W miarę jak na całym świecie wzrasta zainteresowanie energią odnawialną, systemy magazynowania energii w postaci baterii słonecznych stały się głównym wyborem dla gospodarstw domowych pragnących niezależności energetycznej, oszczędności kosztów i odpowiedzialności za środowisko.
Określenie właściwej liczby baterii słonecznych wymaga systematycznej analizy potrzeb energetycznych, elementów systemu i scenariuszy użytkowania. W tym artykule omówiono kluczowe czynniki wpływające i metody obliczeń, aby pomóc Ci odpowiedzieć na podstawowe pytanie: ile baterii słonecznych faktycznie potrzebuje Twój dom?
Dlaczego warto instalować baterie słoneczne na potrzeby gospodarstwa domowego?
Baterie słoneczne służą jako „zbiornik energii” domowych systemów fotowoltaicznych. Nie tylko odnoszą się one do przerywanego charakteru wytwarzania energii słonecznej, ale także odblokowują wiele praktycznych wartości:
Niezależność energetyczna: Zmniejsz zależność od sieci energetycznej i zapewnij ciągłe zasilanie w przypadku przerw w dostawie prądu lub awarii sieci.
Oszczędności: przechowuj nadmiar energii słonecznej wytworzonej w ciągu dnia do wykorzystania w nocy, unikaj-stawek za energię elektryczną w godzinach szczytu i maksymalizuj wykorzystanie-samodzielnie wytworzonej energii.
Ochrona środowiska i redukcja emisji: Popraw efektywność wykorzystania czystej energii słonecznej i zmniejsz emisję dwutlenku węgla związaną z energią sieciową.
Awaryjne zasilanie awaryjne: zapewnia niezawodne zasilanie krytycznych obciążeń, takich jak lodówki, sprzęt medyczny i urządzenia komunikacyjne w sytuacjach awaryjnych.
Wyrównywanie szczytów i wypełnianie dolin: wykorzystanie--czasu wykorzystania mechanizmów ustalania cen energii elektrycznej do magazynowania energii w okresach poza-szczytem (niskie-ceny) i wykorzystywania jej w okresach szczytu (-wysokich-cen), redukując-długoterminowe wydatki na energię elektryczną.
Jak obliczyć dzienne zużycie energii elektrycznej w domu, aby określić zapotrzebowanie na baterię?
Dzienne zużycie energii elektrycznej to podstawowe dane do obliczania zapotrzebowania na akumulatory, bezpośrednio odzwierciedlające całkowitą ilość energii, jaką bank akumulatorów musi przechowywać.
Metoda obliczeń: Wymień wszystkie urządzenia elektryczne i zapisz ich moc znamionową oraz dzienną liczbę godzin użytkowania. Jednostką mocy znamionowej są waty (W). Oblicz całkowite dzienne zużycie energii, korzystając ze wzoru: Dzienne zużycie energii elektrycznej (kWh)=Σ (Moc urządzenia (kW) × Dzienna liczba godzin użytkowania (h)).
Przykład: Lodówka o mocy 150 W działająca przez 24 godziny + 5 Diody LED (po 10 W każda) używane przez 5 godzin + router o mocy 10 W działający przez 24 godziny. Proces obliczeniowy wynosi 0,15 kW × 24 godz. + 0.05 kW × 5 godz. + 0.01 kW × 24 godz., co daje 4,09 kWh dziennie.
Uwagi: należy rozróżnić obciążenia krytyczne od-niekrytycznych. Obciążenia krytyczne odnoszą się do urządzeń niezbędnych do użycia podczas przerw w dostawie prądu. Zarezerwuj margines 10–20%, aby poradzić sobie z nieoczekiwanym zapotrzebowaniem na moc i stratami systemu.
Jak pojemność panelu słonecznego wpływa na liczbę wymaganych baterii?
Pojemność paneli słonecznych i pojemność baterii są od siebie zależne. Za wytwarzanie energii do ładowania odpowiadają panele słoneczne, a ich wielkość bezpośrednio wpływa na konfigurację akumulatora.
Zasada dopasowania: Całkowita moc paneli słonecznych musi być wystarczająca do pokrycia dziennego zużycia energii elektrycznej w gospodarstwie domowym i pełnego naładowania akumulatorów w dostępnych godzinach światła słonecznego.
Wzór obliczeniowy: Wymagana moc panelu słonecznego (W) ≈ (Dzienne zużycie energii elektrycznej (kWh) + Dzienna pojemność ładowania akumulatora (kWh)) ÷ (Lokalne godziny szczytowego nasłonecznienia (h) × Wydajność systemu). Sprawność systemu mieści się w przedziale od 0,8 do 0,85.
Znaczenie praktyczne: Niewystarczająca pojemność paneli słonecznych doprowadzi do niewystarczającego ładowania akumulatorów, co wymaga dodatkowych akumulatorów w celu zrekompensowania luki energetycznej. Nadmierna pojemność bez rozsądnej regulacji może spowodować przeładowanie i marnowanie zasobów. Na przykład gospodarstwo domowe o dziennym zużyciu energii wynoszącym 10 kWh i 4 godzinach szczytowego nasłonecznienia potrzebuje około 4 kW paneli słonecznych, aby stabilnie ładować pomocniczy zestaw akumulatorów.
Ile godzin światła słonecznego potrzeba do pełnego naładowania baterii słonecznych?
Czas ładowaniabaterie słonecznezależy od trzech podstawowych czynników i różni się znacznie w zależności od regionu:
Podstawowe czynniki wpływające: moc panelu słonecznego, pojemność baterii i lokalne godziny szczytowego nasłonecznienia. Wyższa moc panelu słonecznego skraca czas ładowania; większa pojemność akumulatora wymaga większego poboru energii; Lokalne godziny szczytowego nasłonecznienia odnoszą się do dziennego czasu trwania, w którym intensywność światła słonecznego jest wystarczająca do efektywnego ładowania.
Obliczenia ogólne: Czas ładowania (h) ≈ Pojemność akumulatora (kWh) ÷ (Moc panelu słonecznego (kW) × Wydajność ładowania systemu). Efektywność ładowania systemu mieści się w przedziale od 0,8 do 0,9.
Odniesienie regionalne: Większość obszarów w Chinach ma 3–5 godzin dziennego szczytowego nasłonecznienia, podczas gdy w regionach takich jak Xinjiang i Tybet może ono sięgać 5–6 godzin. Południowe obszary deszczowe mogą mieć tylko 2,5-3,5 godziny. Akumulator o pojemności 10 kWh w połączeniu z panelem słonecznym o mocy 4 kW można w pełni naładować w ciągu około 3-4 godzin w idealnych warunkach 4 godzin szczytowego nasłonecznienia.
Ile baterii słonecznych potrzeba do zasilania domu 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu?
Aby zapewnić całodobowe zasilanie, akumulatory muszą przechowywać wystarczającą ilość energii do użytku w nocy. Obliczenia powinny uwzględniać rzeczywiste zużycie energii i wydajność systemu:
Podstawowy wzór: Wymagana pojemność nominalna akumulatora (kWh) Większa lub równa (Całkowite dzienne zużycie energii elektrycznej (kWh) × 1 dzień) ÷ (Głębokość rozładowania akumulatora × Sprawność rozładowania). Wydajność rozładowania wynosi 0,9.
Różnice pomiędzy typami baterii: Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe, powszechnie stosowane w gospodarstwach domowych, charakteryzują się głębokością rozładowania wynoszącą 80%-90%, natomiast baterie żelowe charakteryzują się głębokością rozładowania około 50%.
Praktyczny przykład: Gospodarstwo domowe o dziennym zużyciu energii na poziomie 4,09 kWh wykorzystuje akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe o głębokości rozładowania wynoszącej 90%. Wymaganą wydajność oblicza się jako 4,09 ÷ (0,9 × 0,9), co daje w przybliżeniu 5,05 kWh. Aby zwiększyć redundancję, możesz wybrać jeden moduł akumulatorowy 5 kWh lub dwa moduły 3 kWh.
Nocne magazynowanie energii elektrycznej: ile baterii naprawdę potrzebujesz?
Nocne magazynowanie energii koncentruje się na podstawowych obciążeniach, dzięki czemu obliczenia są bardziej ukierunkowane niż całodobowe pełne zasilanie:
Krok 1: Zidentyfikuj obciążenia nocne. Skoncentruj się na urządzeniach używanych po zachodzie słońca, takich jak oświetlenie, telewizory, routery i lodówki działające w nocy.
Krok 2: Oblicz zużycie energii w nocy. Podsumuj zużycie energii przez urządzenia używane wyłącznie w nocy. Na przykład zużycie energii przez 5 lamp LED wynosi 0,25 kWh, telewizora 0,24 kWh i lodówki 0,5 kWh, co daje całkowite zużycie energii w nocy na poziomie 0,99 kWh.
Krok 3: Określ liczbę baterii. Stosując powyższy wzór, gospodarstwo domowe, którego nocny pobór mocy wynosi 1 kWh, potrzebuje akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego o pojemności 1,3-1,5 kWh, biorąc pod uwagę głębokość rozładowania i wydajność. Do niezawodnego zasilania w nocy większość gospodarstw domowych potrzebuje akumulatorów o pojemności 3–10 kWh, co odpowiada 1–2 standardowym modułom 5 kWh.
Szacowanie wymagań dotyczących przechowywania baterii w przypadku wielodniowych-przerw w dostawie prądu
W obszarach narażonych na długotrwałe przerwy w dostawie prądu akumulatory muszą pokrywać zapotrzebowanie na energię odbiorników krytycznych przez wiele dni:
Podstawowy wzór: Pojemność akumulatora (kWh) Większa lub równa (Dzienne zużycie energii przez obciążenia krytyczne (kWh) × Oczekiwane dni przestoju) ÷ (Głębokość rozładowania × Sprawność rozładowania).
Kluczowy parametr: „oczekiwane dni przestoju” zwykle wahają się od 3 do 5 dni. Wynoszą one 3 dni w przypadku zwykłych obszarów i ponad 5 dni w przypadku obszarów odległych lub-narażonych na klęski żywiołowe.
Przykładowe obliczenie: Gospodarstwo domowe, którego dzienne zużycie energii wynosi 2 kWh dla obciążeń krytycznych, przygotowuje się na 3-dniową przerwę w dostawie prądu i korzysta z akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych o głębokości rozładowania 80%. Wymaganą wydajność oblicza się jako (2 × 3) ÷ (0,8 × 0,9), co daje w przybliżeniu 8,33 kWh. Wybór dwóch modułów 5kWh o łącznej pojemności 10kWh może zapewnić wystarczającą redundancję.
Przechowywanie baterii słonecznych i wskaźniki-czasu-użytkowania: co musisz wiedzieć
Mechanizmy ustalania-czasu-wykorzystania energii elektrycznej stwarzają-możliwości oszczędzania kosztów w przypadku magazynowania baterii, przy czym rdzeniem jest magazynowanie energii poza-okresami szczytu i wykorzystywanie jej w okresach szczytu:
Zrozumienie mechanizmu cenowego: Moc sieciowa jest podzielona na okresy szczytowe, płaskie i dolinowe, przy czym odpowiadające im ceny energii elektrycznej są odpowiednio wysokie, średnie i niskie. Okresy szczytowe zwykle odpowiadają wieczornym szczytom zużycia energii przez gospodarstwa domowe, od 17:00 do 22:00; okresy w dolinie przypadają przeważnie późno w nocy, od 23:00 do 7:00 następnego dnia.
Wybór pojemności akumulatora: aby zaoszczędzić pieniądze poprzez arbitraż-doliny szczytu, pojemność akumulatora musi odpowiadać ilości energii elektrycznej planowanej do przeniesienia z okresów doliny do szczytu. Na przykład gospodarstwo domowe zużywające w okresach szczytu energię na poziomie 8 kWh potrzebuje akumulatora o pojemności około 10 kWh, biorąc pod uwagę straty w wydajności.
Wymagania dotyczące koordynacji systemu: Do automatycznego sterowania ładowaniem i rozładowywaniem akumulatora wymagany jest falownik hybrydowy. Zapewnij ładowanie w okresach doliny (przy użyciu energii słonecznej lub sieci) i rozładowywanie w okresach szczytu, aby zmaksymalizować efekty-oszczędności.
Strategie kompensowania zużycia energii w gospodarstwie domowym za pomocą baterii słonecznych
Aby zmaksymalizować kompensację zużycia energii z sieci, konieczna jest koordynacja paneli słonecznych, baterii i nawyków dotyczących zużycia energii elektrycznej oraz sformułowanie ukierunkowanych strategii:
Nadaj priorytet-zużyciu własnemu: wykorzystuj nadmiar energii słonecznej do ładowania akumulatorów w ciągu dnia i wykorzystuj zmagazynowaną energię w nocy zamiast energii z sieci, zmniejszając w ten sposób zależność od-szczytów i regularnej energii z sieci.
Przenoszenie obciążenia: dostosuj czas użytkowania urządzeń-o dużej mocy, takich jak pralki i podgrzewacze wody, do szczytowego okresu wytwarzania energii słonecznej w ciągu dnia, zmniejszając potrzebę stosowania akumulatorów do magazynowania energii dla tych obciążeń.
Optymalizuj cykl pracy akumulatorów: Unikaj częstych głębokich rozładowań, z wyjątkiem akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych. Utrzymuj poziom mocy pomiędzy 20% a 80%, aby wydłużyć żywotność baterii i zapewnić magazynowanie energii na potrzeby krytyczne.
Monitorowanie systemu: korzystaj z inteligentnych narzędzi monitorujących, aby śledzić dane dotyczące wytwarzania, magazynowania i zużycia energii, dostosowywać wzorce zużycia energii elektrycznej i ustawienia systemu oraz poprawiać wydajność offsetową.
Dlaczego nadmiar energii słonecznej może wpływać na wydajność baterii?
Bez rozsądnego zarządzania nadmierna produkcja energii słonecznej może uszkodzić akumulatory i zmniejszyć wydajność systemu:
Ryzyko przeładowania: Gdy moc wytwarzana przez panele słoneczne przekracza pojemność akumulatora i nie ma połączenia z siecią ani zużycia obciążenia, akumulator może zostać przeładowany, uszkadzając ogniwa i skracając ich żywotność.
Nieefektywność systemu: niewykorzystana nadwyżka energii jest albo marnowana, co zdarza się częściej w systemach-poza siecią, albo musi być obsługiwana przez mechanizmy obejściowe, co zwiększa straty energii.
Akumulacja ciepła: Ciągłe przeładowanie lub wysokie prądy ładowania generują nadmierne ciepło, niszcząc materiały akumulatora i stwarzając zagrożenie dla bezpieczeństwa.
Preventive measures: Install a Maximum Power Point Tracking (MPPT) solar charge controller with a conversion efficiency of >95% do regulacji prądu ładowania. Użyj falownika z funkcją podłączenia do sieci-lub skonfiguruj system zarządzania obciążeniem, aby przekierowywał nadwyżkę energii do urządzeń-o dużej mocy, gdy wytwarzana jest nadwyżka.
Wniosek
Liczba baterii słonecznych wymaganych do zasilania domu nie jest wartością stałą. Zależy to od dziennego zużycia energii elektrycznej, pojemności paneli słonecznych, lokalnych warunków nasłonecznienia, celów użytkowania i technologii akumulatorów.
Cele użytkowania obejmują zasilanie awaryjne, arbitraż-doliny szczytowej i-życie poza siecią. Kluczowe kroki to: obliczenie rzeczywistego zapotrzebowania na energię, wyjaśnienie niezbędnych obciążeń, rozważenie wydajności systemu i charakterystyki akumulatorów oraz wszechstronna ocena w połączeniu z warunkami regionalnymi, takimi jak czas nasłonecznienia i polityka cenowa energii elektrycznej.
W przypadku większości miejskich gospodarstw domowych, które korzystają z całodobowego zasilania i 1–3 dni awaryjnego zasilania, wystarczający jest zestaw akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych o pojemności 5–15 kWh, co odpowiada 1–3 standardowym modułom 5 kWh w połączeniu z systemem paneli słonecznych o mocy 3–8 kW.
Gospodarstwa domowe pozbawione{0}}sieci lub te o dużym zużyciu energii wymagają większej wydajności, zwykle powyżej 20 kWh. Zaleca się konsultację z profesjonalnymi instalatorami w celu-oceny na miejscu i dostosowania konfiguracji w celu zrównoważenia wydajności, kosztów i niezawodności.
