Какую лучшую солнечную батарею вы можете найти для хранения энергии?
Эта статья была обновлена в мае 2018 года.
Смотрите также: Какие распространенные типы батарей используются в солнечных + накопительных проектах?
Интерес к накоплению энергии быстро растет. Это не все о жизни вне сетки больше. Хранение помогает решить проблемы изменчивости с использованием возобновляемых источников энергии. Добавление солнечной батареи в жилой проект, связанный с сетью, также позволяет массиву продолжать обеспечивать питание критических нагрузок, когда сеть отключена, вместо того, чтобы отключаться и воздерживаться от выработки электроэнергии. Хранение также может помочь коммерческие потребители снизить пиковые расходы, значительно снижая счета за электроэнергию. Хранилище даже используется на уровне коммунальных служб для оказания вспомогательных услуг в сети. Потребность в хранении растет по мере того, как государства принимают законы о потреблении и другие законы, которые поощряют использование батарей. ,
Батареи для солнечных батарей должны отвечать требованиям нестабильной энергосистемы, интенсивного цикла (зарядка и разрядка) и нерегулярной полной зарядки. Существует множество типов батарей, подходящих для этих уникальных требований. Соображения по выбору батареи включают Стоимость , цикл жизни и установки и поддержание.
Вот взгляд на эти аспекты каждой технологии, а также некоторые лучшие практики при выборе батарей для солнечной установки.
Солнечные батареи
Свинцово-кислотный
Свинцово-кислотные батареи глубокого цикла использовались в возобновляемых источниках энергии и надежно использовались в автономных системах во всем мире на протяжении десятилетий.
Стоимость: Типичные свинцово-кислотные батареи глубокого цикла стоят значительно дешевле, чем литий-ионные.
Езда на велосипеде: свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном (VRLA) включают в себя абсорбированный стекломат (AGM) и гелевые модели. Многие батареи AGM, доступные на рынке, в основном предназначены для двойного или резервного использования, например, для аварийного резервного копирования, но не для глубокого зацикливания. Тем не мение, новые конструкции AGM с глубоким циклом имеют повышенную производительность и общую выходную мощность, что делает их хорошим выбором для применения в области возобновляемых источников энергии по более низкой цене, чем гелевые батареи.
По факту, Аккумуляторы VRLA с добавленным наноуглеродом более устойчивы к сульфатированию, что может привести к разряду батарей. Углерод замедляет сульфатирование и позволяет аккумулятору заряжаться быстрее и работать чаще, чем традиционная свинцовая кислота. Это делает его хорошим выбором для приложений, в которых аккумулятор находится в состоянии частичного заряда, таких как энергетический арбитраж или отключение от сети.
Замена / техническое обслуживание. Многие факторы, включая первоначальный дизайн и текущее техническое обслуживание, влияют на срок службы батареи, поэтому трудно установить временной интервал, когда батареи потребуют замены. Залитые свинцово-кислотные батареи необходимо регулярно пополнять, потому что электролит, который полностью погружает пластины батарей, испаряется во время зарядки. Корпус батареи нуждается в вентиляции, чтобы предотвратить накопление газообразного водорода до опасного уровня.
AGM и гелевые технологии, однако, являются рекомбинантными, то есть они внутренне преобразуют водород и кислород в воду и не требуют обслуживания. Поскольку в этих батареях нет свободной кислоты, их можно устанавливать в любом положении, кроме как вверх ногами. Поскольку солнечные системы могут находиться в труднодоступных или удаленных районах, преимущество заключается в возможности установки батарей и обеспечения их работы в течение длительных периодов без технического обслуживания.
Утилизация. Правильная утилизация свинцово-кислотных аккумуляторов важна, поскольку они токсичны. К счастью, автомобильная промышленность организовала переработку свинца на ранней стадии. Пластиковые контейнеры и крышки старых батарей также можно нейтрализовать, перезарядить и использовать в новых батарейных ящиках. В некоторых случаях электролит очищается, перерабатывается и продается в качестве электролита аккумуляторного качества. В других случаях содержание сульфата удаляется в виде сульфата аммония и используется в удобрениях. Сепараторы часто используются в качестве источника топлива для процесса переработки. Старые батареи могут быть возвращены продавцу батарей, автосервису, производителю батарей или другим уполномоченным центрам сбора для переработки.
Литий-ионный
Согласно Монитор солнечной энергии США, Литий-ионные аккумуляторы являются наиболее распространенной технологией хранения независимо от области применения. Существует три типа: чехлы, такие как в смартфонах и планшетах, цилиндрические, например, в электроинструментах, и призматические (которые имеют различную форму), например, в электронных транспортных средствах. Призматические типы часто имеют гофрированные стороны, которые создают воздушные зазоры между соседними ячейками и могут способствовать охлаждению. Призматический может найти применение в аккумулировании солнечной энергии, в частности, в литий-железо-фосфатных (LFP) батареях.
Стоимость: Аналитики Deutsche Bank оценили литий-ионные аккумуляторы примерно в 500 долларов США / кВтч на конец 2014 года , но один производитель сказал, что это ближе к $ 750 до $ 950 / кВтч. В целом они дороже свинцово-кислотных аккумуляторов. Часть этой стоимости исходит от необходимости система управления батареями контролировать напряжение и температуру каждого элемента, чтобы предотвратить чрезмерную зарядку и разрядку. BMS не критична для других технологий, таких как свинцово-кислотная, потому что инвертор или контроллер зарядного устройства могут работать в режиме зарядки аккумулятора. Однако некоторые производители отмечают, что при правильном размере литий-ионные элементы могут снизить стоимость периферийных устройств, таких как контроллеры заряда, компенсировать их более высокую начальную цену и снизить стоимость владения.
Езда на велосипеде: литий-ионные аккумуляторы обычно способны продлить срок службы за время эксплуатации, чем свинцово-кислотные. Это делает их хорошим выбором для применений, когда батареи задействованы для обеспечения вспомогательные услуги в сети такие как сглаживание энергии или поддержка частоты и напряжения. Наиболее важным преимуществом литий-ионного излучения для солнечных батарей является его высокая эффективность зарядки и разрядки, которая помогает собирать больше энергии. Литий-ионные аккумуляторы также теряют свою емкость при простое, что полезно в солнечных установках, где энергия используется только изредка.
Замена / техническое обслуживание: литий-ионные аккумуляторы могут быть легче и автономнее, чем свинцово-кислотные, поэтому их проще устанавливать и заменять. Они могут быть установлены на стене и расположены внутри или снаружи. Они прочные, поэтому не требуют пополнения или обслуживания.
Утилизация : литий-ионные аккумуляторы могут использовать органические или неорганические элементы. Батареи на органической основе не содержат токсинов. Клетки на неорганической основе гораздо сложнее утилизировать. Неорганический литий-ион токсичен, поэтому его следует утилизировать надлежащим образом. Производители поощряют переработку, но часто есть цена. Отработанные литий-ионные элементы имеют небольшую коммерческую ценность. Литий-ионное производство предполагает длительную подготовку и очистку сырья. При переработке металл должен снова пройти аналогичный процесс, поэтому зачастую дешевле добывать первичный материал, чем извлекать его из переработки.
Проточные батареи
Проточная батарея Использование в длительном хранении растет. В большинстве обычных проточных батарей используются две электролитные жидкости: одна с отрицательно заряженным катодом, а другая с положительно заряженным анодом. Катод и анод разделены мембраной на два резервуара, потому что, если они вступают в контакт друг с другом, батарея закорачивается и требует замены. Это часто происходит с литий-ионными батареями; мембрана со временем разрушается. Но обмен отрицательно и положительно заряженных жидкостей в проточных батареях производит электрический ток без ухудшения качества, обеспечивая более длительный срок службы и быстрое время отклика.
Стоимость. Сравнивая затраты на хранение, проточные батареи часто выходят на первое место в приложениях длительного хранения по сравнению с ионами лития. Это связано с их способностью работать в течение десятилетий при минимальном техническом обслуживании и тем фактом, что материалы электролита можно повторно использовать или продавать.
Замена / техническое обслуживание: мембрана проточной батареи со временем ухудшается, что позволяет проточной батарее работать намного дольше, чем другие технологии. Проточные батареи также требуют минимального обслуживания. С другими технологиями добавление большего количества батарей - единственный способ увеличить часы хранения. Преимущество проточных батарей в том, что вы можете увеличить емкость, просто добавив больше электролита.
Езда на велосипеде: разработчики расходных батарей говорят, что технология не имеет ограничений на езда на велосипеде, и батареи можно заряжать и разряжать полностью, не влияя на срок их службы.
Утилизация: Хотя это зависит от химического состава, проточные батареи, как правило, менее реактивны и их легко утилизировать без риска возникновения пожара. Много раз электролит может быть переработан, что помогает снизить уровень хранения расходных батарей.
Никель кадмий
Никель-кадмиевые или никель-кадмиевые батареи используются с начала 1900-х годов. Хотя они могут не обладать плотностью энергии (мощностью) других технологий, они обеспечивают долгий срок службы и надежность без сложных систем управления.
Стоимость: никель-кадмий относительно недорог по сравнению с другими технологиями.
Замена / техническое обслуживание: никель-кадмиевые батареи вентилируются, чтобы позволить газам рассеиваться. Они традиционно требуют некоторого полива, но новые конструкции позволяют газам рекомбинировать с образованием воды, что делает батарею почти необслуживаемой. Это, наряду со способностью выдерживать экстремальные температуры, делает эти батареи идеальными для автономного применения в суровых условиях. Они использовались для хранения в мегаваттных проектах. ,
Езда на велосипеде: никель-кадмиевые батареи - это прочные батареи с большим сроком службы. Некоторые компании обещают срок службы до 20 лет.
Утилизация: кадмий является опасным материалом. Фактически Европа ограничивает области применения, в которых могут использоваться никель-кадмиевые батареи. Токсичные материалы должны быть удалены перед утилизацией батареи. Однако никель-кадмиевые батареи могут быть переработаны. Кадмий может быть извлечен и повторно использован в новых батареях. Никель может быть извлечен и использован для производства нержавеющей стали.
Выбор правильной батареи
Используйте калькулятор размеров
Размер батареи важен, но часто игнорируется пользователями и установщиками. Аккумуляторы в фотоэлектрических системах обычно недооцениваются из-за стоимости или из-за того, что нагрузка на систему была недооценена. Важно знать потребности клиента в электроэнергии и правильно планировать. Многие онлайн-калькуляторы, предоставляемые производителями аккумуляторов и другим программным обеспечением, упрощают определение емкости аккумулятора для требований к нагрузке.
Учитывайте стоимость владения
Есть несколько факторов, которые следует учитывать при определении общей стоимости владения за срок службы батареи.
• Цена. Аккумулятор с низкой ценой всегда привлекателен, но если низкая цена достигается за счет качества и срока службы батареи, необходимость частой замены батареи может со временем повысить стоимость. Вот почему при принятии решения важно учитывать другие вопросы, помимо цены.
• Емкость: емкость батареи важна, потому что она измеряет количество энергии, запасенной в батарее.
• Напряжение. Необходимо учитывать напряжение батареи аккумуляторов, чтобы убедиться, что оно соответствует системным требованиям. Напряжение аккумуляторной батареи часто определяется спецификациями преобразователя при установке системы постоянного тока в переменный или напряжением нагрузок в системе постоянного тока.
• Жизненный цикл: наиболее важным фактором является жизненный цикл, который обеспечивает количество циклов разрядки / зарядки, которые батарея может обеспечить до того, как емкость упадет до определенного процента от номинальной емкости. Аккумуляторы разных производителей могут иметь одинаковую емкость и энергосодержание и быть одинаковыми по весу. Но дизайн, материалы, процесс и качество влияют на продолжительность работы батареи.
Номинальные показатели батареи
Номинальная табличка на аккумуляторе является полностью разработанной емкостью, поэтому вводить в заблуждение тестирование батареи может быть введено в заблуждение сразу же после ее приобретения, поскольку для достижения полной емкости может потребоваться до 100+ циклов. Остерегайтесь батарей, которые обещают полную емкость на момент покупки, или батареи, которые достигают полной емкости всего через несколько циклов. Аккумуляторы с прогревом более 100 циклов всегда будут превосходить те, которые имеют высокую начальную емкость.