Úložisko energie a čo by ste o ňom mali vedieť
Dodatočná montáž zásobníka elektrickej energie pre fotovoltické systémy
Kľúčové údaje o solárnej batérii
Fotovoltaické akumulačné systémy zvyšujú vlastnú spotrebu solárnej energie a šetria náklady na energiu, štát podporuje pomocou grantov a pôžičiek s nízkym úrokom
Zaujímavosti o skladovaní elektriny. Solárna energia z fotovoltaických systémov sa môže a musí efektívne skladovať, pretože slnko nesvieti 24 hodín denne. V čase obeda je však dostatok slnečnej energie - iba s malým využitím elektriny, aby verejné siete mohli už dosiahnuť svoje limity. Systémy skladovania batérií a správy energie tu ponúkajú efektívne riešenie. Batérie sú obzvlášť výkonné zariadenia na krátkodobé ukladanie.
Podľa zistení Fraunhoferovho inštitútu pre solárne energetické systémy, ktoré boli zverejnené v „Štúdii skladovania 2013“, použitie systémov skladovania batérií významne zmierňuje zaťaženie elektrickej siete, zatiaľ čo zákazníci môžu výrazne znížiť svoje náklady na energiu. Okrem toho došlo k zmene politiky financovania: na jednej strane klesá sadzba dodávky solárnej elektriny, na druhej strane
FV systém je od mája 2013 podporovaný z vládnych zdrojov. Z toho majú úžitok domácnosti a verejné energetické siete.
Lítium-iónové alebo olovené batérie?
Systémy na skladovanie batérií pozostávajú v zásade z dvoch častí: batérie a invertora alebo regulátora nabíjania. Lítium-iónový a olovnatý gél zohrávajú na trhu najväčšiu úlohu. Obe technológie majú svoje výhody: systémy s olovenými batériami sú dlhodobo testované a testované a systémy s lítiovými batériami sú stále relatívne nové a podstatne nákladnejšie. Na oplátku však ponúkajú z dlhodobého hľadiska viac nabíjacích cyklov, takže majú dlhšiu životnosť. Olovený gél medzitým na trhu takmer nehrá žiadnu úlohu, etablovala sa lítium-iónová technológia a ceny dramaticky poklesli.
Prevádzkovatelia fotovoltaických systémov môžu so skladovacími systémami ukladať solárnu energiu zo svojej strechy a využívať ju sami namiesto toho, aby ju vo veľkej miere napájali do verejnej siete. Obrázok: Zariadenie na akumuláciu energie od spoločnosti VARTA Microbatteries
Vlastná spotreba solárnej energie má prednosť - a stojí to za to
Inteligentný invertor/regulátor nabíjania riadi nabíjanie batérie alebo napájanie do verejnej elektrickej siete. Ak slnko svieti intenzívne, solárna energia sa využíva predovšetkým na vlastnú spotrebu. Ak sa získa viac energie, ako je potrebné, batéria sa nabije súčasne. Iba keď je batéria úplne nabitá, dodáva fotovoltaický systém solárnu energiu do verejnej siete.
Vzhľadom na súčasné výrobné náklady na solárnu energiu pre súkromné systémy okolo 14 centov/kWh a nákupnú cenu elektriny pre domácnosť okolo 28 centov/kWh sa z priamej spotreby vyvinula ekonomicky životaschopná alternatíva.
Hlavnou výhodou zásobníka energie je, že slnečnú energiu je možné „dočasne uskladniť“. Vo večerných hodinách, keď zapadá slnko, môže domácnosť s dočasným oneskorením využiť dočasne uskladnenú slnečnú energiu. Fotovoltaický priemysel predpokladá možné zvýšenie vlastnej spotreby solárnej energie až o 70 percent.
Federálna vláda chce zaviesť solárny systém na uskladnenie energie s cieľom stabilizovať sieť, k čomu by teraz mala prispieť dotácia. Uvedenie batériových systémov na solárne zásobníky energie na trh je financované od 1. mája 2013.
Financovanie nového programu financovania je zabezpečené, ale v prvom roku je obmedzené na 25 miliónov eur.
Systémy na skladovanie solárnej energie stoja 6 000 - 15 000 eur
Skladovacie nádrže je možné inštalovať rýchlo a flexibilne. Ponúkame vám jednosmerné aj striedavé systémy.
Dáme vám poradiť.
Ceny energetických úložných systémov, ktoré používajú olovenú batériu, sa v súčasnosti pohybujú okolo 4 000 eur. Lítium-iónové skladovacie systémy stoja 6 000 až 10 000 eur. Kompletný solárny systém plus integrované riešenie na skladovanie batérií môže stáť okolo 15 000 až 25 000 eur - v závislosti od zvolenej technológie a veľkosti systému, ako aj skladovacej kapacity.
Štát vypláca dotáciu na kilowatthodinu FV výkonu
1. mája 2013 sa začal program podpory spolkového ministerstva životného prostredia pre skladovanie solárnej energie, ktorý spracúva KfW Bank. Typický solárny systém s výkonom päť kilowattov a skladovacie priestory môžu byť financované až do výšky 3 000 eur (od roku 2013).
Ak sa nainštaluje napríklad nový fotovoltický systém, môžu prevádzkovatelia získať dotáciu až 30 percent alebo maximálne 600 eur na kilowatthodinu. Týmto financovaním vytvorila federálna vláda trhový stimulačný program, ktorý zníži ceny, keď sa zvýši dopyt po batériách. Medzitým sa financovanie zo strany KFW výrazne znížilo. (Program sa skončil)
Existujú však aj finančné prostriedky zo štátu Severné Porýnie-Vestfálsko, kde je možné požiadať o financovanie vo výške 10% z ceny skladovania a 10% z nákladov na inštaláciu. Financovanie nie je potrebné pre program Progres.NRW. Komerčné skladovacie priestory môžu byť dokonca financované až do výšky 50%. (Program teraz obsahuje nové podmienky)
Správa energie a skladovanie batérie sa oplatí. Majitelia fotovoltaických systémov môžu zvýšiť vlastnú spotrebu solárnej energie na zhruba 70%. Grafika: ZVEI
47 percent majiteľov domov si vie predstaviť investíciu do solárnej energie
Podľa prieskumu Nemeckej asociácie solárneho priemyslu (BSW-Solar) má o skladovanie batérií záujem každý druhý nový fotovoltaický investor a každý tretí prevádzkovateľ systému. Potvrdzuje to prieskum Infratest/Dimap. 63 percent opýtaných majiteľov domov uvádza, že sa už informovalo o skladovaní slnečnej energie vyrobenej vlastnými silami a možnostiach vlastnej spotreby. 47 percent majiteľov domov si dokonca vie predstaviť investíciu do solárnej energie.
Zdroj: ZVEI; BMU; Solarserver.de
Porovnanie lítium-iónových batérií a olovených batérií
- nízky počet cyklov, max. 1 200 až 1 500 cyklov s iba
- Max. Životnosť 5 až 7 rokov
- Ťažké a veľké (400 až 500 kg)
- Vysoké samovybíjanie 0,5% za deň
- Znečistenie zdravia z uvoľňovania
- Sila cyklu 4 000 až 8 000 cyklov pri 70
- Dlhá životnosť až viac ako 20 rokov
- v prípade potreby možné vysoké vybíjacie prúdy
- nízke samovybíjanie 0,5% za týždeň
- nízka strata kapacity v danom období
Obrázok: Príklad výpočtu dotácií na skladovanie pre FV systém s 5 kWp (BSW-Solar)
Kľúčové údaje o solárnej batérii: technické a praktické referenčné hodnoty
Zaoberanie sa technickými údajmi solárnej batérie začína otázkou, aký druh elektriny solárna batéria uchováva: jednosmerný alebo striedavý prúd? Vieš to? Je to jednosmerný prúd. A to je len najjednoduchší z mnohých ďalších základných princípov, ktoré sú potrebné na pochopenie a vyhodnotenie systémov skladovania batérií pre fotovoltaické systémy. Zatiaľ sa objavili nasledujúce údaje a parametre, ktoré popisujú kapacitu a výkon solárnej batérie:
- Technológia batérií Systémy skladovania batérií fungujú buď na olovnatom základe (kyselina olovnatá, olovnatý gél) alebo s lítiovými iónmi. Olovené batérie sú ekonomicky overené a používajú sa dlhšie ako lítium-iónové akumulátory. Účinnosť lítium-iónových batérií je vyššia ako účinnosť olovených batérií. Olovo dnes na trhu ťažko hrá rolu.
- Skladovacia kapacita/kapacita batérie (nominálna kapacita) Skladovacia kapacita solárnej batérie udáva, koľko elektriny dokáže uskladniť pri plnom nabití. Skladovacia kapacita je technickou špecifikáciou výrobcu a udáva sa v kilowatthodinách (kWh).
- Hĺbka vybitia (DoD) Solárna batéria nemôže byť 100% vybitá. Toto takzvané hlboké vybitie poškodzuje batériu. Solárnu batériu je preto možné vybiť iba do hĺbky vybitia. To sa líši v závislosti od výrobcu. 50% až viac ako 90% uskladneného množstva elektriny je preto možné (iba) odobrať počas procesu vybíjania.
- Využiteľná kapacita úložiska/kapacita batérie. Technická kapacita solárnej batérie je iba teoretická, pretože je potrebné brať do úvahy hĺbku vybitia. Skutočná praktická kapacita solárnej batérie preto naznačuje iba využiteľnú úložnú kapacitu. Príklad: ak má solárna batéria akumulačnú kapacitu 9 kWh a hĺbku vybitia 80%, môže batéria uchovávať prakticky „iba“ 7,2 kWh (80% z 9 kWh).
- Celý cyklus Jedno vybitie solárnej batérie do hĺbky vybitia a následné úplné nabitie predstavuje úplný cyklus. Toto použitie je teoreticky založené na solárnej batérii.
- Mikro cyklus Solárna batéria je vybitá a potom znovu nabitá iba mierne.
- Maximálny nabíjací/vybíjací výkon a rýchlosť C Práčky alebo iné väčšie technické zariadenia krátkodobo vyžadujú veľa elektriny, a tak generujú takzvané špičky záťaže. To, či je možné tieto vrcholy zaťaženia úplne pokryť akumulátorom, je zrejmé z maximálneho vybíjacieho výkonu (v kW). C-sadzba udáva, ako rýchlo sa solárna batéria vybije v pomere k skladovacej kapacite. Ak je systém na ukladanie batérií úplne vybitý do jednej hodiny, hodnota je 1C. Naopak, maximálny nabíjací výkon naznačuje, ako rýchlo sa dá potom batéria nabiť.
- Životnosť/počet úplných cyklov Technická špecifikácia výrobcu, pre koľko celých cyklov je solárna batéria navrhnutá. Dnešné systémy na skladovanie batérií majú životnosť až 8 000 celých cyklov a viac. Po dosiahnutí životnosti cyklu má solárna batéria kapacitu 80% svojej pôvodnej nominálnej kapacity (a môže sa teoreticky stále používať).
- Životnosť kalendára Životnosť kalendára je tiež teoretickou špecifikáciou výrobcu. Ak batéria nie je vybitá ani nabitá, solárna batéria bude mať na konci svojej životnosti stále 80% pôvodného nominálneho výkonu.
- Životnosť Životnosť, podobne ako využiteľná úložná kapacita, je praktický údaj. Z hľadiska životnosti sa pôvodne predpokladá, koľko úplných cyklov systém uskladnenia batérie v praxi ročne urobí. Napríklad spoločnosť Photon predpokladala, že systém skladovania batérií je úplne vybitý a nabitý približne 200-krát za rok. V skutočnosti je to väčšinou medzi 250 a 300 cyklami.
Predpokladajme 275 cyklov, solárna batéria by mala životnosť okolo 29 rokov s 8000 nabíjacích cyklov. Pretože batéria tiež podlieha starnutiu v kalendári, doba používania sa tu výrazne zníži. Niektorí výrobcovia hovoria o období používania od 15 rokov do 20 rokov. Nakoniec to ukáže budúcnosť.
- Účinnosť systému Skladovacie systémy batérií sú elektrochemické skladovacie systémy a sú riadené elektronickými komponentmi (regulátor nabíjania/invertor batérie). Z tohto dôvodu, rovnako ako u všetkých technických systémov, dochádza k stratám výkonu o niekoľko percentných bodov. Informácie o účinnosti systému solárnej batérie od výrobcu sú stále nekonzistentné. Je nevyhnutné, aby sa k účinnosti systému pridala aj účinnosť cyklu batérie (olovo približne 75%; lítium-ión> 90%), ako aj čiastočná účinnosť rôznych elektronických súčiastok.
- Akumulátorové systémy spojené s AC/DC akumulátorom je možné elektricky pripojiť buď „za“ meničom FV systému v striedavom obvode domu (AC) alebo „pred“ invertorom v medziobvode DC (DC). Pretože solárna batéria v zásade nabíja jednosmerný prúd, sú systémy napájané zo striedavého prúdu vybavené aj prevodníkom (invertorom batérie), ktorý na nabíjanie solárnej batérie prevádza striedavý prúd na jednosmerný. Pri vybíjaní sa jednosmerný prúd batérie prevádza späť na striedavý prúd. Systémy spojené s jednosmerným prúdom tento prevodník nepotrebujú, pretože priamo nabíjajú jednosmerný prúd generovaný FV systémom. To vedie k mierne vyššej miere účinnosti, ale pri neskoršej inštalácii je nutné invertor FV systému vymeniť, čo neplatí pre systémy spojené so striedavým prúdom a dodatočné vybavenie akumulačným systémom je flexibilnejšie.
- 1-fázové/3-fázové akumulačné systémy napájajú nabitú solárnu energiu buď v jednej, alebo v troch fázach do domovej siete/verejnej elektrickej siete. V prípade výpadku prúdu nemôžu 1-fázové systémy na skladovanie batérií napájať elektrické zariadenia s 3-fázovým pripojením, aby napríklad nefungoval sporák v kuchyni. FV systémy musia tiež napájať do elektrickej siete v troch fázach
(Výnimky platia pre systémy do 4,6 kWp).
- Plné napájače sú systémy na skladovanie batérií, ktoré umožňujú napájať akumulovanú solárnu energiu (batériu) priamo do siete. Systémy akumulátorových batérií pripojených na striedavý prúd vyžadujú ďalší merač, ktorý zabráni nabíjaniu elektriny zo siete a dodaniu ako solárna elektrina.
- Možnosť núdzového napájania. Možnosť núdzového napájania umožňuje solárnej batérii v prípade výpadku prúdu prevziať napájanie domu za zlomok sekundy a spolu s FV systémom napájať dom v ostrovnom režime. Okrem iného záleží na tom, či sa solárna batéria napája na 1-fázovú alebo 3-fázovú, aby všetky elektrické spotrebiče v dome (3-fázové) fungovali.
Kľúčové údaje, ktoré sú rozhodujúce v každodennom živote
Vyššie uvedené údaje v podstate popisujú technický výkon samotnej solárnej batérie. To, ako dobre funguje solárna batéria v praktickej prevádzke, aby čo najviac kombinovala energiu s domácnosťou v kombinácii s FV systémom, poskytujú nasledujúce tri parametre.
- Podiel vlastnej spotreby Podiel vlastnej spotreby súvisí s množstvom elektriny vyrobenej fotovoltickým systémom a uvádza, koľko solárnej elektriny zo samotného FV systému je možné v domácnosti spotrebovať pomocou solárnej batérie. Najvyšší možný podiel vlastnej spotreby závisí od profesionálneho plánovania a návrhu oboch systémov.
- Stupeň sebestačnosti Stupeň sebestačnosti súvisí s celkovou spotrebou elektriny v domácnosti a na rozdiel od podielu vlastnej spotreby udáva, koľko zo skutočnej potreby elektriny dokáže pokryť kombinácia fotovoltickej solárnej batérie.
- Náklady na uskladnenú kilowatthodinu Aký ekonomický je systém skladovania batérie, možno určiť z toho, čo stojí uskladnená kilowatthodina (v centoch). Tieto je možné pre systém skladovania batérií vypočítať takto:
1. Nominálna kapacita x počet celých cyklov = teoreticky skladovateľné množstvo energie
2. Prepočítajte teoreticky skladovateľné množstvo energie na prakticky skladovateľné množstvo energie odčítaním hĺbky výboja a účinnosti systému v percentách
3. Investičné náklady/cena pre koncového zákazníka (za rovnaké technické vybavenie) vydelená prakticky skladovateľným množstvom energie vedie k cene za uskladnenú kilowatthodinu elektriny
Príklad výpočtu pre solárnu batériu: lítium-iónová batéria
Nominálna kapacita 6,4 kWh x 6 000 úplných cyklov = 38 400 kWh teoretická úložná kapacita. 38 400 kWh v porovnaní s 90% hĺbkou vybíjania vedie k 34 560 kWh využiteľnej skladovacej kapacity.
Maloobchodná cena 6 499 EUR vydelená 34 560 kWh = 0,188 EUR za uskladnenú kWh.
(Čistá cena pre koncového zákazníka, bez nákladov na inštaláciu, bez zohľadnenia financovania úložiska na príklade úložného systému LG-Chem) Ku koncu roka 2015