Ar saulės energija gali visiškai patenkinti šeimos elektros poreikius?

Vertinamas pilno tinklo atsijungimo su saulės energija įgyvendinamumas

Metinė saulės fotovoltaikos sistemų elektrinės energijos paklausa skirtinguose klimatuose

Analizuojant visiškai autonominę saulės energijos sistemą, planuojamą įrengti apie 2025 m., matyti, kaip orų sąlygos iš tikrųjų veikia jos našumą skirtingose vietovėse. Paimkime saulėtųjų juostų regionus. Jei kas nors įsirengia apie 9,72 kilovatų galingumo sistemą kartu su baterijomis, turinčiomis apie 28,6 kilovatvalandžių talpos, jie paprastai sugeba patenkinti apie 92 procentus savo metinių elektros energijos poreikių, jei jų namas jau yra pakankamai efektyvus. Tačiau situacija pasunkėja šiaurėje, kur saulėtų dienų per metus nebūna net 200. Ten gyvenantys žmonės paprastai turi naudoti 35–40 procentų didesnes saulės baterijas ir daug didesnę baterijų saugyklą, kad pasiektų tokį patį rezultatą, kuris pietų valstijose pasiekiamas savaime. Mažesnis saulės spindulių kritimas ant plokštelių kartu su trumpesnėmis dienomis reiškia, kad šios šiaurės sistemos turi dirbti intensyviau, kad visą metų laikotarpį išliktų patikimos.

Vertinamas saulės energijos potencialas ir ribotumas siekiant visiško energijos nepriklausomumo

Šiuolaikinės litio baterijos siūlo 90–95%dvikrypio efektyvumas, tačiau jų veiksmingumas mažėja per ilgas apsiniaukusio dangaus dienas – tai pagrindinis apribojimas, pabrėžiamas atsinaujinančios energijos tyrimuose. Svarbūs apribojimai apima:

• Žiemos saulės šviesos langai, apriboti iki šešių valandų, dėl ko energijos gamyba sumažėja iki 58 % lyginant su vasaros maksimumais
• Neoptimali stogo orientacija, sumažinanti galimą išvestį 12–18 %
• Reikalavimą turėti 25–30 % didesnę sistemos talpą, kad būtų išlaikytas atsparumas kintamam orui

Šie veiksniai daro tikrąją tinklo nepriklausomybę labai priklausomą nuo vietos specifinio projekto ir energijos valdymo strategijų.

Energetinė saviveikšta rezidenciniuose pastatuose: dabartinės technologinės ribos

Pagal 2024 m. Saulės energijos ataskaitą, tik 41%vienbutų gyvenamųjų namų vidutinėse klimato zonose pasiekia visišką energijos nepriklausomybę be tinklelio atsarginės sistemos. Net pažangios 15 kW saulės elektrinės, sujungtos su hibridiniais keitikliais, susiduria su būdingais apribojimais:

1. Akumuliatorių sistemos paprastai užtikrina esminius energijos poreikius iki 72 valandų ekstremalaus oro metu
2. DC į AC konvertavimas sukelia 18–22 % efektyvumo nuostolių
3. Techninės priežiūros išlaidos yra 45 % didesnės nei tinklu aprūpintų sistemų

8 kW arba mažesnės sistemos paprastai negali visą metų laiką patenkinti standartinių šildymo, vėsinimo ir buities prietaisų poreikių, todėl reikia taikyti gilesnę energijos taupymo strategiją – galima sutaupyti apie 740 USD per mėnesį – arba naudoti papildomas energijos rinktis ilgesniems žemo gamybos laikotarpiams

Patikimumo maksimalizavimas su saulės energijos ir akumuliatorių saugojimo sprendimais

Kaip saulės energijos ir baterijų sistemos užtikrina energijos tiekimą mažos energijos gamybos laikotarpiais

Saulės baterijų sistemos padeda, kai naktį, apsiniaukusiomis dienomis ar metų laikais, kai saulė šviečia mažiau, trūksta saulės šviesos. Pagal 2023 m. NREL atliktus naujausius tyrimus, ličio jonų baterijos kiekvieną kartą naudojant išlaiko apie 90–95 procentų įkrovos. Tai reiškia, kad įprasti namai vakare gali padengti apie 60–80 procentų savo energijos poreikių naudodami šią sukauptą elektros energiją. Tiesioginės saulės elektrinės vienos neveikia, kai saulė nusileidžia, nes tada jos priklauso nuo elektros tinklo. Tačiau šios kombinuotos sistemos veikia kitaip. Jos automatiškai perjungia į baterijų maitinimą, kai žmonės pradeda daugiau naudoti elektros energijos apie vakarienės laiką arba kitu metu, dėl ko šeimos sunaudoja daugiau savo sugeneruotos energijos ir mažiau priklauso nuo išorinių energijos šaltinių.

Saulės-baterijų sistemų gebėjimas susidoroti su elektros tiekimo nutrūkimais ir užtikrinti atsparumą

Kai iškrenta elektros tinklas, saulės baterijų sistemos įsijungia beveik iš karto – žymiai greičiau nei tie seni diezeliniai generatoriai, kuriuos visi pažįstame ir mylime. Praeitais metais atlikta studija apie vietoves, kurias palietė uraganai, parodė įdomų dalyką: namai, įranga aprūpinti saulės energijos kaupiančiais sprendimais, svarbiausius prietaisus laikė veikiančius apie tris–septynias dienas po to, kai išsijungė šviesa. Tai žymiai geriau nei įprasti dvylika valandų, kuriuos dauguma žmonių gauna remdamiesi generatoriais. Šių sistemų naujesnės versijos taip pat tampa vis protingesnės. Jos faktiškai analizuoja orų prognozę ir pradeda krauti energiją dar prieš audrai pasiekiant vietovę, dėl ko, sako ekspertai, gedimų metu galima sumažinti problemas maždaug keturiasdešimt procentų.

Šeimos elektrinės sąnaudų taupymas naudojant saulės energiją su kaupimu

Kai saulės baterijos veikia kartu su akumuliatorių saugojimo sistemomis, jos sumažina elektros energijos poreikį iš tinklo brangių viršūnių valandų metu apie pusę–tris ketvirtadalius. Tai veikia todėl, kad žmonės gali kaupti pigesnę elektros energiją, kai tarifai yra žemi, ir vėliau ją naudoti, kai kainos pakyla. Pavyzdžiui, standartinė sistema su 10 kilovatų saulės energijos ir 15 kilovatvalandžių akumuliatoriaus talpos. Pagal JAV energetikos departamentą atliktus 2023 m. tyrimus, tokios sistemos sutaupo namų ūkiams nuo tūkstančio dviejų šimtų iki aštuoniolikos šimtų dolerių per metus ten, kur elektros kainos ypač aukštos. Tikri pinigų uždirbėjai yra pažangūs akumuliatorių reguliatoriai, kurie tiksliai žino, kada ir kiek stipriai įkrauti baterijas. Tokios protingos sistemos padidina bendrą taupymą maždaug dvidešimt procentų per penkiolika metų, palyginti su paprastomis akumuliatorių sistemomis be sudėtingos programinės įrangos.

Tendencija: hibridinių saulės energijos ir kaupimo sprendimų plėtra priemiesčių namuose

Suburbijos namų, kurie įsirenka saulės energijos kaupiklius, skaičius nuo 2021 metų kasmet išaugo apie 120 %, remiantis naujausiu SEIA ataskaitos 2024 m. duomenimis. Šis augimas daugiausiai susijęs su federalinėmis mokesčių nuolaidomis, kurios padengia apie 30 % visos sistemos diegimo kainos. Dabar rinkoje pasirodė modulinės baterijos, leidžiančios žmonėms prie jau esamų saulės baterijų pridėti papildomų elementų, nereikalaujančios keisti visko vienu metu. Tokiu būdu atnaujinant savo sistemą, namų savininkai gali sutaupyti apie 35 %, palyginti su visiškai naujos įrangos įsigijimu. Daugelyje JAV bendruomenių taip pat pradėta realizuoti grupinio pirkimo iniciatyvos. Dėl šių programų mišrios saulės energijos ir kaupimo sprendimai 22 skirtingose šalies valstijose iš tikrųjų pasirodo esantys pigesni nei vien tik priklausomybė nuo elektros tinklo. Tikrai matome, kad vis daugiau žmonių atsitraukia nuo centralizuotų energijos šaltinių link kažko protingesnio ir atsparesnio sutrikimams.

Dažniausiai paskyrančių klausimų skyrius

Kokie yra pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos saulės energijos našumui?

Pagrindiniai veiksniai apima geografinę vietą ir klimato sąlygas, prieinamą saulės šviesą, saulės baterijų sistemos dydį ir orientaciją bei akumuliatoriaus talpą.

Ar saulės baterijų sistemos gali veikti visiškai atsijungus nuo tinklo?

Nors saulės baterijų sistemos gali veikti atsijungus nuo tinklo, tikra energijos nepriklausomybė labai priklauso nuo vietos specifinio dizaino ir energijos valdymo strategijų.

Kaip saulės energijos ir kaupimo sprendimai gali sutaupyti pinigų?

Šios sistemos sumažina priklausomybę nuo tinklo elektros brangiomis valandomis, kaupdamos pigesnę elektros energiją, kai tarifai žemi, ir vėliau ją naudodamos, kai kainos aukštos, dėl ko metinis elektros sąskaitų sumažėja.

Kokie pokyčiai pastebimi diegiant saulės energijos ir kaupimo sprendimus?

Vis daugiau priemiesčių namų pradeda naudoti saulės energijos ir kaupimo sprendimus, kuriuos skatina federalinės mokesčių nuolaidos, modulinės baterijų parinktys ir bendruomeniški pirkimo projektai, dėl kurių kyla kainų pranašumai lyginant su tradiciniais energijos šaltiniais.