Системи за съхранение на соларна енергия

22.07.2021, брой 4/2021 / Технически статии / Енергийна ефективност

  • Системи за съхранение на соларна енергия
  • Системи за съхранение на соларна енергия
  • Системи за съхранение на соларна енергия

Технически статии

 

Системите за съхранение на соларна енергия складират генерираното електричество от фотоволтаичните панели на PV инсталацията, за да може да бъде използвано на по-късен етап, когато е необходимо. Те са отлично решение за автономно и хибридно захранване с ток, както за собствена консумация на свързани в мрежата системи, така и за обекти, които не са електрифицирани. Основните им компоненти са батерии (акумулатори), инвертори, зарядни устройства и контролери. В автономните инсталации съхранената енергия може да бъде консумирана, когато потребностите надвишават произведеното електричество, например при облачно време. Гъвкавост, надеждност и възможности за интелигентно управление на консумацията са само част от предимствата, които системите за съхранение осигуряват на ползвателите си. Ето защо те са все по-предпочитано решение не само за комунални приложения, но и за търговски обекти, интелигентни сгради и домове, а също и в сферата на електрическата мобилност.

Хибридно захранване

Т. нар. хибридни соларни системи произвеждат електричество на същия принцип като свързаните с мрежата инсталации, но използват специални хибридни инвертори и батерии, в които енергията се съхранява за потребление на по-късен етап. Тук терминът "хибридни" не касае комбинацията от възобновяем и конвенционален енергиен източник, а се отнася до съчетанието между "директно" (в момента на генерирането) и "отложено" (посредством акумулатори) захранване със соларна енергия. Системите с мрежово захранване са все по-малко атрактивни за потребителите в жилищния сектор, тъй като повечето хора са на работа през по-голямата част от деня и не успяват пълноценно да оползотворят директно произведеното електричество от PV инсталациите си. В резултат то се подава към мрежата с много малка възвърната стойност.

Най-икономичните хибридни соларни системи използват прост хибриден инвертор, който представлява комбинация от класически инвертор и зарядно с интелигентен контролер. Той позволява оптимално използване на наличната енергия. На практика хибридните системи работят на същия принцип като инсталациите за автономно захранване с тази разлика, че при първите необходимият акумулаторен капацитет е доста по-малък. Обикновено е нужна батерия за съхранение на достатъчно енергия, за да обезпечи пиковото потребление до 8 часа в сравнение с 3 до 5 дни при типичните автономни системи.

Сред предимствата на системите за съхранение на енергия е, че значително намаляват използването на мрежово захранване, позволяват рентабилно използване на складираната енергия по време на периодите на пиково потребление (обикновено вечер), правят възможно прилагането на усъвършенстван енергиен мениджмънт, а повечето хибридни инвертори разполагат и с опция за резервно захранване.


› Реклама



Соларна енергия в интелигентните домове

Концепцията за захранваните с възобновяема енергия умни домове вече не гранични с научната фантастика, а малко по малко се превръща в реалност. С комбинирането на покривни PV панели с интелигентни самообучаеми термостати, свързани електроуреди, софтуер за енергиен мониторинг и батерии за съхранение на енергия потребителите получават все по-голям контрол върху потреблението на електричество в дома си. Едно средностатистическо жилище с фотоволтаична инсталация доскоро консумираше едва около 30% от генерираната електроенергия. С помощта на специално създадени за целта платформи за управление на енергията в интелигентни домове този процент може да бъде увеличен повече от двойно.

Огромно предимство на системите за съхранение на соларна енергия е, че покриват дигиталните потребности на smart home концепцията. Те са способни да комуникират с различни контролно-измервателни средства, дата логери и други крайни устройства. За потребителите е от основна важност различните продукти от този сегмент на пазара да позволяват съвместна работа, както и изградените в дома им решения да разполагат с опцията за бъдещо разширяване или функционално надграждане. Така всеки ползвател може сам да определя точно как се изразходва генерираната и съхранена електроенергия в дома му.

Съвременните системи за съхранение на слънчева енергия позволяват директна интеграция с платформите за домашна и сградна автоматизация, за да бъде осъществено напълно централизирано управление на всички налични услуги. Като допълнение към хибридните соларни инсталации производителите често предлагат и удобни мобилни или десктоп приложения, чрез които потребителят може бързо и лесно, от всяка точка да конфигурира системата си и да получава изчерпателна информация за наличното количество съхранена енергия, най-изгодните възможности за нейното оползотворяване и т. н.




Свързани с мрежата системи и автономни решения

Една свързана с мрежата соларна система конвертира постоянния ток от фотоволтаичните панели в променлив, подходящ за мрежово захранване. Основните й компоненти обикновено са енергиен източник (панели), инвертор и измервателно устройство (електромер). При отпадане на основното мрежово захранване свързаната соларна система също остава без връзка с мрежата и енергията от PV панелите не е достъпна за ползване. С добавянето на батерии с мрежова връзка и подходящ инвертор системата би могла да изпълнява успешно ролята на непрекъсваемо/резервно токозахранване, за да е налична енергия за всички или някои от основните товари в съответния дом или търговски обект по време на подобно прекъсване на електроподаването.

С някои допълнителни компоненти такава конфигурация може да обезпечи съхраняването на енергия от мрежата извън периодите на пиково потребление при по ниски тарифи, както и излишъците от генерираната соларна енергия да се складират за използване на по-късен етап. Интелигентните контролери позволяват оптимален избор на източник във всеки един момент в зависимост от наличните възможности и потребностите от захранване.

Автономните соларни системи се използват предимно за осигуряване на захранване в отдалечени неелектрифицирани обекти, при които производството за собствено потребление е по-рентабилно от свързването към мрежата. Инсталациите от този тип обикновено включват соларни панели, батерии, инвертори, зарядни устройства и контролери, а често и резервен генератор на гориво. Точната конфигурация, необходима за дадено приложение, зависи от енергийните потребности, бюджета, наличния ресурс и физическите ограничения на обекта.

 

Технологии за съхранение

Доскоро оловните акумулатори бяха сред най-популярните технологии за съхранение на възобновяема енергия. Литиево-йонните батерии, макар и първоначално доста по-скъпи от оловните, бързо набират популярност поради възможностите за много по-дълъг експлоатационен цикъл. Напоследък цените им стават все по-достъпни, което допълнително разширява приложенията им във ВЕИ сектора.

Никел-железните батерии са по-рядко използвани в съвременните соларни системи и са по-ниско ефективни от оловните и литиево-йонните, но имат дълъг сервизен живот.

Т. нар. "поточни" батерии (цинк-бромни или ванадиеви редукционни) и устройствата за съхранение на кинетична енергия чрез маховик също са потенциални решения за възобновяеми енергийни системи, но по традиция са по-скъпи и сложни за поддръжка.

Повечето акумулатори за соларна енергия са съставени от определен брой клетки. При самостоятелните системи в акумулаторните банки обикновено се използват батерии с напрежение 12 V, 24 V, 48 V или 120 V. Те могат да бъдат доставени като моноблок варианти или да бъдат асемблирани на място от съответния брой индивидуални клетки с напрежение 2 V. Така една 12-волтова батерия може да бъде реализирана посредством шест отделни клетки и т. н.

Акумулаторните банки осигуряват енергиен резерв за период с продължителност от порядъка на няколко дни, типично три до седем. Ако капацитетът на системата за съхранение на соларна енергия е достатъчно голям, а консумацията е ниска (под 10% на ден), прогнозният живот на батериите се изчислява на поне 10 години.


 

В соларните инсталации за жилищни нужди понякога се използват и други технологии за складиране на генерираната електроенергия, различни от батериите и акумулаторите. Такива са например помпено-акумулиращите водноелектрически системи, системите за съхранение на енергия под формата на компресиран въздух и т. н. Все по-популярно решение за оползотворяване на съхранената енергия от фотоволтаичните панели са т. нар. двупосочни зарядни станции за електромобили, които функционират като интерактивни мрежови инвертори. Така енергията в батерията на автомобила при необходимост може да бъде използвана в дома или обекта, към който е свързана зарядната станция или пък да бъде подадена към мрежата. Икономичен вариант за такива конфигурации е електрическото превозно средство да бъде зареждано през нощта, когато тарифите за електроенергията са по-ниски, а съхраненото количество да бъде използвано през деня или подавано към мрежата, за да се намалят общите сметки за електричество на домакинството.

Инвертори, зарядни и контролери

Инверторите са комплексни електронни устройства, които представляват ключов елемент както от свързаните към мрежата системи за производство и съхранение на възобновяема енергия, така и от самостоятелните инсталации, захранващи с ток отдалечени неелектрифицирани обекти. Основна функция на инверторите е да преобразуват постоянния ток от батериите или соларните модули в подходящ за стандартно захранване променлив ток, обикновено 240 V AC еднофазен или 415 V AC трифазен.

Обикновено соларните инвертори са предназначени за стенен монтаж или за монтаж на стойка. Свързаните към мрежата модели автоматично синхронизират напрежението и честотата, за да може преобразуваният ток да бъде подаван към основната електрозахранваща мрежа.

DC входът на инверторите се свързва директно с източника на соларна енергия, а AC изходът – със сградното ел. табло според действащите стандарти и нормативна уредба.

Енергийният поток от PV панелите е непостоянен. При самостоятелните системи това налага зареждане на батериите посредством специални зарядни устройства, отделни или интегрирани в инвертора. Обикновено той подава 240 V AC ток от акумулаторната банка. Когато системата включва генератор, при стартирането му зарядният инвертор прехвърля натоварването към него и поема функцията на зарядно устройство за батериите, зареждайки ги с енергия от генератора.

Всеки източник на захранване за батериите изисква ръчен или автоматичен регулатор или контролер, който да управлява зарядния процес. Автоматичните контролери могат да бъдат конфигурирани така, че да включват генератора при достигане на дадено ниско ниво на заряд на батериите. При инверторите, които разполагат със специална функция за автоматична синхронизация с генератор, контролерът подава команда за включване на генератора, когато натоварването е по-голямо от максималната изходна мощност на инвертора.



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Волтсолар: Широка гама иновативни интегрирани фотоволтаични системи от ВОЛТСОЛАРФирмени статии

Волтсолар: Широка гама иновативни интегрирани фотоволтаични системи от ВОЛТСОЛАР

ВОЛТСОЛАР ЕООД е бързо развиваща се фирма в областта на енергийната ефективност. Регистрирана през 2012 г.

Инвертори за фотоволтаични системи

Част II. Работни характеристики и функционални възможности на инвертори за автономни PV системиИнверторите са основен елемент от всяка фотоволтаична централа.

Инвертори за мрежово свързани и автономни PV системи

Инверторите са важен елемент от електрическата част на всяка фотоволтаична централа. Задачата им е да преобразуват постояннотоковата електроенергия, произведена от соларния генератор в променливотокова и да подадат максимално възможната мощност към мрежата. Ефективността на фотоволтаичната система до голяма степен зависи от функционалните характеристики на инвертора. Поради тази причина е необходим прецизен подбор на подходящия инвертор за всяка отделна инсталация.

Фотоволтаични системи

В реалните системи фотоволтаиците не се свързват директно към постояннотоковия товар (фиг. 1). Системата за управление използва постояннотоков преобразувател, който има за задача да преобразува постоянното напрежение на изхода на фотоволтаика до постоянно напрежение с друг волтаж - този на шините на товара. Най-често постояннотоковият преобразувател се реализира като повишаващ преобразувател, чиято схема е показана на фигура 2. Характерно за този тип преобразуватели е, че постоянното напрежение на изхода (от страната на RT) е по-високо от напрежението на входа. При отпушване на транзистора, токът през индуктивността започва да се повишава, запасявайки в нея енергия.

Съвременни фотоволтаични системи

Технологиите за оползотворяване на слънчевата енергия са сред приоритетните направления в развитието на енергетиката в световен мащаб. Известно е, че за момента себестойността на произведената от фотоволтаични системи електроенергия все още не е конкурентна на традиционно използваните технологии. Въпреки това, общоевропейската политика включва все по-широкото им използване. И неслучайно през последните години и у нас се наблюдава инвестиционен интерес към проекти, включващи изграждането на слънчеви централи за производство на електроенергия. В предишен брой на списание Технологичен дом представихме основните технологични, конструктивни и технически специфики на фотоволтаичните панели. Предмет на статията в настоящия брой са видовете фотоволтаични системи и базовите елементи, от които се изграждат те.

Профил – И предлага фотоволтаични системи

Най-новото направление в дейността на ПРОФИЛ-И са фотоволтаичните системи”, съобщи за списанието Иван Батаклиев, управител на ПРОФИЛ-И.

 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2021 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top