Keď si dve domácnosti nainštalujú rovnakú 10 kWh batériu, je lákavé očakávať rovnaký výsledok. Prvý systém sa však môže začať vybíjať hneď, ako solárna výroba klesne pod spotrebu domácnosti, zatiaľ čo druhý si časť energie ponechá na obdobie s vyššou cenou neskôr počas dňa. Ak je navrhnutý a nakonfigurovaný na zálohu, môže si tiež zachovať rezervu pre výpadok.
Do skorého večera môže byť jedna batéria blízko svojej rezervnej úrovne, zatiaľ čo druhá má ešte energiu k dispozícii. Na ich fyzickej kapacite nie je nič odlišné. Jednoducho nasledovali odlišné pokyny.
Kapacita nie je harmonogram
Kapacita, meraná v kilowatthodinách, opisuje, koľko energie dokáže batéria uložiť. Výkon, meraný v kilowattoch, opisuje, ako rýchlo dokáže túto energiu dodať. U.S. Department of Energy považuje tieto údaje za samostatné špecifikácie, pretože odpovedajú na odlišné otázky. Batéria môže mať dostatok energie na prevádzku viacerých spotrebičov v čase, no stále ich nemusí vedieť podporiť všetky naraz, ak ich kombinovaný dopyt presiahne jej výkonové hodnotenie.
Dôležité je aj to, ktorá hodnota kapacity sa uvádza. Menovitá kapacita, použiteľná kapacita a energia dodaná po konverzii neopisujú presne tú istú hranicu. Usmernenie austrálskej vlády k batériám uvádza, že použiteľná kapacita je nižšia než celková kapacita a že časť energie sa stratí počas nabíjania a vybíjania. Údaje batérie treba pred porovnávaním postaviť na rovnaký základ.
Keď sú tieto údaje jasné, zostáva prevádzková otázka: čo má systém robiť s energiou, ktorú má?
Prečo načasovanie mení výsledok
Jednou zo základných úloh domácej batérie je sprístupniť elektrinu v inom čase. Solárny systém môže okolo poludnia vyrábať viac energie, než domácnosť potrebuje, a po západe slnka vyrábať málo alebo vôbec nič. Batéria prenesie časť tohto denného prebytku do večera.
Základný režim vlastnej spotreby zvyčajne sleduje to, čo sa deje práve teraz. Keď solárna výroba presiahne spotrebu domácnosti, batéria sa nabíja. Keď dopyt stúpne nad solárnu výrobu, vybíja sa. To môže znížiť odbery zo siete, ale môže to tiež spotrebovať uloženú energiu skôr, než sa začne drahšie tarifné obdobie.
Časovo riadená stratégia môže batériu ponechať na tieto neskoršie hodiny. Neznamená to, že každá kilowatthodina je v každom trhu hodnotnejšia; výsledok závisí od tarify a profilu záťaže domácnosti. Mení to harmonogram tak, aby bola uložená energia dostupná na iný účel.
Záloha vytvára ďalší kompromis. V systéme schopnom zálohy, ktorý je nakonfigurovaný na prevádzku počas výpadku, vyššia rezerva ponecháva viac energie k dispozícii, ak sieť zlyhá. Rovnaká rezerva ponecháva menej kapacity na každodennú vlastnú spotrebu alebo správu taríf. Usmernenie austrálskej vlády túto hranicu výslovne uvádza: nie každý batériový systém dokáže poskytovať zálohu a tie, ktoré ju poskytovať dokážu, musia byť na ňu nakonfigurované.
Tieto voľby sa často opisujú ako batériový dispečing. Nie sú oddelené od kapacity, pretože každé rozhodnutie čerpá z toho istého obmedzeného úložiska energie. Energia použitá popoludní už nemôže čakať v batérii večer.
Čo v praxi znamená „smart“ riadenie
„Smart control“ nemusí nevyhnutne znamenať umelú inteligenciu. Kontrolér môže uplatniť súbor pravidiel na informácie, ako sú solárna výroba, dopyt domácnosti, state of charge batérie, nastavenia rezervy a ceny elektriny, a potom rozhodnúť, či nabíjať, vybíjať alebo čakať.
Niektoré kontroléry používajú aj prognózy. Ak sa na ďalší deň očakáva silná solárna výroba, systém môže dovoliť použiť viac energie cez noc, pretože ďalšie nabitie je pravdepodobné. Pri slabej prognóze však toto rozhodnutie môže nechať batériu prázdnejšiu, než bolo zamýšľané.
Výskum Mirletza a Guitteta testoval cenovo citlivú metódu dispečingu využívajúcu prognózy solárnej výroby a záťaže, údaje o degradácii batérie a tarify distribučnej spoločnosti. Rôzne tarify, veľkosti systémov, profily výroby a záťaže vyžadovali rôzne dispečerské stratégie. Harmonogram navrhnutý pre jednu tarifu alebo domácnosť nemožno jednoducho považovať za vhodný pre inú.
V integrovanejšom domácom energetickom systéme môže energy management system, alebo EMS, koordinovať rozhodnutia naprieč solárnou výrobou, domácimi záťažami, batériou, meničom a sieťovým pripojením. Rezidenčná štúdia Merringtona, Khezriho a Mahmoudiho ponúka jeden príklad: jeho home energy management system používal ceny elektriny, sieťové obmedzenia, záťaž domácnosti a údaje o počasí na riadenie prevádzky. Reálne systémy používajú rôzne kombinácie informácií, ale účel je podobný — premeniť viacero vstupov na jeden prevádzkový plán.
EMS nepreberá ochranné funkcie batérie. BMS monitoruje podmienky batérie a poskytuje alebo vynucuje prevádzkové limity na úrovni batérie, zatiaľ čo menič alebo PCS vykonáva elektrickú konverziu potrebnú na nabíjanie a vybíjanie. Požiadavka EMS sa môže vykonať len vtedy, keď ju batéria a zariadenie na premenu výkonu dokážu podporiť.
Na hardvérovej úrovni poskytuje Vysokonapäťová jednotka správy batérie od NXP monitorovanie blokovania a riadenie stykačov spolu s rozhraniami na komunikáciu s EMS. Je to užitočná ilustrácia toho, prečo koordinácia na úrovni miesta nenahrádza ochranu batérie: batériová vrstva stále musí obmedziť alebo prerušiť prevádzku, keď si to podmienky vyžadujú. Podrobnejšie vysvetlenie je k dispozícii v článku Čo BMS v skutočnosti robí?.
Kde smart riadenie prestáva pomáhať
Ak je batéria príliš malá na zamýšľanú úlohu, zmena harmonogramu neodstráni energetický nedostatok. To isté platí pre výkon: riadiaci softvér nedokáže prinútiť zariadenie dodávať viac, než je jeho menovitý výstup.
Zložitejšie riadenie nie je automaticky lepšie. Systematický prehľad Azuatalama a kolegov zistil, že zvýšenie sofistikovanosti stratégie energetického manažmentu nemuselo nevyhnutne zlepšiť výkon PV-battery systému ani ekonomickú životaschopnosť. Modelové predpoklady, neisté vstupné údaje a spôsob zaobchádzania s degradáciou batérie mohli zmeniť výsledok.
Podobné obmedzenia sa objavujú v každodennej prevádzke. Zastaraný tarifný harmonogram môže presunúť nabíjanie do nesprávnych hodín. Príliš vysoká rezerva môže každý deň ponechať užitočnú kapacitu nevyužitú, zatiaľ čo príliš nízka rezerva nemusí odrážať záložné priority vlastníka. Prognózy a rutiny domácnosti sa tiež môžu meniť, takže nastavenia, ktoré kedysi dávali zmysel, môže byť potrebné prehodnotiť.
Keď príde večer, užitočná batéria je tá, ktorá má stále dosť energie na úlohu, ktorú si domácnosť zvolila. Dostať sa tam závisí od primeraného hardvéru, rozumných nastavení a prevádzkovej stratégie, ktorá odráža, ako domácnosť skutočne používa elektrinu.
