Ukládání energie ze slunečního zdroje: Off-grid versus síťově propojené systémy

V dnešním světě bude sluneční energie i nadále řešením z obnovitelných zdrojů, ke kterému se většina lidí obrátí. Důležité je pochopit nejjednodušší typy systémů. V tomto kontextu se zaměříme na úložiště energie ve slunečních energetických systémech, konkrétně na systémy mimo síť (off-grid) a systémy připojené k síti (grid-tied). Systémy mimo síť nejsou připojeny k veřejné síti, zatímco systémy připojené k síti ano. Systémy mimo síť jsou energeticky nezávislé a sestávají ze solárních panelů, akumulátorů a střídačů, které pokrývají celé energetické potřeby. Systémy připojené k síti závisí na veřejné síti a mají schopnost odebírat energii ze sítě v době nízkého výkonu solárních panelů a naopak převedením přebytkové energie zpět do sítě v době vysoké produkce. Systémy mimo síť jsou ideální pro odlehlé oblasti, kde není přístup k elektrické síti; tyto systémy však vyžadují akumulátorové banky pro ukládání energie na noční dobu a období zakrytého nebe. V předměstských a městských prostředích nejlépe fungují systémy připojené k síti, protože tyto oblasti mají přístup k elektrické síti a nemusí se starat o vlastní akumulaci energie.

Technické výhody systémů pro ukládání energie ze solární energie mimo síť

Pokud jde o nezávislé využívání energie, mají systémy pro ukládání solární energie mimo síť jedinečné technické výhody. Nejdůležitější z těchto výhod je úplná energetická nezávislost, která chrání uživatele před rostoucími poplatky za elektřinu, výpadky napájení a nestálými cenami dodávky energie. Systémy využívají lithiové baterie typu LiFePO4, které nabízejí více než 6000 cyklů nabíjení a vydrží extrémní teploty. Chytré systémy řízení baterií (BMS), integrované do baterií, pokrývají nejčastější případy poruch baterií, jako jsou přebíjení, vysoké teploty a zkraty.

Další hlavní výhodou je škálovatelnost autonomních solárních systémů. Vzdálené komunity, venkovské domácnosti a komerční provozy umístěné ve vzdálených oblastech mohou využívat autonomní solární systémy a později své systémy rozšířit přidaním dalších baterií nebo panelů, aby vyhověly rostoucí poptávce po elektrické energii. Autonomní systémy mají také výhodu tichého provozu. Tam, kde jsou vhodná místa pro instalaci solárních systémů zároveň obydlená nebo mají citlivost na hluk, je to důležité, protože tyto systémy využívají kvalitní komponenty, výkonné lithiové články a účinnou výkonovou elektroniku, které minimalizují nároky na údržbu.

Výhody solárních systémů s akumulací energie připojených k síti

Při zvažování systémů pro ukládání sluneční energie mohou síťově propojené solární systémy poskytnout uživatelům výhody, které jsou z hlediska připojení k síti především technické povahy. Z technického hlediska je jednou z hlavních pobídek úspora nákladů, resp. nákladová efektivita: protože uživatelé využívají síť jako virtuální baterii, mohou upustit od rozsáhlých místních systémů ukládání, čímž se snižují náklady. Tyto uživatelé se mohou účastnit čistého měření (net metering), což znamená, že přebytečnou vyrobenou energii prodávají zpět do sítě. To má za následek úsporu na energetických nákladech a zkracuje celkovou dobu návratnosti počáteční investice. Celkově lze jednoduchost instalace přičíst absenci záložních generátorů nebo rozsáhlých bateriových systémů.

Dnešní systémy připojené k elektrické síti využívají chytné technologie, která uživatelům umožňuje sledovat veškerou energii v reálném čase – tedy energii, která je právě vyráběna, spotřebovávána a dodávána do sítě. Tato možnost poskytuje uživatelům příležitost optimalizovat využití energie tak, aby využívali více sluneční energie a méně energie z elektrické sítě. To snižuje zátěž sítě a zvyšuje podíl obnovitelných zdrojů energie, což představuje jednu z forem podpory sítě. Tyto systémy lze integrovat do stávajících síťových systémů. Mají certifikáty UL, CE a RoHS.

V běžném provozu jsou izolované systémy (off-grid) nezbytné pro provozy v odlehlých lokalitách. Dlouhá životnost cyklu a odolnost proti povětrnostním vlivům zajišťují nepřerušované napájení, které nahradilo nákladné dieselové generátory a eliminuje emise uhlíku. Uživatelé uvádějí zlepšenou stabilitu provozu i výrazné dlouhodobé úspory, čímž dokazují, že tento systém efektivně řeší problémy spojené s provozem mimo síť.

Systémy připojené k elektrické síti se staly populární mezi městskými podnikateli a domácími uživateli. Malý maloobchodní obchod nainstaloval systém připojený k síti a využil čistého měření (net metering) ke snížení své účtenky za elektřinu o 75 %. K tomu používal podnikový systém sledování v reálném čase, aby přesunul své provozní aktivity do hodin maximální produkce sluneční energie. Domácí i podnikoví uživatelé ocení automatický přepínací režim mezi solární a síťovou energií. Mnozí poznamenali, že dodatečná funkce solárního ukládání zvýšila hodnotu jejich nemovitosti.

Porozumění výkonu a účinnosti

Mezi těmito dvěma systémy existují rozdíly související s návrhem a konkrétním použitím. Systémy bez připojení k síti (off-grid) závisí na účinnosti fotovoltaických panelů a na kapacitě baterií pro ukládání energie a počtu nabíjecích cyklů. Baterie typu LiFePO4 jsou preferovány díky lepší hustotě energie a životnosti v počtu cyklů. Účinnost solárních panelů, které přeměňují sluneční záření přímo na elektřinu, má přímý vliv na výstupní výkon. Kombinace lepšího ukládání energie a vyšší účinnosti přeměny – s ohledem na nižší ztráty energie – vede k lepšímu celkovému systému.

Systémy připojené k síti nejsou zatíženy dodatečnou logikou ukládání, protože jsou propojeny se sítí. Jejich účinnost je založena na kompatibilitě panelů a střídačů se sítí. Vyšší kvalita střídače znamená menší ztráty energie při přeměně stejnosměrného proudu (DC) na střídavý proud (AC) pro síť. Čisté měření (net metering) poskytuje lepší hodnocení účinnosti v závislosti na platných předpisech. Vyvážení systému podle spotřebního vzoru uživatele zlepšuje výkon ukládání.

Rozbor dlouhodobé hodnoty a srovnání nákladů

Při hodnocení obou systémů je klíčová transparentnost nákladů. Off-grid systémy vyžadují vyšší počáteční investici kvůli bateriovým bankám a záložním komponentům. Tyto náklady jsou však kompenzovány tím, že zákazníci neplatí za elektřinu ze sítě, jsou chráněni před rostoucími tarify dodavatelů energie a díky předpokládané životnosti baterií přesahující 6000 cyklů je zaručeno nízké celkové náklady v průběhu času. Tyto systémy poskytují neocenitelnou hodnotu v lokalitách, kde není přístup k elektrické síti.

Systémy připojené k elektrické síti mají nižší počáteční náklady. Začínají se vracet okamžitě díky úsporám z čistého měření. Návratnost investice je rychlejší než u systémů mimo síť díky snížení účtů za elektřinu. Tyto systémy závisí na dostupnosti sítě a na politikách čistého měření stanovených příslušným orgánem. Proto je pro dlouhodobou životaschopnost důležité provést výzkum místních předpisů a regulací dodavatelů energie. Technologie související se solární energií se budou zlepšovat a budou kompenzovat rostoucí náklady na energii pro oba typy systémů.

Závěr

Z hlediska energetické nezávislosti jsou systémy mimo síť vynikající. Jsou také spolehlivé pro odlehlá místa a ochrana před problémy s veřejnou sítí je činí ideálními pro venkovské oblasti, odlehlé podniky nebo pro dosažení sebeobsluhy. Úspory nákladů a zjednodušená instalace je činí vhodnými pro venkovské i předměstské oblasti. Při výběru systému je třeba zohlednit umístění, energetické potřeby, finanční možnosti a cíle, které jste pro systém stanovili. Spolupráce s renomovanými výrobci i poradci v oblasti obnovitelných zdrojů energie vám umožní učinit informovanou volbu. Oba typy systémů se vyvíjejí spolu s technologií akumulátorů a rostoucí spolehlivostí obnovitelných zdrojů energie.