Napelemes energia tárolása: Off-grid vs. hálózatra csatlakoztatott rendszerek

A mai világban a napenergia továbbra is a legnépszerűbb megújuló energiaforrás-megoldás marad, amelyre a legtöbb ember támaszkodik. Fontos megérteni a rendszerek legegyszerűbb típusát. Ebben az összefüggésben a napenergia-rendszerek tárolási lehetőségeire, valamint az off-grid és a hálózatra csatlakoztatott (grid-tied) rendszerekre fogunk koncentrálni. Az off-grid rendszerek nem kapcsolódnak a közüzemi hálózathoz, míg a hálózatra csatlakoztatott rendszerek igen. Az off-grid rendszerek energiafüggetlenek, és napelemekből, akkumulátorokból és inverterekből állnak, amelyek kielégítik az energiaigényt. A hálózatra csatlakoztatott rendszerek a közüzemi hálózatra támaszkodnak, és képesek a hálózatból áramot vonni, amikor a napelemek kimenete alacsony, illetve visszatáplálni az áramot a hálózatba, amikor a termelés magas. Az off-grid rendszerek ideálisak olyan távoli területeken, ahol nincs hozzáférés a közüzemi hálózathoz; ezek a rendszerek azonban akkumulátorbankokat igényelnek az éjszakai és felhős időszakokra szükséges energia tárolásához. A külvárosi és városi környezetekben a hálózatra csatlakoztatott rendszerek működnek a legjobban, mivel ezekben a területekben rendelkezésre áll a hálózati tárolás, és nem kell aggódni a hálózat megbízhatósága miatt.

A hálózatfüggetlen napenergia-tároló rendszerek technikai előnyei

Amikor független energiafelhasználásról van szó, a hálózatfüggetlen napenergia-tároló rendszerek egyedi technikai előnyökkel bírnak. Ezek közül a legfontosabb az teljes energiafüggetlenség, amely védi a felhasználókat a magas villanyszámláktól, a villamosenergia-kiesésektől és az egyenetlen szolgáltatói díjaktól. A rendszerek LiFePO4 akkumulátorokat használnak, amelyek 6000-nél több ciklust biztosítanak, és ellenállók extrém hőmérsékleti körülmények mellett. Az akkumulátorokba integrált intelligens akkumulátor-kezelő rendszerek (BMS) lefedik az akkumulátorok leggyakoribb meghibásodási eseteit, például a túltöltést, a magas hőmérsékletet és a rövidzárlatot.

Egy másik fő előny a hálózatfüggetlen napelemes rendszerek skálázhatósága. Távoli közösségek, vidéki háztartások és távoli helyszíneken működő kereskedelmi tevékenységek kezdetben hálózatfüggetlen napelemes rendszert üzemeltethetnek, majd később további akkumulátorokkal vagy napelemekkel bővíthetik azokat a növekvő energiaigény kielégítése érdekében. A hálózatfüggetlen rendszerek előnyös csendességgel is rendelkeznek. Olyan területeken, ahol a jobb napelemes helyszínek egyben lakóterületek vagy zajérzékeny környezetben helyezkednek el, ez különösen fontos, mivel ezek a rendszerek minőségi alkatrészekből, hatékony lítium-ion akkumulátorokból és hatékony teljesítményelektronikából állnak, amelyek minimális karbantartási igényt eredményeznek.

Hálózatra csatlakozó napelemes energiatároló rendszerek előnyei

Amikor napelemes energiatároló rendszereket vizsgálunk, a hálózatra csatlakozó napelemes rendszerek olyan, kifejezetten műszaki jellegű előnyöket nyújtanak a felhasználóknak, amelyek a hálózathoz való csatlakozásuk módjával kapcsolatosak. Műszaki szempontból a költségmegtakarítás, illetve a költséghatékonyság jelentős ösztönző tényező: mivel a felhasználók a hálózatot virtuális akkumulátorként használják, elkerülhetik a nagy méretű helyszíni tárolórendszerek telepítését, ami csökkenti a költségeket. Ezek a felhasználók részt vehetnek a nettó mérési rendszerben, amely során a felesleges, saját termelésű energiájukat visszajuttatják a hálózatba. Ennek eredményeként csökken az energiafogyasztásuk költsége, és általában rövidül a kezdeti beruházás megtérüléséhez szükséges idő. Összességében a telepítés egyszerűsége a tartalék generátorok vagy nagy méretű akkumulátorrendszerek hiányára vezethető vissza.

A mai hálózatra csatlakoztatott rendszerek képesek okos technológiát használni, amely lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy valós időben nyomon kövessék az összes termelt, fogyasztott és a hálózatban felhasznált energiamennyiséget. Ez a képesség lehetőséget biztosít a felhasználóknak az energiafelhasználás optimalizálására, így több napenergiát használnak fel, és kevesebb áramot vonnak le a hálózatból. Ez csökkenti a hálózatra nehezedő terhelést, és növeli a megújuló energiahordozók felhasználását, ami egyfajta hálózati támogatást jelent. Ezek a rendszerek integrálhatók a meglévő villamos hálózati rendszerekbe. Rendelkeznek UL-, CE- és RoHS-tanúsítvánnyal.

Napi gyakorlatban az autonóm (off-grid) rendszerek elengedhetetlenek voltak távoli műveletek számára. A rendszer hosszú cikluséletű és időjárásálló tulajdonságai zavarmentes energiát biztosítottak, amely kiváltotta a drága dízelgenerátorokat, és kizárta a szén-dioxid-kibocsátást. A felhasználók javult működési stabilitásról és érzékelhető hosszú távú megtakarításról számoltak be, ami azt mutatja, hogy a rendszer hatékonyan oldotta meg az autonóm rendszerekre jellemző problémákat.

A hálózatra csatlakozó rendszerek népszerűvé váltak a városi vállalkozók és magánszemélyek körében. Egy kis kiskereskedelmi üzlet hálózatra csatlakozó rendszert telepített, és nettó mérési eljárást alkalmazott, így elektromos számlájának 75%-át megtakarította. A vállalkozás valós idejű figyelőrendszerét használta arra, hogy működését napenergia-termelési csúcsidőszakokra helyezze át. A magánszemélyek és vállalkozók értékelik a napenergiás és hálózati áramforrás közötti automatikus átkapcsolást. Számosan megjegyezték, hogy a napenergia-tárolási funkció hozzáadott értéket biztosított ingatlanuknak.

Teljesítmény- és hatékonyságértelmezés

A két rendszer között tervezési és felhasználási esetek alapján eltérés tapasztalható. A szigetüzemű rendszerek a napelemek hatékonyságára és az akkumulátorok energiatárolási és ciklus-tárolási kapacitására támaszkodnak. A LiFePO4 akkumulátorokat preferálják, mivel jobb energiasűrűséggel és ciklusélettartammal rendelkeznek. A napelemek hatékonysága – amelyek a napfényt közvetlenül villamos energiává alakítják – közvetlenül befolyásolja a kimeneti teljesítményt. A jobb tárolási és átalakítási képesség kombinációja csökkenti az energia-veszteséget, így hatékonyabb rendszert eredményez.

A hálózatra csatlakozó rendszerek nem terheltek további tárolási logikával, mivel a hálózattal való összehangolásuk miatt erre nincs szükség. Hatékonyságuk a napelemek és az inverterek hálózati kompatibilitásán alapul. Magasabb minőségű inverter kevesebb energiát veszít el a DC-ről AC-hálózati feszültségre történő átalakítás során. A nettó mérés (net metering) jobb hatékonysági értékelést eredményez, amely a vonatkozó szabályozáson alapul. A rendszer felhasználó fogyasztási mintájához való igazítása javítja a tárolási teljesítményt.

Hosszú távú érték- és költségösszehasonlítás

Mindkét rendszer értékelésekor a költségek átláthatósága döntő fontosságú. Az off-grid rendszerek nagyobb kezdeti beruházást igényelnek a telepített akkumulátorbankok és tartalék alkatrészek miatt. Ezek a költségek azonban ellensúlyozva vannak, mivel a vásárlók nem fizetnek a hálózatnak, védettek az egyre növekvő közüzemi díjak ellen, és az akkumulátorok élettartama több mint 6000 ciklusra van becsülve, így hosszú távon alacsony összköltséget garantálnak. Ezek a rendszerek értékes értéket nyújtanak olyan helyeken, ahol nincs hozzáférés a villamosenergia-hálózathoz.

A hálózatra csatlakozó rendszerek indítási költsége alacsonyabb. A nettó mérés miatti megtakarításoknak köszönhetően azonnal elkezdik megtéríteni magukat. A beruházás megtérülése gyorsabb, mint a szigetüzemű rendszerek esetében, mivel csökkentik az áramszámlát. Ezek a rendszerek a hálózati ellátásra és a kormányzati szervek által meghatározott nettó mérési szabályozásra támaszkodnak. Ezért a hosszú távú életképesség érdekében fontos a helyi szabályozási környezet és a közművek szabályozásának részletes vizsgálata. A napenergiával kapcsolatos technológiák fejlődnek, és ez kompenzálja mindkét rendszer energiaár-emeledését.

Összegzés

Az energiafüggetlenség szempontjából a hálózatfüggetlen rendszerek kiváló megoldást nyújtanak. Megbízhatók távoli helyszínek esetén is, és mivel védik a felhasználót a központi hálózat problémáitól, ideálisak vidéki területekre, távoli vállalkozásokra vagy az önellátásra. A költségmegtakarítás és az egyszerűsített telepítés miatt kiválóan alkalmasak vidéki és elővárosi területeken történő használatra. A rendszer kiválasztásakor figyelembe kell venni a helyszínt, az energiaigényt, a pénzügyi lehetőségeket és a rendszerrel kapcsolatos célkitűzéseket. Megbízható gyártókkal és megújuló energiával foglalkozó szakértőkkel való együttműködés segít meghozni a jól informált döntést. Mindkét rendszer folyamatosan fejlődik a telepített akkumulátorok technológiájának és a megújuló energiák növekvő megbízhatóságának fejlődésével.