EN
Швидкі посилання
Рішення для зберігання електроенергії в домашніх акумуляторах дозволяють накопичувати зайву електроенергію, отриману або з електромережі, або від відновлюваних джерел, таких як сонячні панелі, щоб використовувати її за необхідності. Така система зазвичай включає кілька компонентів, які працюють разом: безпосередньо блоки акумуляторів, інвертор, який перетворює постійний струм на змінний, та так звану систему управління батареєю (BMS). Ця система BMS відіграє ключову роль у забезпеченні безпеки та ефективної роботи всієї установки. Літій-іонні акумулятори стали найпоширенішим вибором для більшості нових установок, оскільки вони займають менше місця і мають значно довший термін служби порівняно зі старими варіантами на основі свинцево-кислих батарей. Вони забезпечують приблизно втри-п'ять разів більше циклів заряду перед заміною, що робить їх набагато економнішими в довгостроковій перспективі, незважаючи на вищі початкові витрати.
Коли електромережа виходить з ладу, домашні резервні батареї починають працювати майже миттєво, зазвичай швидше, ніж ті старі переносні генератори, на які люди досі покладаються. Більшість систем об'ємом 10 кВт·год триматимуть все в робочому стані протягом приблизно 12–24 годин, забезпечуючи основні потреби, такі як робота холодильника, життєво важливе медичне обладнання та базове освітлення. Варіанти на основі літій-іонних акумуляторів набагато ефективніші, досягаючи ККД 90–95% у циклі заряд-розряд порівняно з 70–85% у свинцево-кислих аналогів. Це робить літій-іонні акумулятори набагато кращим вибором для будинків, які потребують надійного електроживлення під час аварій, особливо там, де відключення відбуваються регулярно протягом року.
Більшість будинків, які встановлюють акумулятори, обирають технологію літій-залізо-фосфату (LFP або LiFePO4), оскільки ці акумулятори займають приблизно 90% ринкової частки. Вони мають високу щільність енергії — від 150 до 200 Вт·год на кг, добре працюють із типовими сонячними інверторами та практично «вічні» — мова йде про 6000 циклів заряду, що еквівалентно приблизно 10–15 рокам експлуатації щодня. Особливу привабливість LFP надає їхня безпека порівняно з іншими варіантами. Хімія цих акумуляторів не схильна до загоряння, на відміну від деяких альтернатив. Крім того, вони набагато краще працюють за низьких температур, ніж багато конкурентів, і не потребують постійно працюючих складних систем охолодження, що економить гроші та простір у побутових умовах, де площа для встановлення може бути обмеженою.
Хоча свинцево-кислі акумулятори коштують на 50—70% менше спочатку (200–400 доларів за кВт·год), вони витримують лише 500–1000 циклів і мають нижчий ККД при зарядці/розрядці (70–80%). Їм також потрібне регулярне обслуговування, і вони швидко деградують, якщо розряджати нижче 50%, що обмежує їх придатність для щоденного використання з сонячними батареями та залишає їм лише роль резервного джерела живлення час від часу.
Сульфідно-натрієві акумулятори працюють у гарячому режимі, зазвичай при температурі від 300 до 350 градусів Цельсія, що є досить високим показником за будь-яких стандартів. Вони забезпечують ефективність близько 80–85 відсотків і мають добру термостійкість, однак ці характеристики обмежують їх використання переважно лабораторними умовами, а не побутовим застосуванням. Щодо редокс-акумуляторів, вони вирізняються вражаючим терміном служби понад 20 000 циклів заряду та можуть забезпечувати тривале розряджання протягом шести до дванадцяти годин або більше. Проте їхня вартість становить від 500 до 1000 доларів за кіловат-годину, до того ж вони потребують значного простору, через що їх доцільно використовувати в основному на великих об’єктах, таких як комерційні установи чи мікромережі, а не для окремих домашніх систем.
| Метрична | Літій-іонні (LFP) | Свинцево-кислотний | Редокс-потокові |
|---|---|---|---|
| Ефективність циклу заряду-розряду | 95—98% | 70—80% | 75—85% |
| Цикл життя | 6,000+ | 500—1 000 | 20 000+ |
| Обслуговування | Немає | Місячні перевірки | Щоквартальне замінення рідини |
| Небезпека пожежі | Низький | Середня | Незначне |
Акумулятори LFP забезпечують найкращий баланс для побутового використання — робота без обслуговування, висока ефективність і у два рази довший функціональний термін служби, ніж у свинцево-кислотних систем.
Споживання електроенергії в домогосподарстві визначає оптимальну ємність акумулятора. Середній американський будинок споживає 25—35 кВт·год на добу, проте необхідна ємність залежить від цілей використання:
| Сценарій використання | Пропонована ємність | Головні застосування |
|---|---|---|
| Резервне живлення базових споживачів | 5—10 кВт·год | Холодильник, освітлення, інтернет |
| Часткове перекриття споживання енергії | 10—15 кВт·год | Потреби в електроенергії ввечері, опалення/вентиляція/кондиціонування |
| Повне зберігання сонячної енергії | 15+ кВт·год | Увесь будинок, резервне живлення на кілька днів |
Літій-іонні системи вважаються найкращими завдяки їх масштабованості та високій ефективності.
Ємність акумулятора (кВт·год) визначає, як довго можна працювати від акумулятора; номінальна потужність (кВт) визначає, скільки приладів можна використовувати одночасно. Наприклад, акумулятор 5 кВт·год з виходом 5 кВт забезпечує більшу миттєву потужність, ніж блок 10 кВт·год з показником 3 кВт. Узгоджуйте швидкість безперервного розряду з найпотужнішими пристроями у вашому домі:
Щоб правильно визначити розмір системи:
Дому, який щодня використовує 30 кВт·год з піковим навантаженням 8 кВт, підійде акумулятор на 15 кВт·год із виходом 10 кВт. Модульні системи дозволяють майбутнє розширення в міру зростання потреб у енергії.
Сонячні системи з акумуляторами об'єднують панелі, встановлені на даху, і побутові накопичувачі, щоб люди могли зберігати надлишкову сонячну енергію замість того, щоб повертати всю цю енергію енергокомпанії. Більшість сучасних установок використовують акумулятори LiFePO4 разом із спеціальними гібридними інверторами, які виконують обидві задачі одночасно. Ці пристрої перетворюють постійний струм від панелей на звичайну побутову електрику, одночасно зберігаючи надлишки в акумуляторних батареях. Наскільки це допомагає зменшити залежність від мережі, значно варіюється залежно від кількох факторів. Деякі дослідження показують, що власники будинків можуть скоротити свою залежність від зовнішніх джерел електропостачання від сорока відсотків до високих вісімдесяти відсотків у періоди найвищих тарифів на електроенергію. Звичайно, реальні результати сильно залежать також від місцевих умов і якості обладнання.
Сонячні установки, встановлені приблизно з 2015 року, як правило, добре працюють із акумуляторами при підключенні через AC-зв'язку, що фактично означає підключення акумулятора безпосередньо до головного електричного щита. Однак для старіших систем із стрічковими інверторами справи ускладнюються. Власникам житла, можливо, доведеться встановити окремий інвертор або перейти на одну з нових гібридних моделей, здатних керувати потоком енергії в обох напрямках. Гарна новина полягає в тому, що більшість людей отримують досить непоганий фінансовий повернення після модернізації. Дослідження показують, що приблизно від половини до трьох чвертей вартості повертається протягом приблизно 8–12 років завдяки нижчим рахункам за електроенергію та наявності резервного живлення під час відключень. Це непоганий результат для збільшення автономності будинків.
Коли йдеться про те, щоб усе працювало разом належним чином, спочатку варто перевірити кілька основних моментів. Напруга повинна відповідати одна одній, зазвичай це приблизно 48 вольт як стандартний показник. Також потужності мають правильно узгоджуватися між компонентами. Наприклад, коли хтось встановлює сонячну панель потужністю 10 кіловат на разі з акумуляторною системою зберігання енергії об'ємом близько 13,5 кіловат-годин. У цьому випадку правильний інвертор повинен безперервно працювати з потужністю від семи до десяти кіловат без перегріву чи виходу з ладу. У наш час багато людей віддають перевагу гібридним інверторам, оскільки вони виконують кілька завдань одночасно — перетворюють сонячне світло на електроенергію, контролюють обсяг енергії, що накопичується в акумуляторах, і навіть взаємодіють із місцевою електромережею всередині одного пристрою. І не варто забувати про відкриті стандарти зв'язку, такі як технологія CAN bus, яка допомагає різноманітному обладнанню від різних виробників успішно працювати разом, замість того щоб створювати проблеми в майбутньому.
Одна сім'я встановила 10-кВт сонячну енергосистему разом із акумуляторною батареєю на 15 кВт·год і побачила, що їхня залежність від електромережі різко знизилася — до всього 17% на рік. У спекотні літні місяці вони могли зберігати надлишкову сонячну енергію, отриману опівдні, і використовувати її пізніше для роботи кондиціонерів увечері, що дозволяло економити приблизно по 220 доларів щомісяця на дорогих тарифах пікового навантаження. Суттєві зміни відбулися також узимку. Зберігаючи частину енергії в акумуляторі спеціально для потреб опалення рано зранку, вони збільшили показник самоспоживання з приблизно 30% до майже 70%. Повний комплект спочатку коштував 18 000 доларів, але вже почав окупатися завдяки розумній економії на комунальних тарифах, а також чудовим федеральним податковим кредитам, доступним для екологічних інвестицій такого типу.
Побутові акумуляторні системи коштують від 10 000 до 20 000 доларів США на початку, залежно від ємності та технології. Ціни знизилися на 40% з 2020 року завдяки досягненням у виробництві літій-іонних батарей і зростанню їхнього поширення. Федеральні податкові кредити та місцеві знижки покривають від 30 до 50% вартості встановлення в багатьох регіонах, значно зменшуючи фактичні витрати.
Власники будинків із сонячними панелями та системами зберігання уникнули від 60 до 90% використання мережі в години пікового навантаження, зменшуючи щомісячні рахунки на 100–300 доларів у районах із високими тарифами. Зберігаючи сонячну енергію вдень і використовуючи її ввечері, коли тарифи вищі (стратегія, відома як енергетичний арбітраж), домогосподарства отримують більший контроль над своїми енерговитратами.
Більшість систем досягає точки беззбитковості за 7–12 років, що залежить від:
Дослідження 2024 року показало, що 68% власників акумуляторів окупили свої витрати швидше, ніж очікувалося, завдяки поєднанню економії та підвищення надійності.
Власники житла в регіонах із тарифами на електроенергію, які залежать від часу доби, або нестабільною електромережею, виявляють, що встановлення акумуляторних систем дійсно вигідне як фінансово, так і практично з часом. Приблизно 72% людей, які користуються такими системами близько трьох років, кажуть, що задоволені ними, головним чином тому, що їхні щомісячні рахунки залишаються стабільними, і вони менше хвилюються, коли вимикається світло. Звичайно, новіші технології, такі як твердотільні акумулятори, можуть зробити все ще кращим у майбутньому, але зараз більшість людей отримують хороші результати від систем на основі літій-іонних акумуляторів. Ці системи достатньо добре працюють уже сьогодні, щоб допомогти домогосподарствам стати менш залежними від електромережі, не руйнуючи при цьому бюджет.