Înaltă tensiune sau joasă tensiune – care este soluția potrivită pentru sistemele de stocare a energiei fotovoltaice Leave a comment

Ultimii ani au confirmat că soluțiile de stocare nu mai fac excepția, ci par a fi parte integrantă a discuțiilor privind sistemele solare fotovoltaice. La marile targuri de profil, pavilioane intregi sunt dedicate soluțiilor de stocare a energiei. Din start trebuie sa precizam ca toate referilile se fac la produse de buna calitate, cele indoielnice neputand fi luate in discutii privind eficienta sau rentabilitatea. În urma analizei tendintelor se pot retine trei lucruri:

  1. Soluțiile devin din ce în ce mai mature, o a doua sau chiar a treia generație de produse asociate cu performanțe mai bune și costuri mai mici sunt disponibile pe piață
  2. Jucători noi și mai mari, inclusiv producătorii de echipamente auto, înlocuiesc start-up-urile.
  3. Există acum concepte diferite pentru integrarea bateriilor – după cum se vede din produsele oferite pietei chiar si de catre firma noastra.

Nu am descris pina acum, dar unul dintre subiectele “fierbinți” este problema tensiunii adecvate a bateriei pentru sistemele de stocare rezidențiale. De data aceasta vrem să aruncăm o privire mai atentă dacă chiar există “o tensiune corectă” care să fie utilizată la acet gen de aplicatii.

După verificarea și gruparea ofertei complete, vedem două centre de greutate generale: “sisteme de joasă tensiune” în domeniul 48V DC, care concurează cu “sisteme de înaltă tensiune” de până la 400V DC, furnizorii fiecăruia pretinzand ca furnizeaza solutia optima. Pentru a evalua beneficiile și dezavantajele fiecărei abordări, trebuie să examinăm mai îndeaproape bateria însăși și tehnologia sistemului. Electronica de putere pentru cuplarea bateriei la sistemul de generare și distribuție a energiei pare, în special, să facă diferenta. 

Tehnologia sistemului 

Pentru a conecta o baterie de curent continuu la o rețea de distribuție AC, sunt necesare electronice de putere, indiferent de problema cuplajului AC sau DC. Dacă ne uităm la tehnologia acumulatorului și ne imaginam un invertor standard cu MPPT, o legătură DC și o punte semiconductoare pe partea rețelei, cele mai scăzute costuri ale sistemului pentru integrarea bateriilor vor fi realizate cu cele mai simpliste solutii ingineresti.

In cazul in care se pune aceasta problema unor ingineri cu experienta in domeniul electronicii de putere, solutiile rezultate vor fi cel mai probabil, cuplarea bateriilori la linia de curent continuu a invertorului. Cu un efort minim pe bobine și întrerupătoare (sunt necesare doar doua), această topologie este imbatabilă în ceea ce privește costurile.

Pentru utilizarea acestei abordări, diferența de tensiune între legătura DC și baterie nu trebuie să depășească un raport de 4: 1 pentru a garanta o eficiența acceptabilă. Ca exemplu practic, o baterie care trebuie conectată la o legătură de 400V DC nu ar trebui să furnizeze o tensiune minimă mai mică de 100 V. Tensiunile mai scăzute ale acumulatorului ar presupune o separare galvanică, ceea ce înseamnă un transformator și mai multe întrerupătoare și deci costuri mai mari. Deci, în general, bateriile de înaltă tensiune permit costuri mai scăzute ale sistemului – dacă integrarea sistemului se face în mod corespunzător și există anumite grade obligatorii de libertate în proiectare. Dar cum rămâne cu costurile bateriilor?

Bateria

Să începem cu o capacitate adecvată a bateriei care să se potrivească perfect nevoilor sistemului rezidențial. Există mai mulți factori care trebuie luați în considerare, cum ar fi adâncimea descărcării (DOD), consumul de energie, profilul FV, funcționarea ca backup etc. Cu toate acestea, să presupunem că capacitatea tipică utilizabilă a bateriei va fi cuprinsă între 2kWh și 8kWh. Dacă doriți să realizați o putere de 2kWh cu 48V, dimensiunea celulei bateriei va fi de aproximativ 42Ah. Dacă cineva vrea să o aibă la nivelul de 400V, celula trebuie să se micșoreze la 4Ah. Făcând același calcul pentru 8kWh, mărimea celulei ar fi de aproximativ 170Ah pentru mai mică și 20Ah pentru tensiune mai mare.

Acum este momentul să aruncam o privire asupra disponibilității celulelor și asupra costurilor sistemului. În general, celulele cu dimensiunea inferioară sunt celulele tip xx650, rotunde, oferind de obicei cele mai mici costuri / kWh. Celulele din gama de 40-60 Ah sunt binecunoscute și utilizate în lumea automobilelor, deci acestea sunt de asemenea, celule foarte competitive si în ceea ce privește costul. Acum, dacă costul celulelor nu sunt problema, ce altceva ar putea fi? În mod rezonabil, va fi vorba de definirea celei mai mici unități de acumulator, de flexibilitate – dimensiunea fixa a pachetului fix sau flexibilitatea dimensionala, extinderea retroactivă a sistemului de baterii, tehnologia bateriilor și sinergiile cu alte piețe.

Modulele 48V sunt disponibile și acceptate ca standard pentru piața telecomunicațiilor – modulele pot fi găsite de la diferiți producători în diferite dimensiuni, variind de la undeva de la 1kWh la 4kWh – dacă se utilizează baterii Li-Ion. Bateriile de 48V sunt cu siguranță mai potrivite dacă doriți să utilizați baterii de tehnologii diferite. Cu o paralelizare fie la nivel de celulă, fie la nivel de modul, pot fi acoperite toate capacitatile de stocare necesare (dar acest lucru este însoțit de costuri mai mari). Pe de altă parte, alte tehnologii pot acoperi o gamă largă de dimensiuni de stocare, fără costuri suplimentare ale sistemului. Flexibilitatea sistemului de înaltă tensiune este mai limitată – acoperirea pentru dimensiunile mai mici de stocare va duce la un design foarte specific, iar nivelul tensiunii probabil nu va fi la 400V, ci mai mic. Inalta tensiune în sistemele rezidențiale este un subiect specific bateriilor litiu-ion, și cele mai multe alte tehnologii vor avea mari dificultăți în urmărirea acestei tendințe.

Concluzie

Deși campaniile de marketing ale diverșilor furnizori susțin că au găsit singura modalitate corectă de a rezolva problema stocarii rezidențiale, aceasta nu este o problemă simplă de privit in alb si negru. Tensiunile mai scăzute ale bateriilor oferă costuri mai bune pentru baterii la costuri mai ridicate de integrare a sistemului, în timp ce tensiunile mai mari au acest raport in mod invers. În cele din urmă, integrarea exactă și corecta a sistemului poate reduce costurile. Pentru a închide, permiteți-ne o ultimă observație: cu cât prețurile bateriilor scad mai mult, cu atât mai mult performantele sistemului se focalizeaza și, în consecință, trebuie să se investească mai multă precizie în proiectarea sistemului. 

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

SHOPPING CART

close