Rezidenčná batéria sa zvyčajne propaguje jedným veľkým číslom: 10 kWh, 13.5 kWh, 16 kWh. Toto číslo je dôležité, ale nepovie vám, či bude systém počas výpadku fungovať dobre. Užitočný návrh záložného napájania musí odpovedať na dve rôzne otázky. Dokáže batéria a striedač dodať najvyšší výkon, ktorý môže domácnosť v jednom okamihu potrebovať? A je v nej dosť uloženej energie na udržanie vybraných záťaží v prevádzke počas potrebného počtu hodín? Jednoducho povedané, kW ukazuje, či systém unesie zaťaženie, zatiaľ čo kWh ukazuje, ako dlho to dokáže robiť.
Najjednoduchšie miesto, kde začať, nie je katalóg batérií. Je ním cieľ zálohy. Rozhodnite, čo má zostať zapnuté pri výpadku siete a ako dlho majú byť tieto záťaže dostupné. Domácnosť, ktorá chce iba chladničku, osvetlenie, internet a niekoľko zásuviek, má veľmi odlišnú požiadavku od domácnosti, ktorá očakáva bežnú prevádzku klimatizácie, kuchynského vybavenia alebo väčšiny domu. Usmernenie NREL Battery Storage for Resilience označuje kritické zaťaženie a očakávané trvanie výpadku za základné faktory pri výbere a dimenzovaní záložných technológií. (NREL)
Výkon a energia odpovedajú na odlišné otázky
Predstavme si, že skupina nevyhnutných záťaží má počas desaťhodinového nočného výpadku priemerný odber 0.8 kW. Za týchto desať hodín potrebujú záťaže približne 8 kWh energie. Ak sa však na krátky čas prekryje kompresor chladničky, osvetlenie a ďalší spotrebič, dopyt môže vyskočiť na 2.6 kW. Batériový systém musí stále zvládnuť dodať týchto 2.6 kW v danom okamihu, hoci priemerný dopyt je oveľa nižší.
Preto pri dimenzovaní nestačí priemerná spotreba domácnosti. Mesačná spotreba elektriny pomáha opísať, koľko energie dom celkovo spotrebuje, ale neukazuje, ktoré záťaže budú počas výpadku pracovať súčasne. Užitočný odhad zálohy sa zameriava na okruhy, ktoré zostanú napájané, a pýta sa, aký výkon môžu potrebovať naraz a koľko energie spotrebujú počas požadovaného obdobia.
Rôzne záťaže môžu tieto dve požiadavky posúvať rôznymi smermi. Spotrebič s vysokým výkonom používaný iba niekoľko minút môže výrazne ovplyvniť požadované kW, ale pridať relatívne málo k celkovým kWh. Menšia záťaž, ktorá beží mnoho hodín, môže sotva zmeniť špičku, no spotrebovať významnú časť uloženej energie. Odstránenie jednej nepotrebnej vysoko výkonovej záťaže preto môže návrh záložného systému výrazne zjednodušiť, aj keď sa celková denná spotreba elektriny zmení iba málo.
DOE pri opise batériového úložiska rozlišuje rovnako: výkonová kapacita je množstvo výkonu, ktoré systém dokáže dodať v danom okamihu, zatiaľ čo energetická kapacita je množstvo energie, ktoré dokáže uložiť. (DOE) Veľká batéria v kWh s nedostatočným výstupným výkonom môže mať stále problém s vysokým súčasným zaťažením, zatiaľ čo systém s vysokým výkonom, ale príliš malou energiou, môže záťaž ľahko niesť, no vyčerpať sa skôr, než sa očakávalo.
Požiadavka záťaže nie je totožná s údajom na batérii
Ak vybrané záťaže potrebujú počas plánovaného výpadku 8 kWh, automaticky to neznamená, že stačí 8 kWh batéria. Špecifikácie batérií môžu rozlišovať medzi nominálnou a použiteľnou energiou. (NREL) Časť energie sa stratí aj pri premene uloženej jednosmernej energie na striedavý prúd pre domáce záťaže; úložisko nie je 100% účinné, pretože pri konverzii a spätnom získavaní energie vznikajú straty. (DOE) Množstvo dostupné na začiatku výpadku závisí aj od stavu nabitia batérie.
Jednoduchý príklad ukazuje, prečo záleží na označení. Ak je na zálohu dostupných 90% nominálnej energie batérie a príslušná vybíjacia cesta má účinnosť 92%, dodanie 8 kWh do záťaží by vyžadovalo približne 9.7 kWh nominálne uloženej energie: 8 ÷ (0.90 × 0.92). Tieto percentá sú iba ilustrácia, nie všeobecné pravidlo. Skutočný produkt už môže zverejňovať údaj o použiteľnej energii a jeho definícia účinnosti môže používať inú hranicu merania. Dôležité je nepočítať tú istú stratu dvakrát ani priamo neporovnávať požiadavku na strane záťaže s údajom batérie, ktorý predstavuje niečo iné.
Z rovnakého dôvodu záleží na počiatočnom stave nabitia. Batéria, ktorá je na začiatku výpadku takmer plná, má k dispozícii viac záložnej energie než rovnaká batéria začínajúca na 50%. Analýza odolnosti NREL ukázala, že úroveň nabitia batérie pri začiatku výpadku môže významne ovplyvniť, ako dlho systém dokáže ďalej napájať chránené záťaže. (NREL) Ak je odolnosť dôležitým cieľom, prevádzková stratégia musí ponechať dostatok energie pre scenár výpadku, na ktorom majiteľovi domu skutočne záleží.
V systéme schopnom zálohy, ktorý je navrhnutý tak, aby FV výroba pokračovala počas výpadku, môže solárna energia predĺžiť zálohu, no nie je zaručenou dennou energiou. Rezidenčný solárny systém potrebuje správne nakonfigurovaný striedač a úložiskový systém, aby mohol vyrábať energiu nezávisle od siete. (DOE) Solárny výkon sa zároveň mení podľa dennej doby, počasia a ročného obdobia. Počas slnečného denného výpadku môže FV systém pokryť časť domáceho zaťaženia a dobíjať batériu. V noci alebo počas zamračeného obdobia môže prispieť veľmi málo. Solárna výroba sa mení podľa týchto podmienok, zatiaľ čo úložisko môže presúvať solárnu energiu do období, keď je výroba nízka alebo nedostupná. (DOE)
Užitočná veľkosť rezidenčnej batérie je preto výsledkom konkrétneho cieľa zálohy. Rozhodnite, ktoré záťaže sú dôležité, odhadnite najvyšší výkon, ktorý môžu potrebovať spoločne, a odhadnite energiu, ktorú spotrebujú počas požadovaného trvania zálohy. Potom započítajte použiteľnú energiu batérie, počiatočný stav nabitia, konverzné straty a realistický príspevok solárnej výroby. Nakoniec ponechajte primeranú rezervu pre neistotu v skutočnom zaťažení a trvaní výpadku namiesto dimenzovania presne podľa odhadu.
Konečná odpoveď by mala vyzerať ako dvojica požiadaviek, nie ako jedna nadpisová kapacita: dostatok kW na zvládnutie špičky kritického zaťaženia a dostatok použiteľných kWh na udržanie týchto záťaží v prevádzke počas zamýšľaného obdobia. Keď sú tieto dve čísla jasné, porovnávanie rezidenčných batérií je oveľa jednoduchšie a omnoho zmysluplnejšie než jednoduchý výber produktu s najväčším údajom v kWh.
