Aurinkoenergia + varastointi + sähköauton latausratkaisu

Miksi aurinkoenergian, varastoinnin ja sähköauton latauksen yhdistäminen muuttaa laskutoimituksia

Useimmat kaupallisesti käytetyt kohteet hoitavat aurinkoenergian, akkuvaihto- ja sähköauton latausjärjestelmät kolmena erillisenä hankkeena. Tämä lähestymistapa jättää rahaa pöydälle. Kun aurinkopaneelikenttä tuottaa enemmän sähköä kuin rakennus kuluttaa, ylijäämä sähköä siirretään usein sähköverkkoon alhaisella syöttötariffilla. Myöhemmin, kun ajoneuvot tarvitsevat latausta illalla, kohteessa ostetaan sähköä takaisin paljon korkeammalla vähittäismyyntihinnalla.

Kolmen osan yhdistäminen ratkaisee tämän epäsovinnaisuuden. Ylijäämäinen aurinkoenergia ohjataan akkutallennukseen sen sijaan, että se poistuisi kohteesta. Tallennettu energia lataa ajoneuvoja auringonlaskun jälkeen tai huippukulutusjaksojen aikana. Järjestelmästä tulee pieni energiayhtiö, joka siirtää edullista päiväaikaista sähköä arvokkaiksi ilta-aikaisten latausten tilaisuuksiksi.

Aurinkoenergian, varastoinnin ja sähköajoneuvojen latauksen yhdistetty ratkaisu vähentää myös kysyntäkuluja. Kaupallisissa sähkölaskuissa on usein huippukysyntäkomponentti, joka perustuu laskukauden suurimpaan viidentoista minuutin sähkönottoon. Muutaman sähköajoneuvon samanaikainen lataaminen voi nostaa tätä lukua huomattavasti. Akut ottavat tämän huippukysynnän vastaan, tasoittavat kuormakäyrän ja alentavat kuukausilaskua ilman, että lataavien ajoneuvojen määrää muutetaan.

Luotettavan järjestelmän tekninen arkkitehtuuri

Hyvin suunniteltu järjestelmä vaatii enemmän kuin aurinkopaneelit, akut ja laturit, jotka on kiinnitetty yhteen. Tehonmuunnos on ensimmäinen tekninen haaste. Aurinkopaneelit tuottavat tasavirtaa (DC). Akut varastovat tasavirtaa (DC). EV-laturit toimittavat joko vaihtovirtaa (AC) tai tasavirtaa (DC) riippuen lataustasosta. Jokainen muunnosvaihe aiheuttaa pienen energiahäviön.

DC-kytketyt järjestelmät vähentävät näitä häviöitä kytkemällä aurinkopaneelit ja akut samalle tasavirtabuskulle ennen invertterin käyttöä. Tämä arkkitehtuuri on järkevä, kun suurin osa aurinkoenergiasta varastoidaan ensin ja käytetään myöhemmin. AC-kytketyt järjestelmät ovat helpompia asentaa olemassa oleviin aurinkopaneelijärjestelmiin, mutta ne lisäävät muunnosvaiheita.

Energianhallintajärjestelmä toimii keskuksena. Se seuraa aurinkoenergiantuotantoa, rakennuksen sähkönkulutusta, akkujen lataustilaa ja latauspyyntöjä reaaliajassa. Hyvä ohjain priorisoitaa kuormia automaattisesti. Aurinkoisena iltapäivänä se ohjaa ylijäämäisen aurinkosähkön akkuun. Pilvisenä aamuna liikenteen huippuhetkellä se sekoittaa verkkosähköä varattuun energiaan, jotta vältetään huippukuorman syntymistä. Alla oleva taulukko vertailee tyypillisiä järjestelmäkonfiguraatioita.

Mitä todellisuudessa tapahtuu kaupallisella sivustolla

Jakelavarasto keskisessä Kaliforniassa asensi 200 kW:n aurinkosähköjärjestelmän, jossa on 400 kWh:n akkukapasiteetti ja kuusi tason 2:n sähköajoneuvojen latausasemaa. Ennen päivitystä sivusto maksoi kuukausittaista huippukuormitusta, joka nousi joka kerta, kun kolme tai useampi työntekijä liitti ajoneuvonsa lataukseen iltapäivällä. Akku oli ohjelmoitu purkamaan energiaa näinä latausaikoina.

Kahdentoista kuukauden jälkeen tila ilmoitti alentuneesta huippukuormituksesta jokaisessa laskutuskierroksessa. Akut pitivät myös latausasemat toiminnassa kahden sähköverkkokatkon aikana – tämä ei ollut osa alkuperäistä liiketoimintatapauksetta, mutta siitä tuli pian eniten keskusteltu etu. Kokemus osoitti, että sähköverkon jatkuvuus ja laskujen vähentäminen eivät ole kilpailevia tavoitteita. Ne saavutetaan samalla suunnitteluratkaisulla.

Tärkein opetus ei ollut laitteisto. Se oli ohjausstrategia. Sivuston omistaja käytti enemmän aikaa lataus- ja purkuaikataulun säätämiseen kuin aurinkopaneelien tai akkujen valintaan. Ohjelmiston asetukset määrittivät, säästikö järjestelmä rahaa vai siirtikö se vain sen, milloin rahaa käytettiin.

Sääntely- ja kannustintekijät, jotka muovaavat liiketoimintatapauksen

Paikallisien sähköverkkoyhtiöiden säännöt ratkaisevat usein, onko hanke taloudellisesti järkevä. Joissakin alueilla tarjotaan verkkosähkömittausta, jossa aurinkoenergian myynti korvataan vähittäismyyntihinnalla. Toisissa alueilla käytetään aikahintamalleja, joiden vuoksi ilta-aikaan tuotettu sähkö on kallista. Akkukapasiteetin arvo riippuu voimakkaasti näistä hinnastorakenteista.

Liittovaltion ja osavaltioiden kannustimet vaikuttavat myös laskelmiin. Investointiveroalennukset voivat vähentää aurinkoenergian ja varastoinnin alustavia kustannuksia, kun varastointi tapahtuu pääasiassa aurinkoenergiasta. Useissa osavaltioissa sähköauton latausinfrastruktuurille on lisäbonukset sähköverkkoyhtiöiden ohjelmien kautta. Nämä ohjelmat muuttuvat usein, joten hankesuunnitteluun on sisällytettävä ajantasainen sääntelytarkastelu.

Pohjoisamerikkalainen sähköautojen latausmarkkina jatkaa kasvuaan. Kansainvälisen energiatoimiston mukaan julkisten latausasemien määrä on kasvanut merkittävästi viime vuosina, mikä johtuu flottien sähköistämisestä ja työpaikoilla tarvittavasta latauksesta. Kaupalliset kiinteistöt, jotka asentavat integroidut järjestelmät nyt, ovat valmiita kasvavaan kuormituskuvioon.

Rehelliset rajoitukset, joita ei pidä sivuuttaa

Aurinkoenergiaa, varastointia ja sähköauton latausta yhdistävä järjestelmä ei sovellu kaikkiin kohteisiin. Varjossa olevat katot, heikot sähköverkkoon liitetyt pisteet tai vähäinen ajoneuvojen määrä voivat tehdä kannattavuuslaskelmasta kannattamattoman. Akun käyttöikä riippuu myös siitä, kuinka kovaa tahtia järjestelmä käyttää akkukomponentteja. Ohjain, joka reagoi jokaiseen pienempäänkin kuorman nousuun, kuluttaa akun nopeammin kuin ohjain, joka purkaa akkua vain merkittävien huippukuormien aikana.

Koko on tärkeämpi kuin komponenttivalinnat. Liian suuri varastointikapasiteetti lisää kustannuksia ilman säästöjä. Liian pieni varastointikapasiteetti ei pysty hallitsemaan kysyntäkustannusta. Suunnittelu tulisi aloittaa hyödyntämällä jaksoittaista tietoa sähköverkkoyhtiön mittarista, ei laitteistokatalogin perusteella.

Myös huolto tulisi suunnitella varhaisessa vaiheessa. Akut vaativat lämpöhallintaa, ohjelmistopäivityksiä ja joskus solujen tasapainotusta. Sähköautojen latauslaitteita tulee tarkistaa kaapelien ja liittimien osalta. Aurinkopaneeleja tulee puhdistaa ja inverttereitä tarkistaa. Järjestelmä ilman huoltosuunnitelmaa heikkenee alkuperäisestä suorituskyvystään muutamassa vuodessa.

Miksi rakenteellinen tukirakenne ja paikan infrastruktuuri ovat edelleen tärkeitä

Yhdennetty energiainfrastruktuuri toimii vain, kun fyysiset kiinnitykset, rakenteelliset tuentarakenteet ja koteloitukset on rakennettu kestäväksi. Aurinkopaneelijärjestelmät sijaitsevat teräsrakenteilla, jotka altistuvat tuulille, lunalle ja lämpövaihteluille. Akkukoteloiden alustojen tulee olla vankkoja ja niiden ympärillä tulee olla suojaavia esteitä. Sähköautojen latausasemien kiinnityspohjien tulee olla vakaita ja kaapelien hallintaratkaisujen tulee kestää päivittäistä käyttöä.

Monet projekti viivästykset johtuvat rakenteellisista komponenteista, jotka määriteltiin liian myöhään. Latauslaitteen asettelu muuttuu, ja yhtäkkiä putkireititys ei enää vastaa kiinnityssuunnitelmaa. Akkupadille tarvitaan vahvistusta maaperätutkimusten jälkeen, kun ilmenee heikko kantavuus. Nämä ongelmat eivät ole loisteliaita, mutta ne määrittävät, pysyykö projekti aikataulussa.

Kinpower toimittaa teräsrakenteita ja tuentajärjestelmiä aurinkoenergian kiinnitykseen, alueen suojaamiseen ja niihin liittyviin infrastruktuuriprojekteihin. Hebein provinssissa sijaitseva valmistusoperaatio palvelee energia- ja rakennusasiakkaita ymmärtäen kenttäasennusvaatimukset. Kehittäjille, jotka koostavat aurinkoenergiaa, varastointia ja sähköautolatausta yhdistäviä ratkaisuja, rakenteellinen toimittaja, joka tietää, miten komponentit sopivat yhteen paikan päällä, vähentää koordinaatioriskiä ja pitää projektiaikataulut realistisina.