Amikor két otthon ugyanazt a 10 kWh-s akkumulátort telepíti, csábító ugyanazt az eredményt várni. Az első rendszer azonban már akkor elkezdhet kisütni, amikor a napenergia-termelés a háztartási igény alá esik, míg a második a nap későbbi, magasabb árú időszakára tartalékolhat valamennyi energiát. Ha tartalékáram-ellátásra tervezték és konfigurálták, áramszünet esetére is megőrizhet egy tartalékot.
Kora estére az egyik akkumulátor már közel lehet a tartalékszintjéhez, míg a másikban még rendelkezésre állhat energia. Fizikai kapacitásukban semmi sem különbözik. Egyszerűen más utasításokat követtek.
A kapacitás nem menetrend
A kilowattórában mért kapacitás azt írja le, mennyi energiát tud egy akkumulátor tárolni. A kilowattban mért teljesítmény azt mutatja meg, milyen gyorsan képes ezt az energiát leadni. Az Amerikai Energiaügyi Minisztérium ezeket külön specifikációként kezeli, mert különböző kérdésekre válaszolnak. Egy akkumulátor elegendő energiát tárolhat ahhoz, hogy időben elnyújtva több készüléket működtessen, de mégsem biztos, hogy egyszerre mindet el tudja látni, ha együttes igényük meghaladja a teljesítményértékét.
Az is számít, melyik kapacitásadatot idézik. A névleges kapacitás, a használható kapacitás és az átalakítás után leadott energia nem pontosan ugyanazt a határt írja le. Az ausztrál kormány akkumulátor-útmutatója megjegyzi, hogy a használható kapacitás alacsonyabb a teljes kapacitásnál, és hogy töltés és kisütés közben valamennyi energia elvész. Az akkumulátoradatokat ugyanarra az alapra kell helyezni, mielőtt összehasonlítjuk őket.
Miután ezek az adatok világosak, a fennmaradó kérdés üzemeltetési jellegű: mit tegyen a rendszer a rendelkezésére álló energiával?
Miért változtatja meg az időzítés az eredményt
Egy otthoni akkumulátor egyik alapvető feladata, hogy a villamos energiát más időpontban tegye elérhetővé. Egy napelemes rendszer dél körül több energiát termelhet, mint amennyire az otthonnak szüksége van, majd naplemente után keveset vagy semmit. Az akkumulátor ennek a nappali többletnek egy részét átviszi estére.
Az alap önfogyasztási mód általában azt követi, ami éppen történik. Amikor a napenergia-termelés meghaladja a háztartási igényt, az akkumulátor tölt. Amikor az igény a napenergia-termelés fölé emelkedik, kisüt. Ez csökkentheti a hálózati vételezést, de előfordulhat, hogy a tárolt energiát még azelőtt felhasználja, hogy egy drágább tarifaidőszak elkezdődne.
Az időalapú stratégia az akkumulátort ezekre a későbbi órákra tarthatja fenn. Ettől nem lesz minden kilowattóra minden piacon értékesebb; az eredmény a tarifától és a háztartás terhelési mintázatától függ. A menetrend változik úgy, hogy a tárolt energia más célra legyen elérhető.
A tartalékáram-ellátás egy másik kompromisszumot hoz létre. Egy áramszünet alatti működésre konfigurált, backup-képes rendszerben a magasabb tartalékszint több energiát hagy elérhetően, ha a hálózat kiesik. Ugyanez a tartalék kevesebb kapacitást hagy a mindennapi önfogyasztásra vagy tarifakezelésre. Az ausztrál kormány útmutatója egyértelművé teszi ezt a határt: nem minden akkumulátoros rendszer képes tartalékáram-ellátásra, és amelyik képes, azt erre konfigurálni kell.
Ezeket a döntéseket gyakran akkumulátordiszpécselésnek nevezik. Nem választhatók el a kapacitástól, mert minden döntés ugyanabból a korlátozott energiatárolóból merít. A délután felhasznált energia este már nem várakozhat tovább az akkumulátorban.
Mit jelent a „smart” vezérlés a gyakorlatban
A „smart control” nem feltétlenül jelent mesterséges intelligenciát. Egy vezérlő szabálykészletet alkalmazhat olyan információkra, mint a napenergia-termelés, a háztartási igény, az akkumulátor töltöttségi állapota, a tartalékbeállítások és a villamosenergia-árak, majd eldöntheti, hogy töltsön, kisüssön vagy várjon.
Egyes vezérlők előrejelzéseket is használnak. Ha másnap erős napenergia-termelés várható, a rendszer megengedheti, hogy éjszaka több energiát használjanak fel, mert valószínű az újratöltés. Gyenge előrejelzés mellett ez a döntés a tervezettnél üresebb akkumulátort hagyhat maga után.
Mirletz és Guittet kutatása árjelzésekre reagáló diszpécselési módszert tesztelt napenergia- és terhelési előrejelzések, akkumulátor-degradációs adatok és közműtarifák felhasználásával. A különböző tarifák, rendszerméretek, termelési és terhelési profilok különböző diszpécselési stratégiákat igényeltek. Egy adott tarifára vagy háztartásra tervezett menetrendről nem lehet egyszerűen feltételezni, hogy egy másikhoz is illik.
Egy integráltabb otthoni energiarendszerben az energiagazdálkodási rendszer, vagyis az EMS, összehangolhatja a döntéseket a napenergia-termelés, a háztartási fogyasztók, az akkumulátor, az inverter és a hálózati csatlakozás között. Merrington, Khezri és Mahmoudi lakossági tanulmánya erre kínál egy példát: otthoni energiagazdálkodási rendszere villamosenergia-árakat, hálózati korlátokat, háztartási terhelést és időjárási adatokat használt az üzemvitel irányításához. A valós rendszerek különböző információkombinációkat használnak, de a cél hasonló: több bemenetből egyetlen üzemeltetési tervet alkotni.
Az EMS nem veszi át az akkumulátor védelmi funkcióit. A BMS figyeli az akkumulátor állapotát, és biztosítja vagy érvényesíti az akkumulátorszintű működési határértékeket, míg az inverter vagy PCS elvégzi a töltéshez és kisütéshez szükséges villamos átalakítást. Egy EMS-kérés csak akkor hajtható végre, ha az akkumulátor és a teljesítményátalakító berendezés támogatni tudja.
Hardverszinten az NXP nagyfeszültségű akkumulátorkezelő egysége reteszelésfelügyeletet és kontaktorvezérlést biztosít, valamint interfészeket az EMS-sel való kommunikációhoz. Ez jól szemlélteti, miért nem váltja ki a telephelyszintű koordináció az akkumulátorvédelmet: az akkumulátorrétegnek továbbra is korlátoznia vagy megszakítania kell az üzemelést, amikor a feltételek ezt megkövetelik. Részletesebb magyarázat a What Does a BMS Actually Do? című cikkben érhető el.
Ahol a smart vezérlés már nem segít
Ha egy akkumulátor túl kicsi a kívánt feladathoz, a menetrend megváltoztatása nem szünteti meg az energiahiányt. Ugyanez igaz a teljesítményre is: a vezérlőszoftver nem tudja elérni, hogy a berendezés a névleges kimeneténél többet adjon le.
A bonyolultabb vezérlés nem automatikusan jobb. Azuatalam és munkatársai szisztematikus áttekintése megállapította, hogy az energiagazdálkodási stratégia kifinomultságának növelése nem feltétlenül javította a PV-akkumulátoros rendszerek teljesítményét vagy gazdasági életképességét. A modellezési feltételezések, a bizonytalan bemeneti adatok és az akkumulátor-degradáció kezelése megváltoztathatta az eredményt.
Hasonló korlátok jelennek meg a mindennapi működésben is. Egy elavult tarifamenetrend rossz órákra tolhatja a töltést. A túl magasra állított tartalék minden nap érintetlenül hagyhat hasznos kapacitást, míg a túl alacsony tartalék nem feltétlenül tükrözi a tulajdonos tartalékáram-ellátási prioritásait. Az előrejelzések és a háztartási rutinok is változhatnak, ezért a korábban ésszerű beállításokat időnként felül kell vizsgálni.
Amikor elérkezik az este, az a hasznos akkumulátor, amelyben még elegendő energia maradt a háztartás által választott feladathoz. Ennek elérése megfelelő hardvertől, ésszerű beállításoktól és olyan üzemeltetési stratégiától függ, amely tükrözi, hogyan használja az otthon valójában a villamos energiát.
