Când două locuințe instalează aceeași baterie de 10 kWh, este tentant să te aștepți la același rezultat. Totuși, primul sistem poate începe descărcarea imediat ce producția solară scade sub cererea gospodăriei, în timp ce al doilea păstrează o parte din energie pentru o perioadă cu preț mai ridicat mai târziu în aceeași zi. Dacă este proiectat și configurat pentru backup, poate păstra și o rezervă pentru o pană.
La începutul serii, o baterie poate fi aproape de nivelul de rezervă, în timp ce cealaltă are încă energie disponibilă. Nimic din capacitatea lor fizică nu este diferit. Pur și simplu au urmat instrucțiuni diferite.
Capacitatea nu este un program
Capacitatea, măsurată în kilowatt-oră, descrie câtă energie poate stoca o baterie. Puterea, măsurată în kilowați, descrie cât de repede poate livra acea energie. U.S. Department of Energy tratează aceste elemente ca specificații separate deoarece răspund la întrebări diferite. O baterie poate avea suficientă energie pentru a alimenta mai multe aparate în timp, dar totuși să nu le poată susține pe toate simultan dacă cererea lor combinată depășește puterea nominală.
Contează și ce valoare de capacitate este citată. Capacitatea nominală, capacitatea utilizabilă și energia livrată după conversie nu descriu exact aceeași graniță. Ghidul privind bateriile al Guvernului Australian notează că capacitatea utilizabilă este mai mică decât capacitatea totală și că o parte din energie se pierde în timpul încărcării și descărcării. Valorile bateriilor trebuie puse pe aceeași bază înainte de comparație.
Odată ce aceste valori sunt clare, întrebarea rămasă este operațională: ce ar trebui să facă sistemul cu energia pe care o are?
De ce timingul schimbă rezultatul
Una dintre funcțiile de bază ale unei baterii de locuință este să facă electricitatea disponibilă la un alt moment. Un sistem solar poate produce mai multă energie decât are nevoie locuința în jurul prânzului, apoi poate produce puțin sau deloc după apus. Bateria duce o parte din acel surplus din timpul zilei spre seară.
Un mod de autoconsum de bază urmează de obicei ceea ce se întâmplă acum. Când producția solară depășește cererea gospodăriei, bateria se încarcă. Când cererea crește peste producția solară, se descarcă. Acest lucru poate reduce importurile din rețea, dar poate folosi energia stocată înainte să înceapă o perioadă tarifară mai scumpă.
O strategie bazată pe timp poate păstra bateria pentru acele ore ulterioare. Asta nu face fiecare kilowatt-oră mai valoros în orice piață; rezultatul depinde de tarif și de profilul de sarcină al gospodăriei. Schimbă programul astfel încât energia stocată să fie disponibilă pentru un scop diferit.
Backupul creează un alt compromis. Într-un sistem capabil de backup configurat să opereze în timpul unei pene, o rezervă mai mare lasă mai multă energie disponibilă dacă rețeaua cade. Aceeași rezervă lasă mai puțină capacitate pentru autoconsum zilnic sau management tarifar. Ghidul Guvernului Australian face explicită această graniță: nu orice sistem de baterii poate furniza backup, iar cele care pot trebuie configurate pentru asta.
Aceste alegeri sunt adesea descrise ca dispecerizarea bateriei. Nu sunt separate de capacitate, deoarece fiecare decizie trage din același depozit limitat de energie. Energia folosită după-amiaza nu mai poate aștepta în baterie în acea seară.
Ce înseamnă controlul „inteligent” în practică
„Control inteligent” nu înseamnă neapărat inteligență artificială. Un controler poate aplica un set de reguli la informații precum producția solară, cererea gospodăriei, starea de încărcare a bateriei, setările de rezervă și prețurile electricității, apoi poate decide dacă încarcă, descarcă sau așteaptă.
Unele controlere folosesc și prognoze. Dacă se așteaptă producție solară puternică a doua zi, un sistem poate permite folosirea unei cantități mai mari de energie peste noapte deoarece o nouă încărcare este probabilă. Cu o prognoză slabă, acea decizie poate lăsa bateria mai goală decât se intenționa.
Cercetarea lui Mirletz și Guittet a testat o metodă de dispecerizare sensibilă la preț folosind prognoze solare și de sarcină, date despre degradarea bateriei și tarife de utilitate. Tarife, dimensiuni de sistem, profiluri de generare și de sarcină diferite au cerut strategii de dispecerizare diferite. Un program proiectat pentru un tarif sau o gospodărie nu poate fi presupus pur și simplu potrivit pentru alta.
Într-un sistem energetic domestic mai integrat, un sistem de management al energiei, sau EMS, poate coordona deciziile între generarea solară, sarcinile gospodăriei, baterie, invertor și conexiunea la rețea. Un studiu rezidențial realizat de Merrington, Khezri și Mahmoudi oferă un exemplu: sistemul său de management al energiei pentru locuințe a folosit prețuri ale electricității, constrângeri ale rețelei, sarcina gospodăriei și date meteo pentru a ghida operarea. Sistemele reale folosesc combinații diferite de informații, dar scopul este similar: transformarea mai multor intrări într-un singur plan operațional.
EMS nu preia funcțiile de protecție ale bateriei. BMS monitorizează condițiile bateriei și furnizează sau impune limite de operare la nivelul bateriei, în timp ce invertorul sau PCS realizează conversia electrică necesară pentru încărcare și descărcare. O cerere EMS poate fi executată numai când bateria și echipamentul de conversie a puterii o pot susține.
La nivel hardware, unitatea de management al bateriei de înaltă tensiune de la NXP oferă monitorizare interlock și control al contactoarelor, împreună cu interfețe pentru comunicarea cu un EMS. Este o ilustrare utilă a motivului pentru care coordonarea la nivelul amplasamentului nu înlocuiește protecția bateriei: stratul bateriei trebuie în continuare să restricționeze sau să întrerupă operarea atunci când condițiile o cer. O explicație mai detaliată este disponibilă în Ce face de fapt un BMS?.
Unde controlul inteligent încetează să ajute
Dacă o baterie este prea mică pentru sarcina intenționată, schimbarea programului nu va elimina deficitul de energie. Același lucru se aplică puterii: software-ul de control nu poate face echipamentul să livreze mai mult decât ieșirea sa nominală.
Controlul mai complicat nu este automat mai bun. O revizuire sistematică realizată de Azuatalam și colegii a constatat că sporirea sofisticării unei strategii de management energetic nu a îmbunătățit neapărat performanța PV-baterie sau viabilitatea economică. Ipotezele de modelare, datele de intrare incerte și tratamentul degradării bateriei puteau schimba rezultatul.
Limitări similare apar în operarea zilnică. Un program tarifar învechit poate muta încărcarea în ore nepotrivite. O rezervă setată prea sus poate lăsa capacitate utilă nefolosită în fiecare zi, în timp ce una setată prea jos poate să nu reflecte prioritățile de backup ale proprietarului. Prognozele și rutinele gospodăriei se pot schimba și ele, astfel încât setările care au avut sens cândva pot necesita revizuire.
Când vine seara, bateria utilă este cea care încă are suficientă energie pentru sarcina aleasă de gospodărie. Pentru a ajunge acolo este nevoie de hardware adecvat, setări sensibile și o strategie operațională care reflectă modul în care locuința folosește de fapt electricitatea.
