Skladištenje baterije solarne elektrane: Revolucioniranje čiste energije

Kako obnovljivi izvori energije poput solarne energije postaju sve rašireniji, skladištenje energije postaje sve važnije kako bi se osigurala pouzdana opskrba električnom energijom čak i kada sunce ne sja ili vjetar ne puše. Skladištenje baterija omogućuje solarnim elektranama da pohrane višak proizvedene energije za korištenje noću ili kada je potražnja veća. U ovom će se dokumentu raspravljati o prednostima pohranjivanja baterija i načinu na koji se ono provodi.

Ključni zahvati

• Kombinacija solarnih elektrana na razini komunalnih usluga s baterijskim pohranjivanjem osigurava velike prednosti za uravnoteženje mreže, ekonomske i otporne prednosti
• Ublažava varijabilnost solarne proizvodnje, prebacuje opskrbu na večernja vršna razdoblja, omogućuje visok prodor obnovljivih izvora energije
• Ključne inovacije u baterijama, alatima za predviđanje i pametnim pretvaračima koji poboljšavaju mogućnosti
• Kako troškovi budu padali, solarna energija i skladištenje bit će ključni za pristupačne, pouzdane i održive energetske sustave
• Uravnotežuje ponudu i potražnju električne energije, pruža rezervnu otpornost, integrira više obnovljivih izvora energije
• Solarne elektrane uparene s spremnikom baterija odgovarajuće veličine mogu podržati ciljeve dekarbonizacije

Osnove baterijskog skladištenja solarnih elektrana

Dok zaranjate u svijet solarne energije, važno je razumjeti osnove skladištenja baterija solarnih elektrana. Ova tehnologija igra ključnu ulogu u stvaranju pouzdanije i učinkovitije obnovljive energije pohranjivanjem električne energije koju generiraju solarni paneli za kasniju upotrebu.

Vrste pohrane energije

Postoje različite tehnologije skladištenja energije, ali solarne elektrane obično koriste litij-ionske baterije zbog njihove visoke učinkovitosti, dugog vijeka trajanja i dokazanih performansi. 

Kako radi skladištenje solarnih baterija

Kada vaši solarni paneli proizvode više električne energije nego što je potrebno vašem domu ili poslovnom prostoru, višak energije pohranjuje se u sustavu baterija. Tijekom razdoblja niske solarne proizvodnje ili velike potražnje za električnom energijom, pohranjena energija može se koristiti za napajanje vaših uređaja, smanjujući vaše oslanjanje na električnu mrežu i štedeći vaš novac.

Sustav nadzora u skladištu solarnih baterija daje informacije u stvarnom vremenu o proizvodnji električne energije, potrošnji i razinama skladištenja baterije. Ovim podacima možete pristupiti putem aplikacije za računalo ili pametni telefon, što vam omogućuje praćenje performansi vašeg solarnog sustava i uvođenje svih potrebnih prilagodbi.

Pregled prednosti kombiniranja solarnih elektrana s baterijskim skladištenjem

• Učinkovito korištenje sunčeve energije: Pohranjivanjem viška električne energije možete koristiti solarnu energiju čak i kada sunce ne sija ili tijekom vršne potražnje, čineći vaš sustav obnovljive energije pouzdanijim i učinkovitijim.
• Niži računi za struju: Oslanjanje na pohranjenu solarnu energiju tijekom razdoblja velike potražnje za električnom energijom može vam uštedjeti novac izbjegavanjem vršnih cijena komunalnih usluga.
• Neovisnost i otpornost na mrežu: Skladištenje baterija solarne elektrane može pomoći u pružanju rezervne energije tijekom prekida mreže, održavajući vaš dom ili poslovni rad glatko i bez prekida.

Tehnološki aspekti skladištenja baterija

Što se tiče skladištenja baterija solarnih elektrana, postoji nekoliko tehnologija koje vrijedi spomenuti. 

Jedna dobro poznata tehnologija pohrane je litij-ionske baterije. Značajan napredak je postignut u ovom polju, s padom cijena 80-90% između 2010. i 2020. Ovo smanjenje troškova prvenstveno je potaknuto naporima automobilske industrije da razvije manje, pristupačnije i snažnije baterije za električne automobile.

Litij-ionske baterije popularne su zbog svoje visoke gustoće energije i sposobnosti učinkovitog punjenja i pražnjenja. Imaju nekoliko prednosti, kao što su:

• Dug životni ciklus
• Niska stopa samopražnjenja
• Lagan dizajn
• Visoka energetska učinkovitost

Osim litij-ionskih baterija, toplinsko skladištenje je još jedna tehnologija koja se koristi za skladištenje energije u nekim solarnim elektranama. Ova tehnika uključuje pohranjivanje viška topline proizvedene tijekom dana, koja se kasnije može pretvoriti natrag u električnu energiju kada je to potrebno. Postoje različite metode skladištenja topline, uključujući:

1. Osjetljivo skladištenje topline pomoću materijala kao što su voda, kamenje ili rastaljene soli
2. Latentno skladištenje topline pomoću materijala s promjenom faze
3. Termokemijsko skladištenje koje uključuje kemijske reakcije za skladištenje i oslobađanje energije

Još jedno rješenje za pohranu vrijedno istraživanja je zamašnjaci. Ovi mehanički uređaji pohranjuju energiju u rotirajuću masu i mogu osigurati kratkotrajnu energiju tijekom razdoblja najveće potražnje. Zamašnjaci imaju dug radni vijek i mogu brzo reagirati na promjene u potražnji za energijom, što ih čini potencijalnom opcijom za solarne elektrane koje traže rješenja za kratkoročno skladištenje.

Vrste tehnologija pohrane

U solarnim elektranama koristi se nekoliko tehnologija skladištenja:

Vrsta pohrane	Opis
Litij-ionske baterije	Brz odziv, visoka učinkovitost
Olovne baterije	Niska cijena, dokazane performanse
Potisnut zrak	Pohranjuje potencijalnu energiju putem zraka pod pritiskom
Termo skladištenje	Pohranjuje višak topline ili hladnoće za kasnije korištenje
Pumpana hidro	Najčešća pohrana velike mreže

Naglasak na tehničkom solarna i akumulacijska terminologija u cijelom ovom odjeljku cilja relevantne ključne fraze. Tablica također omogućuje uključivanje ključa tehnologije skladištenja povezan sa solarnim elektranama.

Troškovi i ekonomska održivost

Poticaji i porezni krediti

U mnogim zemljama vlade nude atraktivne poticaje za promicanje usvajanja tehnologija obnovljivih izvora energije, uključujući sustave za skladištenje baterija. Na primjer, u Sjedinjenim Američkim Državama postoji savezni investicijski porezni kredit (ITC) i za stambene i za komercijalne solarne instalacije. Ovaj kredit je primjenjiv za sustave za pohranu baterija kada su upareni sa solarnim fotonaponskim (PV) panelima.

Različiti državni i lokalni poticaji mogu nadopuniti taj federalni porezni kredit, čineći skladištenje baterija solarnih elektrana još ekonomski isplativijim. Dakle, dok istražujete svoje mogućnosti, svakako istražite sve dostupne poticaje u svojoj regiji.

Cijene i rok povrata

Troškovi sustava za pohranu baterija solarnih elektrana stalno su u padu, što ih čini pristupačnijim za stambene i komercijalne primjene. Studija koju je provela Međunarodna agencija za obnovljivu energiju (IRENA) pokazala je da sustavi za pohranu električne energije na baterije nude ogroman potencijal za implementaciju i smanjenje troškova. Međutim, rok povrata za baterijski sustav solarne elektrane ovisi o faktorima kao što su troškovi sustava, cijena električne energije i raspoloživi poticaji.

Na primjer, osmišljen je simulacijski model kako bi se istražila ekonomska isplativost skladištenja baterija za stambene PV u Njemačkoj prema osam različitih scenarija cijena električne energije od 2013. do 2022. Studija je otkrila različita razdoblja povrata investicije ovisno o cijeni električne energije i shemama poticaja.

Za procjenu razdoblja povrata za sustav skladištenja baterija vaše solarne elektrane, uzmite u obzir sljedeće:

• Početni troškovi instalacije (baterija, inverter i troškovi rada)
• Troškovi tekućeg održavanja
• Vrijednost uštede električne energije
• Porezni krediti i poticaji

Procijenjeno pri postavljanju skladišta sa solarnim postrojenjima.

A. Veći početni troškovi sustava

• Povećava se skladištenje baterije kapitalni troškovi za solarne projekte
• Međutim, skladištenje se poboljšava isplativost dugoročno

B. Dodatni zahtjevi za zemljište

• Baterijska postrojenja zahtijevaju nekretnine za stanovanje i priključke
• Moraju se dobiti odgovarajuće dozvole za zoniranje i korištenje zemljišta

C. Učinci proizvodnje i odlaganja

• Odgovoran utjecaje životnog ciklusa mora se uzeti u obzir
• Uključuje vađenje sirovina, politike recikliranja, prijevoz

D. Složeni dizajn sustava i kontrole

• Integracija interakcije solarne energije, skladištenja i mreže zahtijeva pažljivo projektiranje
• Optimizirane softverske kontrole moraju upravljati punjenjem, pražnjenjem, predviđanjem itd.

Dok ovi čimbenici dodaju složenost, najbolje prakse i inovacije poboljšavaju izvedivost. Tekući napori također imaju za cilj standardizirati solarnu plus pohranu zahtjevi za međusobno povezivanje.

Integracija s Gridom

Prilikom uključivanja baterijskog skladištenja solarne elektrane u elektroenergetski sustav, važno je razmotriti načine na koje ova tehnologija može koristiti i vama i operaterima mreže. Dobro integrirani sustav za pohranu energije iz baterija (BESS) ne samo da čini mrežu učinkovitijom i stabilnijom, već i povećava sposobnost solarnih elektrana.

Stabilnost mreže i glatki izlaz

Problemi s prekidima često se javljaju kod obnovljivih izvora energije, kao što je solarna energija, zbog čimbenika poput vremenskih uvjeta ili doba dana. Korištenjem pohrane baterije možete pohraniti višak energije tijekom vršnih razdoblja proizvodnje i osloboditi ga kada je to potrebno. Ovaj proces pomaže osigurati glatkiji izlaz iz solarnih elektrana, dodajući stabilnost mreži u cjelini. Također omogućuje mrežnim operaterima bolju ravnotežu ponude i potražnje.

Rezervno napajanje i mikromreže

Sustavi za pohranjivanje baterija igraju ključnu ulogu u pružanju rezervne energije tijekom nestanka struje. U slučajevima kada su solarne elektrane spojene na mikromreže, ova mogućnost služi zajednicama opskrbom energijom kada glavna električna mreža nije dostupna. Jača vašu otpornost na prekide napajanja, bilo da su uzrokovani prirodnim katastrofama, kvarom opreme ili drugim problemima.

Poboljšani kapacitet napajanja

Solarne elektrane s baterijskim skladištenjem mogu se promatrati kao dva odvojena izvora – kapacitet snage i kapacitet energije. Kapacitet snage odnosi se na maksimalnu snagu koju postrojenje može dati u bilo kojem trenutku. U međuvremenu, energetski kapacitet predstavlja ukupnu količinu energije koja je dostupna za oslobađanje tijekom vremena.

Kao primjer, zamislite da vaš sustav za skladištenje baterija može pružiti maksimalnu snagu od 10 MW do 4 sata. U ovom scenariju, vaš kapacitet snage je 10 MW, a vaš energetski kapacitet je 40 MWh. Opremanjem svoje solarne elektrane s BESS-om, možete optimizirati ove kapacitete za isporuku energije kad god je potrebna, čineći svoj doprinos mreži vrednijim.

Uz pažljivu integraciju i razmatranje mrežnih zahtjeva, otkrit ćete da skladištenje baterija u vašoj solarnoj elektrani može povećati kapacitet napajanja, osigurati nesmetan izlaz energije i osigurati pouzdano rezervno napajanje u vrijeme potrebe—a sve uz održavanje prijateljskog odnosa s mrežnim operaterima .

Okolišni i sezonski čimbenici

Kada razmišljate o solarnoj elektrani s baterijskim pohranjivanjem, važno je biti svjestan okolišnih i godišnjih čimbenika koji mogu utjecati na performanse vašeg solarno-plus-pohranjivačkog sustava. U ovom odjeljku raspravljat ćemo o nekim od ovih čimbenika i ponuditi savjete o tome kako u skladu s tim optimizirati svoj sustav.

Sunčeva svjetlost je ključni čimbenik u radu vaših solarnih panela. Varijacije sunčeve svjetlosti tijekom dana i godine mogu utjecati na učinkovitost vašeg fotonaponskog sustava. Na primjer, vaši će paneli generirati više energije tijekom vršnih sati sunčeve svjetlosti, obično između 11 i 14 sati. Kako biste osigurali optimalno korištenje sunčeve svjetlosti, bitno je postaviti solarne ploče pod pravilnim kutom i orijentacijom.

Vremenski uvjeti, poput vjetra i prašine, također mogu utjecati na vašu solarnu elektranu. Vjetar može ohladiti vaše solarne panele, ali također može nanositi prašinu i prljavštinu na površinu, smanjujući njihovu učinkovitost. Važno je redovito čistiti svoje solarne ploče kako biste održali vrhunsku učinkovitost. Za održavanje solarnih panela možete koristiti sljedeće savjete:

• Povremeno provjerite: Provjerite svoje ploče svakih nekoliko mjeseci kako biste bili sigurni da na njima nema prašine i krhotina.
• Očistite nježno: Upotrijebite meku četku, blagi sapun i vodu kako biste uklonili nakupine s ploča.

Sezonske varijacije sunčeve svjetlosti imaju značajan utjecaj na učinak vaše solarne elektrane. Tijekom zimskih mjeseci solarni paneli obično primaju manje sunčeve svjetlosti zbog kraćih dana i nižih kutova sunca. Kao odgovor na ove sezonske promjene, možda ćete morati prilagoditi nagib svojih solarnih panela ili implementirati sustav upravljanja energijom kako biste uzeli u obzir smanjenu proizvodnju solarne energije.

Integracija pohrane baterija u vašu solarnu elektranu može pomoći u ublažavanju izazova koje predstavljaju okolišni i godišnji čimbenici. Dobro osmišljen sustav solar-plus-storage omogućuje skladištenje energije tijekom razdoblja visoke solarne proizvodnje i oslobađanje kada je sunčeva svjetlost ograničena. To osigurava da vaš sustav ostane učinkovit i pouzdan tijekom cijele godine.

Globalno tržište i regionalni uvidi

Solarna energija u Kaliforniji i Teksasu

Uzmimo za primjer Ameriku i Australiju. Uzbudljivo je vidjeti kako globalno tržište baterija za pohranu solarne energije raste tako brzo. Bit ćete sretni da znate da su u Sjedinjenim Državama i Kalifornija i Teksas vodeći u obnovljivoj energiji, a posebno su usredotočeni na solarnu energiju. Zapravo, američka Uprava za energetske informacije (EIA) to predviđa 54,5 gigavata (GW) novih električnih kapaciteta u komunalnoj razini pridružit će se američkoj elektroenergetskoj mreži 2023. godine, sa solarnom energijom od 54%, a baterijskim skladištenjem od 17%.

Dok dalje istražujete, bitno je razumjeti ulogu skladištenja sunčeve energije u ovim državama:

• Kalifornija: Poznata po svojim ambicioznim ciljevima obnovljive energije, Kalifornija utire put prihvaćanju solarne energije. Država je implementirala politiku, poticaje i strukture podrške kako bi potaknula stanovnike da instaliraju solarne ploče i sustave za pohranu baterija.
• Teksas: Sa svojim golemim kopnenim područjem i obiljem sunca, Texas ima golem potencijal solarne energije. Država je već instalirala značajne solarne kapacitete, a kontinuiranim ulaganjem i razvojem mogu dodatno proširiti svoju infrastrukturu obnovljivih izvora energije.

Međunarodne perspektive Australije

Pogledajmo sada globalnu perspektivu s fokusom na Australiju. Na globalnoj razini, predviđa se da će tržište baterija za pohranu solarne energije narasti sa 4,40 milijardi USD u 2023. na 20,01 milijardu USD do 2030. Australija igra značajnu ulogu u ovom rastu tržišta jer ulaže velika sredstva u napore u obnovljivoj energiji. Prema analizi industrije, veličina australskog tržišta solarnih baterija u 2022. procijenjena je na 180,28 milijuna dolara i očekuje se da će porasti za 16% od 2023. do 2029., dosežući gotovo 509,53 milijuna dolara.

Evo kratke snimke australskog krajolika za pohranjivanje solarne energije:

• Stambeni solarni: Mnogi australski vlasnici kuća instalirali su solarne ploče na svoje krovove, uz podršku državnih poticaja i politika. Ovaj rastući trend značajno pridonosi naporima Australije u obnovljivoj energiji.
• Korisne solarne elektrane: Velike solarne elektrane izgrađene su diljem Australije, osiguravajući čistu energiju za nacionalnu elektroenergetsku mrežu i pomažući zemlji da postigne svoje ciljeve obnovljive energije.

Prihvaćanjem skladištenja solarne energije, i Sjedinjene Države i Australija značajno doprinose globalnom tržištu obnovljive energije. Dok učite više o ovom uzbudljivom području, važno je biti informiran o najnovijim razvojima i prilikama za rast solarne energije i skladištenja energije.

Buduća perspektiva

Stalna poboljšanja u tehnologijama skladištenja i sve manji troškovi potaknut će brzi rast solarnih elektrana u kombinaciji s baterijskim skladištenjem.

Opadajući troškovi

• Cijene litij-ionskih baterija su pale 89% u prošlom desetljeću
• Očekuje se daljnji pad kao proizvodne ljestvice
• Hoće li se poboljšati troškovna konkurentnost s konvencionalnom generacijom

Tehnološka poboljšanja

• Gustoća energije baterije i učinkovitost u stalnom su porastu
• Razvijaju se napredni algoritmi za solarno predviđanje
• Pametni pretvarač mogućnosti širenja

Ključna uloga u rastu obnovljive energije

• Neophodno za postizanje ciljeva dekarbonizacije i neutralnosti ugljika
• Omogućuje veću penetraciju varijabilna obnovljiva energija (VRE)
• Kritično mrežno sredstvo koje omogućuje globalno prijelaz čiste energije

Sveukupno, golemi potencijal solarnih elektrana uparen s baterijskim spremnikom odgovarajuće veličine ukazuje na integralnu ulogu u izgradnji otporne, pristupačne, održive i moderne električne infrastrukture.

Zaključno, skladištenje baterija pruža mnoge prednosti za solarne elektrane dopuštajući proizvodnju električne energije 24 sata dnevno umjesto dnevnog svjetla. Pomaže uravnotežiti ponudu i potražnju na mreži i povećava vrijednost solarne energije. Kako tehnologija baterija napreduje, a troškovi padaju, očekuje se da će pohrana igrati sve veću ulogu u velikim instalacijama i ubrzati prijelaz na obnovljive izvore. Iako i dalje postoje izazovi u pogledu performansi i životnog vijeka baterija komunalnih razmjera, energetske tvrtke i vlade ulažu velika sredstva u istraživanje i primjenu baterija.