Солар батерейн хэрхэн гэрийн эрчим хүчний агуулахыг хувьсгалчлах арга зам

Орон сууцны эрчим хүчний хадгалалтанд нарны батерейн хөгжил

Гэрүүдэд нарны батерей шилжих шилжилтийг ойлгох

Одоо Америкийн гэр орчинд нарны цахилгаан баттерей тавих нь элбэг болсон. Өнгөрсөн онд л энэ улсын 200 мянган гэрт тус бүр нь нарны цахилгааны систем тавигдсан. Цахилгааны хангалт багатай үед хэрэглэх зүйл байхыг хүмүүс эрхэмлэж байгаа нь цахилгааны дутагдал өнгөрсөн хэдэн жилд маш элбэг болсон байдалтай холбоотой юм. Статистикийн мэдээллээр 2015 оноос өнөөдрийн хооронд цахилгааны хангалт тасрах үзэгдэл 80 хувь орж нэмэгдсэн байна. Энэ нь сүүлийн үед давтагдаж буй цаг агаарын хурдан өөрчлөлттэй холбоотой юм. Мөн өмнө нь нарны цахилгааны самбар тавьсан хүмүүс тэдгээрийг ашиглахдаа үнэндээ өөртөө хамгийн сайн ашиг олохыг хүсдэг. Сайн мэдээ нь литиум-ионтой баттереүд одоо үнээрээ өмнөх мэт биш болжээ. 2018 оноос энэ төрлийн баттереүдийн үнэ хоёр гуравын нэгээр буурсан бөгөөд энэ нь 2020 оны харьцуулбал ойролцоогоор 41 хувь орж илүү олон гэр бүлд эдгээр баттереүдийг худалдан авах боломжийг олгож байна.

АНУ-ын амьжиргийн баттерейн цахилгаан хадгалах системийн (BESS) зах зээлийн чиг хандлага

Америкийн нийтийн батерейн энерги хадгалах системийн зах зээл өнгөрсөн онд дунджаасаа их өсөлттэй байжээ. 2024 онд 32.5% өссөн байна. Орон сууцны эзэд цаг агаарын тогтворгүй байдлыг тулж байгаа ба цахилгааны үнэ үргэлж өөрчлөгдөж байгаа нөхцөлд эдгээр системийг суурилуулах хүсэл нэмэгдэж байна. Хамгийн их суурилуулалт хийгддэг газар бол Калифорни болон Техас байжээ. Энэ хоёр мужийн хувьд суурилуулсан нийт чадлын 60% нь эзэлдэг. Эдгээр мужууд олон төрлийн урамшууллын хөтөлбөрүүдийг хэрэгжүүлж байгаа бөгөөд жишээлбэл, Өөрөө үйлдвэрлэх Урамшууллын Хөтөлбөрийн (Self-Generation Incentive Program) хөнгөлөлтүүд нь олон өрхүүдэд нарны энергийн систем дээр нэмээд хадгалалтын систем суурилуулахыг хямд болгодог. Федераль түвшинд бодлого баримтлал нь чухал үүрэг гүйцэтгэж байна. Одоо байгаа Инвестицийн Татварын Зөрчил (Investment Tax Credit) нэг систем суурилуулах өртгийн ойролцоогоор 30% -ийг хамардаг бөгөөд мэргэжилтнүүд энэ нь дараа жилүүдэд дунджаар жилд 14% -ийн хурдацаар өсөлтийг түргэн хөтөлж 2032 он хүртэл үргэлжлүүлэх болно гэж таамаглаж байна.

Цахилгаан сарнайн батерей суурилуулахыг хурдасгах гол хүчин зүйлс

1. Сүлжээний найдвартай ажиллагааны талаарх айдас : 42% худалдан авагч нь цахилгааны салхины улмаас гарсан салалтыг гол мотиватор гэж зааж байна
2. Цаг хугацааны ашиглалтыг оновчлох : Цувирсан цахилгааны эрчим хүч нь 60–80% оройн цагийн орлого зардлыг бууруулна
3. Бодлогын дэмжлэг : 23 муж улсын сүлжээнд цахилгаан орох эрчим хүчийг төлбөржүүлэх шаардлагатай байдаг
4. Технологийн нэгдэл : Шинэ цахилгаан сарнайн суурилуулалтын 81% нь батерейн интеграцитай гибрид инвертертэй байдаг

Эдгээр хүчин зүйлс нь цахилгаан сарнайн батерейн хавсаргын түвшинг дээшлүүлсэн орон нийтээр 34% — 2019 оноос хойш 290%-иар өссөн. Шинжээчид энэ өсөлтийг баттерейн технологийн сайжралаас болон эдийн засгийн ашигтай байдлаас болж үүссэн гэж үзэж байна. Энэ нь давтан хэрэглээг нэмэгдүүлж буй эргэлтийг түгээн хөдөлгөж байна.

Нарны гудамжны баттерейн агуулах бүхийнээ энерги хангамжийн үндэслэлтэй байх

Нарны баттереуд торон дээрх хамаарлыг багасгадаг

Нарны батерейнууд нь үндсэндээ цахилгаан эрчим хүчний нэмэлт хадгалах төхөөрөмж бөгөөд энэ нь гэрийн эзэд өөрсдийн цахилгааны нийлүүлэлтээс хамаарах шаардлагагүй болгоно. Орон сууцны ихэнх системүүд нь шууд шаардлагатай байгаагаас 20-30 хувь илүү их энергийг цуглуулдаг бөгөөд тэдгээрийг дараа ашиглахын тулд хадгалдаг. Жишээлбэл, шөнө эсвэл бид бүгд үзэн яддаг цагаан өдрүүдэд. Wood Mackenzie-ийн 2023 онд хийсэн сүүлийн судалгаа сонирхолтой мэдээлэл олж авсан бөгөөд эдгээр батерейн системийг суурилуулсан хүмүүс нийтлэг цахилгааны шугамтай холболтоо 40-60 хувь бууруулж байгааг анзаарсан. Өнөөдөр зах зэл дээр байгаа сүүлийн үеийн литийн ион батерейн загварууд энерги шилжүүлэхэд 90% ашигтай ажилладаг гэж мэдэгдэж байна. Иймд энэ процесст их хэмжээний алдагдал гардаггүй. Ийм ажиллагаа нь сар бүрийн хөрөнгө зардлаа бууруулахыг хүсч буй хүмүүст таталцтай болгож байна.

Цахилгаан тасарсан үед болон оройн цагийн үеэр гэрүүдэд цахилгаан эрчим хүчний тэжээл өгөх

Оршин суугчдын баттерей нь цахилгааны хомсдол үеийн 8–24 цагийн цахилгааны нөөцийг хангах бөгөөд 2019 оноос хойш 8 цаг үргэлжилсэн цахилгааны хомсдол 150%-иар нэмэгдсэн (EIA 2023) тул энэ нь маш чухал ач холбогдолтой юм. Өндөр ачаалалтай үеийн (4–9 цаг) нөөцөлсөн энерги нь хэрэглээний 80–100%-ийг хангаж чадах бөгөөд орон нутгийн цахилгааны тарифаас хамааран өрхүүдийн сарын 120–250 ам.долларыг хэмнэнэ.

Туршлагын жишээ: 10–20 кВтц цахилгааны баттерейтэй холбоогүй орчинд амьдрах

15 кВтц наран энергитэй баттерейн систем нь өвөл гэнэтийн цаг агаарын үеэр 72 цагийн турш хөргүүр, гэрэл, холбооны төхөөрөмж зэрэг үндсэн цахилгаан хэрэгслийг ажиллуулж байв. Үүнээс үүдэн өрөөний температурыг +15°C (60°F)-аас доош бууруулахгүйгээр байлгаж, орон нутгийн дунджаас өдөрт 83% цахилгааны зардлыг бууруулжээ.

Литийн ионтой наран энергийн баттерейд хийсэн технологийн шиновчлол

Орчин үеийн өрхийн цахилгааны шаардлагыг хангах чадалтай литийн ион баттерей

Өнөөгийн лити-ион батерейн хадгалах чадал нь 10–20 кВтц бөгөөд 90%-иас дээш ашиглалтын үр дүнтэй байдаг. Энэ нь оройн цахилгааны дутагдлыг нөхөн тэгш бүрдэлтэй байлгахад хангалттай. Цахилгаан ханганы технологи нь графит ханганыхаас 40%-иар илүү энерги нягтжүүлэх боломжийг олгож байгаа тул хялбархан дизайн, илүү их хадгалалтын багтаамжийг хангаж байна.

Орон сууцны батерейн ашиглалтын үр дүнтэй ажиллагаа болон урт нас хангах

Дэвшилтэт катодын давхар хучилт, электролитын нэмэлтүүд одоо 6000+ цэнэглэлтийн циклд ажиллах боломжийг олгож байгаа бөгөөд энэ нь 2015 оны системүүдийн амьдралын хүрээг гурвалсангаар давж байна. Температурын зохицуулалт нь (59–86°F) ажиллагааны хамгийн тохиромжтой хүрээнд байлгах замаар жилд 2%-иас бага батерейн багтаамжийн унагдалыг хязгаарлаж байна (Энерги хадгалалтын сэтгүүл 2024).

Ирээдүйн технологи: Лити-ион технологиос давсан цаашид хөгжих цахилгаан хадгалалтын арга замууд

Хөгжиж буй хатуу төлөвийн батерей нь одоогийн лити-ион технологийнхаас хоёр дахин илүү нягтшилт (500 Втц/кг) бүхий цахилгаан хадгалалтыг хангаж байгаа бөгөөд зэрэгцээ аюултай шатамхай электролитыг ашигладаггүй. Натри-ион технологийн солих боломж нь лити-ион технологийн 85% ажиллагааг хангаж, үнэ нь 30%-иар бага бөгөөд байгальд дүүрэн орших материалыг ашигладаг. Ийм батерейг 2026 онд худалдаанд гаргах боломжтой.

Нүүрсний системийн аюулгүй байдал, үргэлжлэх хугацааны талаарх асуудлыг шийдвэрлэх

Орчин үеийн системүүд дулааны хэлбэлзлийг 50 миллисекундын дотор тогтоож чаддаг бөгөөд энэ нь өмнөх загваруудаас 60% хурдан юм. Модуль загварын систем нь нэг нэгэн баганыг солих боломжийг олгодог бөгөөд системийн ажиллах хугацааг 15 жил болгон өргөтгөхийг зөвшөөрдөг. Энэ нь 70% багтаамжийг хадгалж, урт хугацаанд үйлчлэх баталгаатай байдлыг хангана.

Цахилгаан үүсгүүрт баттерейн системийг нэгтгэн ашиглах нь ашигтай ажиллагааг дээшлүүлнэ

Орон сууцны тогтолцоонд цахилгаан үүсгүүр болон баттерейг ганц нэгж болгон нэвтрүүлэх

Гибрид систем нь цахилгаан үүсгүүр, литийн ионтой баттерейг нэгдсэн энерги хадгалалтын төвийн тусламжтайгаар холбодог. Энэ нь шөнө ашиглах, цахилгааны хангалтгүй байх үед хэтээс үүссэн цахилгааныг хадгалдаг. Дэвшүүлсэн контроллер нь цахилгааны үүсгэлтэй үед баттерейг эхлээд цэнэглэх, мөн баттерейн температурыг хянах замаар эрүүл мэндийг хангах үүрэгтэй. Судалгаагаар нэгтгэсэн систем нь цахилгааны 85% өөрийн хэрэглээнд ашигладаг бөгөөд энэ нь зөвхөн цахилгаан үүсгүүртэй системийн 45%-аас хамаагүй их юм.

Оюунлаг инвертер болон энерги удирдах системийн үүрэг

Оюунлаг инвертер нь цахилгаан-баттерейн системийн төвд ажилладаг бөгөөд гурван үндсэн үүрэг гүйцэтгэнэ:

1. Тогтмол гүйдлийн нарны цахилгааныг ашиглах боломжтой хувьсах гүйдэлд хувиргах
2. Самбар, баттерей, мөрөн хоорондын хоёр чиглэлийн урсгалыг удирдах
3. Хүчдэлийн хэлбэлзэл үед аюулгүй байдлын дүрэм биелүүлэх

Эдгээр нь өндөр хувийн үеэр баттерейн цахилгаан дээр шилжин ашиглалтын цагийг тохируулж, хамтран ажилладаг аппликейшнууд бодит цагт мониторинг хийх, барилгын санамж мэдэгдэл өгдөг.

Оюун ухаантай гэрийн цахилгааны ашиглалтыг хувиарлах нь орчуулагч ачааны таамаглал

Машин сургах алгоритм нь 92% нарийвчлалтайгаар цахилгааны эрэлтийг таамаглаж (2024 оны Солбисон эрчим хүчний сургуулийн судалгаа), системд дараах боломжуудыг олгодог:

• Бүрэн багтаамжийн цэнэгийг шуургын өмнө хуримтлуулах
• Таамаглаж буй нарны орлогоор цэнэглэхээ тохируулах
• Оюун ухаантай багаж хэрэгслийн ачааллыг нартай цагт шилжүүлэхэд зохицуулах

Энэ таамаглах чадвар нь энгийн баттерейн байгууламжтай харьцуулахад мөрөнд эрэлтийг нэмэлт 18%-иар бууруулдаг.

Нарны батерей суурилуулахад эдийн засгийн болон бодлогын урамшуулал

Нарны энергийн хадгалалтын татварын хөнгөлөлт

Орон сууцны эзэд нь давхар урамшууллыг ашиглана. Федералын Хөрөнгө оруулалтын татварын хөнгөлөлт (ITC) нь чанарын нарны хадгалалтын суурилуулалтанд 30% хасах боломжийг олгодог. Калифорни мужийн SGIP болон Нью-Йорк мужийн NY-SUN зэрэг мужийн хөтөлбөрүүд нь кВт/цаг тутамд урамшуулал нэмж өгдөг бөгөөд нийлээд зардлыг 30–50%-иар бууруулж, эргэлтийн хугацааг тов тод болгох бөгөөд бүс нутгийн цэвэр энерги шаардлагыг дэмждэг.

Орон сууцны эзэд ашиг олох хугацааг түргэлтээсгэх санхүүгийн урамшуулал

Татварын хөнгөлөлтөөс гадна ажиллагаан дээр суурилсан хөтөлбөрүүд нь ашгийг нэмэгдүүлдэг. Эрчим хүчний компаниуд нь сүлжээний ачаалал өндөр байх үед хадгалсан энергийг нь цаг алдагдалтайгаар буцааж өгөх замаар урамшуулал олгодог бөгөөд ижил тооцоолол нь сүлжээнд илүүдэл нарны энергийг буцааж өгөх замаар оноо олгодог. Эдгээр механизм нь эргэлтийн хугацааг 10 жилээс дээш байхаас 5–7 жил хүртэл багасгаж, батерейг санхүүгийн хувьд боломжтой тогтвортой шийдэл болгож өгдөг.

Нарны батерейн системийн өгөөжийн хувийг тооцоолох

Гол өгөөжийн хүчин зүйлс нь:

• Системийн цэвэр өртөг урамшууллын дараа
• Цахилгааны тарифын ашиг хонжих (цахилгааны оройн цагийн оронд хадгалагдсан нарны цахилгаан ашиглах)
• Хувиарлагдах цахилгааны хор хөгжрүүлэх үнэ цэнэ (цахилгааны дуусгаварын улмаас гарах эдийн засгийн алдагдлыг бууруулах)
• Гүйцэтгэлийн төлбөрийн орлого (цахилгаан хангамжийн төслүүдэд оролцох)

Түгээмэл 10кВт нарны цахилгаан + 15кВтц баттерейн систем нь урамшуулал ихтэй мужид 6–8 жилд хөрөнгө оруулалтаа бүрэн нөхөн төлнө — баталгаат хугацаанд нь хийгдэж, дараа нь 15 жил буюу түүнээс дээш хэмнэлттэй байна. Хэмнэлттэй тооцооллын үр дүнгээр байгууллагын дараах жилийн 8–12% өгөөжтэй байна.

НӨАТ-ын хэсэг

Нарны цахилгааны баттерей гэж юу вэ ба яаж ажилладаг вэ?

Нарны цахилгааны баттерей нь өдөр дээр нарны модулийн үйлдвэрлэсэн цахилгааны илүүдлийг шөнө эсвэл цахилгаан тасарсан үед ашиглахын тулд хадгалдаг. Энэ нь цахилгаан шугамын сүлжээнээс хамаарал багасгах, цахилгааны ашиглалтыг үр ашигтай болгоход тусалдаг.

Гэрт нарны цахилгааны баттерей суурилуулахын ямар давуу тал байдаг вэ?

Нарны батерейнууд нь цахилгааны хомсдол үед нөөцийн цахилгааны эх үүсвэр болон ажилладаг бөгөөд, цахилгааны тариф бага үед энерги хадгалж цахилгааны зардлыг бууруулдаг ба мөн гэр хороосны нарны самбар ашиглалтаа хамгийн их байлгах боломжийг олгодог.

Нарны батерейнүүд цахилгааны хомсдол үед гэрийг хэдэн цагийн турш цахилгаанаар хангаж чадах вэ?

Орон сууцны нарны батерейн системүүд нь системийн багтаамж болон гэр хороосны цахилгааны хэрэгцээнээс хамааран цахилгааны хомсдол үед 8-аас 24 цагийн хүртэл нөөцийн цахилгааны эх үүсвэр болон ажилладаг.

Нарны батерейн хадгалалтын технологид ямар дэвшилтүүд хийгдэж байна вэ?

Нарны батерейн технологи нь илүү өндөр ашигтай, урт нас бүхий, аюулгүй байдлын шинэ шинж чанаруудтай, мөн хатуу төлөв болон натрийн ион гэх мэт шинэ хими судлалын технологитойгоор хөгжин, илүү их багтаамж болон бага зардлыг санал болгодог.

Нарны батерейн систем суурилуулахад татаасууд байдаг уу?

Тийм ээ, цахилгааны батерейн систем суурилуулсан өрхүүдэд санхүүгийн хөнгөлөлт үзүүлэх федерал болон мужийн татварын хөнгөлөлт, мөрөөжлөлт, нэгдсэн хэмнэлтийн хөтөлбөрүүд байдаг.

Оюун ухаант инвертерүүд нарны батерейн системд хэрхэн нэгддэг вэ?

Оюун ухаант инвертер нь цахилгааны урсгалыг хувирган зохицуулж, аюулгүй байдлын дүрэм журмыг мөрдөн батлан хариуцаж, цаг хамгийн их үед энерги ашиглах үр ашигтай байдлыг нэмэгдүүлж, нарны баттерейн системийг илүү үр дүнтэй, тусгаар тогтвортой болгодог.