O baterie rezidențială este de obicei promovată printr-un număr mare: 10 kWh, 13.5 kWh, 16 kWh. Acest număr contează, dar nu spune dacă sistemul va funcționa bine în timpul unei pene. Un proiect util de backup trebuie să răspundă la două întrebări diferite. Pot bateria și invertorul să furnizeze cea mai mare putere de care locuința poate avea nevoie într-un anumit moment? Și există suficientă energie stocată pentru a menține sarcinile alese în funcțiune pentru numărul de ore relevant? Pe scurt, kW arată dacă sistemul poate susține sarcina, iar kWh arată cât timp o poate susține.
Cel mai simplu punct de plecare nu este catalogul de baterii. Este obiectivul de backup. Decideți ce trebuie să rămână pornit când rețeaua cade și cât timp doriți ca acele sarcini să rămână disponibile. O gospodărie care dorește doar refrigerare, iluminat, internet și câteva prize are o cerință foarte diferită față de una care se așteaptă să mențină aerul condiționat, echipamentele de gătit sau cea mai mare parte a casei în funcționare normală. Ghidul NREL Battery Storage for Resilience identifică sarcina critică și durata anticipată a penei ca factori centrali în selectarea și dimensionarea tehnologiilor de backup. (NREL)
Puterea și energia răspund la întrebări diferite
Să presupunem că un grup de sarcini esențiale are o medie de 0.8 kW în timpul unei pene nocturne de zece ore. Pe parcursul acelor zece ore, sarcinile au nevoie de aproximativ 8 kWh de energie. Dar imaginați-vă că compresorul frigiderului, iluminatul și un alt aparat se suprapun pentru scurt timp și ridică cererea la 2.6 kW. Sistemul de baterie trebuie totuși să poată furniza acel moment de 2.6 kW, chiar dacă cererea medie este mult mai mică.
De aceea consumul mediu al locuinței nu este suficient pentru dimensionare. Consumul lunar de electricitate poate descrie câtă energie folosește o casă în total, dar nu arată ce sarcini vor funcționa împreună în timpul unei pene. O estimare utilă de backup se concentrează pe circuitele care vor rămâne alimentate și întreabă câtă putere pot necesita simultan și câtă energie folosesc pe perioada dorită.
Sarcini diferite pot împinge aceste două cerințe în direcții diferite. Un aparat de putere mare folosit doar câteva minute poate avea un efect important asupra kW necesari, dar poate adăuga relativ puțin la totalul kWh. O sarcină mai mică ce funcționează multe ore poate schimba foarte puțin vârful, dar poate consuma o parte semnificativă din energia stocată. Eliminarea unei sarcini neesențiale de putere mare poate face un sistem de backup mult mai ușor de proiectat, chiar dacă utilizarea zilnică totală de electricitate se schimbă doar puțin.
DOE face aceeași distincție de bază când descrie stocarea în baterii: capacitatea de putere este cantitatea de putere pe care un sistem o poate livra într-un moment dat, iar capacitatea energetică este cantitatea de energie pe care o poate stoca. (DOE) O baterie mare în kWh, dar cu putere de ieșire insuficientă, poate avea totuși dificultăți cu o sarcină simultană mare, în timp ce un sistem de putere ridicată cu prea puțină energie poate susține ușor sarcina, dar se poate epuiza mai devreme decât era așteptat.
Cerința sarcinii nu este același lucru cu eticheta bateriei
Dacă sarcinile selectate au nevoie de 8 kWh pe durata penei planificate, nu înseamnă automat că o baterie de 8 kWh este suficientă. Specificațiile bateriei pot face diferența între energia nominală și energia utilizabilă. (NREL) O parte din energie se pierde și când energia DC stocată este convertită în putere AC pentru sarcinile casnice; stocarea nu este 100% eficientă, deoarece se pierde energie în timpul conversiei și recuperării. (DOE) Cantitatea disponibilă la începutul unei pene depinde și de starea de încărcare a bateriei.
Un exemplu simplu arată de ce contează eticheta. Dacă 90% din energia nominală a unei baterii este disponibilă pentru backup și traseul relevant de descărcare are eficiență de 92%, livrarea a 8 kWh către sarcini ar necesita aproximativ 9.7 kWh de energie nominală stocată: 8 ÷ (0.90 × 0.92). Aceste procente sunt doar o ilustrare, nu o regulă universală. Un produs real poate publica deja o valoare a energiei utilizabile, iar definiția eficienței poate folosi o limită de măsurare diferită. Ideea importantă este să nu numărați aceeași pierdere de două ori și să nu comparați direct o cerință de pe partea sarcinii cu un număr al bateriei care reprezintă altceva.
Starea inițială de încărcare contează din același motiv. O baterie aproape plină când începe o pană are mai multă energie de backup disponibilă decât aceeași baterie pornind de la 50%. Analiza de reziliență NREL a arătat că nivelul de încărcare al bateriei la începutul unei pene poate afecta semnificativ cât timp un sistem poate continua să alimenteze sarcinile protejate. (NREL) Dacă reziliența este un obiectiv important, strategia de operare trebuie să lase suficientă energie disponibilă pentru scenariul de pană care contează cu adevărat pentru proprietar.
Într-un sistem capabil de backup, proiectat să mențină PV în funcțiune în timpul unei pene, solarul poate extinde autonomia, dar nu este energie zilnică garantată. Solarul rezidențial are nevoie de un invertor și un sistem de stocare configurate corect pentru a produce energie independent de rețea. (DOE) Producția solară se schimbă și în funcție de momentul zilei, vreme și sezon. În timpul unei pene însorite de zi, PV poate alimenta o parte din sarcina casei și poate reîncărca bateria. Noaptea sau într-o perioadă înnorată, poate contribui foarte puțin. Producția solară variază cu aceste condiții, în timp ce stocarea poate muta energia solară către perioade în care generarea este redusă sau indisponibilă. (DOE)
O dimensiune utilă a bateriei rezidențiale este, prin urmare, rezultatul unui obiectiv specific de backup. Decideți ce sarcini contează, estimați cea mai mare putere de care pot avea nevoie împreună și estimați energia pe care o vor folosi pe durata dorită de backup. Apoi luați în calcul energia utilizabilă a bateriei, starea inițială de încărcare, pierderile de conversie și orice contribuție solară realistă. În final, lăsați o marjă rezonabilă pentru incertitudinea legată de sarcina reală și durata penei, în loc să dimensionați exact după estimare.
Răspunsul final ar trebui să arate ca o pereche de cerințe, nu ca o singură capacitate principală: suficienți kW pentru a susține vârful sarcinilor critice și suficienți kWh utilizabili pentru a menține acele sarcini în funcțiune pe perioada dorită. Odată ce aceste două numere sunt clare, compararea bateriilor rezidențiale devine mult mai ușoară și mult mai relevantă decât simpla alegere a produsului cu cea mai mare valoare kWh.
