Вам коли-небудь говорили, що ви можете комфортно зберігати сонячну енергію? Існує близько 6 різних типів систем накопичення сонячної енергії, які ви можете використовувати, коли вам зручно. Ця стаття була створена, щоб просвітити вас про них.
Зберігання енергії є одним з прекрасних інтригуючих винаходів людства. Це одна з небагатьох переваг, які земля отримала від нашої діяльності. Системи накопичення сонячної енергії роблять використання сонячної енергії більш привабливим. Оскільки сонце виробляє протягом години радіації, якої достатньо, щоб задовольнити наші річні потреби в енергії, додаткова енергія може бути накопичена для використання, коли немає сонячного світла.
Як власник будинку, який має сонячні панелі, у вас є варіанти, які були наведені в цій статті як способи зберігання сонячної енергії. Ці варіанти включають використання турбін, зберігання енергії поза мережею, зберігання енергії в мережі, виробництво сонячного палива та сонячні ставки.
Поряд з перевагою резервного живлення на випадок відключення електроенергії в комунальній мережі, застосування будь-яких типів сонячних систем зберігання допоможе вам скористатися перевагами тарифів на час використання (TOU). Тарифи TOU – це комунальні підприємства періоду, які стягують більшу плату за електроенергію через високі потреби в енергії в мережі в ці періоди.
Зміст
Про системи накопичення сонячної енергії
Як правило, системи накопичення енергії встановлюються, щоб уловлювати електроенергію, зберігати її у вигляді хімічної, механічної або теплової енергії та віддавати її назад у вигляді електричної енергії, коли це необхідно. Зберігання енергії зберігає надлишкову енергію, що виробляється під час пікових періодів, для подальшого використання.
Різні типи систем зберігання сонячної енергії можуть бути використані для забезпечення резервного живлення, коли мережа відключається, і для зменшення кількості грошей, витрачених на рахунки за електроенергію.
Як будуються системи накопичення сонячної енергії
Перш ніж ми розглянемо, як будуються системи зберігання сонячної енергії, ми повинні коротко розглянути загальні способи зберігання відновлюваної енергії. Відновлювана енергія може зберігатися хімічно і механічно. Зберігання засноване на деяких фізичних принципах матерії.
Першим принципом, на якому будуються системи накопичення сонячної енергії, є зміна температури матеріалу при його нагріванні або охолодженні. Матерія зазнає масового нагрівання, коли величина накопиченої енергії пропорційна питомій теплоємності використаного матеріалу. Це призводить до явища, яке називають розумним нагріванням.
Другий принцип, на якому можуть бути побудовані сонячні системи зберігання, полягає в тому, що речовина здатна поглинати або виділяти приховане тепло при фазовому переході. Якщо певний фазовий перехід супроводжується поглинанням тепла, зворотний процес виділить таку ж кількість тепла, тому енергія може зберігатися до тих пір, поки існує певна фаза речовини.
Третій заснований на хімічних реакціях. Тут енергія створює хімічні сполуки з високоенергетичними хімічними зв’язками, які потім вивільняють свою енергію при розриві.
Енергія може зберігатися за рахунок утворення слабких хімічних зв’язків, наприклад, шляхом фізичної сорбції молекул води на силікагелі. Енергія також може зберігатися шляхом утворення більш міцних зв’язків, наприклад, окислення кремнію в оксид кремнію (хемосорбція). Щільність енергії найнижча в матеріалах, які зберігають хімічну енергію за рахунок фізісорбції, і найвища в тих, що зберігають хімічну енергію шляхом хемосорбції. Ємність накопичувальної системи буде еквівалентна спожитому теплу або вільній енергії реакції.
Четвертий принцип, який можна використовувати для сонячних систем зберігання, полягає в дисоціації електронно-діркових пар у накопичувачах електричної енергії, таких як батареї. Фотони можна захоплювати безпосередньо від сонця і зберігати в цих батареях.
Деякі з цих принципів керують побудовою різних типів систем зберігання сонячної енергії.
6 типів систем накопичення сонячної енергії
Типи систем зберігання сонячної енергії:
- Автономна сонячна система зберігання/використання батарей
- Сонячна система накопичення в мережі
- Гібридні сонячні системи зберігання
- Сонячне паливо
- Сонячні ставки
- Стратифіковані системи зберігання сонячної енергії
1. Автономна сонячна система зберігання/використання батарей
Ті, хто користується таким типом сонячних накопичувачів, не підключені до комунальної мережі. Щоб використовувати автономну систему, вам потрібно мати достатньо батарей для зберігання. Ваша сонячна система також має бути побудована таким чином, щоб ваш будинок живився цілий рік.
Акумулятори класифікуються за хімічними методами накопичення енергії. Вони перетворюють хімічну енергію в електричну. Це стало можливим завдяки електрохімічним елементам, які використовуються для виробництва цих батарей.
Електрохімічними елементами в батареях є два електроди, катод і анод. Ці комірки також є електричними провідниками і розділені сепаратором. Сам сепаратор виготовлений з
Також в батареї знаходиться електроліт (між катодом і анодом), що складається з іонів. Ці іони реагують з провідними матеріалами катода і анода. Ця реакція створює електричний струм в батареї.
Батарейки виготовляються з різних матеріалів, бувають різних розмірів і марок. Виходячи з використаного матеріалу, маємо
Свинцево-кислотні батареї є найстарішими і найдешевшими батареями, які використовуються для зберігання сонячної енергії. Однак вони мають малу глибину розряду, тому потребують заміни швидше, ніж інші батареї. Літій-іонні батареї краще використовувати як типи сонячних накопичувачів у житлових будинках. Вони дорожчі, але мають більший термін служби, ніж їхні свинцево-кислотні аналоги. Вони також мають високу щільність енергії, що дозволяє їм зберігати енергію в невеликих приміщеннях.
Далі йдуть нікель-кадмієві акумулятори. Вони поширені в масштабних енергетичних проектах, оскільки витримують високі температури. Токсичність, пов'язана з Ni-Cd батареями, і складність утилізації кадмію є основним обмеженням у використанні Ni-Cd батарей. Проточні батареї є найбільшими і найдорожчими акумуляторами. Вони найкраще підходять для масштабної установки. Вони мають низьку ємність і швидкість заряду-розряду.
2. Сонячна система накопичення в мережі
Системи зберігання в мережі також відомі як системи, пов’язані з мережею. Ця система використовує стандартний підключений до мережі інвертор і не має акумулятора. Як власник будинку, який використовує сонячну енергію, ви можете зберігати частину енергії в комунальній мережі. Надлишок сонячної енергії, виробленої у вашому домі, можна експортувати в обмін на деякі кредити або пільговий тариф (FiT).
Збірні_тарифи_(FIT) – це фіксовані ціни на електроенергію, які ви отримаєте за кожну одиницю електричної енергії, яку ви генеруєте з сонячних панелей свого будинку та зберігаєте в комунальній мережі.
Для клієнта, який використовує цю мережеву систему, коли сонячні батареї виробляють більше, ніж вони використовують, ви можете повернути електроенергію в мережу. Коли ваше навантаження перевищує те, що генерує сонце, додаткову електроенергію також можна придбати з комунальної мережі.
Перш ніж вибрати цей тип системи накопичення сонячної енергії, ви повинні розуміти, що при відключенні електроенергії ваші панелі не забезпечать вас електроенергією. Це робиться з міркувань безпеки, тому що обслуговувачі, які працюють на лініях електропередач, повинні знати, що немає джерела живлення мережі. Це просто означає, що ви не маєте розкоші насолоджуватися деякою потужністю під час відключення електроенергії.
Цей тип системи зберігання сонячної енергії ідеально підходить для вас, якщо ви хочете знизити свій рахунок за енергію та отримати вигоду від сонячних стимулів.
3. Гібридні сонячні системи зберігання
Гібридна енергетична система — це система, в якій для виробництва енергії використовується комбінація двох або більше енергетичних систем. Це може бути комбінація сонячної технології та вітрової турбіни для виробництва енергії.
Гібридна сонячна система зберігання може бути комбінацією сонячних акумуляторних батарей і комунальної мережі. При використанні такого типу сонячної системи зберігання сонячна енергія накопичується в батареях, поки клієнт використовує комунальні послуги. Коли енергія в батареях вичерпана, ви можете з комфортом переключитися на комунальну мережу. З іншого боку, при відключенні електроенергії з комунальної мережі ви також можете переключитися на батареї.
4. Сонячне паливо
Цей тип системи зберігання сонячної енергії все ще триває. Зараз це не дуже поширене на комерційному енергетичному ринку. Сонячне паливо - це синтетичні хімічні речовини, такі як водень, аміак і гідразин, які виробляються і зберігаються протягом періодів, коли немає сонячного світла.
Виробництво сонячного палива може здійснюватися з електрики від сонячних панелей (електрохімічно), з теплового тепла, отриманого від концентрованої сонячної енергії (термохімічно), штучного фотосинтезу (фотобіологічний) або з фотонів (фотохімічно). Усе це працює, викликаючи деякі хімічні реакції, які перетворюють сонячну енергію в хімічну.
Сонячне паливо також може вироблятися прямо або опосередковано. Прямі процеси виробляють сонячне паливо з сонячного світла без проміжного перетворення енергії. Непрямі процеси спочатку перетворюють сонячну енергію в іншу форму енергії (біомаса або електрика), а потім ця енергія використовується для виробництва палива.
Під час перетворення енергії деяка кількість енергії втрачається. Це є причиною того, що непрямі процеси менш ефективні, ніж прямі процеси. Проте непрямі процеси легше реалізувати. Вчені проводять додаткові дослідження щодо того, як покращити безпосередні процеси виробництва сонячного палива.
Сонячне паливо може зберігатися якомога довше. Їх також можна транспортувати з одного місця в інше, транспортувати куди завгодно, що робить їх цінним і гнучким ресурсом для більш надійної електричної мережі.
5. Стратифікована система накопичення сонячної енергії
Сонячну енергію можна використовувати і використовувати двома способами; з використанням фотоелементів і використанням CSP. Стратифікована система накопичення енергії працює з CSP. Він передбачає зберігання сонячної енергії у вигляді теплової енергії, яку можна перетворити в електрику, коли це необхідно.
Тут резервуари для зберігання гарячої води, також відомі як циліндри гарячої води, ємності для зберігання тепла або теплоакумулятори, використовуються для зберігання води для опалення приміщень або для побутових цілей.
Гаряча вода зберігається в ізольованому баку недовго. Якщо енергію потрібно використати для виробництва електроенергії, тепло використовується для кип’ятіння води, а утворена пара приводить в рух турбіну, яка виробляє електроенергію.
6. Сонячні ставки
Сонячні ставки також працюють із системами концентрації сонячно-теплової енергії.
Сонячний ставок – це водойма, яка збирає та зберігає сонячну енергію у вигляді тепла. Його принцип роботи зворотний природної конвекції. Природно, коли сонячне світло потрапляє на солоний водойму, воно спочатку нагріває воду на дні ставка. Ця вода стає менш щільною і завдяки конвекції її молекули піднімаються на поверхню.
У сонячних водоймах все навпаки. Ставки побудовані так, щоб перешкоджати конвекції. У водойму надходить сіль в кількості, достатній для повного насичення води на дні. Коли вода нагрівається, як зазвичай, високосолона і гарячіша вода не повністю змішується з менш солоною і прохолодною водою на поверхні.
Змішування м’яке, і конвекція відбувається окремо у верхній і нижній воді. Цей ефект значно зменшує втрати тепла. Більш солена вода може нагрітися до 90 ℃, тоді як верхня частина підтримує температуру на рівні 30 ℃
Пізніше, більш солону гарячу воду можна направляти в турбіну, яку вона повертає для вироблення електроенергії, коли попит високий.
Поширені запитання
Скільки існує систем накопичення сонячної енергії?
Системи накопичення сонячної енергії не обмежуються п'ятьма розглянутими в цій статті. Їх досить багато, більшість з яких ще розробляються. У цій статті пояснюються ті, які поширені на комерційному енергетичному ринку.
Який найкращий спосіб зберігати сонячну енергію?
Не існує найкращого способу зберігання сонячної енергії. При виборі конкретного типу системи накопичення сонячної енергії слід керуватися вашими потребами, бюджетом і місцем розташування. Для будівель, розташованих далеко від громадської мережі, підійдуть автономні системи зберігання. Будинки, які вже підключені до мережі, але потребують резервного живлення, потребують гібридної системи зберігання.
Чи варте зберігання сонячних батарей?
Так, вони є. Акумуляторні батареї допоможуть вам працювати під час відключення електроенергії від комунальної мережі. Залежно від вашого бюджету ви можете придбати батареї, термін служби яких становить до 7 років.
Як довго може зберігатися сонячна енергія?
Системи зберігання мають різну енергетичну та потужність. Енергетична потужність (вимірюється в кіловатах на годину) — це кількість енергії, яку можна зберегти, тоді як потужність (вимірюється в кіловатах) — це кількість енергії, яку можна вивільнити в будь-який момент. Це визначає, скільки часу може прослужити система зберігання при живленні навантаження.
Рекомендації
- Як зберігається сонячна енергія в рослинах | Практичне пояснення
. - Зберігання сонячної енергії у воді | Обман чи реальність
. - 40 найкращих компаній із сонячної енергії за країнами
. - Що потрібно враховувати при проектуванні системи сонячного вуличного освітлення
. - 6 найкращих екологічно чистих джерел енергії
