Baterai residensial biasanya dipromosikan dengan satu angka besar: 10 kWh, 13.5 kWh, 16 kWh. Angka itu penting, tetapi tidak memberi tahu apakah sistem akan bekerja baik selama outage. Desain backup yang berguna harus menjawab dua pertanyaan berbeda. Dapatkah baterai dan inverter memasok daya tertinggi yang mungkin dibutuhkan rumah pada satu momen? Dan apakah ada cukup energi tersimpan untuk menjaga beban terpilih berjalan selama jumlah jam yang penting? Secara sederhana, kW memberi tahu apakah sistem dapat membawa beban, sementara kWh memberi tahu berapa lama sistem dapat terus melakukannya.
Tempat paling mudah untuk memulai bukan katalog baterai. Mulailah dari tujuan backup. Tentukan apa yang harus tetap menyala ketika jaringan padam dan berapa lama Anda ingin beban tersebut tetap tersedia. Rumah tangga yang hanya menginginkan kulkas, lampu, internet, dan beberapa stopkontak memiliki kebutuhan yang sangat berbeda dari rumah yang berharap menjaga AC, peralatan memasak, atau sebagian besar rumah berjalan normal. Panduan Battery Storage for Resilience dari NREL mengidentifikasi beban kritis dan durasi outage yang diantisipasi sebagai pertimbangan inti saat memilih dan menentukan ukuran teknologi backup. (NREL)
Daya dan energi menjawab pertanyaan berbeda
Misalkan sekelompok beban esensial rata-rata 0.8 kW selama outage semalam sepuluh jam. Selama sepuluh jam itu, beban membutuhkan sekitar 8 kWh energi. Namun bayangkan kompresor kulkas, lampu, dan perangkat lain overlap sebentar dan mendorong permintaan menjadi 2.6 kW. Sistem baterai tetap harus mampu memasok momen 2.6 kW itu meskipun permintaan rata-ratanya jauh lebih rendah.
Inilah mengapa konsumsi rumah tangga rata-rata tidak cukup untuk sizing. Penggunaan listrik bulanan dapat membantu menggambarkan berapa banyak energi yang dikonsumsi rumah secara keseluruhan, tetapi tidak menunjukkan beban mana yang akan beroperasi bersama selama outage. Estimasi backup yang berguna berfokus pada sirkuit yang akan tetap menyala dan menanyakan berapa banyak daya yang mungkin dibutuhkan sekaligus serta berapa banyak energi yang digunakan selama periode yang diinginkan.
Beban yang berbeda dapat mendorong dua kebutuhan tersebut ke arah berbeda. Peralatan berdaya tinggi yang digunakan hanya beberapa menit dapat berdampak besar pada kW yang dibutuhkan tetapi menambah relatif sedikit pada total kWh. Beban yang lebih kecil yang berjalan berjam-jam mungkin hampir tidak mengubah puncak, tetapi mengonsumsi porsi bermakna dari energi tersimpan. Menghapus satu beban non-esensial berdaya tinggi karena itu dapat membuat sistem backup jauh lebih mudah dirancang meskipun total penggunaan listrik harian hanya berubah sedikit.
DOE menarik perbedaan dasar yang sama saat menggambarkan penyimpanan baterai: kapasitas daya adalah jumlah daya yang dapat dikirimkan sistem pada momen tertentu, sementara kapasitas energi adalah jumlah energi yang dapat disimpannya. (DOE) Baterai kWh besar dengan output daya yang tidak cukup mungkin tetap kesulitan menghadapi beban simultan berat, sementara sistem berdaya tinggi dengan energi terlalu sedikit mungkin membawa beban dengan mudah tetapi habis lebih cepat dari yang diperkirakan.
Kebutuhan beban tidak sama dengan label baterai
Jika beban terpilih membutuhkan 8 kWh selama outage yang direncanakan, itu tidak otomatis berarti baterai 8 kWh cukup. Spesifikasi baterai dapat membedakan antara energi nominal dan usable. (NREL) Sebagian energi juga hilang ketika energi DC tersimpan dikonversi menjadi daya AC untuk beban rumah tangga; penyimpanan tidak 100% efisien karena energi hilang selama konversi dan pengambilan kembali. (DOE) Jumlah yang tersedia pada awal outage juga bergantung pada state of charge baterai.
Contoh sederhana menunjukkan mengapa label penting. Jika 90% energi nominal baterai tersedia untuk backup dan jalur discharge terkait memiliki efisiensi 92%, mengirimkan 8 kWh ke beban akan membutuhkan sekitar 9.7 kWh energi tersimpan nominal: 8 ÷ (0.90 × 0.92). Persentase tersebut hanya ilustrasi, bukan aturan universal. Produk nyata mungkin sudah menerbitkan angka energi usable, dan definisi efisiensinya mungkin menggunakan batas pengukuran berbeda. Poin pentingnya adalah menghindari menghitung rugi yang sama dua kali atau membandingkan kebutuhan sisi beban secara langsung dengan angka baterai yang mewakili sesuatu yang lain.
State of charge awal penting karena alasan yang sama. Baterai yang hampir penuh ketika outage dimulai memiliki lebih banyak energi backup tersedia dibandingkan baterai yang sama mulai dari 50%. Analisis ketahanan NREL menunjukkan bahwa seberapa penuh baterai ketika outage dimulai dapat secara material memengaruhi berapa lama sistem dapat terus melayani beban terlindungnya. (NREL) Jika ketahanan menjadi tujuan penting, strategi operasi harus menyisakan cukup energi untuk skenario outage yang benar-benar dipedulikan pemilik rumah.
Dalam sistem yang mampu backup dan dirancang untuk menjaga PV tetap beroperasi selama outage, surya dapat memperpanjang backup, tetapi bukan energi harian yang dijamin. Surya residensial membutuhkan inverter dan sistem penyimpanan yang dikonfigurasi dengan tepat untuk menghasilkan daya secara independen dari jaringan. (DOE) Output surya juga berubah menurut waktu hari, cuaca, dan musim. Selama outage siang hari yang cerah, PV dapat memasok sebagian beban rumah tangga dan mengisi ulang baterai. Pada malam hari atau periode berawan, kontribusinya mungkin sangat sedikit. Produksi surya bervariasi menurut kondisi ini, sementara penyimpanan energi dapat menggeser energi surya ke periode ketika pembangkitan rendah atau tidak tersedia. (DOE)
Karena itu, ukuran baterai residensial yang berguna adalah hasil dari tujuan backup tertentu. Tentukan beban mana yang penting, estimasikan daya tertinggi yang mungkin dibutuhkan bersama, dan estimasikan energi yang akan digunakan selama durasi backup yang diinginkan. Lalu perhitungkan energi baterai usable, state of charge awal, rugi konversi, dan kontribusi surya realistis apa pun. Terakhir, sisakan margin yang wajar untuk ketidakpastian pada beban aktual dan durasi outage, alih-alih sizing persis sesuai estimasi.
Jawaban akhir seharusnya terlihat seperti sepasang kebutuhan, bukan satu kapasitas headline: cukup kW untuk membawa puncak beban kritis dan cukup kWh usable untuk menjaga beban tersebut berjalan selama periode yang dimaksud. Setelah dua angka itu jelas, membandingkan baterai residensial menjadi jauh lebih mudah, dan jauh lebih bermakna daripada sekadar memilih produk dengan angka kWh terbesar.
