Съхранение на енергия и какво трябва да знаете за него
Модернизиране на съхранение на електроенергия за фотоволтаични системи
Основни фигури на слънчева батерия
Фотоволтаичните системи за съхранение увеличават самопотреблението на слънчева енергия и спестяват енергийни разходи, държавата насърчава с безвъзмездни средства и нисколихвени заеми
Интересни факти за съхранението на електричество. Слънчевата енергия от фотоволтаичните системи може и трябва да се съхранява ефективно, защото слънцето не свети 24 часа в денонощието. Но по време на обяд има изобилие от слънчева енергия - само с малко използване на електроенергията, така че обществените енергийни мрежи вече могат да достигнат своите граници. Системите за съхранение на батерии и управление на енергията предлагат ефективно решение тук. Батериите са особено мощни устройства за краткосрочно съхранение.
Според констатациите на Института за слънчеви енергийни системи на Фраунхофер, публикувани в „Проучване за съхранение през 2013 г.“, използването на системи за съхранение на батерии значително облекчава натоварването на електрическата мрежа, докато потребителите могат значително да намалят енергийните си разходи. Освен това има промяна в политиката на финансиране: от една страна, тарифата за подаване на слънчева електроенергия пада, от друга страна
PV съхранението се подпомага с държавни средства от май 2013 г. Домакинствата и обществените електропреносни мрежи се възползват от това.
Литиево-йонни или оловни батерии?
Системите за съхранение на батерии се състоят основно от две части: батерия и инвертор или контролер за зареждане. Литиево-йонният и оловният гел играят най-голямата роля на пазара. И двете технологии имат предимства: системите за оловни батерии са изпробвани и тествани дълго време, а системите за литиеви батерии са все още сравнително нови и значително по-скъпи. В замяна обаче те предлагат повече цикли на зареждане в дългосрочен план, така че имат по-дълъг експлоатационен живот. Междувременно оловният гел почти не играе роля на пазара, литиево-йонната технология се утвърди и цените спаднаха драстично.
Със системи за съхранение операторите на фотоволтаични системи могат да съхраняват слънчевата енергия от покрива си и да я използват сами, вместо да я подават до голяма степен в обществената мрежа. Изображение: Устройство за съхранение на енергия от VARTA Microbatteries
Самопотреблението на слънчева енергия има приоритет - и си заслужава
Интелигентният инвертор/регулатор на зареждане контролира зареждането на батерията или захранването в обществената електрическа мрежа. Ако слънцето грее интензивно, слънчевата енергия се използва предимно за самопотребление. Ако се получи повече енергия, отколкото е необходимо, батерията се зарежда едновременно. Само когато батерията е напълно заредена, фотоволтаичната система захранва слънчевата енергия в обществената мрежа.
С оглед на текущите производствени разходи за слънчева енергия за частни системи от около 14 цента/kWh и покупна цена на електроенергия от домакинството от около 28 цента/kWh, прякото потребление се превърна в икономически изгодна алтернатива.
Основното предимство на енергийния магазин е, че слънчевата енергия може да бъде „временно съхранявана“. Вечер, когато слънцето залязва, едно домакинство може да използва временно съхранената слънчева енергия със закъснение. Фотоволтаичната индустрия предполага възможно увеличение на собственото потребление на слънчева енергия до 70 процента.
Федералното правителство иска да създаде система за съхранение на слънчева енергия за стабилизиране на мрежата, за която субсидията сега трябва да допринесе. Пускането на пазара на батерийни системи за съхранение на слънчева енергия се финансира от 1 май 2013 г.
Финансирането на новата програма за финансиране е осигурено, но ограничено до 25 милиона евро през първата година.
Слънчевите системи за съхранение на енергия струват 6000 - 15 000 евро
Резервоарите за съхранение могат да бъдат инсталирани бързо и гъвкаво. Ние ви предлагаме DC системи, както и AC системи.
Позволете ни да ви посъветваме.
Понастоящем цените на системите за съхранение на електричество, които използват оловна батерия, започват от около 4000 евро. Литиево-йонните системи за съхранение струват от 6000 до 10 000 евро. Цялостната система за слънчева енергия плюс интегрирано решение за съхранение на батерии може да струва около 15 000 до 25 000 евро - в зависимост от избраната технология и размера на системата, както и капацитета за съхранение.
Държавата плаща субсидия за киловатчас фотоволтаичен капацитет
На 1 май 2013 г. стартира програмата за финансиране на федералното министерство на околната среда за съхранение на слънчева енергия, която се управлява от KfW Bank. Типична слънчева енергийна система от пет киловата плюс съхранение може да бъде финансирана с до 3000 евро (към 2013 г.).
Ако например бъде инсталирана нова фотоволтаична система, операторите могат да получат субсидия до 30 процента или максимум 600 евро на киловатчас. С това финансиране федералното правителство създаде програма за стимулиране на пазара, която ще понижи цените, когато търсенето на батерии се увеличи. Междувременно финансирането от KFW беше значително намалено. (Програмата приключи)
Но има и финансиране от провинция Северен Рейн-Вестфалия, където може да се кандидатства за финансиране от 10% върху цената за съхранение и 10% от разходите за инсталиране. Финансирането не е необходимо за програмата Progres.NRW. Търговските съоръжения за съхранение могат дори да се финансират с до 50%. (Програмата вече включва нови условия)
Управлението на енергия и съхранението на батерията си заслужават. Собствениците на фотоволтаични системи могат да увеличат собствената си консумация на слънчева енергия до около 70%. Графика: ZVEI
47 процента от собствениците на жилища могат да си представят, че инвестират в съхранение на слънчева енергия
Според проучване на Германската асоциация за слънчева индустрия (BSW-Solar), всеки втори нов фотоволтаичен инвеститор и всеки трети системен оператор се интересуват от съхранението на батериите. Това се потвърждава от проучване Infratest/Dimap. 63 процента от анкетираните собственици на жилища заявяват, че вече са се информирали за съхранението на самостоятелно генерирана слънчева енергия и възможностите за самопотребление. 47 процента от собствениците на жилища дори могат да си представят, че инвестират в слънчева енергия.
Източник: ZVEI; BMU; Solarserver.de
Сравнение между литиево-йонни батерии и оловни батерии
- малък брой цикли на макс. 1200 до 1500 цикъла само
- Максимална продължителност на живота 5 до 7 години
- Тежки и големи (400 до 500 кг)
- Високо саморазряд 0,5% на ден
- Излагане на здраве чрез освобождаване
- Сила на цикъла 4000 до 8000 цикъла при 70
- Дълъг експлоатационен живот до над 20 години
- при необходимост са възможни големи разрядни токове
- нисък саморазряд 0,5% на седмица
- ниска загуба на капацитет за срока
Графика: Примерно изчисляване на субсидиите за съхранение за фотоволтаична система с 5 kWp (BSW-Solar)
Ключови фигури на слънчева батерия: технически и практически референтни стойности
Справянето с техническите данни на слънчевата батерия започва с въпроса какъв вид електричество съхранява слънчевата батерия: постоянен или променлив ток? Знаеш ли го? Това е постоянен ток. И това е само най-простото от редица много други основи, които са необходими за разбиране и оценка на системите за съхранение на батерии за фотоволтаични системи. Досега са се появили следните данни и параметри, описващи капацитета и производителността на слънчева батерия:
- Технология на батериите Системите за съхранение на батерии работят или на оловна основа (оловна киселина, оловен гел) или с литиеви йони. Оловните батерии са икономически доказани и се използват по-дълго от литиево-йонните. Ефективността на литиево-йонните батерии обаче е по-висока от тази на оловните батерии. Днес оловото почти не играе роля на пазара.
- Капацитет за съхранение/капацитет на батерията (номинален капацитет) Капацитетът за съхранение на слънчева батерия показва колко електричество може да съхранява при пълно зареждане. Капацитетът за съхранение е техническа спецификация на производителя и се дава в киловатчас (kWh).
- Дълбочина на разреждане (DoD) Слънчевата батерия не може да бъде разредена на 100%. Това така наречено дълбоко разреждане уврежда батерията. Следователно слънчевата батерия може да бъде разредена само до дълбочината на разреждане. Това варира в зависимост от производителя. Следователно между 50% и повече от 90% от съхраняваното количество електроенергия може (само) да бъде изтеглено по време на процеса на разреждане.
- Използваем капацитет за съхранение/капацитет на батерията. Техническият капацитет за съхранение на слънчева батерия е само теоретичен, тъй като трябва да се вземе предвид дълбочината на разреждане. Следователно реалният практически капацитет на слънчевата батерия само показва използваемия капацитет за съхранение. Пример: ако слънчевата батерия има капацитет за съхранение 9 kWh и дълбочина на разреждане 80%, батерията може практически да „съхранява“ само 7,2 kWh (80% от 9 kWh).
- Пълен цикъл Разреждането на слънчева батерия веднъж до дълбочината на разреждане и след това пълното й презареждане е пълен цикъл. Тази употреба теоретично се основава на слънчева батерия.
- Микро цикъл Слънчевата батерия се разрежда само леко и след това се зарежда.
- Максималната мощност за зареждане/разреждане и C-скорост Пералните машини или други по-големи технически устройства за кратко изискват много електричество и по този начин генерират така наречените пикове на зареждане. Дали тези пикови натоварвания могат да бъдат изцяло покрити със акумулаторната батерия, може да се види от максималната мощност на разреждане (в kW). C-скоростта показва колко бързо се разрежда слънчевата батерия по отношение на капацитета за съхранение. Ако системата за съхранение на батерията е напълно разредена в рамките на един час, стойността е 1C. И обратно, максималната мощност на зареждане показва колко бързо може да се презареди акумулаторът след това.
- Живот на цикъла/брой пълни цикли Техническа спецификация на производителя, за колко пълни цикъла е проектирана слънчевата батерия. Днешните системи за съхранение на батерии имат цикъл на живот до 8000 и повече пълни цикъла. Когато животът на цикъла е достигнат, соларната батерия има капацитет 80% от първоначалния си номинален капацитет (и теоретично все още може да се използва).
- Продължителност на календара Продължителността на календара също е теоретична спецификация от производителя. Ако съхранението на батерията не е нито разредено, нито заредено, слънчевата батерия все пак ще има 80% от първоначалната си номинална мощност в края на своя календарен живот.
- Срок на експлоатация Срокът на експлоатация, подобно на използваемия капацитет за съхранение, е практична фигура. Що се отнася до експлоатационния живот, първоначално се приема колко пълни цикъла ще направи на практика една система за съхранение на батерии на година. Фотонът има напр. предполага се, че системата за съхранение на батериите е напълно разредена и заредена около 200 пъти годишно. Всъщност това са предимно между 250 и 300 цикъла.
Ако приемем 275 цикъла, слънчевата батерия ще има експлоатационен живот около 29 години с 8000 цикъла на зареждане. Тъй като батерията също е обект на стареене на календара, времето за използване тук ще бъде значително по-малко. Някои производители говорят за период на употреба от 15 до 20 години. В крайна сметка бъдещето ще покаже.
- Ефективност на системата Системите за съхранение на батерии са електрохимични системи за съхранение и се управляват от електронни компоненти (регулатор на заряда/инвертор на батерията). Поради тази причина, както при всички технически системи, има загуби в производителността от няколко процентни пункта. Информацията на производителя относно ефективността на системата на слънчева батерия все още е непоследователна. Изключително важно е както ефективността на цикъла на батерията (олово около 75%; литиево-йонна> 90%), така и частичната ефективност на различните електронни компоненти да бъдат добавени към ефективността на системата.
- AC/DC свързани акумулаторни системи за съхранение на батерии могат да бъдат свързани електрически или "след" инвертора на PV системата в AC веригата на къщата (AC-куплиран) или "преди" инвертора в междинната DC верига (DC-куплиран). Тъй като слънчевата батерия винаги зарежда постоянен ток, променливотоковите системи също са оборудвани с преобразувател (инвертор на батерията), който преобразува променливия ток в постоянен ток за зареждане на слънчевата батерия. Постоянният ток на батерията се преобразува обратно в променлив за разреждане. DC-свързаните системи не се нуждаят от този преобразувател, тъй като директно зареждат постоянния ток, генериран от PV системата. Това води до малко по-висока степен на ефективност, но инверторът на фотоволтаичната система трябва да бъде заменен, когато се инсталира по-късно, което не е така при системите, свързани с променлив ток и преоборудването със система за съхранение на батерии е по-гъвкаво.
- 1-фазните/3-фазните акумулаторни системи захранват заредената слънчева енергия или на една или на три фази в домашната мрежа/обществената електрическа мрежа. В случай на прекъсване на електрозахранването, 1-фазните системи за съхранение на батерии не могат да доставят електрически устройства с 3-фазна връзка, така че напр. печката в кухнята нямаше да работи. Фотоволтаичните системи също трябва да се захранват в електрическата мрежа на три фази
(Изключения важат за системи до 4,6 kWp).
- Пълните захранващи устройства са системи за съхранение на батерии, които имат право да захранват съхранената слънчева енергия (батерията) директно в мрежата. Системите за съхранение на батерии, свързани с променлив ток, изискват допълнителен измервателен уред, за да се предотврати зареждането на електричество от мрежата и захранването като слънчева електроенергия.
- Опция за аварийно захранване. Опцията за аварийно захранване позволява на слънчевата батерия да поеме захранването на къщата за части от секундата в случай на прекъсване на електрозахранването и заедно с PV системата да захранва къщата в островен режим. Това включва в зависимост от това дали слънчевата батерия се захранва в 1-фазна или 3-фазна, така че всички електрически уреди в къщата (3-фазни) да работят.
Ключови фигури, които са решаващи в ежедневието
Горните данни в основата описват техническите характеристики на самата слънчева батерия. Колко добре се представя слънчевата батерия в практическа експлоатация, за да снабдява домакинството с електричество възможно най-много в комбинация с фотоволтаична система, се осигурява от следните три параметъра.
- Дял на самопотреблението Делът на самопотреблението е свързан с количеството електричество, генерирано от фотоволтаичната система, и посочва колко слънчева електроенергия от самата фотоволтаична система може да бъде консумирана в домакинството, използвайки слънчевата батерия. Най-високата възможна част от собственото потребление зависи от професионалното планиране и дизайн на двете системи.
- Степен на самодостатъчност Степента на самодостатъчност е свързана с общото потребление на електроенергия в домакинството и, за разлика от дела на собственото потребление, посочва каква част от действителното потребление на електроенергия може да бъде покрита от комбинацията от фотоволтаични слънчеви батерии.
- Разходи за съхраняван киловат час Колко икономична е системата за съхранение на батерии може да се определи от това колко струва съхраняваният киловат час (в центове). Те могат да бъдат изчислени за система за съхранение на батерии, както следва:
1. Номинален капацитет x брой пълни цикли = теоретично съхранявано количество енергия
2. Преобразувайте теоретично съхраняваното количество енергия в практически съхранявано количество енергия, като извадите дълбочината на разреждане и ефективността на системата като процент
3. Инвестиционните разходи/цената на крайния клиент (за едно и също техническо оборудване), разделени на практически съхраняваното количество енергия, водят до цената на съхраняван киловатчас електроенергия
Примерно изчисление за слънчева батерия: литиево-йонна батерия
Номинален капацитет 6,4 kWh x 6000 пълни цикъла = 38 400 kWh теоретичен капацитет за съхранение. 38 400 kWh спрямо 90% дълбочина на разреждане води до 34 560 kWh полезен капацитет за съхранение.
6 499 евро на дребно цена, разделена на 34 560 кВтч = 0,188 евро на складиран кВтч.
(Нетна цена на крайния клиент, без инсталационни разходи, без да се взема предвид финансирането на съхранението, като се използва примера на системата за съхранение LG-Chem) Към края на 2015