Batériové úložisko solárnej elektrárne: Revolučná čistá energia

Keďže obnoviteľné zdroje energie, ako je solárna energia, sú čoraz rozšírenejšie, skladovanie energie je čoraz dôležitejšie, aby sa zabezpečila spoľahlivá dodávka elektriny aj vtedy, keď slnko nesvieti alebo nefúka vietor. Batériové úložisko umožňuje solárnym elektrárňam ukladať prebytočnú energiu generovanú počas používania v noci alebo keď je dopyt vyšší. Tento dokument bude diskutovať o výhodách skladovania batérie a o tom, ako sa implementuje.

Kľúčové informácie

• Kombinácia solárnych elektrární s batériovým úložiskom poskytuje veľké výhody v oblasti vyrovnávania siete, hospodárnosti a odolnosti
• Vyhladzuje variabilitu solárnej produkcie, posúva dodávku do večerných špičiek, umožňuje vysoký prienik obnoviteľných zdrojov
• Kľúčové inovácie v batériách, prognostických nástrojoch a inteligentných invertoroch zlepšujúcich schopnosti
• Keďže náklady klesajú, solárna energia a skladovanie budú rozhodujúce pre cenovo dostupné, spoľahlivé a udržateľné energetické systémy
• Vyrovnáva ponuku a dopyt po elektrine, poskytuje záložnú odolnosť, integruje viac obnoviteľných zdrojov
• Solárne elektrárne spárované s batériou vhodnej veľkosti môžu podporiť ciele dekarbonizácie

Základy skladovania batérií solárnych elektrární

Keď sa ponoríte do sveta solárnej energie, je dôležité pochopiť základy batériového skladovania solárnych elektrární. Táto technológia zohráva kľúčovú úlohu pri vytváraní spoľahlivejšej a efektívnejšej obnoviteľnej energie tým, že ukladá elektrinu vyrobenú solárnymi panelmi na neskoršie použitie.

Typy skladovania energie

Existujú rôzne technológie skladovania energie, ale solárne elektrárne zvyčajne využívajú lítium-iónové batérie kvôli ich vysokej účinnosti, dlhej životnosti a osvedčenému výkonu. 

Ako funguje solárne ukladanie batérií

Keď vaše solárne panely vyrobia viac elektriny, ako váš dom alebo firma potrebuje, prebytočná energia sa uloží do systému batérií. V období nízkej produkcie slnečnej energie alebo vysokého dopytu po elektrine možno uloženú energiu použiť na napájanie vašich spotrebičov, čím sa zníži vaša závislosť od elektrickej siete a ušetríte peniaze.

Monitorovací systém v solárnom batériovom úložisku poskytuje informácie v reálnom čase o výrobe energie, spotrebe a úrovniach uskladnenia batérie. K týmto údajom môžete pristupovať prostredníctvom aplikácie v počítači alebo smartfóne, čo vám umožní sledovať výkon vášho solárneho systému a vykonávať potrebné úpravy.

Prehľad výhod kombinácie solárnych elektrární s batériovým úložiskom

• Efektívne využitie slnečnej energie: Skladovaním prebytočnej elektriny môžete využívať solárnu energiu aj vtedy, keď slnko nesvieti alebo počas špičky dopytu, vďaka čomu je váš systém obnoviteľnej energie spoľahlivejší a efektívnejší.
• Nižšie účty za elektrinu: Spoliehanie sa na uskladnenú slnečnú energiu v období vysokého dopytu po elektrickej energii vám môže ušetriť peniaze tým, že sa vyhnete špičkovým sadzbám za energie.
• Nezávislosť a odolnosť siete: Batériové úložisko solárnej elektrárne môže pomôcť poskytnúť záložné napájanie počas výpadkov siete, vďaka čomu bude váš domov alebo firma fungovať hladko a bez prerušenia.

Technologické aspekty skladovania batérií

Pokiaľ ide o batériové ukladanie solárnych elektrární, stojí za zmienku niekoľko technológií. 

Jednou zo známych technológií ukladania je lítium-iónové batérie. V tejto oblasti došlo k významnému pokroku, v rokoch 2010 až 2020 došlo k poklesu cien 80-90%. Tento pokles nákladov bol spôsobený predovšetkým snahou automobilového priemyslu vyvinúť menšie, cenovo dostupnejšie a výkonnejšie batérie pre elektrické autá.

Lítium-iónové batérie sú obľúbené pre svoju vysokú hustotu energie a schopnosť efektívne sa nabíjať a vybíjať. Majú niekoľko výhod, ako napríklad:

• Dlhá životnosť cyklu
• Nízka miera samovybíjania
• Ľahké prevedenie
• Vysoká energetická účinnosť

Okrem lítium-iónových batérií, tepelné skladovanie je ďalšou technológiou používanou na skladovanie energie v niektorých solárnych elektrárňach. Táto technika zahŕňa ukladanie prebytočného tepla generovaného počas dňa, ktoré sa môže neskôr v prípade potreby premeniť späť na elektrickú energiu. Existujú rôzne spôsoby skladovania tepla, vrátane:

1. Rozumné ukladanie tepla pomocou materiálov ako voda, kamene alebo roztavené soli
2. Akumulácia latentného tepla pomocou materiálov s fázovou zmenou
3. Termochemické skladovanie, ktoré zahŕňa chemické reakcie na ukladanie a uvoľňovanie energie

Ďalším riešením ukladania, ktoré stojí za preskúmanie, je zotrvačníky. Tieto mechanické zariadenia uchovávajú energiu v rotujúcej hmote a môžu poskytovať krátkodobú energiu počas období špičkového dopytu. Zotrvačníky majú dlhú životnosť a dokážu rýchlo reagovať na zmeny dopytu po energii, čo z nich robí potenciálnu možnosť pre solárne elektrárne, ktoré hľadajú riešenia na krátkodobé skladovanie.

Typy úložných technológií

So solárnymi elektrárňami sa používa niekoľko technológií skladovania:

Typ úložiska	Popis
Lítium-iónové batérie	Rýchla odozva, vysoká účinnosť
Olovené akumulátory	Nízke náklady, overený výkon
Stlačený vzduch	Ukladá potenciálnu energiu prostredníctvom stlačeného vzduchu
Tepelné skladovanie	Uchováva prebytočné teplo alebo chlad na neskoršie použitie
Čerpaná hydro	Najbežnejšie veľkokapacitné mriežkové úložisko

Dôraz na technické solárna a skladovacia terminológia v tejto časti sa zameriava na relevantné kľúčové frázy. Tabuľka tiež umožňuje zahrnúť kľúč skladovacie technológie spojené so solárnymi elektrárňami.

Náklady a ekonomická životaschopnosť

stimuly a daňové úľavy

V mnohých krajinách vlády ponúkajú atraktívne stimuly na podporu prijatia technológií obnoviteľnej energie, vrátane systémov na ukladanie batérií. Napríklad v Spojených štátoch existuje federálny investičný daňový kredit (ITC) pre rezidenčné aj komerčné solárne inštalácie. Tento kredit je použiteľný pre batériové skladovacie systémy v spojení so solárnymi fotovoltaickými (PV) panelmi.

Rôzne štátne a miestne stimuly môžu doplniť túto federálnu daňovú úľavu, vďaka čomu je skladovanie batérií solárnych elektrární ešte ekonomicky životaschopnejšie. Takže pri skúmaní svojich možností nezabudnite preskúmať všetky dostupné stimuly vo vašom regióne.

Cena a doba návratnosti

Náklady na skladovacie systémy batérií solárnych elektrární neustále klesajú, vďaka čomu sú dostupnejšie pre rezidenčné aj komerčné aplikácie. Štúdia Medzinárodnej agentúry pre obnoviteľnú energiu (IRENA) naznačila, že batériové systémy skladovania elektrickej energie ponúkajú enormné možnosti nasadenia a znižovania nákladov. Doba návratnosti pre batériový systém solárnej elektrárne však závisí od faktorov, ako sú náklady na systém, cena elektriny a dostupné stimuly.

Napríklad bol navrhnutý simulačný model na preskúmanie ekonomickej životaschopnosti batériového skladovania pre rezidenčnú fotovoltaickú energiu v Nemecku v rámci ôsmich rôznych scenárov cien elektriny od roku 2013 do roku 2022. Štúdia zistila rôzne doby návratnosti v závislosti od ceny elektriny a motivačných schém.

Ak chcete odhadnúť dobu návratnosti vášho systému na ukladanie batérií solárnej elektrárne, zvážte nasledovné:

• Počiatočné náklady na inštaláciu (batéria, menič a náklady na prácu)
• Náklady na priebežnú údržbu
• Hodnota úspory elektrickej energie
• Daňové úľavy a stimuly

Hodnotí sa pri nasadzovaní zásobníkov so solárnymi elektrárňami.

A. Vyššie počiatočné systémové náklady

• Pridaním úložiska batérie sa zvyšuje kapitálové náklady pre solárne projekty
• Ukladanie však zlepšuje efektivita nákladov z dlhodobého hľadiska

B. Dodatočné požiadavky na pôdu

• Batériové zariadenia vyžadujú nehnuteľnosti na bývanie a prípojky
• Treba získať riadne územné a územné povolenia

C. Vplyvy výroby a likvidácie

• Zodpovedný dopady životného cyklu treba zvážiť
• Zahŕňa ťažbu surovín, politiku recyklácie, dopravu

D. Návrh komplexného systému a ovládacie prvky

• Integrácia interakcie solárnej energie, úložiska a siete vyžaduje starostlivé inžinierstvo
• Optimalizované softvérové ovládacie prvky musia riadiť nabíjanie, vybíjanie, predpovedanie atď.

Zatiaľ čo tieto faktory zvyšujú zložitosť, osvedčené postupy a inovácie zlepšujú realizovateľnosť. Pokračujúce snahy sa tiež zameriavajú na štandardizáciu solárneho plus skladovania požiadavky na prepojenie.

Integrácia s mriežkou

Pri začleňovaní batériového úložiska solárnej elektrárne do systému elektrickej energie je nevyhnutné zvážiť spôsoby, ako môže táto technológia priniesť úžitok vám aj prevádzkovateľom siete. Dobre integrovaný batériový systém skladovania energie (BESS) nielenže robí sieť efektívnejšou a stabilnejšou, ale tiež zvyšuje kapacitu solárnych elektrární.

Stabilita mriežky a hladký výstup

Problémy s prerušovaním sa často vyskytujú pri obnoviteľných zdrojoch energie, ako je solárna energia, v dôsledku faktorov, ako sú poveternostné podmienky alebo denná doba. Použitím batériového úložiska môžete ukladať prebytočnú energiu počas špičkových výrobných časov a v prípade potreby ju uvoľniť. Tento proces pomáha zabezpečiť plynulejší výstup zo solárnych elektrární a dodáva tak stabilitu siete ako celku. Umožňuje tiež prevádzkovateľom sietí lepšie vyvážiť ponuku a dopyt.

Záložné napájanie a mikrosiete

Akumulátorové úložné systémy zohrávajú kľúčovú úlohu pri poskytovaní záložnej energie počas výpadkov napájania. V prípadoch, keď sú solárne elektrárne napojené na mikrosiete, táto schopnosť slúži komunitám dodávaním energie, keď je hlavná elektrická sieť nedostupná. Posilňuje vašu odolnosť voči výpadkom napájania, či už spôsobeným prírodnými katastrofami, poruchou zariadenia alebo inými problémami.

Vylepšená kapacita napájania

Solárne elektrárne s batériovým úložiskom si možno predstaviť ako dva samostatné zdroje – výkonovú kapacitu a energetickú kapacitu. Výkonová kapacita sa vzťahuje na maximálny výkon, ktorý môže zariadenie poskytnúť v akomkoľvek danom čase. Medzitým energetická kapacita predstavuje celkové množstvo energie dostupnej na uvoľnenie v priebehu času.

Ako príklad si predstavte, že váš batériový úložný systém môže poskytnúť maximálny výkon 10 MW po dobu až 4 hodín. V tomto scenári je vaša energetická kapacita 10 MW a vaša energetická kapacita je 40 MWh. Vybavením vašej solárnej elektrárne systémom BESS môžete optimalizovať tieto kapacity na dodávanie energie vždy, keď je to potrebné, čím sa váš príspevok do siete stane cennejším.

Pri starostlivej integrácii a zvážení požiadaviek siete zistíte, že batériové úložisko vo vašej solárnej elektrárni môže zvýšiť kapacitu energie, zabezpečiť hladký výstup energie a poskytnúť spoľahlivé záložné napájanie v čase potreby – to všetko pri zachovaní priateľských vzťahov s prevádzkovateľmi siete. .

Environmentálne a sezónne faktory

Keď uvažujete o solárnej elektrárni s akumulátorom, je dôležité uvedomiť si environmentálne a sezónne faktory, ktoré môžu ovplyvniť výkon vášho solárneho plus-akumulačného systému. V tejto časti rozoberieme niektoré z týchto faktorov a ponúkneme tipy, ako podľa nich optimalizovať váš systém.

Slnečné svetlo je rozhodujúcim faktorom výkonu vašich solárnych panelov. Zmeny slnečného žiarenia počas dňa a roka môžu ovplyvniť účinnosť vášho fotovoltaického systému. Vaše panely budú napríklad generovať viac energie počas špičkových hodín slnečného žiarenia, zvyčajne medzi 11:00 a 14:00. Aby ste zaistili optimálne využitie slnečného svetla, je dôležité inštalovať solárne panely v správnom uhle a orientácii.

Poveternostné podmienky, ako je vietor a prach, môžu tiež ovplyvniť vašu solárnu elektráreň. Vietor môže ochladiť vaše solárne panely, ale môže tiež ukladať prach a nečistoty na povrchu, čím sa znižuje ich výkon. Je dôležité pravidelne čistiť vaše solárne panely, aby ste udržali maximálnu účinnosť. Na údržbu solárnych panelov môžete použiť nasledujúce tipy:

• Pravidelne kontrolujte: Skontrolujte svoje panely každých pár mesiacov, aby ste sa uistili, že sú bez prachu a nečistôt.
• Jemne čistite: Na odstránenie nánosov z panelov použite mäkkú kefu, jemné mydlo a vodu.

Sezónne výkyvy slnečného žiarenia majú významný vplyv na výkon vašej solárnej elektrárne. Počas zimných mesiacov solárne panely zvyčajne dostávajú menej slnečného svetla v dôsledku kratších dní a nižších slnečných uhlov. V reakcii na tieto sezónne zmeny možno budete musieť upraviť sklon vašich solárnych panelov alebo zaviesť systém riadenia energie, aby ste zohľadnili zníženú produkciu solárnej energie.

Integrácia batériového úložiska do vašej solárnej elektrárne môže pomôcť zmierniť výzvy, ktoré predstavujú environmentálne a sezónne faktory. Dobre navrhnutý solárny plus-akumulačný systém umožňuje akumuláciu energie počas obdobia vysokej solárnej energie a jej uvoľnenie, keď je slnečné svetlo obmedzené. To zaisťuje, že váš systém zostane efektívny a spoľahlivý počas celého roka.

Globálny trh a regionálne štatistiky

Solárna energia v Kalifornii a Texase

Vezmime si ako príklad Ameriku a Austráliu. Je vzrušujúce vidieť, ako globálny trh so solárnymi batériami rastie takým rýchlym tempom. Budete radi, keď zistíte, že v Spojených štátoch sú Kalifornia aj Texas lídrami v oblasti obnoviteľnej energie a špeciálne sa zameriavajú na solárnu energiu. V skutočnosti to predpokladá americký Úrad pre energetické informácie (EIA). 54,5 gigawattov (GW) novej elektrickej kapacity v meradle sa pripojí k americkej rozvodnej sieti v roku 2023, pričom solárna energia bude predstavovať 541 TP3T a batériové úložisko si vyžiada 171 TP3T.

Pri ďalšom skúmaní je nevyhnutné pochopiť úlohu skladovania solárnej energie v týchto stavoch:

• Kalifornia: Kalifornia, známa svojimi ambicióznymi cieľmi v oblasti obnoviteľnej energie, pripravuje pôdu pre prijatie solárnej energie. Štát zaviedol politiky, stimuly a podporné štruktúry, aby povzbudil obyvateľov k inštalácii solárnych panelov a systémov na ukladanie batérií.
• Texas: Vďaka svojej obrovskej rozlohe pôdy a bohatému slnečnému žiareniu má Texas obrovský potenciál solárnej energie. Štát už nainštaloval významnú solárnu kapacitu a s pokračujúcimi investíciami a rozvojom môže svoju infraštruktúru obnoviteľnej energie ďalej rozširovať.

Medzinárodné pohľady na Austráliu

Poďme sa teraz pozrieť na globálnu perspektívu so zameraním na Austráliu. V celosvetovom meradle sa predpokladá, že trh s akumulátormi solárnej energie vzrastie zo 4,40 miliardy USD v roku 2023 na 20,01 miliardy USD do roku 2030. Austrália zohráva významnú úlohu v tomto raste trhu, pretože výrazne investuje do úsilia o obnoviteľnú energiu. Podľa priemyselnej analýzy bola veľkosť austrálskeho trhu solárnych batérií v roku 2022 ocenená na 180,28 milióna USD a očakáva sa, že v rokoch 2023 až 2029 porastie o 16% a dosiahne takmer 509,53 milióna USD.

Tu je snímka austrálskej krajiny skladovania solárnej energie:

• Bytový solárny: Mnohí austrálski majitelia domov nainštalovali na svoje strechy solárne panely, podporované vládnymi stimulmi a politikou. Tento rastúci trend výrazne prispieva k snahám Austrálie o obnoviteľnú energiu.
• Úžitkové solárne elektrárne: V celej Austrálii boli postavené veľké solárne elektrárne, ktoré poskytujú čistú energiu národnej elektrickej sieti a pomáhajú krajine dosiahnuť ciele v oblasti obnoviteľnej energie.

Zavedením skladovania solárnej energie Spojené štáty aj Austrália významne prispievajú ku globálnemu trhu s obnoviteľnou energiou. Keď sa dozviete viac o tejto vzrušujúcej oblasti, je nevyhnutné, aby ste zostali informovaní o najnovšom vývoji a príležitostiach na rast solárnej energie a skladovania energie.

Výhľad do budúcnosti

Pokračujúce zdokonaľovanie technológií skladovania a klesajúce náklady budú viesť k rýchlemu rastu solárnych elektrární spojených s batériovým úložiskom.

Klesajúce náklady

• Ceny lítium-iónových batérií klesli 89% v poslednom desaťročí
• Očakáva sa ďalší pokles v závislosti od rozsahu výroby
• Zlepší sa nákladová konkurencieschopnosť s konvenčnou generáciou

Vylepšenia technológie

• Hustota energie a účinnosť batérie neustále stúpa
• Vyvíjajú sa pokročilé algoritmy solárnej predpovede
• Inteligentný invertor rozširovanie schopností

Kľúčová úloha pri raste obnoviteľnej energie

• Nevyhnutné pre splnenie cieľov dekarbonizácie a uhlíkovej neutrality
• Umožňuje vyššiu penetráciu variabilná obnoviteľná energia (VRE)
• Kritické aktívum siete umožňujúce globálne prechod čistej energie

Celkovo možno povedať, že obrovský potenciál solárnych elektrární v spojení s vhodne dimenzovanými akumulátormi poukazuje na integrálnu úlohu pri budovaní odolnej, cenovo dostupnej, udržateľnej a modernej elektrickej infraštruktúry.

Záverom možno povedať, že skladovanie batérií poskytuje solárnym elektrárňam mnoho výhod tým, že umožňuje generovať elektrinu 24 hodín denne namiesto denného svetla. Pomáha vyrovnávať ponuku a dopyt v sieti a zvyšuje hodnotu solárnej energie. Keďže technológia batérií neustále napreduje a náklady klesajú, očakáva sa, že skladovanie bude hrať väčšiu úlohu vo veľkých inštaláciách a pomôže urýchliť prechod na obnoviteľné zdroje. Zatiaľ čo problémy týkajúce sa výkonu a životnosti batérií úžitkového rozsahu zostávajú, energetické spoločnosti a vlády výrazne investujú do výskumu a zavádzania batériových úložísk.