Λύση Ηλιακής Ενέργειας + Αποθήκευσης + Φόρτισης Ηλεκτρικών Οχημάτων

Γιατί η Συνδυασμένη Χρήση Ηλιακής Ενέργειας, Αποθήκευσης και Φόρτισης Ηλεκτρικών Οχημάτων Αλλάζει τους Υπολογισμούς

Οι περισσότερες εμπορικές εγκαταστάσεις αντιμετωπίζουν την ηλιακή ενέργεια, την αποθήκευση με μπαταρίες και τη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων ως τρεις ξεχωριστά έργα. Αυτή η προσέγγιση αφήνει κέρδη εκτός παιχνιδιού. Όταν μια ηλιακή σειρά παράγει περισσότερη ενέργεια από όση χρησιμοποιεί ένα κτίριο, το πλεόνασμα συχνά εξάγεται στο δίκτυο με χαμηλό τιμή αγοράς. Αργότερα, όταν τα οχήματα χρειάζονται φόρτιση το βράδυ, η εγκατάσταση αγοράζει πίσω την ενέργεια με πολύ υψηλότερη λιανική τιμή.

Η συνδυασμένη χρήση των τριών στοιχείων επιλύει αυτήν την αντιστοιχία. Το πλεόνασμα ενέργειας από την ηλιακή παραγωγή κατευθύνεται προς την αποθήκευση σε μπαταρίες αντί να αφήνει τον χώρο. Η αποθηκευμένη ενέργεια στη συνέχεια φορτίζει τα οχήματα μετά το δύσμα του ήλιου ή κατά τις περιόδους αιχμής ζήτησης. Το σύστημα μετατρέπεται σε μια μικρή υπηρεσία ηλεκτρικής ενέργειας, μετατοπίζοντας φθηνά ηλεκτρόνια της ημέρας σε αξιόλογες συνεδρίες φόρτισης το βράδυ.

Μια λύση που συνδυάζει ηλιακή ενέργεια, αποθήκευση και φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων μειώνει επίσης τα τέλη ζήτησης. Οι εμπορικοί λογαριασμοί ηλεκτρικής ενέργειας περιλαμβάνουν συχνά ένα συστατικό που βασίζεται στη μεγαλύτερη κατανάλωση σε διάστημα δεκαπέντε λεπτών κατά τον λογαριασμό. Μερικά ηλεκτρικά οχήματα που φορτίζονται ταυτόχρονα μπορούν να προκαλέσουν αιφνίδια αύξηση αυτού του αριθμού. Οι μπαταρίες απορροφούν την αιφνίδια αύξηση, εξομαλύνουν την καμπύλη φόρτισης και μειώνουν τον μηνιαίο λογαριασμό χωρίς να αλλάζει ο αριθμός των οχημάτων που φορτίζονται.

Η Τεχνική Αρχιτεκτονική Πίσω από ένα Αξιόπιστο Σύστημα

Ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα απαιτεί περισσότερα από φωτοβολταϊκά πάνελ, μπαταρίες και φορτιστές που απλώς συνδέονται μεταξύ τους. Η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί την πρώτη τεχνική πρόκληση. Τα φωτοβολταϊκά πάνελ παράγουν συνεχές ρεύμα (DC). Οι μπαταρίες αποθηκεύουν συνεχές ρεύμα (DC). Οι φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων (EV) παρέχουν είτε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) είτε συνεχές ρεύμα (DC), ανάλογα με το επίπεδο φόρτισης. Κάθε βήμα μετατροπής συνεπάγεται μια μικρή απώλεια ενέργειας.

Τα συστήματα με σύνδεση DC μειώνουν αυτές τις απώλειες συνδέοντας τα φωτοβολταϊκά πάνελ και τις μπαταρίες στο ίδιο δίκτυο DC πριν από την αντιστροφή. Αυτή η αρχιτεκτονική είναι λογική όταν η πλειονότητα της ηλιακής ενέργειας θα αποθηκευτεί πρώτα και θα χρησιμοποιηθεί αργότερα. Τα συστήματα με σύνδεση AC είναι ευκολότερα να ενσωματωθούν σε υφιστάμενες φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις, αλλά προσθέτουν επιπλέον βήματα μετατροπής.

Το σύστημα διαχείρισης ενέργειας βρίσκεται στο κέντρο. Παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο την παραγωγή ηλιακής ενέργειας, το φορτίο του κτιρίου, την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας και τα αιτήματα φόρτισης. Ένας καλός ελεγκτής προτεραιοποιεί αυτόματα τα φορτία. Κατά το ηλιόλουστο απόγευμα, διοχετεύει την περίσσευσα ηλιακή ενέργεια στις μπαταρίες. Κατά την πυκνή πρωινή ώρα με νεφελώδη καιρό, συνδυάζει την ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο με την αποθηκευμένη ενέργεια για να αποφύγει μια αιφνίδια αύξηση της ζήτησης. Ο παρακάτω πίνακας συγκρίνει τυπικές διαμορφώσεις συστημάτων.

Τι Συμβαίνει Πραγματικά σε Ένα Εμπορικό Χώρο

Ένα αποθηκευτικό κέντρο διανομής στην κεντρική Καλιφόρνια εγκατέστησε φωτοβολταϊκό σύστημα 200 kW με μπαταρίες αποθήκευσης 400 kWh και έξι φορτιστικούς σταθμούς EV επιπέδου 2. Πριν από την αναβάθμιση, ο χώρος κατέβαλλε μηνιαίο χρέωση ζήτησης που εκτοξευόταν κάθε φορά που τρεις ή περισσότεροι εργαζόμενοι συνέδεαν τα οχήματά τους το απόγευμα. Οι μπαταρίες προγραμματίστηκαν να εκφορτίζονται κατά τις ώρες φόρτισης.

Μετά από δώδεκα μήνες, η εγκατάσταση ανέφερε χαμηλότερη κορυφαία ζήτηση σε κάθε χρέωση. Οι μπαταρίες επίσης διατήρησαν τους φορτιστικούς σταθμούς σε λειτουργία κατά τη διάρκεια δύο διακοπών του δικτύου — γεγονός που δεν συμπεριλαμβανόταν στην αρχική επιχειρηματική αιτιολόγηση, αλλά έγινε γρήγορα το πιο συζητημένο πλεονέκτημα. Η εμπειρία έδειξε ότι η ανθεκτικότητα και η εξοικονόμηση στο λογαριασμό δεν είναι ανταγωνιστικοί στόχοι· προκύπτουν από την ίδια απόφαση σχεδιασμού.

Η βασική μάθημα δεν ήταν το υλικό. Ήταν η στρατηγική ελέγχου. Ο ιδιοκτήτης του χώρου αφιέρωσε περισσότερο χρόνο στη βελτιστοποίηση του προγράμματος φόρτισης και εκφόρτισης παρά στην επιλογή φωτοβολταϊκών πλαισίων ή μπαταριών. Οι ρυθμίσεις του λογισμικού καθόρισαν εάν το σύστημα έσωσε χρήματα ή απλώς μετέτοπισε τη στιγμή κατά την οποία ξόδευαν τα χρήματα.

Ρυθμιστικοί και κινήτρα παράγοντες που διαμορφώνουν την επιχειρηματική περίπτωση

Οι τοπικοί κανονισμοί των εταιρειών ηλεκτρισμού συχνά αποφασίζουν εάν ένα έργο έχει οικονομική σκοπιμότητα. Ορισμένες περιοχές προσφέρουν καθεστώς καθαρής μέτρησης (net metering) που αποδίδει πιστώσεις για την εξαγωγή ηλιακής ενέργειας στο δίκτυο με την τιμή λιανικής. Άλλες χρησιμοποιούν τιμές ανάλογα με την ώρα της ημέρας (time-of-use), καθιστώντας την ηλεκτρική ενέργεια το βράδυ ακριβή. Η αξία της αποθήκευσης με μπαταρίες εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από αυτές τις δομές τιμών.

Οι ομοσπονδιακές και πολιτειακές ενισχύσεις επηρεάζουν επίσης τους αριθμούς. Οι φορολογικές πιστώσεις επενδύσεων μπορούν να μειώσουν το αρχικό κόστος για φωτοβολταϊκά και αποθήκευση, όταν η αποθήκευση φορτίζεται κυρίως από ηλιακή ενέργεια. Προγράμματα των εταιρειών ηλεκτρισμού σε αρκετές πολιτείες προσφέρουν επιπλέον επιστροφές για υποδομές φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων (EV). Αυτά τα προγράμματα αλλάζουν συχνά, επομένως η σχεδίαση των έργων πρέπει να περιλαμβάνει μια ενημερωμένη ρυθμιστική ανάλυση.

Η αγορά φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων (EV) στη Βόρεια Αμερική συνεχίζει να επεκτείνεται. Σύμφωνα με το Διεθνές Ταμείο Ενέργειας, οι δημόσιες εγκαταστάσεις φόρτισης αυξήθηκαν σημαντικά τα τελευταία χρόνια, κυρίως λόγω της ηλεκτροποίησης στόλων και της ζήτησης φόρτισης στον χώρο εργασίας. Τα εμπορικά ακίνητα που εγκαθιστούν σήμερα ενσωματωμένα συστήματα προετοιμάζονται για ένα προφίλ φορτίου που θα αυξάνεται μόνο.

Ειλικρινείς Περιορισμοί Που Δεν Πρέπει Να Αγνοηθούν

Ένα σύστημα φόρτισης EV με συνδυασμό ηλιακής ενέργειας και αποθήκευσης δεν είναι κατάλληλο για κάθε τοποθεσία. Σκιασμένες στέγες, ασθενείς σημεία σύνδεσης με το δίκτυο ή χαμηλός αριθμός οχημάτων μπορούν να καταστρέψουν τους υπολογισμούς απόδοσης. Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας εξαρτάται επίσης από το πόσο εντατικά κυκλοφορεί το σύστημα τα κελιά. Ένας ελεγκτής που αντιδρά σε κάθε μικρή αιχμή ζήτησης θα φθείρει τη μπαταρία πιο γρήγορα από έναν που εκφορτώνει μόνο κατά τις σημαντικότερες κορυφές.

Η διάσταση έχει μεγαλύτερη σημασία από την επιλογή των συστατικών. Υπερβολικά μεγάλη αποθήκευση αυξάνει το κόστος χωρίς να προσφέρει περισσότερη εξοικονόμηση. Υπερβολικά μικρή αποθήκευση δεν ελέγχει το χρέωσμα ζήτησης. Η σχεδίαση πρέπει να ξεκινά από δεδομένα διαστημάτων από το μετρητή της εταιρείας ηλεκτροδότησης, όχι από έναν κατάλογο υλικού.

Η συντήρηση πρέπει επίσης να σχεδιαστεί νωρίς. Οι μπαταρίες χρειάζονται διαχείριση θερμότητας, ενημερώσεις λογισμικού και περιστασιακή εξισορρόπηση κυψελών. Οι φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων (EV) χρειάζονται έλεγχο καλωδίων και συνδετήρων. Οι ηλιακές πλάκες χρειάζονται καθάρισμα και έλεγχο των μετατροπέων. Ένα σύστημα χωρίς σχέδιο συντήρησης θα αποκλίνει από την αρχική του απόδοση εντός λίγων ετών.

Γιατί η δομική υποστήριξη και η υποδομή του χώρου παραμένουν σημαντικές

Η ενσωματωμένη ενεργειακή υποδομή λειτουργεί μόνο όταν οι φυσικές βάσεις στήριξης, οι δομικές υποστηρίξεις και οι περιβλήματα κατασκευάζονται για να διαρκούν. Οι ηλιακές συστοιχίες τοποθετούνται σε χαλύβδινα πλαίσια που εκτίθενται σε ανεμοθύελλες, χιόνι και θερμικές κυκλικές μεταβολές. Τα περιβλήματα μπαταριών χρειάζονται ασφαλείς βάσεις και προστατευτικά εμπόδια. Οι σταθμοί φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων (EV) απαιτούν σταθερές πλάκες στήριξης και διαχείριση καλωδίων που επιβιώνει την καθημερινή χρήση.

Πολλές καθυστερήσεις σε έργα οφείλονται σε δομικά στοιχεία που καθορίστηκαν υπερβολικά αργά. Αλλάζει η διάταξη του φορτιστή, και ξαφνικά η διαδρομή των καλωδίων δεν ταιριάζει πλέον με το σχέδιο στήριξης. Η βάση της μπαταρίας χρειάζεται ενίσχυση μετά τη δοκιμή του εδάφους, η οποία αποκάλυψε χαμηλή φέρουσα ικανότητα. Αυτά τα ζητήματα δεν είναι εντυπωσιακά, αλλά καθορίζουν εάν ένα έργο θα παραμείνει εντός χρονοδιαγράμματος.

Η Kinpower προμηθεύει χαλύβδινες κατασκευές και συστήματα στήριξης που χρησιμοποιούνται σε συστήματα στήριξης φωτοβολταϊκών, περιμετρική προστασία και συναφή υποδομικά έργα. Η παραγωγική δραστηριότητα με έδρα την επαρχία Hebei εξυπηρετεί πελάτες του ενεργειακού και του κατασκευαστικού τομέα, με κατανόηση των απαιτήσεων εγκατάστασης επιτόπου. Για αναπτυξιακούς φορείς που συνθέτουν λύσεις φωτοβολταϊκών συν αποθήκευσης συν φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων (EV), η ύπαρξη ενός προμηθευτή δομικών στοιχείων που γνωρίζει πώς ταιριάζουν τα εξαρτήματα μεταξύ τους επιτόπου μειώνει τον κίνδυνο συντονισμού και διατηρεί τους χρονοπρογραμματισμούς των έργων ρεαλιστικούς.