A fotovoltaikus rendszerek hálózatra kapcsolt kapacitásának bővülése és az ebből fakadó hálózati hatás kedvezőbb feltételeket teremtett az energiatárolás fejlesztéséhez.
A fotovoltaikus energiatárolás abban különbözik a hálózatra kapcsolt energiatermeléstől, hogy akkumulátorokat használ a tároláshoz, valamint eszközöket az akkumulátorok töltéséhez és kisütéséhez; a kezdeti beruházás nagyobb lesz, de a lehetséges alkalmazások köre lényegesen szélesebb. Ebben a cikkben négy fotovoltaikus + energiatárolási alkalmazási forgatókönyvet mutatunk be, amelyek különböző alkalmazásoknak felelnek meg: fotovoltaikus hálózatra kapcsolt energiatárolási alkalmazási forgatókönyvek, fotovoltaikus hálózaton kívüli energiatárolási alkalmazási forgatókönyvek, hibrid hálózati energiatároló rendszer alkalmazási forgatókönyvek és fotovoltaikus mikrohálózati energiatárolási alkalmazási forgatókönyvek.
1. Forgatókönyv fotovoltaikus (PV) hálózaton kívüli energiatárolási alkalmazásokhoz
A hálózaton kívüli fotovoltaikus energiatároló és -termelő rendszereket egyre inkább alkalmazzák távoli hegyvidéki régiókban, áramtalanított területeken, szigeteken, kommunikációs bázisállomásokon és utcai világításban, valamint olyan helyeken, ahol önállóan működhetnek anélkül, hogy az elektromos hálózatra támaszkodnának.
A rendszert egy napelemes rendszer, egy napelemes inverter, egy akkumulátoros tároló és egy terhelés alkotja. Világítás alatt a napelemes rendszer a napenergiát elektromos energiává alakítja, és egyidejűleg az inverz vezérlésű integrált gépen keresztül árammal látja el a terhelést, valamint tölti az akkumulátorcsomagot; fény nélkül az akkumulátor az inverteren keresztül táplálja a váltakozó áramú terhelést.
A hálózaton kívüli fotovoltaikus energiatermelő rendszereket kifejezetten olyan régiókban történő telepítésre tervezték, ahol nincsenek elektromos hálózatok, vagy gyakori áramkimaradások tapasztalhatók. Ezek a rendszerek „tárolás és felhasználás” vagy „először tárolás, majd felhasználás” módon működnek, hasonlóan ahhoz, ahogyan a faszenet a hóban szállítják. „A faszénbe ágyazódott hó” Azokon a területeken, ahol nincs elektromos hálózat, vagy gyakori áramszünetek vannak, amelyek a családokat érintik, a hálózaton kívüli rendszerek rendkívül praktikusak.
2. Forgatókönyvek fotovoltaikus hibrid hálózati energiatárolási alkalmazásokhoz
A fotovoltaikus hibrid hálózati energiatároló rendszereket gyakran alkalmazzák gyakori áramkimaradások idején. A magas önfogyasztási tarifák megakadályozzák az internetre irányuló többlettermelést; a csúcsidőszaki tarifák jelentősen drágábbak, mint a völgyi tarifák és az alternatív alkalmazások tarifái.
A rendszert napelemes modulokból, hálózatról leválasztott és hálózatra csatlakoztatott napelemes integrált gépekből, akkumulátorcsomagokból, terhelésekből és egyéb alkatrészekből álló fotovoltaikus rendszerek alkotják. Fény jelenlétében a fotovoltaikus rendszer a napenergiát elektromos energiává alakítja, és feltölti az akkumulátortelepet, miközben a napelemes vezérlő inverteren keresztül árammal látja el a terhelést; fény hiányában az akkumulátor tölti a napelemes vezérlő invertert, és ezt követően árammal látja el a váltakozó áramú terhelést.
A töltés-/kisütésvezérlők és akkumulátorok beépítése a hálózatra csatlakoztatott és a hálózaton kívüli rendszerbe körülbelül 30-50%-kal növeli az összköltséget a hálózatra csatlakoztatott energiatermelő rendszerhez képest. Ez a kiegészítés azonban kibővíti a rendszer alkalmazási lehetőségeit. Először is, a fotovoltaikus rendszer konfigurálható úgy, hogy a nagy áramigény időszakaiban névleges kapacitásán termeljen energiát, ezáltal csökkentve az áramköltségeket. Másodszor, a fotovoltaikus rendszer töltése hálózaton kívüli üzemmódban, és kisütése a csúcsidőszakban lehetséges, kihasználva a csúcs- és völgyszegmensek közötti árkülönbséget. Végül, abban az esetben, ha a hálózat nem érhető el, a fotovoltaikus rendszer tartalék áramforrásként működik, és az inverter kikapcsolható, hogy hálózaton kívüli üzemmódban működjön. Jelenleg ezt a forgatókönyvet gyakrabban alkalmazzák a fejlett országokban külföldön.
3. Hálózatra kapcsolt fotovoltaikus energiatároló rendszerek alkalmazásának forgatókönyvei
Hálózatra kapcsolt energiatároló fotovoltaikus energiatermelő rendszer, amely váltakozó áramú csatolású üzemmódban működik, túlnyomórészt fotovoltaikus és energiatároló komponenseket használva. Amellett, hogy növeli az öntermelt saját fogyasztás és a földi fotovoltaikus elosztótárolás arányát, az ipari és kereskedelmi fotovoltaikus energiatárolást és egyéb lehetséges alkalmazásokat, a rendszer képes a többlet villamosenergia-termelés tárolására is.
A napelemmodulok alkotják a fotovoltaikus tömböt, amelyet egy akkumulátorcsomag, egy töltési/kisütési vezérlő (PCS) és egy energiafogyasztó terhelés egészít ki. Azokban az esetekben, amikor a napenergia nem éri el a terhelési teljesítményt, a rendszert részben napenergia és a hálózat táplálja. Fordítva, amikor a napenergia meghaladja a terhelési teljesítményt, a napenergia egy részét a terhelés energiaellátására használják fel, míg a fennmaradó részt a vezérlő tárolja. Ezenkívül az energiatároló rendszer felhasználható igénygazdálkodásban, csúcs- és völgyarbitrázsban és más forgatókönyvekben a rendszer jövedelmezőségi modelljének javítása érdekében.
Kína új energiapiacán a fotovoltaikus hálózatra kapcsolt energiatároló rendszer jelentős érdeklődésre tett szert, mint feltörekvő megújuló energiaalkalmazási forgatókönyv. Az energiatároló eszköz, a fotovoltaikus energiatermelés és a váltakozó áramú hálózat integrálásával a rendszer maximalizálja a megújuló energia hasznosítását.
4. Mikrohálózati energiatároló rendszeralkalmazások forgatókönyvei
Mivel energiatároló eszközként jelentős, a mikrohálózati energiatároló rendszer egyre hangsúlyosabb helyet foglal el Kína villamosenergia-rendszerében és új energiafejlesztéseiben.
Ahogy a megújuló energia egyre népszerűbb, és a tudományos és technológiai fejlesztések folyamatosan fejlődnek, a mikrohálózati energiatároló rendszerek alkalmazási lehetőségei is folyamatosan bővülnek. Ezek a forgatókönyvek elsősorban az alábbi két szempontot érintik:
1). Elosztott energiatermelés és energiatároló rendszer: Az elosztott energiatermelés kisméretű energiatermelő berendezéseknek a végfelhasználó közvetlen közelében történő elhelyezését jelenti, olyan forrásokat használva, mint a szélenergia, a napelemes fotovoltaikus rendszerek és mások. A keletkezett többletenergiát ezt követően egy energiatároló rendszerben tárolják, amely tartalék áramforrásként szolgál a nagy villamosenergia-igény vagy a hálózati kimaradások idején.
2). Mikrohálózati áramellátás: A távoli területeken, szigeteken és más, nehezen elérhető helyeken a megbízható helyi áramellátás érdekében a mikrohálózati energiatároló rendszerek tartalék áramforrásként használhatók.
A többféle energiát kiegészítő megoldások kihasználásával a mikrohálózatok optimalizálhatják az elosztott tiszta energia potenciáljának kihasználását. Ez lehetővé teszi számukra a kedvezőtlen szempontok, például a korlátozott kapacitás, a megbízhatatlan energiatermelés és a megbízhatatlan független tápegységek mérséklését, miközben biztosítják a nagyobb villamosenergia-hálózat biztonságos működését. Ennek eredményeként a mikrohálózatok értékes kiegészítői a nagyobb villamosenergia-hálózatnak. A mikrohálózati alkalmazási forgatókönyvek skálája lényegesen nagyobb, néhány kilowatttól akár több tíz megawattig is terjedhet, és a lehetséges megvalósítások köre is lényegesen szélesebb.
A fotovoltaikus energiatárolás felhasználási mintái kiterjedtek és változatosak, magukban foglalják a mikrohálózatokat, a hálózaton kívüli rendszereket és a hálózatra kapcsolt rendszereket. A megújuló energia gyakorlati alkalmazásait az egyes forgatókönyv-típusok egyedi előnyei és tulajdonságai jellemzik, amelyek együttesen megbízható és hatékony energiával látják el a felhasználókat.
Ahogy a fotovoltaikus technológia folyamatosan fejlődik és a költségek folyamatosan csökkennek, a fotovoltaikus energiatárolás egyre jelentősebb helyet foglal el a jövő energiarendszerében. Ezzel egyidejűleg a különböző forgatókönyvek fejlesztése és megvalósítása elősegíti Kína feltörekvő energiaszektorának gyors fejlődését, és segíti az energetikai átalakulás és az alacsony szén-dioxid-kibocsátású, környezetileg fenntartható fejlődés elérését.
