Καθώς η παγκόσμια προσοχή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας συνεχίζει να αυξάνεται, τα συστήματα αποθήκευσης ηλιακών μπαταριών έχουν γίνει μια βασική επιλογή για τα νοικοκυριά που επιδιώκουν την ενεργειακή ανεξαρτησία, την εξοικονόμηση κόστους και την περιβαλλοντική ευθύνη.
Ο προσδιορισμός του σωστού αριθμού ηλιακών μπαταριών απαιτεί συστηματική ανάλυση των ενεργειακών αναγκών, των στοιχείων του συστήματος και των σεναρίων χρήσης. Αυτό το άρθρο αναλύει τους βασικούς παράγοντες που επηρεάζουν και τις μεθόδους υπολογισμού για να σας βοηθήσουν να απαντήσετε στο βασικό ερώτημα: πόσες ηλιακές μπαταρίες χρειάζεται πραγματικά το σπίτι σας;
Γιατί να εγκαταστήσετε ηλιακές μπαταρίες για τις οικιακές σας ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια;
Οι ηλιακές μπαταρίες χρησιμεύουν ως η «ενεργειακή δεξαμενή» των οικιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων. Δεν αντιμετωπίζουν μόνο τη διαλείπουσα φύση της παραγωγής ηλιακής ενέργειας αλλά και ξεκλειδώνουν πολλαπλές πρακτικές αξίες:
Ενεργειακή ανεξαρτησία: Μειώστε την εξάρτηση από το ηλεκτρικό δίκτυο και εξασφαλίστε συνεχή τροφοδοσία ρεύματος κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος ή αστοχιών του δικτύου.
Εξοικονόμηση κόστους: Αποθηκεύστε την πλεονάζουσα ηλιακή ενέργεια που παράγεται κατά τη διάρκεια της ημέρας για νυχτερινή χρήση, αποφύγετε τις τιμές αιχμής-την ώρα της ηλεκτρικής ενέργειας και μεγιστοποιήστε τη χρήση της ενέργειας που παράγεται από τον εαυτό σας-.
Προστασία του περιβάλλοντος και μείωση εκπομπών: Βελτίωση της αποδοτικότητας χρήσης της καθαρής ηλιακής ενέργειας και μείωση των εκπομπών άνθρακα που σχετίζονται με την ισχύ του δικτύου.
Αντίγραφο ασφαλείας έκτακτης ανάγκης: Παρέχετε αξιόπιστη ισχύ για κρίσιμα φορτία όπως ψυγεία, ιατρικός εξοπλισμός και συσκευές επικοινωνίας σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.
Ξύρισμα αιχμής και πλήρωση κοιλάδας: Αξιοποιήστε το χρόνο-της-χρήσης μηχανισμών τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας για αποθήκευση ενέργειας σε περιόδους off-αιχμής (χαμηλή-τιμής) και χρήση του σε περιόδους αιχμής (υψηλής-τιμής), μειώνοντας τα μακροπρόθεσμα{{5} έξοδα ηλεκτρικής ενέργειας.
Πώς να υπολογίσετε την ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του σπιτιού σας για να προσδιορίσετε τις ανάγκες της μπαταρίας;
Η ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι τα θεμελιώδη δεδομένα για τον υπολογισμό των απαιτήσεων της μπαταρίας, αντανακλώντας άμεσα τη συνολική ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται να αποθηκεύσει η τράπεζα μπαταριών.
Μέθοδος υπολογισμού: Καταγράψτε όλες τις ηλεκτρικές συσκευές και καταγράψτε την ονομαστική ισχύ και τις ώρες ημερήσιας χρήσης τους. Η μονάδα ονομαστικής ισχύος είναι βατ (W). Υπολογίστε τη συνολική ημερήσια κατανάλωση ενέργειας χρησιμοποιώντας τον τύπο: Ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (kWh)=Σ (Ισχύς συσκευής (kW) × Ώρες ημερήσιας χρήσης (h)).
Παράδειγμα: Ψυγείο 150 W που λειτουργεί για 24 ώρες + 5 Φώτα LED (10 W το καθένα) που χρησιμοποιούνται για 5 ώρες + δρομολογητής 10 W που λειτουργεί για 24 ώρες. Η διαδικασία υπολογισμού είναι 0,15kW × 24h + 0.05kW × 5h + 0.01kW × 24h, με αποτέλεσμα 4,09kWh ανά ημέρα.
Σημειώσεις: Διακρίνετε μεταξύ κρίσιμων φορτίων και μη-κρίσιμων φορτίων. Τα κρίσιμα φορτία αναφέρονται σε συσκευές που είναι απαραίτητες για χρήση κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος. Κρατήστε ένα περιθώριο 10%-20% για να αντιμετωπίσετε απροσδόκητες απαιτήσεις ισχύος και απώλειες συστήματος.
Πώς η χωρητικότητα του ηλιακού πάνελ επηρεάζει τον αριθμό των απαιτούμενων μπαταριών;
Η χωρητικότητα του ηλιακού πάνελ και η αποθήκευση της μπαταρίας είναι αλληλένδετα. Τα ηλιακά πάνελ είναι υπεύθυνα για την παραγωγή ενέργειας για φόρτιση και το μέγεθός τους επηρεάζει άμεσα τη διαμόρφωση της μπαταρίας.
Αρχή αντιστοίχισης: Η συνολική ισχύς των ηλιακών συλλεκτών πρέπει να είναι επαρκής για να καλύπτει την ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του νοικοκυριού και να φορτίζει πλήρως τις μπαταρίες εντός των διαθέσιμων ωρών ηλιακού φωτός.
Τύπος υπολογισμού: Απαιτούμενη ισχύς ηλιακού πάνελ (W) ≈ (Ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (kWh) + Ημερήσια χωρητικότητα φόρτισης μπαταρίας (kWh)) ÷ (Τοπικές ώρες αιχμής ηλιακού φωτός (h) × Απόδοση συστήματος). Η απόδοση του συστήματος κυμαίνεται μεταξύ 0,8 και 0,85.
Πρακτική σημασία: Η ανεπαρκής χωρητικότητα του ηλιακού πάνελ θα οδηγήσει σε ανεπαρκή φόρτιση της μπαταρίας, απαιτώντας πρόσθετες μπαταρίες για να αντισταθμιστεί το ενεργειακό κενό. Η υπερβολική χωρητικότητα χωρίς λογική ρύθμιση μπορεί να προκαλέσει υπερφόρτιση και σπατάλη πόρων. Για παράδειγμα, ένα νοικοκυριό με ημερήσια κατανάλωση ενέργειας 10 kWh και 4 ώρες αιχμής ηλιακού φωτός χρειάζεται περίπου 4 kW ηλιακών συλλεκτών για να φορτίζει σταθερά την υποστηρικτική τράπεζα μπαταριών.
Πόσες ώρες ηλιακού φωτός χρειάζονται για την πλήρη φόρτιση των ηλιακών μπαταριών;
Ο χρόνος φόρτισης τουηλιακές μπαταρίεςεξαρτάται από τρεις βασικούς παράγοντες και ποικίλλει σημαντικά ανά περιοχή:
Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν: Ισχύς ηλιακού πάνελ, χωρητικότητα μπαταρίας και τοπικές ώρες αιχμής ηλιακού φωτός. Η υψηλότερη ισχύς ηλιακών πάνελ μειώνει τον χρόνο φόρτισης. Η μεγαλύτερη χωρητικότητα της μπαταρίας απαιτεί περισσότερη ενέργεια. Οι τοπικές ώρες αιχμής ηλιακού φωτός αναφέρονται στην ημερήσια διάρκεια κατά την οποία η ένταση του ηλιακού φωτός είναι επαρκής για αποτελεσματική φόρτιση.
Γενικός υπολογισμός: Χρόνος φόρτισης (h) ≈ Χωρητικότητα μπαταρίας (kWh) ÷ (Ισχύς ηλιακού πάνελ (kW) × Απόδοση φόρτισης συστήματος). Η απόδοση φόρτισης του συστήματος κυμαίνεται μεταξύ 0,8 και 0,9.
Περιφερειακή αναφορά: Οι περισσότερες περιοχές στην Κίνα έχουν 3-5 ώρες ημερήσιας μέγιστης ηλιακής ακτινοβολίας, ενώ περιοχές όπως το Σιντζιάνγκ και το Θιβέτ μπορούν να φτάσουν τις 5-6 ώρες. Οι νότιες βροχερές περιοχές μπορεί να έχουν μόνο 2,5-3,5 ώρες. Μια μπαταρία 10 kWh σε συνδυασμό με ένα ηλιακό πάνελ 4 kW μπορεί να φορτιστεί πλήρως σε περίπου 3-4 ώρες υπό ιδανικές συνθήκες 4 ωρών μέγιστης ηλιακής ακτινοβολίας.
Πόσες ηλιακές μπαταρίες χρειάζονται για να τροφοδοτηθεί ένα σπίτι 24/7;
Για να επιτευχθεί 24ωρη παροχή ρεύματος, οι μπαταρίες πρέπει να αποθηκεύουν αρκετή ενέργεια για νυχτερινή χρήση. Οι υπολογισμοί θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την πραγματική κατανάλωση ενέργειας και την απόδοση του συστήματος:
Βασικός τύπος: Απαιτούμενη ονομαστική χωρητικότητα μπαταρίας (kWh) Μεγαλύτερη ή ίση με (Συνολική ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (kWh) × 1 ημέρα) ÷ (Βάθος εκφόρτισης μπαταρίας × Απόδοση εκφόρτισης). Η απόδοση εκφόρτισης είναι 0,9.
Διαφορές μεταξύ των τύπων μπαταριών: Οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου, που χρησιμοποιούνται συνήθως στα νοικοκυριά, έχουν βάθος εκφόρτισης 80%-90%, ενώ οι μπαταρίες gel έχουν βάθος εκφόρτισης περίπου 50%.
Πρακτικό παράδειγμα: Ένα νοικοκυριό με ημερήσια κατανάλωση ρεύματος 4,09 kWh χρησιμοποιεί μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου με βάθος εκφόρτισης 90%. Η απαιτούμενη χωρητικότητα υπολογίζεται ως 4,09 ÷ (0,9 × 0,9), με αποτέλεσμα περίπου 5,05 kWh. Μπορείτε να επιλέξετε μία μονάδα μπαταρίας 5kWh ή δύο μονάδες 3kWh για να αυξήσετε τον πλεονασμό.
Νυχτερινή αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας: Πόσες μπαταρίες χρειάζεστε πραγματικά;
Η νυχτερινή αποθήκευση ενέργειας εστιάζει σε βασικά φορτία, καθιστώντας τους υπολογισμούς πιο στοχευμένους από την 24ωρη πλήρη παροχή ρεύματος:
Βήμα 1: Προσδιορίστε τα νυχτερινά φορτία. Εστιάστε σε συσκευές 统计 που χρησιμοποιούνται μετά τη δύση του ηλίου, όπως φωτισμός, τηλεοράσεις, δρομολογητές και ψυγεία που λειτουργούν τη νύχτα.
Βήμα 2: Υπολογίστε την κατανάλωση ενέργειας τη νύχτα. Συνοψίστε την κατανάλωση ενέργειας των συσκευών που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά τη νύχτα. Για παράδειγμα, η κατανάλωση ενέργειας 5 λαμπτήρων LED είναι 0,25 kWh, μιας τηλεόρασης είναι 0,24 kWh και ενός ψυγείου είναι 0,5 kWh, με αποτέλεσμα τη συνολική νυχτερινή κατανάλωση ρεύματος να είναι 0,99 kWh.
Βήμα 3: Προσδιορίστε τον αριθμό των μπαταριών. Χρησιμοποιώντας την προαναφερθείσα φόρμουλα, ένα νοικοκυριό με νυχτερινή κατανάλωση ρεύματος 1 kWh χρειάζεται μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου 1,3-1,5 kWh, λαμβάνοντας υπόψη το βάθος εκφόρτισης και την απόδοση. Τα περισσότερα νοικοκυριά απαιτούν χωρητικότητα μπαταρίας 3-10 kWh για αξιόπιστη νυχτερινή τροφοδοσία, που αντιστοιχεί σε 1-2 τυπικές μονάδες 5 kWh.
Εκτίμηση απαιτήσεων αποθήκευσης μπαταρίας για πολυ-ημερήσιες διακοπές ρεύματος
Για περιοχές επιρρεπείς σε παρατεταμένες διακοπές ρεύματος, οι μπαταρίες πρέπει να καλύπτουν τις ανάγκες ρεύματος κρίσιμων φορτίων για πολλές ημέρες:
Τύπος πυρήνα: Χωρητικότητα μπαταρίας (kWh) Μεγαλύτερη ή ίση με (Ημερήσια κατανάλωση ενέργειας κρίσιμων φορτίων (kWh) × Αναμενόμενες ημέρες διακοπής λειτουργίας) ÷ (Βάθος εκφόρτισης × Απόδοση εκφόρτισης).
Βασική παράμετρος: Οι "αναμενόμενες ημέρες διακοπής λειτουργίας" κυμαίνεται συνήθως από 3 έως 5 ημέρες. Είναι 3 ημέρες για συνηθισμένες περιοχές και περισσότερες από 5 ημέρες για απομακρυσμένες ή{5}}επιρρεπείς σε καταστροφές περιοχές.
Παράδειγμα υπολογισμού: Ένα νοικοκυριό με ημερήσια κατανάλωση ισχύος 2 kWh για κρίσιμα φορτία προετοιμάζεται για διακοπή ρεύματος 3 ημερών και χρησιμοποιεί μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου με βάθος εκφόρτισης 80%. Η απαιτούμενη χωρητικότητα υπολογίζεται ως (2 × 3) ÷ (0,8 × 0,9), με αποτέλεσμα περίπου 8,33 kWh. Η επιλογή δύο μονάδων 5 kWh, συνολικής χωρητικότητας 10 kWh, μπορεί να προσφέρει επαρκή πλεονασμό.
Αποθήκευση ηλιακής μπαταρίας και χρόνος-της-χρήσης: Τι πρέπει να γνωρίζετε
Ο χρόνος--χρήσης των μηχανισμών τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας δημιουργεί ευκαιρίες εξοικονόμησης κόστους-για την αποθήκευση της μπαταρίας, με τον πυρήνα να είναι η αποθήκευση ενέργειας κατά τις περιόδους αδράνειας-αιχμής και η χρήση της σε περιόδους αιχμής:
Κατανόηση του μηχανισμού τιμολόγησης: Η ισχύς του δικτύου χωρίζεται σε περιόδους αιχμής, επίπεδης και κοιλάδας, με τις αντίστοιχες τιμές ηλεκτρικής ενέργειας να είναι υψηλές, μεσαίες και χαμηλές αντίστοιχα. Οι περίοδοι αιχμής αντιστοιχούν συνήθως σε απογευματινές οικιακές αιχμές κατανάλωσης ρεύματος, από τις 17:00 έως τις 22:00. Οι περίοδοι της κοιλάδας είναι ως επί το πλείστον αργά τη νύχτα, από τις 23:00 έως τις 7:00 την επόμενη μέρα.
Επιλογή χωρητικότητας μπαταρίας: Για να εξοικονομήσετε χρήματα μέσω του αρμπιτράζ αιχμής-κοιλάδας, η χωρητικότητα της μπαταρίας πρέπει να ταιριάζει με την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που σχεδιάζεται να μεταφερθεί από περιόδους κοιλάδας σε περιόδους αιχμής. Για παράδειγμα, ένα νοικοκυριό με κατανάλωση ενέργειας 8 kWh κατά τις περιόδους αιχμής χρειάζεται μπαταρία περίπου 10 kWh, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες απόδοσης.
Απαιτήσεις συντονισμού συστήματος: Απαιτείται ένας υβριδικός μετατροπέας για τον αυτόματο έλεγχο της φόρτισης και της εκφόρτισης της μπαταρίας. Εξασφαλίστε τη φόρτιση κατά τη διάρκεια περιόδων κοιλάδας (χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια ή το δίκτυο) και την εκφόρτιση κατά τις περιόδους αιχμής για να μεγιστοποιήσετε τα αποτελέσματα εξοικονόμησης{1}}κόστους.
Στρατηγικές για να αντισταθμίσετε την οικιακή σας κατανάλωση ενέργειας με ηλιακές μπαταρίες
Για να μεγιστοποιηθεί η αντιστάθμιση της κατανάλωσης ενέργειας του δικτύου, είναι απαραίτητο να συντονιστούν οι συνήθειες χρήσης ηλιακών συλλεκτών, μπαταριών και ηλεκτρικής ενέργειας και να διαμορφωθούν στοχευμένες στρατηγικές:
Δώστε προτεραιότητα στην ιδιοκατανάλωση: Χρησιμοποιήστε την υπερβολική ηλιακή ενέργεια για να φορτίσετε τις μπαταρίες κατά τη διάρκεια της ημέρας και χρησιμοποιήστε αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια τη νύχτα αντί για ηλεκτρικό δίκτυο, μειώνοντας την εξάρτηση από τον χρόνο αιχμής-και την κανονική ισχύ του δικτύου.
Μετατόπιση φορτίου: Προσαρμόστε τον χρόνο χρήσης συσκευών- υψηλής ισχύος, όπως πλυντήρια ρούχων και θερμοσίφωνες, στην περίοδο αιχμής της παραγωγής ηλιακής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας, μειώνοντας την ανάγκη για μπαταρίες για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας για αυτά τα φορτία.
Βελτιστοποιήστε τον κύκλο της μπαταρίας: Αποφύγετε τις συχνές βαθιές εκφορτίσεις, εκτός από τις μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Διατηρήστε το επίπεδο ισχύος μεταξύ 20% και 80% για να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και να εξασφαλίσετε την παροχή αποθήκευσης ενέργειας για κρίσιμες ανάγκες.
Παρακολούθηση συστήματος: Χρησιμοποιήστε έξυπνα εργαλεία παρακολούθησης για να παρακολουθείτε δεδομένα παραγωγής, αποθήκευσης και κατανάλωσης ενέργειας, να προσαρμόσετε τα πρότυπα χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας και τις ρυθμίσεις του συστήματος και να βελτιώσετε την απόδοση αντιστάθμισης.
Γιατί η υπερβολική ηλιακή ενέργεια μπορεί να επηρεάσει την απόδοση της μπαταρίας;
Χωρίς λογική διαχείριση, η υπερβολική ηλιακή παραγωγή μπορεί να καταστρέψει τις μπαταρίες και να μειώσει την απόδοση του συστήματος:
Κίνδυνος υπερφόρτισης: Όταν η ισχύς που παράγεται από τα ηλιακά πάνελ υπερβαίνει τη χωρητικότητα αποθήκευσης της μπαταρίας και δεν υπάρχει σύνδεση στο δίκτυο ή κατανάλωση φορτίου, η μπαταρία μπορεί να υπερφορτιστεί, καταστρέφοντας τις κυψέλες και μειώνοντας τη διάρκεια ζωής τους.
Αναποτελεσματικότητα συστήματος: Η αχρησιμοποίητη υπερβολική ενέργεια είτε σπαταλιέται, κάτι που είναι πιο συνηθισμένο σε συστήματα εκτός δικτύου, είτε πρέπει να αντιμετωπιστεί μέσω μηχανισμών παράκαμψης, αυξάνοντας τις απώλειες ενέργειας.
Συσσώρευση θερμότητας: Η συνεχής υπερφόρτιση ή τα υψηλά ρεύματα φόρτισης δημιουργούν υπερβολική θερμότητα, υποβαθμίζοντας τα υλικά της μπαταρίας και θέτουν κινδύνους για την ασφάλεια.
Preventive measures: Install a Maximum Power Point Tracking (MPPT) solar charge controller with a conversion efficiency of >95% για τη ρύθμιση του ρεύματος φόρτισης. Χρησιμοποιήστε έναν μετατροπέα με{{2}λειτουργικότητα σύνδεσης ή διαμορφώστε ένα σύστημα διαχείρισης φορτίου για να ανακατευθύνει την περίσσεια ενέργειας σε συσκευές υψηλής-ισχύουσας ισχύος όταν η παραγωγή είναι πλεονάζουσα.
Σύναψη
Ο αριθμός των ηλιακών μπαταριών που απαιτούνται για την τροφοδοσία ενός σπιτιού δεν είναι σταθερή τιμή. Εξαρτάται από την καθημερινή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, τη χωρητικότητα των ηλιακών πάνελ, τις τοπικές συνθήκες ηλιακού φωτός, τους στόχους χρήσης και την τεχνολογία μπαταρίας.
Οι στόχοι χρήσης περιλαμβάνουν τροφοδοσία έκτακτης ανάγκης, αιχμή-κοιλάδα αρμπιτράζ και ζωή εκτός δικτύου-. Τα βασικά βήματα είναι: υπολογισμός των πραγματικών ενεργειακών αναγκών, αποσαφήνιση των βασικών φορτίων, εξέταση της απόδοσης του συστήματος και των χαρακτηριστικών της μπαταρίας και πλήρης κρίση σε συνδυασμό με τις τοπικές συνθήκες, όπως η διάρκεια του ηλιακού φωτός και οι πολιτικές τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας.
Για τα περισσότερα αστικά νοικοκυριά που επιδιώκουν 24ωρη τροφοδοσία ρεύματος και εφεδρική 1-3 ημέρες έκτακτης ανάγκης, αρκεί μια συστοιχία μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου 5-15 kWh, που αντιστοιχεί σε 1-3 τυπικές μονάδες 5 kWh, σε συνδυασμό με σύστημα ηλιακών πάνελ 3-8 kW.
Τα νοικοκυριά εκτός δικτύου-ή αυτά με υψηλή κατανάλωση ενέργειας απαιτούν μεγαλύτερη χωρητικότητα, συνήθως πάνω από 20 kWh. Συνιστάται να συμβουλευτείτε επαγγελματίες εγκαταστάτες για-αξιολογήσεις ιστότοπου και προσαρμοσμένες διαμορφώσεις για να εξισορροπήσετε την απόδοση, το κόστος και την αξιοπιστία.
