הקיבולת ההולכת וגוברת של אנרגיה פוטו-וולטאית המחוברת לרשת וההשפעה הנובעת מכך על הרשת יצרו תנאים נוחים יותר לפיתוח אגירת אנרגיה.
אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית שונה מייצור חשמל המחובר לרשת בכך שהיא משתמשת בסוללות לאחסון ובמכשירים לטעינה ופריקה של הסוללות; ההשקעה הראשונית תהיה גדולה יותר, אך מגוון היישומים האפשריים יהיה רחב משמעותית. במאמר זה, אנו מציגים ארבעה תרחישי יישום של אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית + אחסון אנרגיה התואמים ליישומים שונים: תרחישי יישום של אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית זמינה ברשת, תרחישי יישום של אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית מחוץ לרשת, תרחישי יישום של מערכת אגירת אנרגיה היברידית ברשת, ותרחישי יישום של אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית במיקרו-רשת.
1. תרחיש עבור יישומי אחסון אנרגיה פוטו-וולטאית מחוץ לרשת
מערכות אגירת אנרגיה וייצור חשמל פוטו-וולטאיות מחוץ לרשת החשמל נמצאות בשימוש הולך וגובר באזורים הרריים מרוחקים, אזורים ללא חשמל, איים, תחנות בסיס תקשורת ותאורת רחוב, בין היתר במקומות שבהם הן יכולות לפעול באופן אוטונומי ללא תלות ברשת החשמל.
מערך פוטו-וולטאי, ממיר פוטו-וולטאי, אחסון סוללה ועומס חשמל מרכיבים את המערכת. כאשר יש אור, המערך הפוטו-וולטאי הופך אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית ובו זמנית מספק חשמל לעומס באמצעות מכונה משולבת הבקרה ההפוכה וטוען את חבילת הסוללות; כאשר אין אור, הסוללה מפעילה את עומס הזרם החילופין דרך הממיר.
מערכות פוטו-וולטאיות לייצור חשמל מחוץ לרשת החשמל מתוכננות במיוחד לפריסה באזורים חסרי רשתות חשמל או הסובלים מהפסקות חשמל תכופות. מערכות אלו פועלות בצורה של "אחסון ושימוש" או "קודם אחסון ואז שימוש", בדומה לאופן שבו פחם נשלח דרך שלג. "השלג המוטמע בפחם". באזורים ללא רשת חשמל או עם הפסקות חשמל תכופות המשפיעות על משפחות, מערכות מחוץ לרשת החשמל הן פרקטיות ביותר.
2. תרחישים עבור יישומי אחסון אנרגיה ברשת היברידית של אנרגיה פוטו-וולטאית
מערכות אחסון אנרגיה פוטו-וולטאיות היברידיות משמשות בדרך כלל במהלך הפסקות חשמל תכופות. תעריפי צריכה עצמית גבוהים מונעים עודפים לאינטרנט; תעריפי שיא יקרים משמעותית מתעריפי עמק ואלו עבור יישומים חלופיים.
מערכים פוטו-וולטאיים המורכבים ממודולי תאים סולאריים, מכונות משולבות אנרגיה סולארית המחוברות לרשת החשמל ומחוץ לרשת החשמל, חבילות סוללות, עומסים ורכיבים אחרים מרכיבים את המערכת. בנוכחות אור, המערך הפוטו-וולטאי הופך אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית וטוען את סוללת הסוללה תוך אספקת חשמל לעומס דרך ממיר בקרת הסוללה; כאשר אין אור, הסוללה טוענת את ממיר בקרת הסוללה ולאחר מכן מספקת חשמל לעומס AC.
הכללת בקרי טעינה/פריקה וסוללות במערכת המחוברת לרשת ומחוץ לרשת מעלה את העלות הכוללת בכ-30%-50% בהשוואה למערכת ייצור חשמל המחוברת לרשת. עם זאת, הרחבה זו מרחיבה את פוטנציאל היישומים של המערכת. ראשית, ניתן להגדיר את מערכת הפוטו-וולטאית לייצר חשמל בקיבולת המדורגת שלה בתקופות של ביקוש גבוה לחשמל על מנת להפחית את עלויות החשמל. שנית, ניתן לטעון את מערכת הפוטו-וולטאית במצב עבודה מחוץ לרשת ולפרוק אותה במהלך תקופת ביקוש שיא לחשמל, תוך ניצול הפרש המחירים בין מקטעי השיא והעמק. לבסוף, במקרה שהרשת אינה זמינה, מערכת הפוטו-וולטאית מתפקדת כספק כוח גיבוי, וניתן לכבות את הממיר כדי לפעול במצב מחוץ לרשת. כיום, תרחיש זה מיושם בתדירות גבוהה יותר במדינות מפותחות בחו"ל.
3. תרחישים ליישום מערכות אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית ברשת החשמל
מערכת פוטו-וולטאית לאגירת אנרגיה ברשת החשמל, הפועלת במצב צימוד AC בעיקר באמצעות רכיבים פוטו-וולטאיים ואחסון אנרגיה. בנוסף להגדלת שיעור הצריכה העצמית המופקת מאנרגיה עצמית ואחסון חלוקה פוטו-וולטאית קרקעית, אחסון אנרגיה פוטו-וולטאית תעשייתי ומסחרי, ויישומים פוטנציאליים אחרים, למערכת יש את היכולת לאגור עודפי חשמל.
מודולי תאים סולאריים כוללים את המערך הפוטו-וולטאי, המשלים על ידי חבילת סוללות, בקר טעינה/פריקה PCS, ועומס צורך חשמל. במצבים בהם צריכת החשמל הסולארית נמוכה מהספק העומס, המערכת מופעלת בחלקה על ידי אנרגיה סולארית ורשת החשמל. לעומת זאת, כאשר צריכת החשמל הסולארית עולה על הספק העומס, חלק מהאנרגיה הסולארית מנוצל לאספקת חשמל לעומס, בעוד שהחלק הנותר מאוחסן באמצעות הבקר. בנוסף, ניתן להשתמש במערכת אחסון האנרגיה בניהול ביקוש, ארביטראז' שיא ועמק, ותרחישים אחרים כדי לשפר את מודל הרווחיות של המערכת.
בשוק האנרגיה החדש של סין, מערכת אגירת אנרגיה המחוברת לרשת פוטו-וולטאית זכתה לעניין רב כתרחיש יישום מתפתח של אנרגיה מתחדשת. על ידי שילוב התקן אגירת אנרגיה, ייצור חשמל פוטו-וולטאית ורשת AC, המערכת ממקסמת את ניצול האנרגיה המתחדשת.
4. תרחישים עבור יישומי מערכת אחסון אנרגיה במיקרו-רשת
בשל חשיבותה כאמצעי אחסון אנרגיה, מערכת אחסון האנרגיה של מיקרו-רשת תופסת מקום בולט יותר במערכת החשמל ובפיתוח אנרגיה חדשה של סין.
ככל שאנרגיה מתחדשת צוברת פופולריות וההתקדמות המדעית והטכנולוגית ממשיכה להתקדם, תרחישי היישום של מערכות אחסון אנרגיה במיקרו-רשת ממשיכים לגדול. תרחישים אלה נוגעים בעיקר לשני ההיבטים המפורטים להלן:
1). מערכת ייצור חשמל מבוזרת ואחסון אנרגיה: ייצור חשמל מבוזר מתייחס להצבת מכשירי ייצור חשמל בקנה מידה קטן בקרבת המשתמש הסופי, תוך ניצול מקורות כגון אנרגיית רוח, אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית ואחרים. כל עודף חשמל שנוצר מאוחסן לאחר מכן במערכת אחסון אנרגיה, המשמשת כגיבוי חשמל בתקופות של ביקוש גבוה לחשמל או הפסקות רשת.
2). גיבוי חשמל במיקרו-רשת: לצורך אספקת חשמל מקומית אמינה באזורים מרוחקים, איים ומקומות אחרים עם גישה קשה לרשת, ניתן להשתמש במערכות אגירת אנרגיה במיקרו-רשת כמקורות חשמל רזרביים.
על ידי מינוף השלמה רב-אנרגטית, מיקרו-רשתות יכולות למטב את ניצול הפוטנציאל של אנרגיה נקייה מבוזרת. זה מאפשר להן למתן היבטים שליליים כגון קיבולת מוגבלת, ייצור חשמל לא אמין ואספקת חשמל עצמאית לא אמינה, תוך הבטחת פעולה בטוחה של רשת החשמל הגדולה יותר. כתוצאה מכך, מיקרו-רשתות משמשות כתוספת חשובה לרשת החשמל הגדולה יותר. היקף תרחישי היישומים של מיקרו-רשתות גדול משמעותית, ונע בין כמה קילוואט לעשרות מגה-וואט, ומגוון היישומים האפשריים רחב משמעותית.
דפוסי השימוש באחסון אנרגיה פוטו-וולטאית הם נרחבים ומגוונים, וכוללים מיקרו-רשתות, מערכות מחוץ לרשת ומערכות המחוברות לרשת. יישומים מעשיים של אנרגיה מתחדשת מאופיינים ביתרונות ותכונות ייחודיים של כל סוג תרחיש, אשר יחד מספקים למשתמשים חשמל אמין ויעיל.
ככל שטכנולוגיית פוטו-וולטאית ממשיכה להתקדם והעלויות ממשיכות לרדת, אגירת אנרגיה פוטו-וולטאית תתפוס מקום משמעותי יותר במערכת האנרגיה של העתיד. במקביל, קידום ויישום של תרחישים מגוונים יאפשרו את ההתקדמות המהירה של מגזר האנרגיה המתפתח של סין ויסייעו בהשגת טרנספורמציה אנרגטית ופיתוח בר-קיימא ודלת פחמן.
