Η παγκόσμια αγορά αποθήκευσης ενέργειας θα ξεπεράσει μέχρι το 2017 τα 19 δισεκατομμύρια δολάρια (8,1 δισ. ευρώ)
Τι είναι αυτό που κάνει μια καλή ηλιακή μπαταρία; Ποιά τα τεχνικά στοιχεία, μιας ηλιακής μπαταρίας;
Δεδομένου ότι η αποθήκευση ηλιακής ενέργειας σε μπαταρίες είναι ακόμα σχετικά νέα στην αγορά, δεν υπάρχουν ενιαίες κατευθυντήριες γραμμές για τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους, γεγονός που καθιστά δύσκολο να αξιολογήσει και να συγκρίνει κανείς διάφορες μπαταρίες. Τα φωτοβολταϊκό περιοδικό “φωτόνιο” (10/2012) ήταν η πρώτη εκδόση, στην οποία αναπτύσσονται όλες τις επισκοπήσεις της αγοράς για την αποθήκευση της ενέργειας, από την οποία το Sunblog, με την βοήθεια νέων πληροφοριών από το διαδίκτυο συγκέντρωσε τα παρακάτω βασικά τεχνικά στοιχεία για την αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας.
Η ενασχόληση με τα τεχνικά στοιχεία μιάς ηλιακής μπαταρίας ξεκινά με το βασικό ερώτημα του τι είδους ρεύμα είναι σε θέση να αποθηκεύσει μιά ηλιακή μπαταρία: συνεχόμενο ή εναλλασσόμενο; Η απάντηση είναι συνεχόμενο.
Δεδομένα και μεγέθη που περιγράφουν τη δύναμη και την απόδοση μιάς ηλιακής μπαταρίας:
Τεχνολογία
Σήμερα υπάρχουν στην αγορά δύο τεχνολογίες:
α. με βάση το μόλυβδο (μολύβδου-οξέος) και
β. ιόντων λιθίου.
Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος δοκιμάζονται σήμερα έντονα, αφού έχουν οικονομικό πλεονέκτημα, αλλά η αποτελεσματικότητα τους είναι ακόμη αισθητά μικρότερη από αυτή των ιόντων λιθίου.
Μνήμη / χωρητικότητα της μπαταρίας (ονομαστική ικανότητα)
Η χωρητικότητα αποθήκευσης της ηλιακής μπαταρίας υποδεικνύει πόση ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να αποθηκεύσει η μπαταρία με μια πλήρη φόρτιση. Η χωρητικότητα είναι μια τεχνική προδιαγραφή του κατασκευαστή και εκφράζεται σε κιλοβατώρες(kWh).
Αποφόρτιση (DoD)
Μιά ηλιακή μπαταρία δεν μπορεί να αποφορτιστεί στο 100%, αφού η πλήρης αποφόρτιση βλάπτει την μπαταρία. Ως εκ τούτου, μια ηλιακή μπαταρία μπορεί να αποφορτίσει μόνο μεταξύ 50% και 90% της αποθηκευμένης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας.
Πραγματική χωρητικότητα της μπαταρίας
Η χωρητική ικανότητα των ηλιακών μπαταριών είναι μόνο θεωρητική, εξαιτίας της αποφόρτισης. Η πραγματική πρακτική ικανότητα μιάς ηλιακής μπαταρίας είναι συνεπώς μόνο η αξιοποιήσιμη χωρητικότητα αποθήκευσης. Για παράδειγμα, αν μια ηλιακή μπαταρία έχει χωρητικότητα 9 kWh και 80% δυνατότητα αποφόρτισης, η μπαταρία μπορεί ουσιαστικά να αποθηκεύσει “μόνο” 7,2 kWh (80% των 9 kWh).
Πλήρης κύκλος
Καθορίζει την διάρκεια ζωής και μετράει πόσες φορές μια ηλιακή μπαταρία μπορεί να αποφορτιστεί και να επαναφορτιστεί πλήρως.
Μερικός κύκλος
Μια ηλιακή μπαταρία μπορεί να αδειάσει μόνο ελαφρώς και στη συνέχεια να επαναφορτιστεί. Οι επιπτώσεις αυτής της διαδικασίας στη διάρκεια ζωής της μπαταρίας δεν έχουν ακόμη ερευνηθεί επαρκώς.
Κύκλος ζωής / αριθμός πλήρη κύκλων
Τεχνικό χαρακτηριστικό του κατασκευαστή, για πόσους πλήρεις κύκλους, η ηλιακή μπαταρία είναι σχεδιασμένη. Οι σημερινές μπαταρίες έχουν διάρκεια ζωής έως 7.000 πλήρεις κύκλους. Μετά την επίτευξη του κύκλου ζωής η μπαταρία έχει χωρητικότητα στο 80% της αρχικής ονομαστικής της ισχύος και μπορεί θεωρητικά να χρησιμοποιηθεί περαιτέρω.
Διάρκεια ζωής
Η διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας αποθήκευσης βρίσκεται σε άμεση σχέση με τους πλήρεις κύκλους. Με την υπόθεση, ότι μιά μπαταρία θα φορτιστεί πλήρως και θα αποφορτιστεί περίπου 200 φορές τον χρόνο, με 7.000 πλήρεις κύκλους η ηλιακή μπαταρία θα έχει διάρκεια ζωής 35 χρόνια.
Μέγιστη φόρτιση / αποφόρτιση C-Rate
Πλυντήρια και άλλες τεχνικές συσκευές απαιτούν πολλή ηλεκτρική ενέργεια για ένα σύντομο χρονικό διάστημα, δημιουργώντας έτσι το λεγόμενο φορτίο αιχμής. Το άν αυτή η αιχμή μπορεί να καλύπτεται πλήρως με την αποθηκευμένη ενέργεια της μπαταρίας, μπορεί να υπολογιστεί από τη μέγιστη ισχύ αποφόρτισης (σε kW). Πόσο γρήγορα θα αποφορτιστεί η μπαταρία σε σχέση με τη χωρητικότητα αποθήκευσης, το περιγράφει η C-Rate. Μια μπαταρία που αποφορτίζεται εντελώς μέσα σε μία ώρα, έχει την τιμή 1C. Πόσο γρήγορα μπορεί στη συνέχεια να επαναφορτιστεί, υποδεικνύει έμμεσα την μέγιστη ισχύ φόρτισης.
Αποδοτικότητα του συστήματος
Οι μπαταρίες αποθήκευσης είναι ηλεκτροχημικές και ελέγχονται από τον ρυθμιστή φόρτισης και τον μετατροπέα. Έτσι επέρχονται όπως και με όλες τις τεχνικές ηλκετρονικές συσκευές, απώλειες ισχύος. Οι οδηγίες του κατασκευαστών για αυτές τις απώλειες εξακολουθούν μέχρι σήμερα να είναι ανομοιογενή.
Σύνδεση
Οι μπαταρίες μπορούν να συνδεθούν στο φωτοβολταϊκό σύστημα είτε “μετά” τους μετατροπείς της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης(ΑC-σύζευξη) ή “πριν” τους μετατροπείς στο ενδιάμεσο κύκλωμα(DC-σύζευξη). Η σύνδεση πρίν τον μετατροπέα του φωτοβολταϊκού οδηγεί σε μια ελαφρώς υψηλότερη αποτελεσματικότητα, αλλά δεν γίνεται σε μεταγενέστερη εγκατάσταση της μπαταρίας σε υπάρχων φωτοβολταϊκό.
1-φάσης / 3 φάσεων
Τα φωτοβολταϊκά συστήματα έχουν 3 φάσεων τροφοδοσία στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, συνεπώς προτείνεται η σύνδεση μπαταρίας 3-φάσεων.
Άμεση τροφοδοσία στο δίκτυο
Η αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια μπορεί άμεσα να τροφοδοτεί το δίκτυο. Μπαταρίες με AC-σύζευξη απαιτούν έναν έχτρα μετρητή/διακόπτη, για να εμποδίζεται η αυτόματη απορρόφηση ρεύματος δικτύου και απανατροφοδότηση στο δίκτυο.
Επιλογή έκτακτης ανάγκης
Με την επιλογή έκτακτης ανάγκης σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, η ηλιακή μπαταρία αναλαμβάνει σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, την αυτόνομη τροφοδοσία του σπιτιού με το ρεύμα από το φωτοβολταϊκό σύστημα.
Κόστος ανά αποθηκευμένη κιλοβατώρα
Πόσο οικονομική είναι μια μπαταρία αποθήκευσης μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:
Ονομαστική χωτιτικότητα Χ αριθμός πλήρων κύκλων = θεωρητική ποσότητα αποθηκευμένης ενέργειας
Θεωρητική ποσότητα αποθηκευμένης ενέργειας Χ ποσοστό αποφόρτισης Χ ποσοστό αποτελεσματικότητας = πραγματική ποσότητα ενέργειας (αξιοποιήσιμη χωρητικότητα αποθήκευσης)
Τιμή λιανικής πώλησης / πραγματική ποσότητα ενέργειας = cents ανά kWh
Παράδειγμα υπολογισμού για μια ηλιακή μπαταρία:
Ονομαστική χωρητικότητα 8.1 kWh Χ 5000 πλήρεις κύκλους = 40.500 kWh θεωρητική ποσότητα αποθηκευμένης ενέργειας
40.500 kWh Χ 70% αποφόρτιση Χ 90% αποτελεσματικότητα = 25.515 kWh σε αξιοποιήσιμη χωρητικότητα αποθήκευσης
€ 13.900 λιανική τιμή / 25.515 kWh = 54 cents ανά kWh
Οι παραπάνω πληροφορίες βοηθούν στην κατανοήση και αξιολόγηση μιάς μπαταρίας αποθήκευσης. Ωστόσο για την αγορά μιάς ηλιακής μπαταρίας είναι απαραίτητη η συμβουλή των εγκαταστατών.
