Jak zkombinovat domácí fotovoltaiku a akumulaci energie pro optimální konfiguraci?

Vědci z Jihokorejského institutu stavebního inženýrství a technologie budov analyzovali různé provozní režimy, aby kombinovali obytné baterie s balkonovými fotovoltaickými moduly v jihokorejských bytových domech.

V navržené konfiguraci je baterie součástí hybridního systému, ale pouze pro vybíjení do domácích spotřebičů připojených k zátěžovému vedení. Zátěž je napájena balkónovými fotovoltaickými moduly nebo bateriemi a zbývající elektřina se v případě potřeby ukládá do akumulačního systému.

Výzkumný tým uvedl, že když je baterie ve stavu kontroly systému nebo je stav baterie (stav nabíjení) v nouzovém stavu, použijte k nabití baterie napájení ze sítě.

Výzkumníci simulovali hybridní systém v demonstrační budově v Gaoyang v Jižní Koreji, která zahrnovala prototyp 2,016 kilowatthodinové lithium-železofosfátové baterie s účinností 93 %. Systém zahrnuje balkónový fotovoltaický systém o výkonu 1,2 kW orientovaný na jih, sestávající ze čtyř 300W modulů zapojených do série s účinností 18 %. Úhel náklonu je 70 stupňů, což odpovídá elektrickému ventilátoru o výkonu 260 W představujícím připojenou zátěž.

Vědci počítají akumulační kapacitu baterií s ohledem na kapacitu fotovoltaických systémů a celkovou spotřebu elektřiny domácností. Vědci říkají, že základní nastavení pro provoz systémů pro ukládání energie z baterií jsou dávkové nabíjecí napětí 58,4 V, vybíjecí vypínací napětí 41 V a nabíjecí napětí 44 V.

Výzkumník Ji YoungEum řekl: Tento systém lze použít kdekoli, nejen v Koreji, protože má malou kapacitu.

Vědci hodnotili výkon systému ve čtyřech provozních režimech. Studovali konfiguraci, ve které fotovoltaický systém upřednostňuje napájení zátěže, pouze nabíjení baterie fotovoltaickou energií, a systém, který nejprve dodává fotovoltaickou energii zátěži, nabíjí baterii fotovoltaickou energií a energií ze sítě. Kromě toho uvažovali také o provedení, kdy jsou baterie upřednostňovány pro nabíjení pomocí fotovoltaických zdrojů energie, využívající pouze fotovoltaické zdroje energie, a systému, kde jsou pro nabíjení baterií upřednostňovány fotovoltaické zdroje energie a poté jsou pro nabíjení použity fotovoltaické a síťové zdroje.

Experiment trval zhruba tři měsíce od 21. srpna 2019 do 8. listopadu 2019. Vědci uvedli, že za účelem kontroly výsledků nabíjení a vybíjení byly experimenty prováděny ve všech dnech kromě deštivých dnů a dnů kontroly přístrojů.

Zjistili, že v prvním režimu bylo vybito přibližně 92 % kapacity baterie a přibližně 91 % zátěže bylo přivedeno do baterie. Také pozorovali, že napětí baterie dosáhlo úplného rozsahu vybíjecího napětí 33V, takže baterie nebyla použita, protože napětí baterie nebylo možné udržet až do dalšího nabíjení fotovoltaiky.

Uvedli, že ve druhém režimu je do zátěže přednostně vstřikován fotovoltaický výkon a pokud po napájení zátěže nezbývá fotovoltaický výkon, je téměř nemožné nabít baterii. Tvrdí, že je proto nutné zabránit vybití baterií snížením doby nečinnosti baterií a využíváním energie ze sítě.

Třetí provozní režim zajišťuje úplné vybití baterie a napětí baterie se udrží až následující den, kdy se fotovoltaická energie nabije a následně přenese do zátěže a sítě. Ve čtvrté konfiguraci je velká šance, že baterie nebude zcela vybitá kvůli nabíjení sítě. Když napětí baterie dosáhne ochranného napětí proti úplnému vybití, baterie se nabíjí ze sítě.

Provozní režimy rezidenčních bateriových akumulačních systémů a balkonové fotovoltaiky byly potvrzeny experimenty na každém provozním režimu rezidence (bateriové akumulační systémy) v jednotlivých domácnostech bytů. Výsledky ukazují, že režim čtyři je nejvhodnější mezi čtyřmi provozními režimy (systémy akumulace energie z baterií). K aplikaci tohoto řešení v různých domácnostech v bytech jsou však ještě potřeba některé funkcionality.

Vědci svou práci popsali v nedávném článku publikovaném v časopise Sustainable Development o provozních režimech BESS a balkonové fotovoltaiky v korejských bytových domech.