Үй энергиясын сақтау батареясы күн панельдерімен сәйкес келе ме?

Үй энергиясын сақтау батареясының күн панельдерімен қалай интеграциялануы

Күн сәулесі мен сақтау жүйесінің интеграциялану принципі

Бүгінгі күнгі күн сәулесі мен сақтау жүйелері бірлескен энергиялық жүйе ретінде жұмыс істейді, онда күн панельдері электр энергиясын шығарады, ал аккумуляторлар дер кезінде пайдаланылмаған энергияны сақтайды. Күн сәулесі осы панельдерге түскен кезде, олар тұрақты ток электр энергиясын өндіреді, одан кейін инверторлар осы тұрақты токты айнымалы токқа айналдырады, сонда үйлерде нақты пайдалану мүмкін болады. Көптеген адамдардың байқамайтыны – артық электр энергиясы электр желісіне қайтарылмай, күн бойы аккумуляторларда сақталады. 2024 жылы жарық көрген «Күн Сақтау Интеграциясының есебі» соңғы деректері де қызықты нәрсе көрсетті. Жақсы зарядтау контроллерлерімен жабдықталған жүйелер энергияны сақтау мен қайтадан шығару кезінде шамамен 92-ден 95 пайызға дейінгі тиімділікке ие болады. Бұл процесте энергияның көп бөлігі жоғалмайды дегенді білдіреді, яғни бұл гибридті жүйелер жалпы алғанда өте тиімді.

Түн мен күндізгі уақытта күн панельдерімен үйдегі энергия сақтау аккумуляторы қалай жұмыс істейді

Күнделікті күндері күн сәулесін пайдаланатын панельдер тұрмыстық құрылғыларды қозғалысқа келтіреді және бір уақытта аккумуляторлық батареяны толтырады. Кейде түсте үйлердің нақты қажет ететін энергиясынан артық электр энергиясы шығады, сондықтан осы қосымша энергия кейін пайдалану үшін сақталады. Кешке қарай немесе бұлттар жиналған кезде батареялар іске қосылып, сыртқы желілерге сүйенбей, сақталған күн энергиясын береді. 2023 жылғы Ponemon Institute-тің зерттеуіне сәйкес, көптеген отбасылар дәстүрлі электр желілеріне тәуелділігін шамамен үштен бірге дейін азайта алады. Қазіргі заманның ең озық жүйелері тікелей күн сәулесін пайдалану мен сақтау қорынан энергия алу уақытын дәл анықтайтын ақылды бағдарламалық жабдықтармен жабдықталған, бұл барлық процестің арттағы ауысуларды байқамай-ақ тегіс жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

Сәйкестікті әсер ететін негізгі техникалық факторлар: Кернеу, Қуат шығысы және Зарядтау реттегіштері

Күн батареясының сәйкестігін анықтайтын үш маңызды фактор:

Литий ионды аккумуляторларды гибридті инверторлармен жұптастыруды бүгінгі күні көптеген ведущие компаниялар ұсынады, себебі олар энергияның екі бағытта қозғалуын басқарады және кернеуді динамикалық түрде реттейді. Мысалы, Hoymiles компаниясының орнату нұсқаулығына назар аударыңыз, онда кейбір жағдайларда аккумулятордың сақтау сыйымдылығы шамамен 22 пайызға дейін төмендейтін кернеу сәйкессіздігі туралы қызықты мәлімет берілген. Ескі күнделікті жүйеге жаңа аккумуляторлар қосар алдында, бар инвертордың жақсы жұмыс істеуін және қажетті зарядтау контроллерінің сипаттамаларын тексеріп алыңыз. Адамдар жоспарсыз жаңарту жасаған кезде үйлесімсіздік мәселелері жиі туындайды.

AC-байланыстырылған немесе DC-байланыстырылған: Күн энергиясы мен сақтау жүйесінің дұрыс архитектурасын таңдау

DC-байланыстырылған немесе AC-байланыстырылған аккумулятор интеграциясы: Тиімділік және жобалау ерекшеліктері

DC-байланысқан жүйелер күн энергиясын тікелей аккумуляторларға бір ғана түрлендіру сатысы арқылы жібереді, бұл электр энергиясының түрленуіне байланысты шығындарды азайтады және осылайша жалпы алғанда 94% дейінгі циклдық пайдалы әрекет коэффициентін қамтамасыз етеді. Керісінше, AC-байланысқан жүйелер нақты түрде үш түрлендіруден өтеді (алдымен DC-ден AC-ге, одан кейін қайтадан DC-ге және соңында қайтадан AC-ге). 2023 жылғы фотожартылай өткізгіштерге арналған зерттеулерге сәйкес, бұл көптеген сатылар жалпы алғанда 12-15% шығынға әкеп соғады. Олардың жұмыс істеу принципі әртүрлі болғандықтан, қажетті бөлшектер де әлдеқайда өзгеше болады. DC жүйелері үшін күн панельдерінен зарядтау мен желімен бір уақытта өзара әрекеттесуді басқара алатын арнайы гибрид инверторлар қажет. Ал AC жүйелері әдетте аккумуляторларды басқару үшін арнайы бөлек контроллерлермен қатар қолданылатын стандартты желіге қосылатын инверторларды пайдаланады.

Жаңа күн электр станцияларына DC-байланысқан жүйені таңдау уақыты

Жаңа күн сәулесін пайдаланатын панельдерді орнату кезінде тұтынушылар жүйелерін тек қана компоненттерді кейін қосу үшін емес, толық энергетикалық экожүйе ретінде жобалағанда, DC-байланыстыру ерекше тиімді болады. 2022 жылы NREL зерттеуінің деректеріне сәйкес, бастапқыдан бастап DC-ны қолдану кейіннен бар AC-жүйелерді өзгертуге қарағанда шамамен 23 пайыз үнемдейді. Бұл электр желісінен максималды тәуелсіздік алуға ұмтылатын үй шаруашылықтары үшін ерекше маңызды. Енді бір үлкен артықшылық — желіге берілетін электр энергиясын есепке алу ережелерімен жұмыс істеу. DC-байланыстырудың арқасында жүйе желіге тек бір ғана нүктеде қосылады, бұл көптеген аймақтарда коммуналдық қызмет көрсетушілерден рұқсат алу уақытын төрттен алты аптаға дейін қысқартады. Осындай тиімділік орнату жоспарлау кезінде үлкен маңызға ие.

Бар солнечные жүйелерге аккумуляторларды қосу үшін AC-байланыстырылған жүйелердің артықшылықтары

Бар болған жүйелерді модернизациялау кезінде айнымалы токтық байланыстыру дегеніміз жұмыс істейтін күн энергиясы инверторларын тастап жіберудің қажеті жоқ дегенді білдіреді. Саланың зерттеулері бұл тәсіл барлығының шамамен 85 пайызын сақтап, ауыстыруға кететін шығындарды үнемдейтінін көрсетеді. Жүйе уақыт өте келе энергия қажеттіліктері өзгерген сайын адамдардың батарея сақтау кеңістігін біртіндеп кеңейтуіне мүмкіндік беретін модульдерден тұрады. Ең жақсысы — олар негізгі электр жүйесін түгелдей ашып немесе толығымен қайта жобалауға мүмкіндік бермейді. Осындай икемділікке байланысты Американың көбінесе барлық үй шаруашылықтары күн энергиясы жүйелерін жаңартқанда айнымалы токтық байланыстырылған жүйелерді таңдайды. Статистикалық деректер қазіргі уақытта әрбір 100 тұрғын үй күн энергиясы жақсартуларының шамамен 78-і осы әдісті қолданатынын көрсетеді.

Әртүрлі байланыстыру әдістеріндегі энергия шығындары мен басқару күрделілігі

АС жүйесінде тұрақты токты айнымалы токқа түрлендірген сайын біз энергияның шамамен 3-5 пайызын жоғалтамыз. Тұрақты ток жүйелерінде жағдай одан да нашар, себебі оларда тек бір ғана түрлендіру нүктесі бар, бірақ та әлі де шамамен 6% жоғалады. Осындай жүйелерді бақылау туралы айтатын болсақ, айырмашылық одан да көбейеді. Айнымалы ток жүйелеріне әртүрлі инверторлар арасында күрделі синхрондау қажет, ал тұрақты ток жүйелері бір орталықтандырылған бақылау құрылғысымен жұмыс істейді. Бұл технологиялардың практикада қалай жұмыс істейтінін қарастыру белгілі бір жобалардың неге нақты тәсілдермен жақсы жұмыс істейтінін түсіндіруге көмектеседі. Максималды тиімділік ең маңызды болып табылатын жаңа ғана орнатылған күн энергиясын сақтау жүйелері үшін DC жүйесін таңдау мағыналы. Алайда, бұрыннан бар инфрақұрылымы бар көне ғимараттар әдетте бұрыннан бар жүйемен үйлесімді болғандықтан, АС жүйесін қолданудан тартынбайды.

Инвертордың үйде энергия сақтау батареяларының жұмыс істеуіне ықпалы

Тұрғын үй энергиясын сақтау батареяларының жұмыс істеуі инвертордың сәйкестігіне байланысты – 2023 жылғы DOE тиімділік зерттеулеріне сәйкес, бұл фактор күн энергиясы мен сақтау жүйелерінің жалпы энергия шығымының 20–30% әсер етеді. Дұрыс жұптастыру күн панельдері, батареялар және тұрмыстық жүктемелер арасындағы энергияны түрлендіруді ыңғайлы етеді және кернеудің сәйкессіздігінен туындайтын қауіпсіздік қаупін болдырмауға мүмкіндік береді.

Күн және батарея жүйелері үшін гибридті инверторлардың рөлі

Гибридті инверторлар мыналарды істейтін біріктірілген басқару орталықтары болып табылады:

• Күн электр станциялары, батареялар және желі арасындағы екі бағыттағы қуат ағынын басқару
• Ауа-райы болжамдары мен пайдалану үлгілерін пайдаланып, зарядтау/разрядтау циклдарын оптимизациялау
• NREL 2023 жылғы эталондық көрсеткіштерге сәйкес заманауи жүйелерде 94–97% дейінгі алма-кезек тиімділікке жету

Бұл барлығы бірде-бір құрылғылар Максималды Қуат Нүктесін Іздеу (MPPT) және Батареяны Басқару Жүйелерімен (BMS) интеграцияланған болып келеді, сондықтан сақтау мүмкіндігін кеңейту жоспарланып отырған жаңа күн электр станцияларына идеалды таңдау болып табылады.

Стринг инверторлар, Микроинверторлар және Аккумуляторға дайын инверторлар: Қайсысы ең жақсы жұмыс істейді?

Стринг инверторлар бар солар жүйелерінде доминантты рөл атқарады, бірақ кейіннен орнату үшін жеке аккумулятор инверторларын талап етеді. Аккумуляторға дайын модельдер алдын ала орнатылған DC байланыстыру порттары арқылы болашаққа бағытталғандықты қамтамасыз етеді, ал микроинверторлар шоғырланбаған энергия түрлендірудің салдарынан ерекше қиындықтар туғызады.

Талас талқылау: Микроинвертор негізіндегі солар жүйелері аккумулятор сақтау жүйелерін тиімді қолдай ала ма?

Солар өнеркәсібі микроинвертор мен сақтау жүйесінің интеграциясына қатысты әлі де пікір қақтығысында. Жақтаушылар қосымша инверторлар арқылы кез келген микроинвертор жүйесімен AC-байланысты аккумуляторлар жұмыс істей алады деп дәлелдейді. Сыншылдар мыналарды келтіреді:

• екі реттік түрлендірудің (DC→AC→DC→AC) салдарынан 12–15% қосымша энергия жоғалту
• Тораптағы сөнудің алдын алу мүмкіндіктері шектеулі
• гибридті шешімдерге қарағанда 23% жоғары орнату құны

Техникалық тұрғыдан мүмкін болса да, көптеген микроинверторлы жүйелер гибридті DC-байланысты жүйелердің 90–94% сақтау тиімділігіне қарсы тұратын тек 78–82% жалпы сақтау тиімділігіне ие болады – екі бағытты микроинверторлар прототипті сынақтан өткен сайын бұл айырма тарылады.

Күн панелі жүйелерімен үйлесімді аккумулятор химиялары

Литий-ионды, LFP, қорғасын-қышқылды және ағынды аккумуляторлар: қайсысы күн энергиясымен жұмыс істеуге ең үйлесімді?

Қазіргі заманның күн сәулесі жүйелері негізінен литий-ионды аккумуляторларға сүйенеді, себебі олар кішкентай пакетте көп қуат сақтайды, әдетте 180-ден 250 Вт/кг дейін қуат береді және 4 000-дан 6 000 зарядтау цикліне дейін жұмыс істейді. Олардың ішінде Литий темір фосфат (LFP) түрлері үйде пайдалану үшін қауіпсіздігі жоғары болғандықтан ерекшеленеді, өйткені жылуды жақсы басқарады, бірақ басқа түрлерімен салыстырғанда энергия сыйымдылығы төменірек. Егер кейбір адамдар уақытша резервтік қуат үшін арзан шешім табуға тырысса, қорғасын-қышқыл аккумуляторлар әлі де қол жетімді, бірақ олардың көбінің қызмет ету мерзімі алмастыру қажет болғанға дейін шамамен 1 500 циклдан аспайды. Сондай-ақ, өте көп кеңістікті алатындықтан, үй иелері әдетте оларды қолданбайды, бірақ масштабтауға мүмкіндік беретін және 15 000 циклден астам жұмыс істеуге қабілетті ағынды аккумуляторлар да бар. Энергетика сарапшылары қазіргі кезде қауіпсіздік пен ұзақ мерзімді сенімділік маңызды болған жағдайларда LFP аккумуляторларды көбірек ұсынады.

Өнімділік салыстыру: жиі қолданылатын аккумулятор түрлерінің қызмет ету мерзімі, ПӘК және қауіпсіздігі

Желілік жүйемен сәйкес келетін химиялық заттардың соңғы салыстырмасы айқын айырмашылықтарды көрсетеді:

Бұл энергия сақтау бойынша салыстырмалы зерттеуде көрсетілгендей, LFP аккумуляторлар күнделікті күн энергиясын циклдау үшін тиімділік пен ұзақ мерзімділіктің ең жақсы тепе-теңдігін қамтамасыз етеді.

Күн энергиясына сәйкес келетін энергия сақтаудың пайда болып келе жатқан технологиялары

Қатты денелі және тұзды сулы аккумуляторлар келесі ұрпақ шешімдері ретінде танымалдыққа ие болуда. Қатты денелі конструкциялар литий-иондықтан 2–3 есе жоғары энергия тығыздығын және жану қаупінің жоқтына жақын деңгейін ұсынады, ал тұзды сулы аккумуляторлар экологиялық қауіпсіз жұмыс істеу үшін улы емес электролиттерді пайдаланады. Әзірге олар дәстүрлі нұсқалардан 20–40% қымбат болса да, бұл технологиялар 2030 жылға таман тұрғын үйлердегі күн энергиясын сақтауды түбегейлі өзгертуі мүмкін.

Бар солар жүйелеріне үй энергиясын сақтау аккумуляторын қосу

Торапқа қосылған күн энергиясының жүйелеріне аккумуляторларды қайта жабдықтау мүмкіндігі мен құны

Барлық құрылған жүйелерге үйде энергия сақтау батареясы интеграциялау торапқа қосылған орнатулардың 75%-ы үшін мүмкін болады, ал қайта жабдықтау құны жүйенің жасы мен аккумулятор сыйымдылығына байланысты 8000-20000 доллар аралығында болады (NREL 2025). Тікелей тұрақты ток тізбектерін өзгертуден құтылу үшін айнымалы токпен байланысқан конфигурациялар ескі күн жүйелерімен үйлесімділік үшін басым болып табылады.

Жүйенің үйлесімділігін тексеру: Инвертор дайындығы, электр панелі сыйымдылығы және коммуналдық желімен қосылу

Орнатудың алдында үш маңызды тексеру жүргізу керек:

1. Инвертор үйлесімділігі : Қайта жабдықтаудың 62%-ында гибридті инверторлар немесе екінші реттік аккумуляторға арналған инверторлар қажет
2. Электр панелі сыйымдылығы : 200А қызмет көрсету панелдері жағдайлардың 89%-ында аккумуляторларды интеграциялауға мүмкіндік береді
3. Коммуналдық желі операторының бекітуі : АҚШ-тың барлық сот аймақтарында желіге қосу міндетті

АС-байланысты кері қосылымдардың соңғы талдаулары стандартталған сәйкестік протоколдарын қолданған кезде 94% сәттілік қамтамасыз ететінін көрсетті.

Зерттеу жағдайы: 5 кВт шатырдағы күн энергиясы жүйесіне литий-иондық аккумуляторды сәтті интеграциялау

Калифорниядағы бір отбасы өздерінің 5 кВт күн электр станциясын 22 кВтсағ литий-иондық аккумулятормен жаңартып, мынадай нәтижелерге қол жеткізді:

• тауекелдер кезінде түнгі уақытта 18 сағат бойы өз дербестігі
• шағын жүру үшін 92% пайдалы әрекет коэффициенті
• пиктік жүктемені азайту арқылы жылына 1200 доллар үнемдеу

Бұл орнату гибридті инверторға жаңартуды талап етті, бірақ түпнұсқа күн сымдарын сақтап, құны тиімді жаңарту жолдарын көрсетті (Berkeley Lab 2024).

Жиі қойылатын сұрақтар

Тұрғын үйдегі энергия сақтау аккумуляторы күн панельдерімен қалай бірігеді?

Күн панельдері тұрақты ток өндіреді, одан кейін тұрғын үйде пайдалану үшін айнымалы токқа түрлендіріледі. Артық энергия аккумуляторларда сақталады, ал заманауи жүйелер зарядтау реттегіштері мен инверторлар көмегімен бұл процесті тиімді басқарады.

Жарық энергиясы мен аккумулятордың үйлесімділігіне әсер ететін негізгі техникалық факторлар қандай?

Кернеуді сәйкестендіру, қуат шығысы талаптары және қолданылатын зарядтау контроллерінің түрі маңызды факторлар болып табылады. Бұл элементтер энергияны тиімді пайдалану мен сақтауға кепілдік береді.

AC-байланыстырылған және DC-байланыстырылған жүйелердің айырмашылығы неде?

DC-байланыстырылған жүйелер аз түрлендірумен жоғарырақ тиімділік бере алады, ал AC-байланыстырылған жүйелер негізгі желілік инверторды өзгертпей-ақ барлық орнатылымдарға икемділік қамтамасыз етеді.

Қай түрлі аккумуляторлар күн энергиясы жүйелерімен ең үйлесімді?

Литий-ионды (нақтырақ LFP), қорғасын-қышқыл және ағынды аккумуляторлар жиі қолданылады, ал LFP қауіпсіздігі мен ұзақ мерзімді сенімділігі үшін ұсынылады.

Барлық желілік жүйеге сақтау аккумуляторын қосу мүмкін бе?

Иә, көбінесе желіге қосылған жүйелерге үйде энергия сақтау аккумуляторын қайта жабдықтауға болады, жиі ескі күн батареялары үшін AC-байланыстырылған конфигурациялар қолданылады.