakiecie z modułami fotowoltaicznymi (PV). Ponadto możesz stosować różne rodzaje modułów w różnych scenariuszach, łącząc sztywne moduły fotowoltaiczne na dachu z modułami przenośnymi przeznaczonymi do aktywności na świeżym powietrzu. Dzięki uniwersalnej konstrukcji wszystkie te panele można podłączyć do tego samego akumulatora.

Wniosek

Akumulator zasilania awaryjnego to opłacalna inwestycja dla każdego właściciela domu, który chce mieć pewność niezawodnego zasilania nawet w przypadku zaniku zasilania. Biorąc pod uwagę korzyści płynące z oszczędzania pieniędzy, redukcji emisji dwutlenku węgla i zapewnienia niezawodnego źródła zasilania, nic dziwnego, że domowe akumulatory zapasowe cieszą się coraz większą popularnością.

W artykule zaprezentowano różne możliwości przygotowania własnego systemu magazynowania energii. Mam nadzieję, że to pomoże.