В современном мире зависимость от электрической энергии для повседневной деятельности неоспорима. С ростом интереса к источникам возобновляемых источников энергии, многие домовладельцы рассматривают решения вне сети или системы резервного копирования для обеспечения непрерывного источника питания. Центральным для этих решений является система хранения энергии , в частности, батареи батареи, которые хранят энергию для последующего использования. Определение подходящего размера батареи для питания дома является сложной задачей, которая включает в себя понимание моделей энергопотребления, технологии батареи и конфигурации системы.
Чтобы точно определить банк аккумулятор, важно оценить среднее потребление энергии домохозяйства. Это включает в себя расчет общих часов ватт (WH), используемых ежедневно. Такие приборы, как холодильники, системы освещения, единицы отопления и охлаждения, а также электронные устройства, способствуют общему спросу на энергию. Перечислив все электрические устройства и соответствующие рейтинги мощности и продолжительность использования, можно оценить общее ежедневное потребление энергии.
Например, типичная американская домохозяйство потребляет приблизительно 30 кВт -ч в день. Тем не менее, эта цифра может значительно различаться в зависимости от таких факторов, как размер дома, количество пассажиров и энергоэффективность приборов. Сезонные изменения также влияют на использование энергии, с более высоким потреблением во время экстремальных погодных условий из -за требований к отоплению или охлаждению.
Тип выбранной технологии батареи влияет на размер и эффективность батареи. Общие типы батареи включают свинцово-кислоту, литий-ион и проточные батареи. Ведущие аккумуляторы, такие как батареи, используемые в автомобильных приложениях, являются экономически эффективными, но имеют более короткие сроки и более низкую глубину разряда (DOD) по сравнению с литий-ионными батареями.
Литий-ионные батареи предлагают более высокую плотность энергии, более длительный срок службы и больший DOD, что делает их популярным выбором для хранения энергии жилой энергии. Обычно они могут быть выписаны до 80-90%, не влияя на их продолжительность жизни. Это означает, что для хранения такого же количества полезной энергии требуется меньше батарей по сравнению с свинцово-кислой батареями. Тем не менее, литий-ионные батареи более дорогие заранее.
Поточные батареи, хотя и реже в условиях жилья, обеспечивают такие преимущества, как масштабируемость и длительный велосипедный срок службы. Они подходят для крупномасштабного хранения энергии, но не могут быть экономически эффективными для отдельных домохозяйств из-за их сложности и размера.
Глубина разряда является важным фактором в размере батареи. Это указывает на процент используемой батареи. Батареи с более высоким допустимым DOD могут использовать большую их емкость, уменьшая общее количество необходимых батарей. Тем не менее, часто сдача батарей в их максимальный DOD может сократить их продолжительность жизни. Следовательно, баланс должен быть достигнут между полезной способностью и долговечностью.
Расчет емкость батареи включает в себя несколько этапов:
1. Определите ежедневное использование энергии : как упоминалось ранее, рассчитайте общее ежедневное потребление энергии в киловатт-часах (кВтч).
2. Решите дни автономии : это относится к количеству дней, когда батарея батарея должна обеспечивать питание без зарядки, что имеет решающее значение в периоды низкой солнечной энергии или ветра.
3. Учет потери системы : инверторы и другие компоненты системы могут вводить потери энергии, как правило, около 5-15%. Важно включить это в расчеты.
4. Рассчитайте общую требуемую мощность : умножьте ежедневное использование энергии на дни автономии, а затем корректируйте потери системы.
5. Отрегулируйте аккумуляторную оболочку : разделите общую необходимую емкость на максимальную DOD выбранного типа батареи, чтобы найти общую необходимую емкость батареи.
Предполагая ежедневное использование 30 кВтч, 2 дня автономии, 10% потерь системы и использование литий-ионных батарей с 90% DOD:
- Общая энергия необходима: 30 кВтч/день × 2 дня = 60 кВтч
- Скорректировано на потери: 60 кВтч / (1 - 0,10) = 66,67 кВтч
- Скорректирован для DOD: 66,67 кВтч / 0,90 = 74,07 кВтч
Следовательно, требуется батарея с емкостью приблизительно 74 кВт -ч.
Конфигурация батареи влияет на его производительность и безопасность. Батареи могут быть подключены последовательно, параллельны или комбинации как для достижения желаемого напряжения и емкости. Серийные соединения увеличивают напряжение, в то время как параллельные соединения увеличивают емкость.
Для жилых приложений общее напряжение системы составляет 12 В, 24 В и 48 В. Более высокие напряжения системы уменьшают количество тока для данного уровня мощности, что может повысить эффективность и снизить толщину требуемой проводки.
Правильная конструкция и установка жизненно важны для безопасности. Защита от перерыва, соответствующие размеры проводки и вентиляция являются важными компонентами. Литий-ионные батареи требуют, чтобы системы управления аккумуляторами (BMS) для мониторинга и защиты от чрезмерной заряды, глубоких сбросов и экстремальных температур.
Банки батареи часто в паре с возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечные панели или ветряные турбины. Размер системы возобновляемых источников энергии должен соответствовать требованиям зарядки батареи. Важно гарантировать, что генерируемая энергия может адекватно перезарядить батареи в разумные сроки.
Солнечные энергетические системы популярны для жилого использования из -за их масштабируемости и снижения затрат. При интеграции с батареем батареи компоненты, такие как контроллеры заряда и инверторы, необходимы для управления потоком энергии и преобразования его в полезные формы для бытовых приборов.
Инверторы конвертируют мощность постоянного тока, хранящуюся в батареях, в мощность переменного тока, используемая домашними устройствами. Выбор инвертора с соответствующей мощностью и эффективностью имеет решающее значение. Некоторые передовые инверторы предлагают гибридные функции, позволяющие обеспечить беспрепятственное переключение между мощностью сетки и мощностью батареи, оптимизируя использование энергии.
Инвестирование в банк батареи и систему возобновляемой энергии требует значительных авансовых затрат. Общая стоимость включает батареи, солнечные панели или ветряные турбины, инверторы и расходы на установку. Тем не менее, долгосрочная экономия по счетам за энергетику и потенциальные стимулы могут компенсировать эти затраты с течением времени.
Финансовые стимулы, такие как налоговые льготы, скидки и чистые полисы, могут улучшить прибыль от инвестиций. Кроме того, растущая стоимость электроэнергии сетки и снижение стоимости возобновляемых технологий делают эти системы более привлекательными.
Помимо экономии затрат, использование батареи с возобновляемыми источниками энергии снижает зависимость от ископаемого топлива, снижая выбросы парниковых газов. Это способствует сохранению окружающей среды и согласуется с глобальными усилиями по борьбе с изменением климата.
Регулярное техническое обслуживание обеспечивает долговечность и эффективность батареи. Требования к техническому обслуживанию варьируются в зависимости от типа батареи. Ведущие аккумуляторы могут потребовать периодического заправки воды и коррозии, в то время как литий-ионные батареи обычно имеют более низкие потребности в техническом обслуживании из-за их герметичной конструкции.
Системы мониторинга могут помочь отслеживать производительность и выявлять проблемы на раннем этапе. Хорошо удержанная система батареи может длиться несколько лет, а литий-ионные батареи обычно длится от 10 до 15 лет.
Достижения в области технологий батареи продолжают улучшать плотность энергии, снижать затраты и повышать безопасность. Например, твердотельные батареи обещают более высокие возможности и более быстрое время зарядки. Кроме того, интеллектуальные системы управления энергией интегрируют искусственный интеллект для автоматического оптимизации энергопотребления и хранения.
Интеграция электромобилей (EV) в домашние энергетические системы является еще одной новой тенденцией. EVS может служить дополнительными единицами хранения энергии, что позволяет двунаправить поток энергии между транспортным средством и домом, известной как технология транспортного средства на грид (V2G).
Определение подходящего размера батареи для питания дома включает в себя полное понимание моделей энергопотребления, технологий батареи и интеграции системы. Тщательно оценивая потребности домохозяйств и учитывая такие факторы, как глубина выписки, дни автономии и потери системы, можно спроектировать эффективное и надежное решение для хранения энергии.
Инвестирование в систему хранения энергии не только обеспечивает энергетическую независимость, но и способствует экологической устойчивости. По мере продвижения технологий эти системы становятся более доступными и неотъемлемыми для современных домохозяйств, стремящихся к устойчивости по сравнению с перебоями в электроэнергии и растущих затрат на энергию. Правильное планирование и консультации с профессионалами в области энергетики могут гарантировать, что батарея удовлетворяет конкретные потребности домохозяйства, обеспечивая долгосрочные выгоды.
