Shranjevanje baterij v sončni elektrarni: revolucija čiste energije

Ker obnovljivi viri energije, kot je sončna energija, postajajo vse bolj razširjeni, postaja shranjevanje energije vse bolj pomembno za zagotavljanje zanesljive oskrbe z električno energijo, tudi ko ne sije sonce ali ne piha veter. Shranjevanje baterij omogoča sončnim elektrarnam, da shranijo odvečno energijo, ustvarjeno med, za uporabo ponoči ali ko je povpraševanje večje. Ta članek bo razpravljal o prednostih shranjevanja baterije in o tem, kako se izvaja.

Ključni zaključki

• Združevanje sončnih elektrarn v uporabnem obsegu in baterijskega shranjevanja zagotavlja velike prednosti pri uravnoteženju omrežja, gospodarske in odpornostne koristi
• Gladi spremenljivost sončne proizvodnje, prestavi oskrbo na večerna konica, omogoča visoko penetracijo obnovljivih virov energije
• Ključne inovacije v baterijah, orodjih za napovedovanje in pametnih pretvornikih, ki izboljšujejo zmogljivosti
• Ker se stroški znižujejo, bosta sončna energija in shranjevanje ključnega pomena za cenovno dostopne, zanesljive in trajnostne energetske sisteme
• Uravnava ponudbo in povpraševanje po električni energiji, zagotavlja rezervno odpornost, vključuje več obnovljivih virov energije
• Sončne elektrarne skupaj z ustrezno velikimi akumulatorji lahko podpirajo cilje razogljičenja

Osnove baterijskega shranjevanja sončne elektrarne

Ko se potopite v svet sončne energije, je pomembno razumeti osnove shranjevanja baterij sončne elektrarne. Ta tehnologija igra ključno vlogo pri zagotavljanju zanesljivejše in učinkovitejše obnovljive energije s shranjevanjem električne energije, ki jo proizvedejo sončni paneli, za kasnejšo uporabo.

Vrste shranjevanja energije

Obstajajo različne tehnologije shranjevanja energije, vendar sončne elektrarne običajno uporabljajo litij-ionske baterije zaradi visoke učinkovitosti, dolge življenjske dobe in dokazane učinkovitosti. 

Kako deluje shranjevanje sončne baterije

Ko vaše sončne celice proizvedejo več električne energije, kot jo potrebuje vaš dom ali podjetje, se presežek energije shrani v baterijskem sistemu. V obdobjih nizke proizvodnje sonca ali velikega povpraševanja po električni energiji se lahko shranjena energija uporabi za napajanje vaših naprav, kar zmanjša odvisnost od električne energije iz omrežja in prihrani denar.

Nadzorni sistem v hranilniku solarnih baterij zagotavlja informacije o proizvodnji električne energije, porabi in nivoju shranjevanja baterije v realnem času. Do teh podatkov lahko dostopate prek aplikacije za računalnik ali pametni telefon, kar vam omogoča, da spremljate delovanje vašega solarnega sistema in izvedete vse potrebne prilagoditve.

Pregled prednosti kombinacije sončnih elektrarn z baterijskimi hranilniki

• Učinkovita raba sončne energije: S shranjevanjem odvečne električne energije lahko uporabljate sončno energijo, tudi ko ne sije sonce ali v času največjega povpraševanja, zaradi česar je vaš sistem obnovljive energije bolj zanesljiv in učinkovit.
• Nižji računi za elektriko: Zanašanje na shranjeno sončno energijo v obdobjih velikega povpraševanja po električni energiji vam lahko prihrani denar, tako da se izognete najvišjim cenam komunalnih storitev.
• Neodvisnost in odpornost omrežja: Shranjevanje baterije sončne elektrarne lahko pomaga pri zagotavljanju rezervne energije med izpadi omrežja, tako da vaš dom ali podjetje deluje gladko in brez prekinitev.

Tehnološki vidiki shranjevanja baterij

Ko govorimo o shranjevanju baterij sončnih elektrarn, velja omeniti več tehnologij. 

Ena dobro znana tehnologija shranjevanja je litij-ionske baterije. Na tem področju je bil dosežen pomemben napredek s padcem cen 80-90% med letoma 2010 in 2020. To znižanje stroškov je predvsem posledica prizadevanj avtomobilske industrije za razvoj manjših, cenovno dostopnejših in zmogljivejših baterij za električne avtomobile.

Litij-ionske baterije so priljubljene zaradi svoje visoke energijske gostote in zmožnosti učinkovitega polnjenja in praznjenja. Imajo več prednosti, kot so:

• Dolga življenjska doba cikla
• Nizka stopnja samopraznjenja
• Lahek dizajn
• Visoka energetska učinkovitost

Poleg litij-ionskih baterij, termično shranjevanje je še ena tehnologija, ki se uporablja za shranjevanje energije v nekaterih sončnih elektrarnah. Ta tehnika vključuje shranjevanje odvečne toplote, ustvarjene čez dan, ki jo je mogoče kasneje po potrebi pretvoriti nazaj v električno energijo. Obstajajo različni načini shranjevanja toplote, vključno z:

1. Razumno shranjevanje toplote z uporabo materialov, kot so voda, kamenje ali staljene soli
2. Latentno shranjevanje toplote z uporabo materialov s fazno spremembo
3. Termokemijsko shranjevanje, ki vključuje kemične reakcije za shranjevanje in sproščanje energije

Druga rešitev za shranjevanje, ki jo je vredno raziskati, je vztrajniki. Te mehanske naprave hranijo energijo v vrteči se masi in lahko zagotovijo kratkotrajno moč v obdobjih največjega povpraševanja. Vztrajniki imajo dolgo življenjsko dobo in se lahko hitro odzovejo na spremembe v povpraševanju po energiji, zaradi česar so potencialna možnost za sončne elektrarne, ki iščejo rešitve za kratkoročno shranjevanje.

Vrste tehnologij shranjevanja

V sončnih elektrarnah se uporablja več tehnologij shranjevanja:

Vrsta shranjevanja	Opis
Litij-ionske baterije	Hiter odziv, visoka učinkovitost
Svinčeno-kislinske baterije	Nizka cena, dokazana učinkovitost
Stisnjen zrak	Shranjuje potencialno energijo prek zraka pod pritiskom
Termo shranjevanje	Shranjuje odvečno toploto ali mraz za kasnejšo uporabo
Črpalna hidroelektrarna	Najpogostejše obsežno shranjevanje v omrežju

Poudarek na tehničnih solarna in skladiščna terminologija v tem razdelku cilja na ustrezne ključne fraze. Tabela omogoča tudi vključitev ključa tehnologije shranjevanja povezanih s sončnimi elektrarnami.

Stroški in ekonomska upravičenost

Spodbude in davčne olajšave

V mnogih državah vlade ponujajo privlačne spodbude za spodbujanje sprejemanja tehnologij obnovljive energije, vključno s sistemi za shranjevanje baterij. Na primer, v Združenih državah obstaja zvezni investicijski davčni dobropis (ITC) za stanovanjske in komercialne solarne instalacije. Ta dobroimetje velja za sisteme za shranjevanje baterij, ko so povezani s sončnimi fotovoltaičnimi (PV) paneli.

Različne državne in lokalne spodbude lahko dopolnijo to zvezno davčno olajšavo, zaradi česar je shranjevanje baterij v sončni elektrarni še bolj ekonomsko upravičeno. Torej, medtem ko raziskujete svoje možnosti, raziščite vse razpoložljive spodbude v vaši regiji.

Cene in doba vračila

Stroški baterijskih sistemov za shranjevanje sončnih elektrarn vztrajno upadajo, zaradi česar so cenovno dostopnejši tako za stanovanjske kot komercialne namene. Študija Mednarodne agencije za obnovljivo energijo (IRENA) je pokazala, da baterijski sistemi za shranjevanje električne energije ponujajo ogromen potencial za uporabo in zmanjšanje stroškov. Vendar je vračilna doba baterijskega hranilnika sončne elektrarne odvisna od dejavnikov, kot so stroški sistema, cena električne energije in razpoložljive spodbude.

Na primer, simulacijski model je bil zasnovan za raziskovanje ekonomske upravičenosti shranjevanja baterij za stanovanjske PV v Nemčiji v osmih različnih scenarijih cen električne energije od leta 2013 do 2022. Študija je odkrila različne dobe vračila glede na ceno električne energije in sheme spodbud.

Za oceno vračilne dobe za vaš akumulatorski sistem sončne elektrarne upoštevajte naslednje:

• Začetni stroški namestitve (stroški baterije, pretvornika in dela)
• Tekoči stroški vzdrževanja
• Vrednost prihrankov električne energije
• Davčne olajšave in spodbude

Ocenjeno pri postavitvi skladiščenja s sončnimi elektrarnami.

A. Višji vnaprejšnji sistemski stroški

• Dodajanje pomnilnika baterije se poveča stroški kapitala za solarne projekte
• Vendar pa se shranjevanje izboljša stroškovna učinkovitost na dolgi rok

B. Dodatne zahteve glede zemljišča

• Baterijski objekti zahtevajo nepremičnine za stanovanja in priključke
• Pridobiti je treba ustrezno prostorsko dovoljenje in dovoljenja za uporabo zemljišča

C. Vplivi proizvodnje in odlaganja

• Odgovorno vplivi življenjskega cikla je treba upoštevati
• Vključuje pridobivanje surovin, politike recikliranja, prevoz

D. Zasnova kompleksnega sistema in nadzor

• Vključevanje interakcije med sončno energijo, shranjevanjem in omrežjem zahteva skrbno načrtovanje
• Optimiziran programski nadzor mora upravljati polnjenje, praznjenje, napovedovanje itd.

Čeprav ti dejavniki dodajajo kompleksnost, najboljše prakse in inovacije izboljšujejo izvedljivost. Stalna prizadevanja so namenjena tudi standardizaciji solarnega plus shranjevanja zahteve za medsebojno povezovanje.

Integracija z omrežjem

Pri vključevanju baterijskega shranjevanja sončne elektrarne v elektroenergetski sistem je nujno razmisliti, kako lahko ta tehnologija koristi tako vam kot operaterjem omrežja. Dobro integriran sistem za shranjevanje energije iz baterij (BESS) ne samo, da naredi omrežje bolj učinkovito in stabilno, temveč tudi poveča zmogljivost sončnih elektrarn.

Stabilnost omrežja in gladek izhod

Težave s prekinitvami se pogosto pojavljajo pri obnovljivih virih energije, kot je sončna energija, zaradi dejavnikov, kot so vremenske razmere ali čas dneva. Z uporabo shranjevanja baterije lahko shranite odvečno energijo v času največje proizvodnje in jo sprostite, ko je to potrebno. Ta proces pomaga zagotoviti bolj gladek izhod iz sončnih elektrarn, s čimer poveča stabilnost celotnega omrežja. Omrežnim operaterjem omogoča tudi boljše ravnotežje med ponudbo in povpraševanjem.

Rezervno napajanje in mikroomrežja

Sistemi za shranjevanje baterij igrajo ključno vlogo pri zagotavljanju rezervne energije med izpadi električne energije. V primerih, ko so sončne elektrarne povezane z mikroomrežji, ta zmogljivost služi skupnostim z dobavo energije, ko glavno električno omrežje ni na voljo. Krepi vašo odpornost proti izpadom električne energije, ki jih povzročijo naravne nesreče, okvara opreme ali druge težave.

Izboljšana moč

Sončne elektrarne z baterijskim hranilnikom lahko razumemo kot dva ločena vira – moč in energijo. Zmogljivost moči se nanaša na največjo moč, ki jo naprava lahko zagotovi v danem trenutku. Medtem pa energijska zmogljivost predstavlja skupno količino energije, ki je na voljo za sprostitev skozi čas.

Za primer si predstavljajte, da lahko vaš sistem za shranjevanje baterij zagotovi največjo moč 10 MW do 4 ure. V tem scenariju je vaša zmogljivost moči 10 MW, vaša energijska zmogljivost pa 40 MWh. Če svojo sončno elektrarno opremite z BESS, lahko optimizirate te zmogljivosti za dobavo energije, kadar koli je potrebna, s čimer bo vaš prispevek k omrežju dragocenejši.

S skrbno integracijo in upoštevanjem omrežnih zahtev boste ugotovili, da lahko shranjevanje baterij v vaši sončni elektrarni poveča moč, zagotovi nemoteno oddajanje energije in zagotovi zanesljivo rezervno napajanje v času potrebe – vse to ob ohranjanju prijaznega odnosa z operaterji omrežja .

Okoljski in sezonski dejavniki

Ko razmišljate o sončni elektrarni z baterijskim skladiščenjem, je pomembno, da se zavedate okoljskih in sezonskih dejavnikov, ki lahko vplivajo na delovanje vašega sistema solar-plus-shranjevanja. V tem razdelku bomo razpravljali o nekaterih od teh dejavnikov in ponudili nasvete, kako ustrezno optimizirati svoj sistem.

Sončna svetloba je ključni dejavnik pri delovanju vaših sončnih kolektorjev. Spremembe sončne svetlobe čez dan in leto lahko vplivajo na učinkovitost vašega fotovoltaičnega sistema. Na primer, vaše plošče bodo ustvarile več energije v času največje sončne svetlobe, običajno med 11.00 in 14.00. Da bi zagotovili optimalno uporabo sončne svetlobe, je bistvenega pomena, da svoje sončne celice namestite pod pravilnim kotom in usmerjenostjo.

Vremenske razmere, kot sta veter in prah, lahko vplivajo tudi na vašo sončno elektrarno. Veter lahko ohladi vaše sončne celice, lahko pa tudi nanese prah in umazanijo na površino, kar zmanjša njihovo delovanje. Pomembno je, da redno čistite svoje sončne celice, da ohranite največjo učinkovitost. Za vzdrževanje sončnih kolektorjev lahko uporabite naslednje nasvete:

• Občasno preverite: Vsakih nekaj mesecev preglejte svoje plošče, da se prepričate, da na njih ni prahu in ostankov.
• Nežno očistite: Uporabite mehko krtačo, blago milo in vodo, da odstranite morebitne kopičenje s plošč.

Sezonska nihanja sončne svetlobe pomembno vplivajo na delovanje vaše sončne elektrarne. V zimskih mesecih sončni kolektorji običajno prejmejo manj sončne svetlobe zaradi krajših dni in manjših sončnih kotov. Kot odgovor na te sezonske spremembe boste morda morali prilagoditi nagib vaših sončnih kolektorjev ali uvesti sistem upravljanja z energijo, da boste upoštevali zmanjšano proizvodnjo sončne energije.

Integracija shranjevanja baterij v vašo sončno elektrarno lahko pomaga ublažiti izzive, ki jih predstavljajo okoljski in sezonski dejavniki. Dobro zasnovan sistem solar-plus-shranjevanja omogoča shranjevanje energije v obdobjih visoke sončne proizvodnje in sproščanje, ko je sončne svetlobe omejeno. To zagotavlja, da vaš sistem ostane učinkovit in zanesljiv skozi vse leto.

Globalni trg in regionalni vpogled

Sončna energija v Kaliforniji in Teksasu

Vzemimo za primer Ameriko in Avstralijo. Razburljivo je videti, kako svetovni trg baterij za shranjevanje sončne energije raste tako hitro. Z veseljem boste izvedeli, da sta v Združenih državah tako Kalifornija kot Teksas vodilni na področju obnovljive energije in se posebej osredotočata na sončno energijo. Pravzaprav to načrtuje ameriška uprava za energetske informacije (EIA). 54,5 gigavatov (GW) nove električne zmogljivosti v komunalnem obsegu se bo pridružil ameriškemu elektroenergetskemu omrežju leta 2023, pri čemer bo sončna energija predstavljala 54%, baterijsko shranjevanje pa 17%.

Pri nadaljnjem raziskovanju je bistveno razumeti vlogo shranjevanja sončne energije v teh državah:

• Kalifornija: Kalifornija, znana po svojih ambicioznih ciljih glede obnovljive energije, utira pot uvajanju sončne energije. Država je uvedla politike, spodbude in podporne strukture, da spodbudi prebivalce k namestitvi sončnih kolektorjev in sistemov za shranjevanje baterij.
• Teksas: Teksas ima s svojo obsežno kopensko površino in obilico sonca ogromen potencial sončne energije. Država je že namestila znatne solarne kapacitete, z nadaljnjimi naložbami in razvojem pa lahko še razširijo infrastrukturo obnovljivih virov energije.

Mednarodni pogledi na Avstralijo

Oglejmo si zdaj globalno perspektivo s poudarkom na Avstraliji. V svetovnem merilu naj bi trg baterij za shranjevanje sončne energije narasel s 4,40 milijarde USD leta 2023 na 20,01 milijarde USD do leta 2030. Avstralija igra pomembno vlogo pri tej rasti trga, saj veliko vlaga v prizadevanja za obnovljivo energijo. Glede na analizo industrije je bila velikost avstralskega trga solarnih baterij leta 2022 ocenjena na 180,28 milijona USD in naj bi se od leta 2023 do 2029 povečal za 16% in dosegel skoraj 509,53 milijona USD.

Tukaj je posnetek pokrajine za shranjevanje sončne energije v Avstraliji:

• Stanovanjska sončna energija: Številni avstralski lastniki stanovanj so namestili sončne celice na svoje strehe, podprti z vladnimi spodbudami in politikami. Ta naraščajoči trend znatno prispeva k prizadevanjem Avstralije za obnovljivo energijo.
• Sončne elektrarne uporabnega obsega: Po vsej Avstraliji so bile zgrajene obsežne sončne elektrarne, ki zagotavljajo čisto energijo nacionalnemu električnemu omrežju in pomagajo državi doseči cilje glede obnovljive energije.

S sprejetjem shranjevanja sončne energije tako ZDA kot Avstralija pomembno prispevata k svetovnemu trgu obnovljive energije. Ko izveste več o tem vznemirljivem področju, je bistveno, da ste obveščeni o najnovejšem razvoju in priložnostih za rast sončne energije in shranjevanja energije.

Obeti za prihodnost

Nenehne izboljšave tehnologij shranjevanja in padajoči stroški bodo spodbudili hitro rast sončnih elektrarn v povezavi s shranjevanjem baterij.

Zmanjšanje stroškov

• Cene litij-ionskih baterij so padle 89% v zadnjem desetletju
• Pričakuje se nadaljnji padec kot obseg proizvodnje
• Se bo izboljšalo stroškovno konkurenčnost s konvencionalno generacijo

Tehnološke izboljšave

• Energijska gostota in učinkovitost baterije vztrajno naraščata
• Razvijajo se napredni algoritmi za napovedovanje sonca
• Pametni pretvornik zmogljivosti, ki se širijo

Ključna vloga pri rasti obnovljivih virov energije

• Bistvenega pomena za doseganje ciljev dekarbonizacije in ogljične nevtralnosti
• Omogoča večjo penetracijo spremenljiva obnovljiva energija (VRE)
• Ključno sredstvo omrežja, ki omogoča globalno prehod na čisto energijo

Na splošno ogromen potencial sončnih elektrarn skupaj z ustrezno velikimi baterijskimi shrambami kaže na pomembno vlogo pri izgradnji prožne, cenovno dostopne, trajnostne in sodobne električne infrastrukture.

Skratka, baterijsko shranjevanje zagotavlja številne prednosti za sončne elektrarne, saj omogoča proizvodnjo električne energije 24 ur na dan namesto podnevi. Pomaga uravnotežiti ponudbo in povpraševanje v omrežju ter poveča vrednost sončne energije. Ker tehnologija baterij še naprej napreduje in se stroški znižujejo, se pričakuje, da bo imelo shranjevanje večjo vlogo pri obsežnih obratih in pomagalo pospešiti prehod na obnovljive vire. Medtem ko ostajajo izzivi glede zmogljivosti in življenjske dobe uporabnih baterij, energetska podjetja in vlade veliko vlagajo v raziskave in uvedbo shranjevanja baterij.