Η ζήτηση για ηλιακές μπαταρίες αυξάνεται για εφεδρική ενέργεια στο σπίτι

Φανταστείτε αυτό το σενάριο: Καθώς πέφτει το βράδυ και το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας αποτυγχάνει, η γειτονιά σας βυθίζεται στο σκοτάδι ενώ το σπίτι σας παραμένει λαμπερά φωτισμένο,με συσκευές που βουίζουν και συστήματα ψυχαγωγίας που λειτουργούν ομαλάΑυτό δεν είναι επιστημονική φαντασία, είναι η πραγματικότητα που γίνεται δυνατή από τις ηλιακές μπαταρίες που λειτουργούν σε συνδυασμό με τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, η πηγή ενέργειας πίσω από τα βασικά του 21ου αιώνα όπως τα smartphones, οι φορητοί υπολογιστές και τα ηλεκτρικά οχήματα, έχουν πλέον αναδειχθεί ως η ιδανική λύση για την αποθήκευση ηλιακής ενέργειας.Αλλά πώς ακριβώς οι ηλιακές μπαταρίες αποθηκεύουν και απελευθερώνουν ενέργειαΤο άρθρο αυτό εξετάζει την αποθήκευση ενέργειας σε κατοικίες από αναλυτική σκοπιά, διερευνώντας τις αρχές λειτουργίας, τα μοντέλα εφαρμογής και τις στρατηγικές επιλογής.

Η βασική λειτουργία των ηλιακών μπαταριών είναι η αποθήκευση της πλεονάζουσας ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από τα ηλιακά πάνελ για μεταγενέστερη χρήση.Δεδομένου ότι τα συστήματα ηλιακής ενέργειας συν αποθήκευση αποτελούν σημαντικές επενδύσεις, η κατανόηση της συνεργασίας τους είναι ζωτικής σημασίας.

Όταν το φως του ήλιου χτυπά τα ηλιακά πάνελ, η φωτοβολταϊκή επίδραση μετατρέπει το φως σε ηλεκτρική ενέργεια.Παρόλα αυτά, τα σπίτια και τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας λειτουργούν με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC), απαιτώντας μετατροπή πριν από την οικιακή χρήση.

Δύο βασικές ρυθμίσεις συστήματος χειρίζονται αυτή τη μετατροπή διαφορετικά:

• Συστήματα συνεχούς ρεύματος:Η ηλιακή συνεχής ενέργεια ρέει απευθείας στις μπαταρίες για αποθήκευση ή μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω ενσωματωμένων μετατροπών για άμεση οικιακή χρήση.
• Συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος:Η ηλιακή συνεχής ενέργεια μετατρέπεται σε εναλλασσόμενη ενέργεια αμέσως μέσω ηλιακών μετατροπών για οικιακή χρήση, με την πλεονάζουσα ενέργεια να μετατρέπεται σε συνεχή ενέργεια από μετατροπές μπαταρίας για αποθήκευση.

Κάθε μετατροπή μεταξύ εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος έχει ως αποτέλεσμα μικρή απώλεια ενέργειας μέσω της διάσπασης της θερμότητας.Η αναβάθμιση των συσσωρευτών συνεχούς ρεύματος αποδεικνύεται προκλητική για τα υφιστάμενα ηλιακά συστήματα με μικρομετατροπείς επιπέδου πάνελ.

Όταν οι μπαταρίες φτάνουν στην πλήρη χωρητικότητα, η πλεονάζουσα ηλιακή ενέργεια τροφοδοτείται συνήθως στο τοπικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.

Όταν η ζήτηση του νοικοκυριού απαιτεί αποθηκευμένη ενέργεια, οι μετατροπείς μπαταρίας μετατρέπουν το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα, διανέμοντας ενέργεια μέσω του ηλεκτρικού πάνελ του σπιτιού.Οι σύγχρονες μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να εκφορτώσουν το 85-100% της αποθηκευμένης χωρητικότητας χωρίς σημαντική υποβάθμιση της διάρκειας ζωής, αν και η πραγματική αποτελεσματικότητα αντιπροσωπεύει τις απώλειες μετατροπής.

Οι ηλιακές μπαταρίες λειτουργούν κατά κύριο λόγο σε τρεις διαμορφώσεις: λειτουργία εφεδρικής ισχύος, λειτουργία αυτοκατανάλωσης ή υβριδικοί συνδυασμοί.

Αυτή η γνωστή λειτουργία παρέχει ενέργεια έκτακτης ανάγκης κατά τη διάρκεια διακοπών του δικτύου.Συστήματα που λειτουργούν με μπαταρία συνεχίζουν να λειτουργούν.

Τα συστήματα εφεδρικής υποστήριξης συνδέονται συνήθως με ειδικά πάνελ κρίσιμου φορτίου που δίνουν προτεραιότητα σε βασικά κυκλώματα όπως ψύξη, φωτισμός, ιατρικές συσκευές και συστήματα επικοινωνίας κατά τη διάρκεια διακοπών.

Αυτή η στρατηγική εξοικονόμησης δαπανών μεγιστοποιεί τη χρήση της ηλιακής ενέργειας με ελαχιστοποίηση της αλληλεπίδρασης του δικτύου, ιδιαίτερα πολύτιμη για τους χρήστες που αντιμετωπίζουν δυσμενείς πολιτικές καθαρής μέτρησης ή ποσοστά χρόνου χρήσης.Σε αντίθεση με τα συστήματα υποστήριξης που διατηρούν πλήρη φόρτιση, οι μπαταρίες αυτοκατανάλωσης λειτουργούν καθημερινά, φορτώνουν από το ηλιακό πλεόνασμα και εκφορτώνουν κατά τις περιόδους αιχμής ζήτησης.

Ορισμένα συστήματα συνδυάζουν και τις δύο λειτουργίες, αν και με επιχειρησιακές ανταλλαγές.που απαιτεί χειροκίνητη μετάβαση στη λειτουργία εφεδρείας κατά την πρόβλεψη διακοπών από ακραία καιρικά φαινόμενα.

Οι ηλιακές μπαταρίες λειτουργούν με τις ίδιες ηλεκτροχημικές αρχές με τις μικρότερες στις ηλεκτρονικές συσκευές.ιόντα λιθίου που μεταφέρονται μεταξύ αρνητικών ανόδων και θετικών καθοδίων μέσω μεμβρανών ηλεκτρολυτών, απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα.

Κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, τα ιόντα ρέουν από την άνοδο στην κάθοδο ενώ τα ηλεκτρόνια τροφοδοτούν εξωτερικές συσκευές.Συχνές παραλλαγές ιόντων λιθίου περιλαμβάνουν χημικές ουσίες λιθίου νικέλου μαγγανίου κοβάλτη (NMC) και φωσφορικού λιθίου σιδήρου (LFP), που διαφέρουν στην σύνθεση των καθοδών.

• Οι οικιακές μπαταρίες επιτρέπουν τη στρατηγική αποθήκευση ηλιακής ενέργειας για ευέλικτη χρήση
• Οι λειτουργικές συνθήκες καθορίζουν τα πρότυπα φόρτισης/αφόρτισης και τις προτεραιότητες του συστήματος
• Η τεχνολογία ιόντων λιθίου αξιοποιεί τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις για αποτελεσματική αποθήκευση ενέργειας

Αποθηκεύουν την πλεονάζουσα ηλιακή ενέργεια για μεταγενέστερη χρήση, είτε για επείγουσα υποστήριξη κατά τη διάρκεια διακοπών είτε για καθημερινή εξοικονόμηση κόστους μέσω στρατηγικής αυτοκατανάλωσης.

Τα δίκτυα που συνδέονται με το δίκτυο συνήθως εξάγουν πλεονάσματα στο δίκτυο κοινής ωφέλειας με αντάλλαγμα πιστώσεις χρέωσης.

Η διάρκεια εξαρτάται από την χωρητικότητα της μπαταρίας και τις απαιτήσεις φόρτωσης.