EN
Greitieji nuorodos
Namų baterijų saugos sistemos kaupia perteklinę elektros energiją iš elektros tinklo arba atsinaujinančių šaltinių, tokių kaip saulės baterijos, kad ji galėtų būti naudojama tada, kai reikia. Tokia sistema paprastai apima kelis sudedamuosius komponentus, kurie veikia kartu: baterijų blokus, keitiklį, kuris nuolatinę srovę paverčia kintamąja, bei taip vadinamą Baterijos Valdymo Sistemą (BMS). Ši BMS atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant saugumą ir efektyvų visos sistemos veikimą. Ličio jonų baterijos tapo pagrindiniu pasirinkimu daugumai naujų įrenginių, nes jos užima mažiau vietos ir tarnauja žymiai ilgiau lyginant su senesnėmis švininėmis rūgštimis pagrįstomis baterijomis. Jos paprastai suteikia apie tris–penkis kartus daugiau įkrovos ciklų iki pakeitimo, todėl ilgainiui yra kur kas ekonomiškesnės, nepaisant aukštesnių pradinių sąnaudų.
Kai elektros tinklas išjungiamas, namų baterijų atsargos įsijungia beveik iš karto, dažniausiai greičiau nei senieji nešiojamieji generatoriai, kurių žmonės vis dar priklauso. Dauguma 10 kWh sistemų užtikrina veikimą apie 12–24 valandas, padengdamos esmines reikmes, tokiomis kaip šaldytuvo veikimas, gyvybiškai svarbi medicinos įranga ir pagrindiniai apšvietimo poreikiai. Ličio jonų versijos taip pat yra kur kas efektyvesnės, pasiekiant 90–95 % grįžtamojo naudingumo koeficiento, palyginti su tik 70–85 % švinio rūgšties alternatyvomis. Dėl to ličio baterijos yra kur kas geresnis pasirinkimas namams, kuriems reikalingas patikimas maitinimas ekstremalėmis situacijomis, ypač ten, kur per metus reguliariai vyksta energijos tiekimo nutraukimai.
Dauguma namų, įsirenkančių baterijas, renkasi ličio geležies fosfato (LFP arba LiFePO4) technologiją, nes šios sistemos užima apie 90 % rinkos dalį. Jų energijos tankis siekia nuo 150 iki 200 Wh/kg, puikiai suderinamos su standartiniais saulės energijos keitikliais ir praktiškai trunka amžinai – kalbame apie 6 000 įkrovimo ciklų, kas naudojant kiekvieną dieną atitinka maždaug 10–15 metų tarnavimo laiką. LFP trauka ypač didelė dėl jų saugumo palyginti su kitomis alternatyvomis. Ši cheminė sudėtis ne tokia linkusi į užsidegimą kaip kai kurios kitos. Be to, jos geriau veikia šaltose temperatūrose nei daugelis konkurentų ir nereikalauja brangių aušinimo sistemų, kurios veiktų visą laiką, todėl sutaupoma pinigų ir vietos gyvenamuosiuose pastatuose, kuriuose įrengimo erdvė gali būti ribota.
Nors švino-rūgšties baterijos iš pradžių kainuoja 50–70 % mažiau (200–400 $/kWh), jos trunka tik 500–1 000 ciklų ir turi žemesnį energijos grąžinimo efektyvumą (70–80 %). Be to, jos reikalauja reguliarios priežiūros ir greitai blogėja, jei išsikrauna žemiau 50 %, todėl netinka kasdieniam saulės energijos naudojimui ciklais ir yra tinkamos tik retoms atsarginėms funkcijoms.
Natrio sieros baterijos veikia aukštoje temperatūroje, paprastai nuo 300 iki 350 laipsnių Celsijaus, kas yra ganėtinai stipru bet kokiais standartais. Jos pasiekia apie 80–85 procentų efektyvumą, išlaikydamos geras šiluminės stabilumo savybes, tačiau šios charakteristikos jas dažniausiai riboja laboratorinėmis sąlygomis, o ne buitiniam naudojimui. Kalbant apie redoksinių srautų baterijas, jos išsiskiria įspūdingu tarnavimo laiku – daugiau nei 20 000 įkrovimo ciklų, be to, gali ilgai išlaikyti iškrovimą – nuo šešių iki dvylikos valandų arba dar ilgiau. Tačiau kaina svyruoja nuo 500 iki 1 000 JAV dolerių už kilovatvalandę, be to, reikalinga nemaža erdvė, todėl jos praktiškai tinka tik didelėms sistemoms, pvz., komercinėms patalpoms ar mikrotinklams, o ne atskiriems namų ūkiams.
| Metrinė | Ličio jonų (LFP) | Rūdasis oksidas | Redoksinės srauto |
|---|---|---|---|
| Apyvažiavimo efektyvumas | 95–98 % | 70–80 % | 75–85 % |
| Ciklo trukmė | 6,000+ | 500–1 000 | 20 000+ |
| Išsilavinimas | Nieko | Mėnesiniai patikrinimai | Ketvirtiniai skysčiai |
| Gaisro pavojus | Mažas | Vidutinis | Nepastebimas |
LFP baterijos namų naudojimui siūlo geriausią pusiausvyrą – joms nereikia techninės priežiūros, jos efektyvios ir veikia dvigubai ilgesnį laikotarpį nei švino-rūgšties sistemos.
Namų ūkio energijos suvartojimas nulemia optimalią baterijos talpą. Vidutinis JAV namas per dieną sunaudoja 25–35 kWh, tačiau reikalinga saugojimo talpa priklauso nuo naudojimo tikslų:
| Naudojimo scenarijus | Rekomenduojama talpa | Pagrindinės programos |
|---|---|---|
| Atsarginės būtiniausios funkcijos | 5–10 kWh | Šaldytuvas, apšvietimas, internetas |
| Dalinis energijos perkėlimas | 10–15 kWh | Vakariniai energijos poreikiai, šaldymas ir vėdinimas |
| Visiškas saulės energijos kaupimas | 15+ kWh | Visam namui, atsarginis maitinimas kelioms dienoms |
Ličio jonų sistemos yra pageidaujamos dėl jų mastelio keitimo galimybių ir aukšto efektyvumo.
Baterijos talpa (kWh) nustato, kiek ilgai galite naudoti prietaisus; galios rodiklis (kW) nurodo, kiek jų gali veikti vienu metu. Pavyzdžiui, 5 kWh baterija su 5 kW išvestimi suteikia didesnę akimirkinę galią nei 10 kWh vienetas, kurio galia 3 kW. Suderinkite nuolatinio išsikrovimo greitį su savo aukščiausią apkrovą turinčiais prietaisais:
Norėdami tiksliai išmatuoti sistemą:
Namams, kuriuose kasdien sunaudojama 30 kWh, kurių didžiausia galia yra 8 kW, naudinga 15 kWh baterija, kurios galia yra 10 kW. Modulinės sistemos leidžia ateityje plėsti energijos poreikį.
Saulės energijos ir baterijų sistemos sujungia ant stogo montuojamas plokštes ir buitinio naudojimo kaupiklius, kad žmonės galėtų išlaikyti perteklinę saulės energiją, o ne siųsti visą tą energiją atgal į elektros tiekimo kompaniją. Dauguma šiuolaikinių sistemų naudoja LiFePO4 baterijas kartu su specialiais hibridiniais keitikliais, kurie vienu metu tvarko abi užduotis. Šie įrenginiai paima nuolatinę srovę iš plokščių ir paverčia ją įprasta buitine elektra, tuo pačiu kaupdami perteklių baterijų bankuose. Kiek tai padeda sumažinti priklausomybę nuo tinklo, labai skiriasi priklausomai nuo kelių veiksnių. Kai kurie tyrimai rodo, kad namų savininkai gali sumažinti savo priklausomybę nuo išorinių energijos šaltinių nuo keturiasdešimties procentų iki aštuongerių dešimtųjų procentų, kai elektros tarifai yra aukščiausi. Žinoma, realūs rezultatai labai priklauso nuo vietos sąlygų ir įrangos kokybės.
Apytiksliai nuo 2015 m. saulės energijos įrenginiai paprastai gerai veikia su baterijomis, kai yra prijungiami per AC kopijavimą, kas iš esmės reiškia baterijos prijungimą tiesiai prie pagrindinio elektros skydo. Tačiau senesniems modeliams su eilutės keitikliais situacija tampa šiek tiek sudėtingesnė. Namų savininkams gali prireikti visiškai įsivesti kitą keitiklį arba pereiti prie vieno iš naujesnių hibridinių modelių, kurie geba tvarkyti abiejų krypčių energijos srautą. Gera žinia ta, kad dauguma žmonių pastebi pakankamai neblogą grąžinamumą, atnaujinę sistemą. Tyrimai rodo, kad per maždaug 8–12 metų grąžinama nuo pusės iki trijų ketvirtadalių investicijos sumos dėka mažesnių elektros sąskaitų ir rezervinės energijos tiekimo gedimų metu. Neblogai, jei siekiama padidinti namų savarankiškumą.
Norint užtikrinti, kad viskas tinkamai veiktų kartu, pirmiausia reikia patikrinti keletą pagrindinių dalykų. Įtampa turi atitikti viena kitą, paprastai apie 48 voltus kaip standartinis matas. Galios rodikliai taip pat turi būti tinkamai suderinti tarp komponentų. Pavyzdžiui, kai kas nors sumontuoja 10 kilovatų saulės energijos sistemą kartu su baterijų kaupimo sistema, turinčia apie 13,5 kilovatvalandės energijos. Šiuo atveju tinkamas invertorius nuolatos tvarkytųsi nuo septynių iki dešimties kilovatų, neperkaistant ir nesugedant. Šiuolaikiniais laikais daugelis žmonių teikia pirmenybę hibridiniams inverteriams, nes jie vienu metu atlieka kelias užduotis – keičia saulės šviesą į elektros energiją, valdo, kiek energijos yra kaupiama baterijose, ir net bendrauja su vietine elektros tinklo sistema vienu vieninteliu prietaisu. O be to, nereikėtų pamiršti atvirų ryšio standartų, tokių kaip CAN magistralės technologija, kuri padeda skirtingų gamintojų įrangai sklandžiai dirbti kartu, o ne kelti problemų ateityje.
Viena šeima įsirengė 10 kW saulės energijos sistemą kartu su 15 kWh baterijų kaupimo vienetu ir pastebėjo, kad priklausomybė nuo elektros tinklo smarkiai sumažėjo – metinis lygis nukrito iki tik 17 %. Karštomis vasaros dienomis jie galėjo saugoti perteklinę saulės energiją, gautą per pietus, ir vėliau naudoti ją vakare, kai veikė kondicionieriai, kas leido sutaupyti apie 220 JAV dolerių kiekvieną mėnesį brangioms viršutinėms tarifų kainoms. Žymiai pasikeitė situacija ir žiemą. Laikydami tam tikrą baterijų energijos atsargą specialiai šildymui ryte, jų gebėjimas vartoti pačių pagamintą elektrą išaugo nuo apie 30 % iki beveik 70 %. Visa sistema iš pradžių kainavo 18 000 JAV dolerių, tačiau dėl protingų sąnaudų taupymo būdų bei gautinų federalinių mokesčių lengvatų už tokius žaliuosius investicijų projektus, ji jau pradėjo atsipirkti.
Buitiniai baterijų sistemos pradinės išlaidos svyruoja nuo 10 000 iki 20 000 JAV dolerių, priklausomai nuo talpos ir technologijos. Nuo 2020 m. kainos sumažėjo 40 % dėl litio jonų technologijų tobulėjimo ir didėjančio plitimo. Federalinės mokesčių nuolaidos ir vietinės grąžinamosios dotacijos daugelyje regionų padengia 30–50 % įrengimo išlaidų, žymiai sumažindamos faktines sąnaudas.
Namų savininkai, turintys saulės baterijas ir energijos kaupimo sistemas, vengia 60–90 % brangaus valandinio tinklo suvartojimo, todėl aukšto tarifo zonose kasmenes sąskaitas sumažina 100–300 JAV dolerių. Kaupdami saulės energiją dienos metu ir naudodami ją brangesniais vakaro tarifais – strategija, vadinama energijos arbitražu – namų ūkiai gauna didesnį kontrolę virš savo energijos sąnaudų.
Dauguma sistemų atsipirko per 7–12 metų, priklausomai nuo:
2024 m. atlikto tyrimo duomenimis, 68 % baterijų savininkų investicijas atsipirko greičiau nei tikėtasi, kas buvo padaryta dėl derinio – taupymo ir didesnio atsparumo naudą.
Namų savininkai, gyvenantys regionuose su laiku pagrįstais elektros tarifais ar nestabiliais elektros tinklais, pastebi, kad baterijų saugyklos ilguiškai atsipirko tiek finansiškai, tiek praktiškai. Apie 72 % žmonių, kurie tokias sistemas naudoja jau maždaug trejus metus, sako esą patenkinti, daugiausia todėl, kad jų mėnesiniai sąskaitų dydžiai išlieka stabilūs ir jiems nerūpi tiek, kai dingsta elektra. Žinoma, naujesnė technologija, tokia kaip kietojo kūno baterijos, ateityje galbūt dar pagerins rezultatus, tačiau šiuo metu dauguma žmonių gerus rezultatus gauna naudodami litio jonų sistemas. Šios sistemos šiandien veikia pakankamai gerai, kad padėtų namų ūkiams tapti mažiau priklausomiems nuo tinklo, neprarandant pinigų.