Съхранение на батерии в слънчева електроцентрала: революция в чистата енергия

Тъй като възобновяемите енергийни източници като слънчевата енергия стават все по-разпространени, съхранението на енергия става все по-важно за осигуряване на надеждни доставки на електроенергия, дори когато слънцето не грее или вятърът не духа. Съхраняването на батерии позволява на слънчевите електроцентрали да съхраняват излишната енергия, генерирана през нощта или когато търсенето е по-високо. Този документ ще обсъди ползите от съхранението на батерията и как се прилага.

Ключови изводи

• Комбинирането на слънчеви електроцентрали в мащаб на комунални услуги със съхранение на батерии осигурява големи ползи за балансиране на мрежата, икономика и устойчивост
• Изглажда променливостта на слънчевото производство, измества доставките към вечерните пикови периоди, позволява високо проникване на възобновяеми източници
• Ключови иновации в батериите, инструменти за прогнозиране и интелигентни инвертори, подобряващи възможностите
• Тъй като разходите намаляват, слънчевата енергия и съхранението ще бъдат критични за достъпни, надеждни и устойчиви енергийни системи
• Балансира предлагането и търсенето на електроенергия, осигурява резервна устойчивост, интегрира повече възобновяеми източници на енергия
• Слънчевите централи, съчетани с акумулаторна батерия с подходящ размер, могат да подкрепят целите за декарбонизация

Основи на съхранението на батерии в слънчева електроцентрала

Докато се гмуркате в света на слънчевата енергия, важно е да разберете основите на съхранението на батерии в слънчева електроцентрала. Тази технология играе решаваща роля в превръщането на възобновяемата енергия в по-надеждна и ефективна, като съхранява електричеството, генерирано от слънчеви панели, за по-късна употреба.

Видове съхранение на енергия

Има различни технологии за съхранение на енергия, но слънчевите електроцентрали обикновено използват литиево-йонни батерии поради тяхната висока ефективност, дълъг живот и доказана производителност. 

Как работи съхранението на слънчеви батерии

Когато вашите слънчеви панели произвеждат повече електричество от нуждите на вашия дом или бизнес, излишната енергия се съхранява в акумулаторната система. По време на периоди на ниско производство на слънчева енергия или високо търсене на електроенергия, съхранената енергия може да се използва за захранване на вашите уреди, намалявайки зависимостта ви от електроенергията от мрежата и спестявайки пари.

Системата за мониторинг при съхранение на слънчеви батерии предоставя информация в реално време за генериране на енергия, потребление и нива на съхранение на батерията. Можете да получите достъп до тези данни чрез приложение за компютър или смартфон, което ви позволява да проследявате ефективността на вашата слънчева система и да правите всички необходими корекции.

Преглед на ползите от комбинирането на слънчеви електроцентрали със съхранение на батерии

• Ефективно използване на слънчевата енергия: Като съхранявате излишната електроенергия, можете да използвате слънчева енергия дори когато слънцето не грее или по време на пиковите периоди на търсене, което прави вашата система за възобновяема енергия по-надеждна и ефективна.
• По-ниски сметки за ток: Разчитането на съхранена слънчева енергия по време на периоди на високо търсене на електричество може да ви спести пари, като избегне пиковите тарифи за комунални услуги.
• Независимост и устойчивост на мрежата: Съхранението на батерията на слънчевата електроцентрала може да помогне за осигуряване на резервно захранване по време на прекъсване на мрежата, поддържайки вашия дом или бизнес да работят гладко и без прекъсване.

Технологични аспекти на съхранението на батерии

Когато става въпрос за съхранение на батерии в слънчеви електроцентрали, има няколко технологии, които си струва да се споменат. 

Една добре позната технология за съхранение е литиево-йонни батерии. Значителен напредък беше постигнат в тази област, с 80-90% спад на цените между 2010 г. и 2020 г. Това намаление на разходите се дължи главно на усилията на автомобилната индустрия да разработи по-малки, по-достъпни и по-мощни батерии за електрически автомобили.

Литиево-йонните батерии са популярни поради високата си енергийна плътност и способността им да зареждат и разреждат ефективно. Те имат няколко предимства, като например:

• Дълъг цикъл на живот
• Ниска скорост на саморазреждане
• Лек дизайн
• Висока енергийна ефективност

Освен литиево-йонните батерии, термично съхранение е друга технология, използвана за съхранение на енергия в някои слънчеви електроцентрали. Тази техника включва съхраняване на излишната топлина, генерирана през деня, която по-късно може да бъде преобразувана обратно в електричество, когато е необходимо. Има различни методи за термично съхранение, включително:

1. Разумно съхранение на топлина с помощта на материали като вода, камъни или разтопени соли
2. Съхранение на латентна топлина с помощта на материали с фазова промяна
3. Термохимично съхранение, което включва химични реакции за съхраняване и освобождаване на енергия

Друго решение за съхранение, което си струва да проучите, е маховици. Тези механични устройства съхраняват енергия във въртяща се маса и могат да осигурят краткотрайна мощност по време на периоди на пиково търсене. Маховиците имат дълъг експлоатационен живот и могат да реагират бързо на промените в търсенето на енергия, което ги прави потенциална опция за слънчеви електроцентрали, търсещи решения за краткосрочно съхранение.

Видове технологии за съхранение

Няколко технологии за съхранение се използват със слънчеви електроцентрали:

Тип съхранение	Описание
Литиево-йонни батерии	Бърза реакция, висока ефективност
Оловно-киселинни батерии	Ниска цена, доказана производителност
Въздух под налягане	Съхранява потенциална енергия чрез въздух под налягане
Термично съхранение	Съхранява излишната топлина или студ, за да се използва по-късно
Помпена хидро	Най-често срещаното широкомащабно съхранение в мрежата

Наблягайки на техническите соларна и акумулаторна терминология в този раздел е насочен към подходящи ключови фрази. Таблицата също така позволява включване на ключ технологии за съхранение свързани със слънчеви електроцентрали.

Разходи и икономическа жизнеспособност

Стимули и данъчни кредити

В много страни правителствата предлагат атрактивни стимули за насърчаване на възприемането на технологии за възобновяема енергия, включително системи за съхранение на батерии. Например в Съединените щати има федерален данъчен кредит за инвестиции (ITC) както за жилищни, така и за търговски соларни инсталации. Този кредит е приложим за системи за съхранение на батерии, когато са сдвоени със слънчеви фотоволтаични (PV) панели.

Различни държавни и местни стимули могат да допълнят този федерален данъчен кредит, правейки съхранението на батерии в слънчеви електроцентрали още по-икономически жизнеспособно. Така че, докато проучвате възможностите си, не забравяйте да проучите всички налични стимули във вашия регион.

Ценообразуване и период на изплащане

Цената на системите за съхранение на батерии в слънчеви електроцентрали непрекъснато намалява, което ги прави по-достъпни както за жилищни, така и за търговски приложения. Проучване на Международната агенция за възобновяема енергия (IRENA) показа, че системите за съхранение на електроенергия от батерии предлагат огромен потенциал за внедряване и намаляване на разходите. Въпреки това, периодът на изплащане на системата за съхранение на батерии в слънчева електроцентрала зависи от фактори като разходите за системата, цената на електроенергията и наличните стимули.

Например, беше създаден симулационен модел за изследване на икономическата жизнеспособност на съхранението на батерии за жилищни фотоволтаични системи в Германия при осем различни сценария за цените на електроенергията от 2013 до 2022 г. Проучването установи различни периоди на изплащане в зависимост от цената на електроенергията и схемите за стимулиране.

За да оцените периода на изплащане на вашата система за съхранение на батерии за слънчева електроцентрала, помислете за следното:

• Първоначални разходи за инсталиране (батерия, инвертор и разходи за труд)
• Текущи разходи за поддръжка
• Стойност на спестяванията на електроенергия
• Данъчни кредити и стимули

Оценява се при разполагане на съхранение със слънчеви централи.

A. По-високи първоначални системни разходи

• Добавянето на батерия увеличава капиталови разходи за слънчеви проекти
• Въпреки това, съхранението се подобрява ефективност на разходите в дългосрочен план

Б. Допълнителни изисквания за земята

• Съоръженията за батерии изискват недвижими имоти за жилища и връзки
• Трябва да се получат подходящи разрешения за зониране и земеползване

C. Производство и изхвърляне

• Отговорен въздействия върху жизнения цикъл трябва да се вземе предвид
• Включва добив на суровини, политики за рециклиране, транспорт

D. Проектиране и управление на сложна система

• Интегрирането на слънчева енергия, съхранение и взаимодействие на мрежата изисква внимателно инженерство
• Оптимизираните софтуерни контроли трябва да управляват зареждането, разреждането, прогнозирането и т.н.

Докато тези фактори добавят сложност, най-добрите практики и иновациите подобряват осъществимостта. Продължаващите усилия също целят стандартизиране на слънчевата енергия плюс съхранението изисквания за взаимно свързване.

Интеграция с Grid

Когато включвате съхранение на батерии от слънчева електроцентрала в електроенергийната система, важно е да обмислите начините, по които тази технология може да бъде от полза както за вас, така и за мрежовите оператори. Добре интегрираната система за съхранение на енергия от батерии (BESS) не само прави мрежата по-ефективна и стабилна, но също така подобрява възможностите на слънчевите електроцентрали.

Стабилност на мрежата и плавен изход

Проблеми с периодичност често възникват при възобновяеми енергийни източници, като слънчева енергия, поради фактори като метеорологични условия или време на деня. Като използвате съхранение на батерии, можете да съхранявате излишната енергия по време на пиковите периоди на производство и да я освобождавате, когато е необходимо. Този процес помага да се осигури по-плавно производство на слънчеви електроцентрали, добавяйки стабилност към мрежата като цяло. Освен това позволява на мрежовите оператори да балансират по-добре търсенето и предлагането.

Резервно захранване и микромрежи

Системите за съхранение на батерии играят критична роля за осигуряване на резервно захранване по време на прекъсване на захранването. В случаите, когато слънчевите електроцентрали са свързани към микромрежи, тази възможност обслужва общностите, като доставя енергия, когато основната електрическа мрежа не е налична. Той укрепва вашата устойчивост срещу прекъсвания на електрозахранването, независимо дали са причинени от природни бедствия, повреда на оборудването или други проблеми.

Подобрен мощностен капацитет

Слънчевите електроцентрали с акумулаторна батерия могат да се разглеждат като два отделни ресурса – мощност и енергия. Капацитетът на мощността се отнася до максималната мощност, която една инсталация може да осигури във всеки един момент. Междувременно енергийният капацитет представлява общото количество енергия, налично за освобождаване с течение на времето.

Като пример, представете си, че вашата система за съхранение на батерии може да осигури максимална мощност от 10 MW за до 4 часа. В този сценарий вашият мощностен капацитет е 10 MW, а енергийният ви капацитет е 40 MWh. Като оборудвате вашата слънчева електроцентрала с BESS, можете да оптимизирате тези мощности, за да доставяте енергия винаги, когато е необходима, което прави вашия принос към мрежата по-ценен.

С внимателна интеграция и отчитане на изискванията на мрежата ще откриете, че съхранението на батерии във вашата слънчева електроцентрала може да повиши мощностния капацитет, да осигури безпроблемно извеждане на енергия и да осигури надеждно резервно захранване във времена на нужда - като същевременно поддържате приятелски отношения с операторите на мрежата .

Екологични и сезонни фактори

Когато обмисляте слънчева електроцентрала със съхранение на батерии, важно е да сте наясно с факторите на околната среда и сезонните фактори, които могат да повлияят на работата на вашата система за слънчева енергия плюс съхранение. В този раздел ще обсъдим някои от тези фактори и ще предложим съвети как да оптимизирате системата си съответно.

Слънчевата светлина е решаващ фактор за ефективността на вашите слънчеви панели. Промените в слънчевата светлина през деня и годината могат да повлияят на ефективността на вашата фотоволтаична система. Например, вашите панели ще генерират повече енергия по време на пиковите слънчеви часове, обикновено между 11 сутринта и 14 часа следобед. За да осигурите оптимално използване на слънчевата светлина, важно е да инсталирате вашите слънчеви панели под правилния ъгъл и ориентация.

Метеорологичните условия, като вятър и прах, също могат да повлияят на вашата слънчева електроцентрала. Вятърът може да охлади вашите слънчеви панели, но също така може да отложи прах и мръсотия по повърхността, намалявайки тяхната ефективност. Важно е редовно да почиствате вашите слънчеви панели, за да поддържате максимална ефективност. Можете да използвате следните съвети за поддръжка на вашите слънчеви панели:

• Проверявайте периодично: Проверявайте панелите си на всеки няколко месеца, за да сте сигурни, че нямат прах и отломки.
• Почистете внимателно: Използвайте мека четка, мек сапун и вода, за да премахнете всякакви натрупвания от вашите панели.

Сезонните промени в слънчевата светлина оказват значително влияние върху работата на вашата слънчева електроцентрала. През зимните месеци слънчевите панели обикновено получават по-малко слънчева светлина поради по-късите дни и по-ниските ъгли на слънцето. В отговор на тези сезонни промени може да се наложи да регулирате наклона на вашите слънчеви панели или да внедрите система за управление на енергията, за да отчетете намаленото генериране на слънчева енергия.

Интегрирането на съхранение на батерии във вашата слънчева електроцентрала може да помогне за смекчаване на предизвикателствата, породени от фактори на околната среда и сезонни фактори. Една добре проектирана система за слънчева енергия плюс съхранение позволява енергията да се съхранява по време на периоди на високо слънчево производство и да се освобождава, когато слънчевата светлина е ограничена. Това гарантира, че вашата система остава ефективна и надеждна през цялата година.

Глобален пазар и регионални прозрения

Слънчева енергия в Калифорния и Тексас

Да вземем за пример Америка и Австралия. Вълнуващо е да видим как глобалният пазар на батерии за съхранение на слънчева енергия расте с толкова бързи темпове. Ще се радвате да научите, че в Съединените щати Калифорния и Тексас са лидери във възобновяемата енергия и се фокусират специално върху слънчевата енергия. Всъщност Администрацията за енергийна информация на САЩ (EIA) предвижда това 54,5 гигавата (GW) нов електрически капацитет от комунални услуги ще се присъедини към електрическата мрежа на Америка през 2023 г., като слънчевата енергия отчита 54%, а съхранението на батерии изисква 17%.

Докато проучвате по-нататък, важно е да разберете ролята на съхранението на слънчева енергия в тези състояния:

• Калифорния: Известна с амбициозните си цели за възобновяема енергия, Калифорния проправя пътя за приемане на слънчева енергия. Държавата е въвела политики, стимули и поддържащи структури, за да насърчи жителите да инсталират слънчеви панели и системи за съхранение на батерии.
• Тексас: С огромната си площ и изобилие от слънце, Тексас има огромен потенциал за слънчева енергия. Щатът вече е инсталирал значителен слънчев капацитет и с продължаващи инвестиции и развитие те могат да разширят допълнително своята инфраструктура за възобновяема енергия.

Международни перспективи за Австралия

Нека сега да разгледаме глобалната перспектива с акцент върху Австралия. В глобален мащаб се предвижда пазарът на батерии за съхранение на слънчева енергия да нарасне от 4,40 милиарда щатски долара през 2023 г. до 20,01 милиарда щатски долара до 2030 г. Австралия играе значителна роля в този растеж на пазара, тъй като инвестира сериозно в усилия за възобновяема енергия. Според анализ на индустрията размерът на австралийския пазар на слънчеви батерии през 2022 г. е оценен на 180,28 милиона щатски долара и се очаква да нарасне със 16% от 2023 г. до 2029 г., достигайки почти 509,53 милиона щатски долара.

Ето моментна снимка на пейзажа за съхранение на слънчева енергия в Австралия:

• Жилищна слънчева: Много австралийски собственици на жилища са инсталирали слънчеви панели на покривите си, подкрепени от държавни стимули и политики. Тази нарастваща тенденция значително допринася за усилията на Австралия за възобновяема енергия.
• Слънчеви електроцентрали от комунален мащаб: Мащабни слънчеви електроцентрали са построени в Австралия, осигурявайки чиста енергия за националната електрическа мрежа и помагайки на страната да постигне целите си за възобновяема енергия.

Възприемайки съхранението на слънчева енергия, както Съединените щати, така и Австралия допринасят значително за глобалния пазар на възобновяема енергия. Докато научавате повече за тази вълнуваща област, важно е да сте информирани за най-новите разработки и възможности за растеж в слънчевата енергия и съхранението на енергия.

Бъдеща перспектива

Продължаващите подобрения в технологиите за съхранение и намаляващите разходи ще доведат до бърз растеж на слънчевите електроцентрали, съчетани със съхранение на батерии.

Намаляване на разходите

• Цените на литиево-йонните батерии паднаха 89% през последното десетилетие
• Очаква се още спад като производствени мащаби
• Ще подобри разходна конкурентоспособност с конвенционално поколение

Технологични подобрения

• Плътността на енергията и ефективността на батерията непрекъснато нарастват
• Разработват се усъвършенствани алгоритми за слънчево прогнозиране
• Интелигентен инвертор възможностите се разширяват

Ключова роля в растежа на възобновяемата енергия

• От съществено значение за постигане на целите за декарбонизация и въглеродна неутралност
• Позволява по-високо проникване на променлива възобновяема енергия (VRE)
• Критичен мрежов актив, позволяващ глобалното преход към чиста енергия

Като цяло, огромният потенциал на слънчевите електроцентрали, съчетан с подходящо оразмерено съхранение на батерии, сочи неразделна роля в изграждането на устойчива, достъпна, устойчива и модерна електроенергийна инфраструктура.

В заключение, съхранението на батерии осигурява много предимства за слънчевите електроцентрали, като им позволява да генерират електричество денонощно, вместо през дневните часове. Помага за балансиране на предлагането и търсенето в мрежата и увеличава стойността на слънчевата енергия. Тъй като технологията на батериите продължава да напредва и разходите намаляват, се очаква съхранението да играе по-голяма роля в широкомащабни инсталации и да помогне за ускоряване на прехода към възобновяеми източници. Въпреки че остават предизвикателства по отношение на производителността и продължителността на живота на батериите за комунални услуги, енергийните компании и правителствата инвестират сериозно в проучване и внедряване на съхранение на батерии.