Auringonenergian varastointi: Verkosta riippumaton vs. verkkoon kytketty

Nykyään aurinkoenergia jatkaa olemasta suosituin uusiutuva energiaratkaisu, johon suurin osa ihmisistä kääntää katseensa. Perustyypin järjestelmien ymmärtäminen on tärkeää. Tässä yhteydessä keskitämme keskustelun aurinkoenergian varastointijärjestelmiin, joita käytetään erillisverkkoihin (off-grid) ja verkkoliitännäisissä (grid-tied) järjestelmissä. Erillisverkkojärjestelmät eivät ole kytkettyjä julkiseen sähköverkkoon, kun taas verkkoliitännäiset järjestelmät ovat. Erillisverkkojärjestelmät ovat energiariippumattomia ja niissä käytetään aurinkopaneeleja, akkuja ja inverttereitä energiantarpeen täyttämiseen. Verkkoliitännäiset järjestelmät riippuvat julkisesta sähköverkosta ja voivat ottaa sähköä verkosta, kun aurinkopaneelien tuotto on alhainen, sekä syöttää ylijäämäsähköä takaisin verkkoon, kun tuotanto on korkea. Erillisverkkojärjestelmät ovat ideaalisia etäisille alueille, joissa ei ole pääsyä sähköverkkoon, mutta nämä järjestelmät vaativat akkupankkien käyttöä, jotta energiaa voidaan varastoida yöksi ja pilvisille ajoille. Esikaupunki- ja kaupunkiympäristöissä verkkoliitännäiset järjestelmät toimivat parhaiten, koska näillä alueilla on saatavilla akkuvaihtoehtoja ja niiden ei tarvitse huolehtia sähköverkon saatavuudesta.

Verkkoon kytkemättömien aurinkoenergian varastointijärjestelmien tekniset edut

Kun kyseessä on itsenäinen energian käyttö, verkkoon kytkemättömillä aurinkoenergian varastointijärjestelmillä on ainutlaatuisia teknisiä etuja. Tärkein näistä eduista on täysi energiariippumattomuus, joka suojaa käyttäjiä korkeilta sähkölaskuilta, sähkökatkoilta ja epävakaista sähköverkon tarjoajan hinnoittelusta. Järjestelmät käyttävät LiFePO4-akkuja, jotka tarjoavat yli 6000 lataus-/purkukierrosta ja kestävyyttä äärimmäisissä lämpötiloissa. Akkujen sisäänrakennetut älykkäät akkujen hallintajärjestelmät (BMS) kattavat akkujen yleisimmät vioittumistilanteet, kuten liiallisen latauksen, korkean lämpötilan ja oikosulun.

Toinen tärkeä etu on verkkoon kytkemättömien aurinkoenergialaitteistojen laajennettavuus. Etäyhteisöt, maaseudun asuinrakennukset ja etäpaikoilla toimivat kaupalliset toiminnot voivat hankkia verkkoon kytkemättömiä aurinkoenergialaitteistoja ja laajentaa myöhemmin järjestelmiään lisäämällä akkuja tai aurinkopaneeleja kasvavan sähköntarpeen täyttämiseksi. Verkkoon kytkemättömät järjestelmät ovat myös eteenpäin suuntautuvia hiljaisuuden suhteen. Siellä, missä hyvät aurinkoenergian tuottopaikat sijaitsevat myös asuinalueilla tai alueilla, joissa meluherkkyys on korkea, tämä on tärkeää, koska nämä järjestelmät sisältävät laadukkaita komponentteja, tehokkaita litiumioniakkuja ja tehokkaita tehoelektroniikkaratkaisuja, jotka vähentävät huoltovaatimuksia.

Verkkoon kytkettyjen aurinkoenergian varastointijärjestelmien edut

Kun harkitaan aurinkoenergian varastointijärjestelmiä, verkkoliitetyt aurinkojärjestelmät voivat tarjota käyttäjille erityisesti teknisiä etuja siitä syystä, että ne liittyvät sähköverkkoon. Tekniseltä kannalta kustannusten säästö tai kustannustehokkuus on merkittävä kannustin: koska käyttäjät valitsevat sähköverkon virtuaalisena akkuna, he voivat jättää suuret paikallisesti asennetut varastointijärjestelmät pois, mikä vähentää kustannuksia. Nämä käyttäjät voivat osallistua nettomittaukseen, jossa he myyvät ylimääräisen tuottamansa energian takaisin verkkoon. Tämä johtaa sähkönkulutuksesta aiheutuvien kustannusten säästöihin, ja alkuperäisen investoinnin takaisin saamiseen kuluva aika lyhenee kokonaisuudessaan. Yleisesti ottaen asennuksen yksinkertaisuus johtuu siitä, että varavoimakoneita tai suuria akkujärjestelmiä ei tarvita.

Nykyiset verkkoliitännäisjärjestelmät voivat hyödyntää älytekniikkaa, mikä mahdollistaa käyttäjien tarkastella kaikkia tuotettuja, kulutettuja ja verkkoon syötettyjä energiamääriä reaaliajassa. Tämä ominaisuus antaa käyttäjälle mahdollisuuden optimoida energiankulutusta siten, että he käyttävät enemmän aurinkoenergiaa ja vähemmän verkosta peräisin olevaa energiaa. Tämä vähentää kuormitusta sähköverkolle ja lisää uusiutuvan energian käyttöä, mikä on yksi muoto verkon tukemisesta. Nämä järjestelmät voidaan integroida nykyisiin sähköverkkojärjestelmiin. Niillä on UL-, CE- ja RoHS-todistukset.

Arkipäiväisessä käytössä erilliset järjestelmät ovat olleet elintärkeitä kaukana asutuista alueista toimiville operaatioille. Järjestelmän pitkä käyttöikä ja säänkestävyys tarjosivat katkeamatonta energiaa, joka korvasi kalliit dieselgeneraattorit ja poisti hiilidioksidipäästöt. Käyttäjät ilmoittivat parantuneesta vakaussta ja huomattavista pitkän aikavälin säästöistä, mikä osoittaa, että järjestelmä ratkaisi tehokkaasti erillisten järjestelmien ongelmia.

Verkkoliitetyt järjestelmät ovat saaneet suosiota kaupunkialueiden yrityksissä ja kotitalouksissa. Pieni vähittäiskauppa asensi verkkoliitetyn järjestelmän ja hyödynsi nettomittarointia säästääkseen 75 % sähkölaskustaan. Hän käytti yrityksen reaaliaikaista seurantaa siirtääkseen toimintansa enemmän aurinkoenergian tuotannon huippuhetkiin. Kotitalouksien ja yritysten omistajat arvostavat automaattista vaihtoa aurinkoenergian ja verkkosähkön välillä. Monet huomasivat, että lisäaurinkoenergian varastointiominaisuus lisäsi kiinteistönsä arvoa.

Suorituskyvyn ja tehokkuuden ymmärtäminen

Kahden järjestelmän välillä on suunnittelun ja käyttötapausten perusteella johtuvia eroja. Verkkoon liittymättömät järjestelmät riippuvat paneelien tehokkuudesta sekä akkujen energian ja syklikaasun varastointikapasiteetista. LiFePO4-akut ovat suositeltavia, koska niillä on parempi energian ja syklikäytön tiukkuus. Aurinkopaneelien tehokkuus, joka kuvaa auringonvalon muuntamista suoraan sähköksi, vaikuttaa suoraan tuotantoon. Parempi varastointikyky ja muuntotehokkuus pienentävät energiahäviöitä ja parantavat kokonaissysteemin tehokkuutta.

Verkkoliitetyt järjestelmät eivät vaivaudu lisävarastointilogiikalla, koska ne ovat yhdistettyjä sähköverkkoon. Niiden tehokkuus perustuu aurinkopaneelien ja invertterien yhteensopivuuteen verkon kanssa. Korkealaatuisempi invertteri hukkaa vähemmän energiaa tasavirran muuntamisessa vaihtovirtaverkon tehoon. Nettomittaus antaa paremman tehokkuusarvosanan riippuen sovellettavasta politiikasta. Järjestelmän tasapainottaminen käyttäjän kulutusmalleihin parantaa varastointisuorituskykyä.

Pitkän aikavälin arvon ja kustannusten vertailu

Molempien järjestelmien arvioinnissa kustannusten läpinäkyvyys on ratkaisevan tärkeää. Verkkoon liittämättömät järjestelmät vaativat suurempaa alkuinvestointia akkupankkien ja varajärjestelmien komponenttien vuoksi. Nämä kustannukset kuitenkin kumoutuvat, koska asiakkaat eivät maksa mitään verkolle, ovat suojattuja nousevien energiayhtiöiden hintojen vaikutuksilta ja akkujen elinikä on ennustettavissa yli 6000 käyttökerran, mikä takaa alhaiset kokonaiskustannukset ajan mittaan. Nämä järjestelmät tarjoavat arvottoman arvon paikoissa, joissa ei ole pääsyä sähköverkkoon.

Verkkoon kytketyillä järjestelmillä on alhaisemmat käynnistyskustannukset. Ne alkavat tuottaa säästöjä heti, koska verkkosähkömittarin ansiosta saadaan säästöjä. Sijoituksen takaisinmaksuaika on lyhyempi kuin erillisverkkoihin kytketyillä järjestelmillä, koska sähkölasku pienenee. Ne ovat riippuvaisia sähköverkon saatavuudesta ja hallintoelimen määrittelemistä verkkosähkömittausta koskevista säännöistä. Tämä tekee paikallisten säädösten ja energiayhtiöiden sääntelyn tutkimisesta tärkeää pitkän aikavälin toimivuuden varmistamiseksi. Aurinkoenergiaan liittyvä teknologia kehittyy ja kompensoi molempien järjestelmien energiakustannusten nousua.

Johtopäätös

Energiariippumattomuuden näkökulmasta off-grid-järjestelmät ovat erinomaisia. Ne ovat myös luotettavia etäisissä paikoissa, ja niiden suoja verkkoviatilanteilta tekee niistä ideaalisia maaseutualueille, etäisille yrityksille tai omavaraisuuden tukemiseen. Kustannussäästöt ja yksinkertaisempi asennus tekevät niistä erinomaisen vaihtoehdon maaseutu- ja esikaupunkialueille. Valitessaan on otettava huomioon sijainti, energiantarve, taloudelliset näkökohdat sekä järjestelmille asetetut tavoitteet. Luotettavien valmistajien ja uusiutuvan energian asiantuntijoiden kanssa yhteistyössä voidaan tehdä hyvin perusteltu valinta. Molemmat järjestelmät kehittyvät akkuteknologian ja uusiutuvan energian kasvavan luotettavuuden mukana.