Fotovoltaik sistemlerin şebekeye bağlı kapasitesinin artması ve bunun sonucunda şebeke üzerindeki etki, enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesi için daha elverişli koşullar yaratmıştır.
Fotovoltaik enerji depolama, şebekeye bağlı enerji üretiminden farklı olarak, depolama için piller ve pilleri şarj edip deşarj etmek için cihazlar kullanır; ilk yatırım daha yüksek olacaktır, ancak olası uygulama yelpazesi önemli ölçüde daha geniş olacaktır. Bu makalede, çeşitli uygulamalara karşılık gelen dört PV + enerji depolama uygulama senaryosu sunuyoruz: şebekeye bağlı PV enerji depolama uygulama senaryoları, şebekeden bağımsız PV enerji depolama uygulama senaryoları, hibrit şebeke enerji depolama sistemi uygulama senaryoları ve mikro şebeke PV enerji depolama uygulama senaryoları.
1. Şebekeden bağımsız fotovoltaik enerji depolama uygulamaları için senaryo
Şebekeden bağımsız fotovoltaik enerji depolama ve enerji üretim sistemleri, elektrik şebekesine bağımlı olmadan otonom olarak çalışabildikleri yerler arasında, uzak dağlık bölgelerde, elektriksiz alanlarda, adalarda, iletişim baz istasyonlarında ve sokak aydınlatmasında giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Sistem, bir fotovoltaik panel dizisi, bir fotovoltaik invertör, bir batarya depolama ünitesi ve bir güç yükünden oluşmaktadır. Güneş ışığı olduğunda, fotovoltaik panel dizisi güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür ve aynı anda ters kontrol entegre makinesi aracılığıyla yüke güç sağlar ve batarya paketini şarj eder; güneş ışığı olmadığında ise batarya, invertör aracılığıyla AC yüküne güç sağlar.
Şebekeden bağımsız fotovoltaik enerji üretim sistemleri, özellikle elektrik şebekesi bulunmayan veya sık sık elektrik kesintisi yaşayan bölgelerde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bu sistemler, kömürün karın içinden geçirilmesine benzer şekilde, "depolama ve kullanım" veya "önce depolama sonra kullanım" şeklinde çalışır. Elektrik şebekesi olmayan veya aileleri etkileyen sık elektrik kesintilerinin yaşandığı bölgelerde, şebekeden bağımsız sistemler son derece pratiktir.
2. Fotovoltaik hibrit şebeke enerji depolama uygulamalarına yönelik senaryolar
Fotovoltaik hibrit şebeke enerji depolama sistemleri, sık sık yaşanan elektrik kesintileri sırasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek öz tüketim tarifeleri, internete fazla enerji aktarılmasını önler; tepe tarifeleri, vadi tarifelerinden ve alternatif uygulamalar için olanlardan önemli ölçüde daha pahalıdır.
Güneş paneli modüllerinden oluşan fotovoltaik diziler, şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız güneş enerjisi entegre makineleri, batarya paketleri, yükler ve diğer bileşenler sistemi oluşturur. Işık varken, fotovoltaik dizi güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür ve güneş kontrol invertörü aracılığıyla yüke güç sağlarken batarya grubunu şarj eder; ışık yokken, batarya güneş kontrol invertörünü şarj eder ve ardından AC yüke güç sağlar.
Şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız sistemlere şarj/deşarj kontrolörlerinin ve bataryaların dahil edilmesi, şebekeye bağlı enerji üretim sistemine kıyasla toplam maliyeti yaklaşık %30-50 oranında artırmaktadır. Bununla birlikte, bu artış sistemin potansiyel uygulamalarını genişletmektedir. Birincisi, elektrik maliyetlerini düşürmek için PV sistemini yüksek elektrik talebi dönemlerinde nominal kapasitesinde güç üretecek şekilde yapılandırmak mümkündür. İkincisi, şebekeden bağımsız çalışma modunda PV sistemini şarj etmek ve en yüksek elektrik talebi döneminde deşarj etmek, böylece en yüksek ve en düşük talep dönemleri arasındaki fiyat farkından yararlanmak mümkündür. Son olarak, şebekenin kullanılamadığı durumlarda, PV sistemi yedek güç kaynağı olarak işlev görür ve invertör devre dışı bırakılarak şebekeden bağımsız modda çalıştırılabilir. Şu anda bu senaryo, gelişmiş ülkelerde daha sık uygulanmaktadır.
3. Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji depolama sistemlerinin uygulama senaryoları
Şebekeye bağlı enerji depolamalı fotovoltaik enerji üretim sistemi, ağırlıklı olarak fotovoltaik ve enerji depolama bileşenlerini kullanarak AC bağlantı modunda çalışır. Kendi kendine üretilen enerjinin, kendi tüketiminin ve yer tabanlı fotovoltaik dağıtım depolamasının, endüstriyel ve ticari fotovoltaik enerji depolamasının ve diğer potansiyel uygulamaların oranını artırmanın yanı sıra, sistem fazla enerji üretimini depolama özelliğine de sahiptir.
Güneş paneli modülleri, bir batarya paketi, şarj/deşarj kontrol ünitesi (PCS) ve güç tüketen bir yük ile tamamlanan fotovoltaik diziyi oluşturur. Güneş enerjisinin yük gücünü karşılamadığı durumlarda, sistem kısmen güneş enerjisi ve şebekeden sağlanan enerjiyle çalışır. Tersine, güneş enerjisi yük gücünü aştığında, güneş enerjisinin bir kısmı yüke güç sağlamak için kullanılırken, kalan kısmı kontrol ünitesi aracılığıyla depolanır. Ayrıca, enerji depolama sistemi, talep yönetimi, tepe ve vadi arbitrajı ve sistemin karlılık modelini artırmak için diğer senaryolarda da kullanılabilir.
Çin'in yeni enerji pazarında, şebekeye bağlı fotovoltaik enerji depolama sistemi, yeni bir yenilenebilir enerji uygulama senaryosu olarak büyük ilgi görmüştür. Sistem, bir enerji depolama cihazı, fotovoltaik enerji üretimi ve alternatif akım şebekesini entegre ederek yenilenebilir enerjinin kullanımını en üst düzeye çıkarır.
4. Mikro şebeke enerji depolama sistemlerinin uygulamalarına yönelik senaryolar
Enerji depolama cihazı olarak taşıdığı önem nedeniyle, mikro şebeke enerji depolama sistemi Çin'in enerji sisteminde ve yeni enerji geliştirme alanında giderek daha belirgin bir yer edinmektedir.
Yenilenebilir enerjinin popülaritesi arttıkça ve bilimsel ve teknolojik gelişmeler devam ettikçe, mikro şebeke enerji depolama sistemlerinin uygulama alanları da genişlemeye devam etmektedir. Bu senaryolar öncelikle aşağıda listelenen iki hususla ilgilidir:
1). Dağıtılmış güç üretimi ve enerji depolama sistemi: Dağıtılmış güç üretimi, rüzgar enerjisi, güneş fotovoltaik enerjisi ve diğer kaynaklar kullanılarak, küçük ölçekli güç üretim cihazlarının son kullanıcıya yakın bir yere yerleştirilmesini ifade eder. Üretilen fazla güç daha sonra bir enerji depolama sisteminde depolanır ve yüksek elektrik talebi veya şebeke kesintileri dönemlerinde yedek güç kaynağı olarak hizmet eder.
2). Mikro şebeke güç yedeklemesi: Uzak bölgelerde, adalarda ve şebekeye erişimin zor olduğu diğer yerlerde güvenilir bir yerel güç kaynağı için, mikro şebeke enerji depolama sistemleri yedek güç kaynakları olarak kullanılabilir.
Çoklu enerji tamamlayıcılığından yararlanarak, mikro şebekeler dağıtılmış temiz enerjinin potansiyelinin kullanımını optimize edebilir. Bu, sınırlı kapasite, güvenilmez güç üretimi ve güvenilmez bağımsız güç kaynakları gibi olumsuz yönleri azaltırken, daha büyük güç şebekesinin güvenli çalışmasını da sağlar. Sonuç olarak, mikro şebekeler daha büyük güç şebekesine değerli bir tamamlayıcı görevi görür. Mikro şebeke uygulama senaryolarının ölçeği, birkaç kilovattan on megavata kadar uzanan oldukça geniş bir yelpazeyi kapsar ve olası uygulama çeşitliliği de oldukça fazladır.
Fotovoltaik enerji depolama sistemlerinin kullanım alanları geniş ve çeşitlidir; mikro şebekeler, şebekeden bağımsız sistemler ve şebekeye bağlı sistemleri kapsar. Yenilenebilir enerjinin pratik uygulamaları, her bir senaryo türünün kendine özgü faydaları ve özellikleriyle karakterize edilir ve bu özellikler topluca kullanıcılara güvenilir ve etkili güç sağlar.
Fotovoltaik (PV) teknolojisi gelişmeye ve maliyetler düşmeye devam ettikçe, PV enerji depolama sistemleri geleceğin enerji sisteminde daha önemli bir yer edinecektir. Eş zamanlı olarak, çeşitli senaryoların geliştirilmesi ve uygulanması, Çin'in gelişmekte olan enerji sektörünün hızlı ilerlemesini kolaylaştıracak ve enerji dönüşümü ile düşük karbonlu, çevresel olarak sürdürülebilir kalkınmanın sağlanmasına yardımcı olacaktır.
