Солар энергийн систем гэр бүлийн цахилгааны хэрэгцээг бүрэн хангаж чадах уу?

Нарны энергийг ашиглан цахилгааны торноос бүрэн салгах боломжийг үнэлэх

Цаг агаарын янз бүрийн нөхцөлд нарны фотоэлектрик системээр цахилгааны эрэлтийг жилд хангах хувь

2025 оны орчимд бүрэн цахилгааны торноос тусдаа ажиллах нарны энерги системийг судлах нь янз бүрийн бүс нутагт цаг агаарын нөхцөл хэрхэн нөлөөлж байгааг илтгэдэг. Жишээ нь нарны бүсэд байрших газруудад 9.72 киловаттын чадалтай, 28.6 киловатт цагийн баттерейтэй систем суурилуулбал, хэрэв таны байшин урьдчилан сайн энергийн үр ашгийг сайжруулсан байвал жилийн 92 хувийн цахилгааны хэрэгцээг хангах боломжтой. Гэсэн хэдий ч хойд бүсэд жилд 200-аас доош нарны гэрэлтэй өдөр байдаг учраас энд байгаа хүмүүс өмнөд мужид амьдардаг хүмүүстэй адилхан хангамжийг хангахын тулд 35-40 хувиар илүү том нарны хавтан, мөн их хэмжээний баттерей шаардлагатай болдог. Нарны хавтанд буух гэрлийн хэмжээ багасах, өдрийн үргэлжлэх хугацаа богиносох нь хойд бүсийн суурилуулалтууд жилийн турш найдвартай ажиллахын тулд илүү их ажиллах шаардлагатай болгодог.

Бүрэн энергийн үл хамаарлын хувьд нарны энергийн боломж ба хязгаарлалтыг үнэлэх

Орчин үеийн литийн баттерейнууд санал болгодог 90–95%давхар ажиллагааны үр дүнтэй, гэхдээ урт хугацаагаар бороотой цаг агаарт тэдгээрийн үр дүнтэй ажиллах чадвар буурдаг—энэ нь солирдох эрчим хүчний судалгаанд онц төлөвлөгдсөн хязгаарлалт юм. Гол хязгаарлалтуудад дараахь зүйлс орно:

• Өвлийн үеийн нарны гэрэлтэй цаг нь зөвхөн зургаан цагт хязгаарлагдаж, зуны хамгийн өндөр түвшинд харьцуулахад үйлдвэрлэл 58%-иар буурдаг
• Цаасаны чиглэл тохиромжгүй байгаа нь боломжит гарцыг 12–18%-иар бууруулдаг
• Хувьсах цаг агаарын горимд тэсвэрт чадлыг хадгалахын тулд системийн чадал 25–30% илүү байх шаардлагатай

Эдгээр хүчин зүйлс нь жинхэнэ торгүй ажиллах чадвар нь байршилд суурилсан загварчлал ба энергийн менежментийн стратегид ихээхэн хамааралтай болгодог.

Орон сууцны барилгад энергийн өөрөө хангалт: Одоогийн технологийн хязгаар

2024 оны Нарны энерги судалгааны тайлангийн мэдээгээр температурт бүс нутгийн ганц гэртэй байшинуудын зөвхөн 41%торгүй бүрэн энергийн өөрөө хангалтанд хүрч байна. Хавсарсан инвертертэй хамгийн сайн 15 кВт-ын нарны самбар ч гэсэн дотоод хязгаарлалттай тулгардаг:

1. Баттерейн системүүд экстрем цаг агаарын үед ерөнхийдөө 72 цагийн турш чухал ачааллыг дэмждэг
2. Тогтмол гүйлдлийг хувьсах гүйлдэл болгон хувиргахад 18–22%-ийн үр ашгийн алдагдал гарна
3. Засвар үйлчилгээний зардал нь торонд холбогдсон системүүдийнхээс 45%-аар илүү өндөр байдаг

8 кВ-аас доош чадалтай системүүд ерөнхийдөө стандарт HVAC болон цахилгаан хэрэгслүүдийн шаардлагыг жилийн турш тогтвортой хангах боломжгүй байдаг тул эсвэл хүчтэй энергийн хэмнэлт хийх (сард дунджаар 740 ам.доллар хэмнэх боломжтой) эсвэл урт хугацааны бага үйлдвэрлэлийн үеийн нэмэлт цахилгаан эх үүсвэрийг шаарддаг.

Цахилгаан хадгалалтын шийдлүүдийг нарны энерги хослуулсаар найдвартай ажиллагааг хамгийн их байлгах

Нарны энерги ба баттерейн системүүд бага үйлдвэрлэлийн үеийн завсрыг хэрхэн даван туулах вэ

Нарны батерейн системүүд шөнө, цасан эсвэл нар бага гардаг улиралд хангалтгүй гэрэлтэй үед тус болдог. 2023 оны NREL-ийн саяхны судалгаагаар литийн ион батерейнууд ашиглагдах бүртээ цэнэгээ 90-95 хувь хадгалж чаддаг. Энэ нь ердийн гэр бүлүүд үүний тусламжтайгаар оройн цагуудад шаардлагатай цахилгааны ойролцоогоор 60-80 хувийг нөхөж ашиглах боломжтой гэсэн үг юм. Зөвхөн энгийн нарны самбарууд нь нар жигдрэх үед цахилгааны торлоос хамаардаг тул хангалтгүй байдаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр нэгтгэсэн системүүд өөрөө ажилладаг. Оройн хоолны цагт эсвэл бусад цагт цахилгаан их хэрэглэх үед автоматаар батерейн цахилгаан руу шилждэг тул гэр бүлүүд үйлдвэрлэсэн цахилгаанаа илүү их хэмжээгээр хэрэглэж, энерги хэрэгцээгээ гадны эх сурвалжаас илүү бага хамааруулан хангахад тусалдаг.

Цахилгааны хангалт алдагдсан үед нарны батерейн системийн ажиллах чадвар ба тэсвэрт чанар хангах

Цахилгааны шугам буух үед нарны энерги хадгалах систем нь дизель генераторуудаас илүү хурдан ажиллаж эхэлдэг. Өнгөрсөн жилийн зарим судалгаа тайфунд орж буй газруудыг судалж, сонирхолтой зүйлийг илрүүлсэн: гэрт нарны энерги хадгалах систем суурилсан тохиолдолд цахилгаан алдагдсанаас хойш 3-7 хоногийн турш чухал зүйлсийг ажиллуулж чаддаг байдаг. Энэ нь генератор ашиглах үеийн ердийн 12 цагийн хангамжтай харьцуулахад маш сайн юм. Эдгээр системийн шинэ дүрсүүд илүү ухаалаг болсоор байна. Мэргэжилтнүүдийн хэлж байгаагаар тэд цаг агаарын урьдчилсан мэдээллийг шалгаж, бороо бохир орохоос өмнө цэнэглэгдэж эхэлдэг бөгөөд ингэснээр цахилгааны доголдолын үеийн асуудлыг ойролцоогоор дөчин хувиар бууруулдаг.

Нарны энерги ба хадгалалтын системтэй гэрт цахилгааны зардлыг хэмнэх

Нарны хялбарууд баттерейн цэнэгийн системтэй хамт ажиллахад цахилгааны сүлжээний хамгийн өртөгтэй цагуудад шаардлагатай цахилгааны хэмжээг ойролцоогоор хагасаас гуравны хоёр хүртэл бууруулдаг. Энэ нь хүмүүс бага үнэтэй үед цахилгааныг агуулах боломжтой тул үнэ өсөх үедээ ашиглах боломжийг олгодог. Жишээ нь, 10 киловаттын нарны энерги ба 15 киловатт-цагийн баттерейн багтаамжтай стандарт системийг авч үзье. Эрчим хүчний яамны 2023 оны судалгаагаар ийм төрлийн систем нь цахилгааны өртөг өндөр байдаг газруудад гэр бүл бүр жилдээ 1200-1800 доллар хүртэл хэмнэдэг. Гэхдээ жинхэнэ мөнгө олох нь баттерейг хэзээ, хэр гүнзгий цэнэглэхийг сайн мэддэг дэвшилтэт баттерейн удирдлагын системүүд юм. Ийм ухаалаг системүүд нь зөвхөн энгийн програмчлалгүй үндсэн баттерейн системийг ашигласнаас хамаараад 15 жилийн дараа нийт хэмнэлтийг ойролцоогоор хориосны нэг хүртэл нэмэгдүүлдэг.

Дэвшил: Ойролцоох бүсийн гэрт гибрид нарны энерги-цэнэгийн системийг нэмж ашиглаж буй хандлага

2024 оны SEIA-ийн хамгийн сүүлийн тайлангийн мэдээллээр 2021 оноос хойш багтах дэд хотын гэр бүлүүд нарны энерги хадгалах систем сууруулах тоо жил бүр дунджаар 120%-иар нэмэгдсэн. Энэ өсөлт нь ихэвчлэн хүмүүсийн бүрэн системийн суурьлуулалтанд зарцуулж буй мөнгөний ойролцоогоор 30%-ийг хамрах федераль татварын хөнгөлөлтөд зориулагдсан. Одоо зах зээлд модуль баттереуд гарч ирсэн бөгөөд хүмүүст одоо байгаа нарны хяналтын самбарууд дээрээ тэдгээрийг нэмж сууруулах боломжийг олгоод, бүх зүйлсийг нэг удаа солих шаардлагагүй болгож байна. Гэр хорооныхон ингэж шинэчилбэл шинэ тоног төхөөрөмж худалдан авахаас ойролцоогоор 35% хэмнэх боломжтой. Америкийн нутаг дэвсгэрийн олон газарт бүлгийн худалдан авах ажиллагаа эхэлсэн. Эдгээр хөтөлбөрүүдийн дүнд цахилгаан хуваарилалтын шугамд л хамаарахаас илүү, хольсон нарны энергийн нийлмэл шийдэл 22 гаруй мужид жинхэнэдээ илүү хямд болсон. Төвжижсэн цахилгааны эх үүсвэрээс илүү ухаалаг, саатлыг тэвчих чадвартай зүгт илүү их хүмүүс шилжиж байгаа нь тодорхой харагдаж байна.

НӨАТ-ын хэсэг

Нарны энерги үйлдвэрлэлд нөлөөлөх гол хүчин зүйлс юу вэ?

Үндсэн хүчин зүйлсэд газарзүйн байршил, цаг агаарын нөхцөл, хүрч буй нарны гэрэл, нарны хяналтын системийн хэмжээ болон чиглэл, цахилгааны сав баглах багтаамж орно.

Нарны цахилгааны сав баглах систем түгжээгүй ажиллах боломжтой юу?

Нарны цахилгааны сав баглах систем түгжээгүй ажиллах боломжтой ч гэсэн бодит энергийн үл хамаарал нь байршлын онцлогт тохирсон загварчлал болон энерги удирдах стратегид ихээхэн хамаардаг.

Нарны цахилгаан, мөн сав баглах шийдэл хэрхэн мөнгө хэмнэх вэ?

Эдгээр системүүд нь цахилгааны тариф бага үед цахилгааныг хадгалж, үнэ өндөр үед ашиглах замаар оройн цагт торны цахилгаан дээрх хамаарлыг бууруулдаг бөгөөд иймд цахилгааны нэхэмжлэхийн жилийн хэмнэлтэд хүргэдэг.

Нарны энерги, мөн сав баглах шийдлийг хэрэглэхэд ямар хандлага ажиглагдаж байна вэ?

Хязгаарын бүсийн байшинуудын нэмэгдэж буй хэсэг нь федераль татварын хөнгөлөлт, модуль баттерейн сонголтууд, нийгэмлэгийн худалдан авах инициативуудын нөлөөгөөр нарны энерги, мөн сав баглах шийдлийг хэрэглэж эхэлсэн бөгөөд улмаар улсын цахилгааны эх үүсвэртэй харьцуулахад өртгийн давуу талыг бий болгодог.