Saules enerģijas uzglabāšana: neatkarīgas sistēmas pret tīkla pieslēguma sistēmām

Mūsdienu pasaulē saules enerģija turpinās būt vadošais atjaunojamās enerģijas risinājums, uz kuru lielākā daļa cilvēku vēršas. Svarīgi ir izprast vienkāršāko sistēmu veidu. Šajā sakarā mēs koncentrēsim diskusiju ap saules enerģijas sistēmu uzglabāšanu, proti, autonomām (off-grid) un tīklā pieslēgtām (grid-tied) sistēmām. Autonomās sistēmas nav savienotas ar sabiedrisko elektrotīklu, kamēr tīklā pieslēgtās sistēmas ir. Autonomās sistēmas ir enerģētiski neatkarīgas un sastāv no saules paneļiem, akumulatoriem un invertoriem, kas nodrošina enerģijas vajadzības. Tīklā pieslēgtās sistēmas ir atkarīgas no sabiedriskā elektrotīkla un spēj iegūt enerģiju no tīkla, kad saules paneļu ražošana ir zema, kā arī atgriezt enerģiju tīklā, kad ražošana ir augsta. Autonomās sistēmas ir ideālas attālās vietās, kur nav piekļuves elektrotīklam; tomēr šīm sistēmām nepieciešami akumulatoru bloki, lai uzglabātu enerģiju naktī un apmācies laikā. Pilsētu un priekšpilsētu apvidos labāk darbojas tīklā pieslēgtās sistēmas, jo šajās teritorijās ir piekļuve akumulatoru uzglabāšanai un nav jābaidās par elektrotīkla pārtraukumiem.

Off-grid saules enerģijas uzglabāšanas sistēmu tehniskās priekšrocības

Kad runa ir par neatkarīgu enerģijas izmantošanu, off-grid saules enerģijas uzglabāšanas sistēmām ir unikālas tehniskās priekšrocības. Svarīgākā no šīm priekšrocībām ir pilnīga enerģijas neatkarība, kas aizsargā lietotājus no augstām komunālo pakalpojumu rēķiniem, strāvas pārtraukumiem un nestabiliem komunālo pakalpojumu tarifiem. Šīs sistēmas izmanto LiFePO4 akumulatorus, kuri nodrošina vairāk nekā 6000 ciklus un izturību ekstrēmos temperatūras apstākļos. Akumulatoros integrētās intelektuālās akumulatoru pārvaldes sistēmas (BMS) aptver visbiežāk sastopamos akumulatoru darbības traucējumu gadījumus, proti, pārlādi, augstas temperatūras un īssavienojumus.

Cits galvenais priekšrocības faktors ir autonomo saules enerģijas sistēmu mērogojamība. Tālākās kopienas, lauku mājas un tālu komercdarbības objekti var izmantot autonomas saules enerģijas sistēmas un vēlāk paplašināt tās, pievienojot papildu akumulatorus vai saules paneļus, lai apmierinātu augošo elektroenerģijas patēriņu. Autonomām sistēmām ir arī priekšrocība — klusums. Tur, kur labākās saules enerģijas iegūšanas vietas atrodas arī dzīvojamās teritorijās vai vietās, kur ir jutīgums pret troksni, tas ir īpaši svarīgi, jo šīs sistēmas izmanto augstas kvalitātes komponentus, jaudīgas litija jonu šūnas un efektīvu elektroenerģijas pārveidošanas elektroniku, kas minimizē apkopas nepieciešamību.

Savienoto ar tīklu saules enerģijas uzglabāšanas sistēmu priekšrocības

Apkopojot saules enerģijas uzglabāšanas sistēmas, tīklam pieslēgtas saules enerģijas sistēmas lietotājiem var nodrošināt īpaši tehniskas priekšrocības, kas saistītas ar to pieslēgšanu elektrotīklam. No tehniskā viedokļa izmaksu ietaupījumi vai izmaksu efektivitāte ir būtisks stimuls: tā kā lietotāji izvēlas izmantot elektrotīklu kā virtuālu akumulatoru, viņi var atteikties no lieliem vietējiem uzglabāšanas sistēmu iegādāšanās, kas samazina izmaksas. Šie lietotāji var piedalīties tīkla skaitītāja sistēmā (net metering), kad viņi pārdod pārpalikušo enerģiju atpakaļ elektrotīklam. Tas noved pie ietaupījumiem enerģijas izmaksās un kopumā saīsina laiku, kas nepieciešams, lai atgūtu sākotnējos ieguldījumus. Kopumā uzstādīšanas vienkāršību var izskaidrot ar rezerves ģeneratoru vai lielu akumulatoru sistēmu trūkumu.

Mūsdienu tīkla savienotās sistēmas spēj izmantot inteliģentas tehnoloģijas, kas lietotājiem ļauj reāllaikā redzēt visu ražoto, patērēto un tīklā izmantoto enerģiju. Šī iespēja lietotājam nodrošina iespēju optimizēt enerģijas patēriņu, lai vairāk izmantotu saules enerģiju un mazāk — tīkla enerģiju. Tas samazina slodzi uz tīklu un palielina atjaunojamās enerģijas izmantošanu, kas ir viena no tīkla atbalsta formām. Šīs sistēmas var integrēt esošajās tīkla sistēmās. Tām ir sertifikāti UL, CE un RoHS.

Ikdienas lietošanā autonomās sistēmas ir bijušas būtiskas attālinātu objektu darbībai. Sistēmas ilgais cikla kalpošanas laiks un noturība pret laikapstākļiem nodrošināja nepārtrauktu enerģiju, kas aizvietoja dārgos dīzeļģenerātorus un novērsa oglekļa emisijas. Lietotāji norādīja uz uzlabotu stabilitāti un ievērojamu ilgtermiņa taupījumu, pierādot, ka sistēma efektīvi risina autonomo sistēmu problēmas.

Tīkla savienotās sistēmas ir kļuvušas populāras pilsētu uzņēmumu un mājsaimniecību īpašniekiem. Maza veikala tika uzstādīta tīkla savienotā sistēma, un tika izmantota neto uzskaites (net metering) metode, lai samazinātu elektroenerģijas rēķinus par 75%. Viņš izmantoja uzņēmuma reāllaika uzraudzību, lai savas darbības pārvietotu uz saules enerģijas ražošanas maksimālās jaudas stundām. Mājsaimniecību un uzņēmumu īpašnieki vērtē automātisko pārslēgšanos starp saules enerģijas un tīkla strāvu. Daži norādīja, ka papildu saules enerģijas uzglabāšanas funkcija palielinājusi viņu nekustamā īpašuma vērtību.

Veiktspējas un efektivitātes izpratne

Abām sistēmām ir projektēšanas un lietošanas gadījumu saistītas atšķirības. Autonomās (off-grid) sistēmas ir atkarīgas no saules paneļu efektivitātes un akumulatora enerģijas un ciklu uzglabāšanas jaudas. LiFePO4 akumulatori tiek vērtēti kā priekšrocība, jo tiem ir labāka enerģijas un ciklu ilgmūžības blīvuma attiecība. Saules paneļu efektivitāte, kas pārveido saules gaismu tieši elektriskajā enerģijā, tieši ietekmē izvadi. Labākas uzglabāšanas un pārveidošanas kombinācija, kas ņem vērā enerģijas zudumus, nodrošina labāku sistēmu.

Tīklā pieslēgtās sistēmas nav slodzes ar papildu uzglabāšanas loģiku, jo tās darbojas kopā ar tīklu. To efektivitāte ir balstīta uz saules paneļu un invertoru savietojamību ar tīklu. Augstākas kvalitātes invertors iztērē mazāk enerģijas, pārveidojot līdzstrāvu (DC) par maiņstrāvas (AC) tīkla strāvu. Netto uzskaitīšana (net metering) nodrošina labāku efektivitātes rādītāju atkarībā no attiecīgās politikas. Sistēmas pielāgošana lietotāja patēriņa modelim nodrošina labāku akumulatoru veiktspēju.

Ilgtermiņa vērtības un izmaksu salīdzinājuma analīze

Abu sistēmu novērtējumā izmaksu pārredzamība ir būtiska. Autonomās sistēmas prasa lielāku sākotnējo ieguldījumu, jo nepieciešami akumulatoru bloki un rezerves komponenti. Tomēr šīs izmaksas tiek kompensētas, jo klienti nemaksā par tīkla izmantošanu, ir aizsargāti pret pieaugošām komunālo pakalpojumu tarifu izmaksām un, ņemot vērā to, ka akumulatoru kalpošanas laiks paredzēts pārsniegt 6000 ciklus, ilgtermiņā garantētas zemas kopējās izmaksas. Šīs sistēmas sniedz neaizvietojamu vērtību vietās, kur nav pieejas elektrotīklam.

Sistēmas, kas ir pieslēgtas tīklam, ir lētākas sākumā. Tās uzreiz sāk atmaksāties, jo ietaupa neto skaitītāja (net metering) sistēmas dēļ. Ieguldījuma atmaksas laiks ir īsāks nekā autonomām (off-grid) sistēmām, jo samazinās rēķini. Šīs sistēmas ir atkarīgas no tīkla pieejamības un valdošās iestādes noteiktajām neto skaitītāja politikas prasībām. Tādēļ ilgtermiņa izdzīvojamībai ir svarīgi pētīt vietējo politiku un komunālo pakalpojumu regulējumu. Saules enerģijai saistītā tehnoloģija turpināsies attīstīties un kompensēs gan tīkla, gan autonomo sistēmu enerģijas izmaksu pieaugumu.

Secinājums

No enerģijas neatkarības viedokļa off-grid sistēmas ir lieliskas. Tās arī ir uzticamas attālinātās atrašanās vietas apstākļos, un aizsardzība pret tīkla problēmām padara tās ideālas lauku apvidos, attālinātajām uzņēmējdarbībām vai patstāvīgai dzīvošanai. Enerģijas taupīšana un vienkāršota uzstādīšana padara tās lieliskas lauku un priekšpilsētu apgabalos. Izvēloties sistēmu, jāņem vērā atrašanās vieta, enerģijas vajadzības, finansiālie apsvērumi un sistēmām noteiktie mērķi. Sadarbība ar autoritatīviem ražotājiem kā arī atjaunojamās enerģijas konsultantiem palīdz pieņemt informētu lēmumu. Abas sistēmas attīstās kopā ar akumulatoru tehnoloģiju un augošo atjaunojamās enerģijas uzticamību.