Вам когда-нибудь говорили, что можно с комфортом хранить солнечную энергию? Существует около 6 различных типов систем хранения солнечной энергии, которые вы можете использовать по своему усмотрению. Эта статья была создана, чтобы просветить вас о них.
Накопление энергии — одно из прекрасных интригующих изобретений человечества. Это одно из немногих благ, которые земля получила от нашей деятельности. Системы хранения солнечной энергии делают использование солнечной энергии более привлекательным. Поскольку солнце производит часовую радиацию, достаточную для удовлетворения наших годовых потребностей в энергии, дополнительная энергия может накапливаться для использования в отсутствие солнечного света.
Как домовладелец, у которого есть солнечные батареи, у вас есть варианты, которые были приведены в этой статье, как способы хранения солнечной энергии. Эти варианты включают использование турбин, хранение энергии вне сети, хранение энергии в сети, производство солнечного топлива и солнечных прудов.
Наряду с преимуществом наличия резервного питания на случай отключения электроэнергии в коммунальной сети, применение любого из типов систем накопления солнечной энергии поможет вам воспользоваться тарифами на время использования (TOU). Тарифы TOU представляют собой тарифы, взимаемые сетевыми компаниями за период в связи с высоким спросом на электроэнергию в сети в эти периоды.
Содержание
О системах хранения солнечной энергии
Как правило, системы хранения энергии используются для захвата электроэнергии, хранения ее в виде химической, механической или тепловой энергии и высвобождения ее обратно в виде электрической энергии, когда это необходимо. Аккумулятор энергии сохраняет избыточную энергию, вырабатываемую в пиковые периоды, для использования в будущем.
Различные типы систем хранения солнечной энергии могут использоваться для обеспечения резервного питания на случай отключения сети и сокращения суммы денег, потраченной на счета за электроэнергию.
Как строятся системы хранения солнечной энергии
Прежде чем мы рассмотрим, как строятся системы хранения солнечной энергии, нам нужно кратко рассмотреть общие способы хранения возобновляемой энергии. Возобновляемая энергия может храниться химическим и механическим способом. Хранение основано на некоторых физических принципах материи.
Первый принцип, на котором строятся системы хранения солнечной энергии, — это изменение температуры материала при его нагревании или охлаждении. Вещество испытывает объемный нагрев, при котором величина запасенной энергии пропорциональна удельной теплоемкости используемого материала. Это приводит к явлению, называемому явным нагревом.
Второй принцип, на котором могут быть построены солнечные системы хранения, заключается в том, что материя способна поглощать или выделять скрытое тепло при фазовом переходе. Если определенный фазовый переход сопровождается поглощением тепла, то в обратном процессе будет выделяться такое же количество тепла, поэтому энергия может сохраняться до тех пор, пока поддерживается определенная фаза вещества.
Третий основан на химических реакциях. Здесь энергия создает химические соединения с высокоэнергетическими химическими связями, которые затем высвобождают свою энергию при разрушении.
Энергия может накапливаться за счет образования слабых химических связей, например, за счет физической сорбции молекул воды на силикагеле. Энергия также может накапливаться за счет образования более прочных связей, таких как окисление кремния в оксид кремния (хемосорбция). Плотность энергии самая низкая у материалов, запасающих химическую энергию за счет физической адсорбции, и самая высокая у тех, которые запасают химическую энергию за счет хемосорбции. Накопительная емкость системы хранения будет эквивалентна потребленному теплу или свободной энергии реакции.
Четвертый принцип, который можно использовать для солнечных систем хранения, — это принцип диссоциации электронно-дырочных пар в устройствах хранения электроэнергии, таких как батареи. Фотоны могут быть захвачены непосредственно с Солнца и сохранены в этих батареях.
Некоторые из этих принципов определяют конструкцию различных типов систем хранения солнечной энергии.
6 типов систем хранения солнечной энергии
Системы хранения солнечной энергии бывают:
- Автономная солнечная система хранения/использование батарей
- Сетевая солнечная система хранения
- Гибридные солнечные системы хранения
- Солнечное топливо
- Солнечные пруды
- Стратифицированные системы хранения солнечной энергии
1. Автономная система хранения солнечных батарей/использование батарей
Те, кто использует этот тип системы накопления солнечной энергии, не подключены к коммунальной сети. Чтобы использовать автономную систему, вам потребуется достаточное количество аккумуляторов для хранения. Ваша солнечная система также должна быть построена таким образом, чтобы ваш дом был запитан в течение всего года.
Аккумуляторы классифицируются по химическим методам хранения энергии. Они преобразуют химическую энергию в электрическую. Это стало возможным благодаря гальваническим элементам, используемым при производстве этих батарей.
Электрохимические элементы в батареях состоят из двух электродов, катода и анода. Эти ячейки также являются электрическими проводниками и разделены сепаратором. Сам сепаратор изготовлен из
Также в аккумуляторе находится электролит (между катодом и анодом), состоящий из ионов. Эти ионы реагируют с проводящими материалами катода и анода. Эта реакция создает электрический ток в батарее.
Аккумуляторы изготавливаются из разных материалов, бывают разных размеров и марок. В зависимости от используемого материала имеем
Свинцово-кислотные аккумуляторы являются самыми старыми и дешевыми аккумуляторами, используемыми для хранения солнечной энергии. Однако они имеют небольшую глубину разряда, поэтому требуют замены быстрее, чем другие батареи. Литий-ионные аккумуляторы лучше использовать в качестве типов систем накопления солнечной энергии в жилых домах. Они дороже, но имеют более длительный срок службы, чем их свинцово-кислотные аналоги. Они также обладают высокой плотностью энергии, что позволяет им накапливать энергию в небольших помещениях.
На очереди никель-кадмиевые аккумуляторы. Они распространены в крупномасштабных энергетических проектах, поскольку выдерживают высокие температуры. Токсичность, связанная с никель-кадмиевыми батареями, и сложность утилизации кадмия являются основными ограничениями при использовании никель-кадмиевых батарей. Проточные батареи являются самыми большими и дорогими батареями. Они лучше всего подходят для крупномасштабной установки. У них низкая емкость аккумулятора и скорость заряда-разряда.
2. Сетевая солнечная система хранения
Системы хранения On-Grid также известны как системы, привязанные к сети. В этой системе используется стандартный инвертор, подключенный к сети, и нет аккумулятора. Как домовладелец, использующий солнечную энергию, вы можете накапливать часть энергии в коммунальной сети. Избыток солнечной энергии, вырабатываемой в вашем доме, можно экспортировать в обмен на некоторые кредиты или льготный тариф (FiT).
Тарифы на электроэнергию, вырабатываемую домашними солнечными панелями и хранящуюся в общественной электросети (Feed-in_Tariffs, FIT ), — это фиксированные цены на электроэнергию, которые вы будете получать за каждую единицу электроэнергии, произведенной с помощью ваших домашних солнечных панелей и хранящейся в общественной электросети.
Для клиента, который использует эту систему, связанную с сетью, когда солнечные панели производят больше, чем они используют, вы можете отправлять энергию обратно в сеть. Когда ваша нагрузка больше, чем вырабатывает солнце, дополнительную энергию также можно приобрести в коммунальной сети.
Прежде чем вы выберете этот тип системы хранения солнечной энергии, вы должны понимать, что всякий раз, когда происходит отключение электроэнергии, ваши панели не будут снабжать вас электричеством. Это сделано из соображений безопасности, потому что линейные монтажники, работающие на линиях электропередач, должны знать, что нет источника, питающего сеть. Это просто означает, что вы не можете позволить себе роскошь наслаждаться некоторой мощностью во время отключения электроэнергии.
Этот тип системы хранения солнечной энергии идеально подходит для вас, если вы хотите снизить свои счета за электроэнергию и получить выгоду от солнечных стимулов.
3. Гибридные солнечные аккумуляторы
Гибридная энергетическая система — это система, в которой для производства энергии используется комбинация двух или более энергетических систем. Это может быть сочетание солнечной технологии и ветряной турбины для производства энергии.
Гибридная система хранения солнечной энергии может быть комбинацией солнечных аккумуляторных батарей и коммунальной сети. Когда используется этот тип солнечной системы накопления, вырабатываемая солнечная энергия накапливается в батареях, в то время как потребитель использует коммунальные услуги. Когда энергия в батареях израсходована, вы можете с комфортом переключиться на коммунальную сеть. С другой стороны, при отключении электроэнергии в коммунальной сети вы также можете переключиться на свои батареи.
4. Солнечное топливо
Этот тип системы хранения солнечной энергии все еще находится в стадии разработки. В настоящее время это не очень распространено на коммерческом энергетическом рынке. Солнечное топливо — это синтетические химические вещества, такие как водород, аммиак и гидразин, которые производятся и хранятся в течение периодов, когда нет солнечного света.
Производство солнечного топлива может осуществляться из электричества от солнечных панелей (электрохимически), из теплового тепла, генерируемого концентрированной солнечной энергией (термохимически), искусственного фотосинтеза (фотобиологический) или фотонов (фотохимически). Все это работает, управляя некоторыми химическими реакциями, которые превращают солнечную энергию в химическую энергию.
Солнечное топливо также может производиться прямо или косвенно. Прямые процессы производят солнечное топливо из солнечного света без промежуточного преобразования энергии. Косвенные процессы сначала преобразуют солнечную энергию в другую форму энергии (биомасса или электричество), и эта энергия в дальнейшем используется для производства топлива.
При преобразовании энергии теряется некоторое количество энергии. По этой причине косвенные процессы менее эффективны, чем прямые процессы. Однако косвенные процессы легче реализовать. Ученые проводят дополнительные исследования по улучшению прямых процессов производства солнечного топлива.
Солнечное топливо можно хранить максимально долго. Их также можно транспортировать из одного места в другое, что делает их ценным и гибким ресурсом для более надежной электросети.
5. Стратифицированная система хранения солнечной энергии
Солнечную энергию можно использовать двумя способами; с использованием фотоэлектрических элементов и с использованием CSP. Стратифицированная система накопления энергии работает с CSP. Он включает в себя хранение солнечной энергии в виде тепловой энергии, которая при необходимости может быть преобразована в электричество.
Здесь резервуары для хранения горячей воды, также известные как цилиндры для горячей воды, резервуары для хранения тепла или резервуары для хранения тепла, используются для хранения воды для отопления помещений или для бытовых целей.
Горячая вода хранится в изолированном баке до тех пор, пока. Если энергия должна использоваться для производства электричества, тепло используется для кипячения воды, а полученный пар приводит в действие турбину, которая вырабатывает электричество.
6. Солнечные пруды
Солнечные пруды также работают с концентрирующими солнечно-тепловыми энергетическими системами.
Солнечный пруд — это водоем, который собирает и хранит солнечную энергию в виде тепла. Его принцип работы противоположен естественной конвекции. Естественно, когда солнечный свет попадает на соленый пруд, он сначала нагревает воду на дне пруда. Эта вода становится менее плотной и за счет конвекции ее молекулы поднимаются на поверхность.
В солнечных прудах дело обстоит наоборот. Пруды построены так, чтобы препятствовать конвекции. В пруд поступает соль в количестве, достаточном для полного насыщения воды на дне. Когда вода нагревается, как обычно, более соленая и более горячая вода не смешивается полностью с менее соленой и более прохладной водой на поверхности.
Перемешивание мягкое, и конвекция происходит отдельно в верхней и нижней части воды. Этот эффект значительно снижает потери тепла. Более соленая вода может нагреваться до 90 ℃, в то время как верхняя часть поддерживает температуру до 30 ℃.
Позже более соленую горячую воду можно будет направить на турбину, которая при высоком спросе будет вырабатывать электроэнергию.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Сколько существует систем хранения солнечной энергии?
Системы хранения солнечной энергии не ограничиваются пятью рассмотренными в этой статье. Их довольно много, и большинство из них все еще находятся в стадии разработки. В этой статье описаны те из них, которые распространены на коммерческом энергетическом рынке.
Как лучше хранить солнечную энергию?
Не существует лучшего способа хранения солнечной энергии. Ваш выбор конкретного типа системы хранения солнечной энергии должен основываться на ваших потребностях, бюджете и местоположении. Для зданий, расположенных далеко от сети общего пользования, подойдут автономные системы хранения. Зданиям, которые уже подключены к сети, но нуждаются в некотором резервном питании, потребуется гибридная система хранения.
Стоит ли хранить солнечные батареи?
Да. Аккумуляторы могут поддерживать работу во время отключения электроэнергии в коммунальной сети. В зависимости от вашего бюджета вы можете купить батареи со сроком службы до 7 лет.
Как долго можно хранить солнечную энергию?
Системы хранения имеют разную энергетическую и силовую мощность. Энергоемкость (измеряется в киловаттах в час) — это количество энергии, которое может быть сохранено, а мощность (измеряется в киловаттах) — это количество энергии, которое может быть высвобождено в любое время. От этого зависит, как долго СХД сможет прослужить при питании нагрузки.
СОВЕТЫ
- Как солнечная энергия хранится в растениях | Практическое объяснение
. - Хранение солнечной энергии в воде | Обман или реальность
. - Топ-40 компаний солнечной энергетики по странам
. - О чем следует помнить при проектировании солнечной системы уличного освещения
. - Топ-6 экологически чистых источников энергии
