Rezidencni baterie se obvykle prezentuje jedním velkým číslem: 10 kWh, 13.5 kWh, 16 kWh. Toto číslo je důležité, ale neříká, zda bude systém při výpadku fungovat dobře. Smysluplný návrh záložního napájení musí odpovědět na dvě různé otázky. Dokáže baterie a střídač dodat nejvyšší výkon, který může domácnost v danem okamžiku potřebovat? A je v baterii dost uložené energie, aby vybrané zátěže běžely po potřebný počet hodin? Jednoduše řečeno, kW ukazuje, zda systém unese zátěž, zatímco kWh ukazuje, jak dlouho ji dokáže napájet.
Nejjednodušší začít není u katalogu baterií, ale u cíle zálohy. Rozhodněte, co má zůstat v provozu při výpadku sítě a jak dlouho mají být tyto zátěže dostupné. Domácnost, která chce napájet pouze lednici, osvětlení, internet a několik zásuvek, má velmi odlišné požadavky od domácnosti, která očekává provoz klimatizace, varných spotřebičů nebo většiny domu v běžném režimu. Pokyny NREL Battery Storage for Resilience označují kritickou zátěž a předpokládanou délku výpadku za hlavní faktory při výběru a dimenzování zálohovacích technologií. (NREL)
Výkon a energie odpovídají na různé otázky
Představme si skupinu nezbytných zátěží s průměrným odběrem 0.8 kW během desetihodinového nočního výpadku. Za těchto deset hodin potřebují zátěže přibližně 8 kWh energie. Pokud se však krátce potká běh kompresoru lednice, osvětlení a dalšího spotřebiče, může se poptávka vyšplhat na 2.6 kW. Bateriový systém musí umět tento okamžik o výkonu 2.6 kW dodat, i když je průměrná poptávka mnohem nižší.
Proto samotná průměrná spotřeba domácnosti k dimenzování nestačí. Měsíční spotřeba elektřiny může pomoci popsat, kolik energie domácnost celkové spotřebuje, ale neukazuje, které zátěže budou při výpadku v provozu současně. Užitečný odhad zálohy se zaměřuje na okruhy, které zůstanou napájené, a ptá se, jaký výkon mohou potřebovat najednou a kolik energie spotřebují za požadované období.
Různé zátěže mohou tyto dva požadavky posouvat různými směry. Spotřebič s vysokým příkonem používaný jen několik minut může mít velký vliv na požadované kW, ale relativně malý dopad na celkové kWh. Menší zátěž, která běží mnoho hodin, může téměř nezměnit špičku, ale spotřebuje významnou část uložené energie. Odebrání jedné nepostradatelné vysokovýkonové zátěže proto může návrh záložního systémů výrazně zjednodušit, i když se celková denní spotřeba elektřiny změní jen málo.
DOE popisuje stejný základní rozdíl: výkonová kapacita je množství výkonu, které systém dokáže dodat v danem okamžiku, zatímco energetická kapacita je množství energie, které dokáže uložit. (DOE) Baterie s vysokou hodnotou kWh, ale nedostatečným výstupním výkonem může mít stále problém s tezkou soucasnou zátěží, zatímco systém s vysokým výkonem a příliš malou energií může zátěž snadno unest, ale vybít se dříve, než se čekalo.
Požadavek zátěže není totozny s udajem na štítku baterie
Pokud vybrané zátěže potřebují 8 kWh během plánovaného výpadku, automaticky to neznamena, ze stačí baterie o kapacitě 8 kWh. Specifikace baterii mohou rozlišovat mezi nominální a využitelnou energií. (NREL) Část energie se také ztrácí při přeměně uložené stejnosměrné energie na střídavou energií pro domácí zátěže; akumulace není 100% účinná, protože při přeměně a opětovném využití vznikají ztráty. (DOE) Množství dostupné na začátku výpadku závisí také na stavu nabití baterie.
Jednoduchý příklad ukazuje, proč na označení záleží. Pokud je pro zálohu dostupných 90 % nominální energie baterie a příslušná vybíjecí cesta má účinnost 92 %, dodání 8 kWh do zátěží by vyžadovalo přibližně 9.7 kWh nominálně uložené energie: 8 ÷ (0.90 × 0.92). Tato procenta jsou pouze ilustrací, nikoli univerzálním pravidlem. Skutečný produkt může uz uvádět hodnotu využitelné energie a jeho definice účinnosti může používat jinou měřicí hranici. Důležité je nepočítat stejnou ztrátu dvakrát a neporovnávat požadavek na straně zátěže přímo s číslem baterie, které představuje něco jiného.
Ze stejného důvodu záleží i na výchozím stavu nabití. Baterie, která je při začátku výpadku téměř plná, má k dispozici více energie pro zálohu než stejná baterie startující na 50 %. Analýzy odolnosti NREL ukázaly, ze to, jak plná je baterie při začátku výpadku, může výrazně ovlivnit, jak dlouho systém dokáže napájet chráněné zátěže. (NREL) Pokud je odolnost důležitým cílem, provozní strategie musí ponechat dostatek energie pro scénář výpadku, na kterém majiteli domu skutečné záleží.
V systémů se zálohovací schopností, navrženém tak, aby FV fungovala i při výpadku, může solární výroba zálohu prodloužit, ale není garantovanou každodenní energií. Rezidencni fotovoltaika potřebuje správně nakonfigurovaný střídač a bateriové úložiště, aby dokázala vyrábět energií nezávisle na sítí. (DOE) Solarni výkon se také mění podle denní doby, počasí a ročního období. Během slunečného denního výpadku může FV pokrýt část domácí zátěže a dobíjet baterii. V noci nebo při oblačnosti může přispět jen velmi málo. Solarni výroba se podle těchto podmínek mění, zatímco úložiště může přesunout solární energií do období, kdy je výroba nízká nebo nedostupná. (DOE)
Užitečná velikost rezidenční baterie je proto výsledkem konkrétního cíle zálohy. Rozhodněte, které zátěže jsou důležité, odhadněte nejvyšší výkon, který mohou společně potřebovat, a odhadněte energií, kterou spotřebují během požadované doby zálohy. Potom zohledněte využitelnou energií baterie, počáteční stav nabití, ztráty při přeměně a jakýkoli realistický přínos solární výroby. Nakonec ponechte přiměřenou rezervu pro nejistotu ve skutečné zátěží a délce výpadku misto dimenzování přesně podle odhadu.
Konečná odpověď by měla vypadat jako dvojice požadavků, nikoli jako jediná titulní kapacita: dostatek kW pro pokrytí špičky kritické zátěže a dostatek využitelných kWh pro provoz těchto zátěží po zamýšlenou dobu. Jakmile jsou tato dve čísla jasná, porovnávání rezidenčních baterii je mnohem snazší a mnohem smysluplnější než jednoduše vybrat produkt s největší hodnotou kWh.
