Аккумуляторные системы: Помощник в плохую погоду
Введение: Энергетический буфер для вашего дома
Солнечные установки, наряду с ветряными турбинами, являются символом устойчивого производства энергии. Они компактны, тихи, мощны, с низким уровнем выбросов и многофункциональны. Однако у них есть один значительный недостаток: Зависимость от погоды. Особенно в плохую погоду ценность аккумуляторной системы как надежного помощника становится очевидной.
Когда солнце скрыто облаками, дни короткие или снежные бури покрывают модули, вырабатывается мало или совсем не вырабатывается полезная солнечная энергия. Благодаря аккумуляторным технологиям существует решение: с современными аккумуляторными системами можно преодолеть эти периоды.
Батарея в повседневной жизни: Типичный день
Ниже представлено взаимодействие между временем суток, выработкой солнечной энергии и потреблением энергии в типичном домохозяйстве.
Утро (6–9 часов)
- Солнечное излучение: Низкое (низкий угол солнца)
- Выработка энергии: Низкая
- Потребление: Умеренное (завтрак, горячая вода)
- Батарея: Начинает разряжаться или подключается к сети
Утро до полудня (9–14 часов)
- Солнечное излучение: Высокое до максимального
- Выработка энергии: Максимальная (солнце в зените)
- Потребление: Низкое (семья вне дома)
- Батарея: Заряжается – сохраняет избыточную энергию
Послеобеденное время и вечер (15–22 часов)
- Солнечное излучение: Уменьшается до нуля
- Выработка энергии: Постепенно снижается
- Потребление: Высокое (приготовление пищи, развлечения, отопление)
- Батарея: Разряжается и обеспечивает дом
Реальность: Не каждый день идеален
Приведенный выше пример показывает идеальный дневной цикл. На практике:
- Каждый человек живет по-своему
- Погода непредсказуема
- Иногда батарея не полностью заряжается
- Иногда не хватает потребления для оптимального разряда
Поэтому используется интеллектуальная система зарядки и измерения. Умное программное обеспечение управляет силовой электроникой и использует данные из счетчика электроэнергии для максимально эффективного использования батареи.
Зачем вообще нужен накопитель?
Максимизация собственного потребления
Без накопителя: Избыточная солнечная энергия поступает в сеть (тариф за поставку ~8 центов/кВт·ч) С накопителем: Собственная энергия используется вечером (стоимость сети ~30–35 центов/кВт·ч)
Экономия на кВт·ч собственного потребления: ~25 центов
Повышение автономности
| Установка | Уровень автономности |
|---|---|
| Только солнечные панели, без накопителя | 25–35% |
| Солнечные панели + накопитель | 60–80% |
| Солнечные панели + большой накопитель | до 90% |
Независимость от сети
Накопитель может служить резервным источником питания при отключении электроэнергии (в зависимости от системы).
Размер аккумулятора: Какой объем должен быть?
Правильный размер накопителя зависит от нескольких параметров:
Важные вопросы предварительно
- Сколько энергии в среднем вырабатывает солнечная установка?
- Какова максимальная мощность выработки энергии (кВт·пик)?
- Какой уровень автономности вы хотите достичь?
- Сколько энергии потребляется ежегодно?
Правила большого пальца для определения размера
Относительно пиковой мощности (кВт·пик):
На каждый произведенный кВт·пик должно приходиться 0,9 до 1,6 кВт·ч емкости накопителя.
| Размер установки | Рекомендуемый накопитель |
|---|---|
| 5 кВт·пик | 4,5 – 8 кВт·ч |
| 8 кВт·пик | 7,2 – 12,8 кВт·ч |
| 10 кВт·пик | 9 – 16 кВт·ч |
Относительно годового потребления энергии:
Емкость должна составлять около 60% от ежедневного потребления энергии.
| Годовое потребление | Ежедневное потребление | Рекомендуемый накопитель |
|---|---|---|
| 3.000 кВт·ч | 8,2 кВт·ч | ~5 кВт·ч |
| 5.000 кВт·ч | 13,7 кВт·ч | ~8 кВт·ч |
| 7.000 кВт·ч | 19,2 кВт·ч | ~12 кВт·ч |
Практический совет
Переоценка редко окупается:
- Слишком большой накопитель никогда не будет полностью заряжен
- Дополнительные затраты не окупаются
- Лучше: немного меньший размер и использование сети как резервного источника
Понимание C-Rate
C-Rate описывает соотношение между мощностью зарядки/разрядки и емкостью накопителя:
C-Rate = Мощность (кВт) / Емкость (кВт·ч)
Пример расчета
Батарея с:
- Мощность зарядки/разрядки: 10 кВт
- Емкость: 20 кВт·ч
Имеет C-Rate: 10 кВт / 20 кВт·ч = 0,5C
Это означает: Батарея заряжается или разряжается за 2 часа.
Обзор C-Rate
| C-Rate | Время зарядки/разрядки | Применение |
|---|---|---|
| 0,25C | 4 часа | Медленная зарядка, бережная |
| 0,5C | 2 часа | Стандарт для домашних накопителей |
| 1C | 1 час | Быстрая зарядка |
| 2C | 30 минут | Высокопроизводительные накопители |
Высокие C-Rate позволяют быструю зарядку, но нагружают батарею сильнее и могут сократить срок службы.
Обзор характеристик батареи
Емкость (кВт·ч)
Количество энергии, которое накопитель может принять и отдать.
- Брутто-емкость: Общая физическая емкость
- Нетто-емкость: Фактически доступная (обычно 90–95%)
Мощность зарядки и разрядки (кВт)
Скорость, с которой батарея может принимать или отдавать энергию.
- Важно для пиковых нагрузок (например, включение электроплиты)
- Типично: 3–10 кВт для домашних накопителей
КПД (%)
Сколько из накопленной энергии можно фактически извлечь.
- Литий-ионные: 90–95%
- Потери возникают из-за преобразования и тепла
Срок службы циклов
Сколько циклов зарядки/разрядки выдерживает батарея.
- Типично: 5.000–10.000 циклов
- При одном цикле в день: 13–27 лет
Глубина разряда (DoD – Depth of Discharge)
Насколько глубоко можно разрядить батарею.
- Литий-ионные: возможно 80–100% DoD
- Более высокая DoD = больше доступной емкости, но больший износ
Сравнение технологий накопителей
Литий-ионные (стандарт)
- Преимущества: Высокая энергоемкость, долгий срок службы, высокий КПД
- Недостатки: Более высокая стоимость, чувствительность к температуре
- Применение: Стандарт для домашних накопителей
Литий-железо-фосфатные (LFP)
- Преимущества: Очень безопасные, долгий срок службы, прочные
- Недостатки: Несколько меньшая энергоемкость
- Применение: Все чаще в домашних накопителях
Свинцово-кислотные
- Преимущества: Дешевле, проверенная технология
- Недостатки: Меньший срок службы, меньше циклов, тяжелее
- Применение: Все еще в старых установках, автономные системы
Солевые батареи
- Преимущества: Экологически чистые, не воспламеняются
- Недостатки: Меньшая энергоемкость, тяжелые
- Применение: Специальные приложения
Заключение
Кратко: Аккумуляторная система делает солнечную установку действительно полноценной. Она заполняет разрыв между выработкой (в течение дня) и потреблением (вечером), увеличивает собственное потребление и повышает экономическую эффективность установки. При определении размера: не выбирайте слишком большой. Правила большого пальца (0,9–1,6 кВт·ч на кВт·пик или 60% от дневного потребления) дают хорошую ориентацию.
В заключение: В последней статье этой серии Показатели солнечной установки: Глоссарий вы найдете все важные показатели от кВт до кВт·пик, от КПД до C-Rate в удобном формате.