אחסון אנרגיית סוללות ביתיות הוא עדיין הפיתרון הטוב ביותר לבעיית השמש 'עקומת ברווז '

חוסר איזון הכוח הנגרם כתוצאה מצמיחת אנרגיה סולארית על הגג יפחית את הביקוש לפעולת הכוח במהלך היום. כאשר מזג האוויר טוב והשמש שוקעת, ייצור הכוח על הגג יקטן במהירות, מה שדורש את מחולל הדלק המאובנים המסורתי כדי להגדיל את כוח התפוקה במהירות. נכון לעכשיו תופיע בעיית יציבות רשת הכוח.

הבעיה מחמירה מהגידול בביקוש החשמל של הבית בלילה. הפיתרון הפשוט ביותר לעיקול הברווז הוא להוסיף אחסון אנרגיית סוללות במערכת סולארית ביתית יחידה כדי להחליק את עקומת הכוח נטו.

למרות שהפתרונות לעיל ידועים לציבור, יש מעט מאוד מידע זמין להערכת חלופות. לכן, במאמר זה, אדבר על בסיס תוצאות המחקר של קביעת ההשפעה של סוללות משק בית על ביצועי הכוח במשק הבית והרשת '.

איור 1 מראה את הבעיות של משפחה. 

עקומה (א) מציגה את עקומת העומס היומית של משפחה טיפוסית. צריכת החשמל היומית של משקי הבית האוסטרלים היא בערך 20 קוט'ש, עם עומס שיא בבוקר ובערב. צריכת החשמל היא המעטה במהלך היום ובלילה המאוחר.

עקומה (ב) מציגה את תוצאות החישוב של כוח סולארי המסופק על ידי מערך סולארי בגג 4KWP לבית ביום אביב שטוף שמש בפרת ', מערב אוסטרליה. כוח השמש הגיע לשיא בצהריים, כאשר החשמל הזמין היה כמעט חסר תועלת.

במהלך היום השמש הזה, המשפחה השתמשה רק ב -38% מהעוצמה הסולארית הזמינה בגלל חוסר ההתאמה בין עקומת העומס לעומס. במהלך היום, העומס העולה על הנחת החשמל יכנס לרשת.

עקומה (ג) מציגה את זרימת הכוח נטו לבית ומחוצה לו (ערך שלילי הוא כוח הפלט). זה עקומת הברווז של משפחה. תפוקת הכוח הסולארית בצהריים מפחיתה את דרישת הפעולה של רשת כוח.

הירידה בכוח הסולארי על הגג והגידול בעומס הבית החלה להגדיל את החשמל נטו אחר הצהריים. בשל ההיצע והביקוש האסינכרוני של כוח הבית, הרשת צריכה לספק כוח גיבוי אחר הצהריים כדי לעמוד בעומס ההולך וגדל.

ההשפעה של הוספת סוללה של 10 קוט'ש לזרם הבית מוצגת בעקומה (ב) באיור 2.

אחסון אנרגיה בשעות היום הפחית את תפוקת החשמל מ- 17.5 קוט'ש ל- 7.5 קוט'ש, ירידה של יותר מ- 60%. החשמל עומד בביקוש עומס הלילה, ומגדיל את שיעור ההסתפקות העצמי של אנרגיה סולארית ביתית מ- 38% ל- 82%.

כפי שמוצג בעקומה (ג), הוספת אחסון אנרגיה נוסף של 10 קוט'ש (בסך הכל 20 קוט'ש) יכול להפוך את העקומה לחלק לחלוטין, ולממש את צריכת החשמל הביתית של היום. בנוסף, 4 קוט'ש חשמל שמור בסוללה להילוך לרשת בשעה 20:00.

איור 3 מציג את המצב כאשר כוח הבית המוצג באיור 2 מונח תחת הרקע הנוכחי של רשת הכוח המערבית באוסטרליה. איור 3 (א) מציג את עקומת הביקוש החשמלית והבסיס הבסיסי לשבוע 20-24 באוקטובר 2020.

עקומת הביקוש למבצע כוללת את כל צורות ייצור החשמל למעט אנרגיה סולארית גג. כל הימים שטופי שמש והביקוש לשיא הכוח הוא בערך 2500 מגוואט. כוח סולארי על הגג יכול לספק כ- 1100 מגוואט חשמל בצהריים ביום שמש, שווה ערך ל 45% מהביקוש לשיא.

כפי שמוצג באיור 2, זרימת הכוח של פלט השיא של מערך הגג של 4KWP של המשפחה בצהריים היא בערך - 3kW. בהשוואה לרמת הכוח של הרשת, נראה שזה מספר קטן מאוד.

עם זאת, אם מספר הבתים המערביים באוסטרליה שיש להם סולארי גג ומחוברים לרשת מתווספים לכוח (KW), אז מספר זה ניכר. במערב אוסטרליה, סולארי הגג הוא המקור הגדול ביותר לחשמל רשת.

ההערכה היא כי כ -33% מכ- 1.1 מיליון הבתים במערב אוסטרליה הם בעלי כוח סולארי על הגג. אם בתים אלה מוציאים כוח 3 קילוואט לרשת בצהריים, הכוח הכולל יכול להגיע לכ- 1.1 ג'יגה -וואט, התואם למדי את נתוני AEMO.

כפי שמוצג באיור 3 (א), אספקת אנרגיה סולארית גג חוזרת במהירות לאפס אחר הצהריים. תוך עמידה בעומס השיא ההולך וגובר בלילה, יש צורך לפצות על אובדן חשמל זה על ידי הגדלת מהירה של הכוח הזמין הזמין.

איור 3 (ב) מראה את ההשפעה של הוספת 10 קוט'ש של אחסון אנרגיה סולארית לכל גג. בהשוואה לתרשים 3 (א), ניתן לראות כי לאחר עליית אחסון האנרגיה, אספקת החשמל של אנרגיה סולארית גג לרשת מצטמצמת מ- 57.2GWH ל -7.5GWH בלבד, עם ירידה ממוצעת של 87% ליום.

החשמל מאוחסן כדי לעמוד בביקוש עומס הערב של משקי הבית לאחר השעה 15:00. כתוצאה מכך, כוח הרשת היומי הנדרש לעמוד בעומס אחר הצהריים ירד מכ- 1050 מגוואט לכ- 460 מגוואט, ירידה של 56%. לאחר התקנת אחסון אנרגיה של 20 קוט'ש, כל ייצור הסולארי הגג מיועד לשימוש עצמי. העברת כוח זו מתרחשת בצד המשתמש.

נכון לעכשיו, האסטרטגיה לפתור את חוסר היציבות של רשת הכוח הנגרמת על ידי פוטו-וולטאי גג לסירוגין נוקטת בעיקר את השיטה מלמעלה למטה, תוך התמקדות בשיפור יציבות רשת הכוח על ידי הגבלת ובקרה של ייצור גג ושירותים.

שיטות אלה כוללות הגבלת תפוקת תחנות כוח סולאריות, הפחתת או אפילו ביטול מחיר הרשת, הגבלת גודל הממירים הביתיים ומשתמש בסוללות גדולות. הוכח כי הוספת סוללות גדולות לרשת החשמל יכולה לפתור את בעיית היציבות.

כמעט כל הסוללות הגדולות המותקנות או להתקנה משמשות כדי לספק בקרת תדרים או מאגר תנודות מתח לטווח קצר. בעיות אלה הנגרמות כתוצאה מהפחתת הביקוש לתפעול בשעות היום צריכות להיעלם יחד עם הופעתו של אחסון אנרגיית סוללות ביתי, כדי למזער את התפוקה הביתית לרשת ולביקוש העומס של משק הבית.

התהליך הפשוט מלמטה למעלה של הוספת סוללות ביתיות למערכות סולאריות קיימות וחדשות על הגג לא רק משפר מאוד את קצב הניצול העצמי של אנרגיה סולארית, אלא גם ממזער את עלות העברת הכוח והתשתיות.

מכיוון שהסוללה מותקנת בצד המשתמש, אין צורך בתשתית נוספת. יש ליישם שיטה זו במהירות. ברמת הרשת, ברור כי ביקוש הכוח של משק הבית יירד ויתייצב ביום אחד.

מכיוון שבעיית עקומת הברווז 'מקורם בגג של משפחה יחידה, סביר לפתור את הבעיה הזו בצד המשתמש.

נכון לעכשיו, עלות סוללות הבית הייתה נמוכה מזו של סוללות גדולות, במיוחד כך.