Система хранения энергии – это набор устройств, контролирующих накопление, хранение, преобразование энергии и ее перераспределение для обеспечения непрерывности электропитания. В процессе накопления часто задействовано несколько источников энергии, которые можно условно разделить на пять основных категорий: батареи, тепловые, механические, гидронасосные и водородные.

По сравнению с другими методами накопления энергии, системы накопления энергии от аккумулятора наиболее подходят для домашнего использования из-за ряда преимуществ, связанных с их безопасностью, простой установкой и экологичностью. Кроме того, батареи являются самой старой, распространенной и доступной формой хранения и перераспределения энергии. Энергия собирается из сети или возобновляемых источников (таких как солнце и ветер) и сохраняется с помощью электрохимических элементов, входящих в состав батареи. В процессе разрядки батареи энергия высвобождается по необходимости, например, во время пиковых нагрузок или отключения электроэнергии.

С ростом популярности солнечных панелей солнечная энергия стала основным источником накопления энергии в батарею. Существует 3 основных типа систем хранения энергии:

• сетевая система – снабжение энергии пользователю происходит из коммунальной сети или от солнечных панелей. Энергия солнца попадает в инвертор в виде постоянного тока, где преобразуется в переменный ток, пригодный для питания оборудования и устройств. Ограничением такой системы есть отсутствие батареи, то есть возможности накапливать энергию;
• автономная система – накопление энергии происходит от солнечных панелей к батарее, где она хранится и распределяется в зависимости от потребностей потребителя;
• гибридная система – объединяет в себе лучшие характеристики двух предыдущих типов систем. После преобразования энергии солнца в переменный ток, электроэнергия подается для удовлетворения текущих потребностей потребителя в энергоснабжении, а избыток – накапливается и хранится в батарее. После того, как заряд батареи достигает 100%, переизбыток энергии можно перенаправлять в другие места (например, продавать по «зеленому тарифу»), которые присоединены к общей системе.

Поскольку гибридная система накопления энергии является наиболее совершенным решением проблемы бесперебойного энергоснабжения, рассмотрим ее более подробно.

Гибридная система скопления солнечной энергии состоит из солнечных панелей, контроллера, батареи, инвертора.

Солнечная панель – это полупроводниковое устройство, предназначенное для превращения солнечной энергии в электрическую энергию. Основной компонент солнечной панели – это солнечные фотоэлектрические элементы, способные углублять свет и превращать его в электрический ток.

Контроллер (MPPT “maximum power point tracker”) – элемент солнечной электростанции, главной задачей которого является обеспечение эффективного взаимодействия солнечных панелей и аккумуляторных батарей. Главной задачей MPPT-контроллера есть отслеживание силы тока и напряжения в солнечной системе. На их основе прибор вычисляет точку максимальной мощности. Положение точки зависит от температуры модуля, уровня освещенности, характеристик модулей и других факторов. Контроллер также отслеживает состояние заряда аккумуляторов. Полученная информация позволяет устройству корректировать силу и величину подаваемого напряжения на АКБ. Работа прибора способствует повышению эффективности использования модулей. В современных системах контроллер не является самостоятельным устройством, а входит в состав инвертора.

Инвертор – это устройство, которое преобразует энергию постоянного тока в переменный. После этого бытовые приборы могут получать электроэнергию для надлежащей работы.

Основной задачей аккумуляторной батареи является накопление энергии для обеспечения электропитания ночью или в дождливые дни, когда эффективность солнечных панелей снижается. Аккумуляторы бывают разных типов: свинцово-кислотные, литий-ионные, натриево-серные и т.д. Наибольшей популярностью пользуются литиевые батареи из-за их экологичности, малого веса и размера, высокой емкости, длительного срока службы, большого количества полных циклов заряда/разряда – 4000-10000.

Хотя систему накопления энергии для удовлетворения бытовых потребностей, построить гораздо легче, чем промышленную, такая задача достаточно непроста для рядового пользователя.

Однако, на рынке представлены уже готовые решения, построенные по принципу All-in-One (все в одном). Такие системы просты в установке, не требуют обслуживания, они максимально сбалансированы, что исключает возникновение внештатных ситуаций.

Пример такой системы – KSTAR BluE-S 5000D, которая вместе с батареями CATL является полностью автоматизированным решением накопления энергии.

Эта система хранения энергии в своей базовой комплектации оснащена гибридным инвертором мощностью 5 кВт и LFP-батареей, построенной на ячейках CATL, не содержащей вредных для внешней среды, кобальта и никеля. Эта технология используется в автомобилях Tesla и рассчитана на 10 000 циклов заряда с сохранением 80% емкости батареи.

Среди других преимуществ системы следует выделить:

• возможность масштабирования: до 4 батарей, что может увеличить общую емкость системы до 20 кВт*ч;
• быструю зарядку до 100А в час;
• наличие 2 MPTT-контроллера;
• возможность размещения системы в помещении или на улице;
• компактность – 0,15 метров кубических;
• стильный дизайн;
• возможность установки системы за 30 минут;
• управление всеми процессами через удобное приложение.

Таким образом, современные All-in-One системы хранения энергия:

1. Является средством экономического и эффективного использования избыточной энергии, производимой возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер и солнце.
2. Позволяют сохранять избыток электроэнергии, произведенный возобновляемыми источниками энергии, обеспечивая тем самым наличие электроэнергии при любых условиях, например, в случае сбоя сети или при экстремальных погодных условиях.
3. Помогают сбалансировать общую нагрузку на сеть за счет регулирования колебаний спроса на электроэнергию в течение дня и таким образом избежать перегрузки сети.
4. Обеспечивают сглаживание колебаний напряжения во избежание нарушений в работе оборудования.
5. Просты в установке и эксплуатации, что делает их лучшим выбором для пользователей, которые не были знакомы с системами хранения энергии.