ประเภทและการเลือกแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับบ้าน

เนื่องจากความต้องการแหล่งพลังงานสะอาดและยั่งยืนเพิ่มขึ้น เจ้าของบ้านจำนวนมากขึ้นหันมาหันมาใช้พลังงานแสงอาทิตย์ องค์ประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่งของระบบพลังงานแสงอาทิตย์คือแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งเก็บพลังงานที่สร้างโดยแผงโซลาร์เซลล์เพื่อใช้ในภายหลัง ในบทความนี้เราจะพูดถึงประเภทต่างๆ แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับบ้าน และให้คำแนะนำในการเลือกตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับบ้านของคุณ

ประเภทของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่อยู่อาศัย

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับใช้ในที่อยู่อาศัยมีสามประเภทหลักๆ ได้แก่ แบตเตอรี่ตะกั่วกรด ลิเธียมไอออน และแบตเตอรี่โฟลว์ แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสีย ทำให้เหมาะสมกับการใช้งานและความต้องการที่แตกต่างกัน

1. แบตเตอรี่ตะกั่วกรด

แบตเตอรี่ตะกั่วกรด เป็นเทคโนโลยีที่เก่าแก่และเป็นที่ยอมรับมากที่สุดในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ แบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานเคมีโดยใช้ตะกั่วและตะกั่วไดออกไซด์ (PbO2) เป็นสารออกฤทธิ์ของขั้วลบและขั้วบวก และกรดซัลฟิวริกเจือจางเป็นอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งตระหนักถึงการแปลงร่วมกันระหว่างพลังงานไฟฟ้าและพลังงานเคมีผ่านเคมีไฟฟ้า ปฏิกิริยา; เป็นแหล่งพลังงานเคมีที่ต้องการสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานทุกชนิด แหล่งจ่ายไฟฉุกเฉิน และอุปกรณ์สตาร์ทแบบอ่อน/ดำ

แรงดันไฟฟ้าปกติของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเซลล์เดียวคือ 2.0V ซึ่งสามารถคายประจุได้ถึง 1.5V และชาร์จใหม่เป็น 2.4V; ในการใช้งานจริง มักจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับเซลล์เดี่ยว 6 เซลล์เพื่อสร้างโมดูลแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีแรงดันไฟฟ้า 12V จากนั้นจึงต่ออนุกรมที่เหมาะสมและขนานกันบนพื้นฐานของ 12V ซึ่งเป็นค่าแรงดันไฟฟ้าที่ระบบยอมรับ (เช่น เนื่องจากได้รับ 48V, 96V) เพื่อให้เกิดการชาร์จและการคายประจุตามปกติ

ส่วนประกอบหลักของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ได้แก่ ขั้วบวกและขั้วลบ แผ่นขั้ว ตัวแยก อิเล็กโทรไลต์ ภาชนะบรรจุ และอื่นๆ เนื่องจากมีสารละลายเคมีจำนวนมากในโมดูลแบตเตอรี่ จึงมักมีน้ำหนักมาก

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นสองประเภทย่อย: กรดตะกั่วน้ำท่วม (FLA) และกรดตะกั่วปิดผนึก (SLA) ซึ่งรวมถึงทั้งแบตเตอรี่แผ่นกระจกดูดซับ (AGM) และแบตเตอรี่เจล

ในการใช้งานจริง สัดส่วนของแบตเตอรี่คอลลอยด์และแบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนเพิ่มขึ้น การคายประจุมากเกินไป ความสามารถในการกู้คืนตัวเอง และประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่คอลลอยด์นั้นดีขึ้นเล็กน้อย แบตเตอรี่ตะกั่วคาร์บอน เนื่องจากการเติมคาร์บอน (กราฟีน) ในอิเล็กโทรไลต์ ช่วยป้องกันปรากฏการณ์การเกิดซัลเฟตของอิเล็กโทรดเชิงลบ และปรับปรุงปัญหาแบตเตอรี่ขัดข้องได้ง่าย ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้อย่างมาก

โหมดการชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดโดยทั่วไปมีสามโหมด: กระแสคงที่ แรงดันคงที่ และประจุลอยตัว หรือที่เรียกว่าการชาร์จแบบสามขั้นตอน กระแสไฟชาร์จเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญมาก โดยทั่วไปหน่วยจะแสดงเป็น C พารามิเตอร์ข้อกำหนดแบตเตอรี่จะถูกทำเครื่องหมายไว้อย่างชัดเจนด้วยกระแสไฟชาร์จสูงสุดของแบตเตอรี่ โดยทั่วไปคือ 0.1C, 0.2C หรือ 0.3C;

ตัวอย่างเช่น หากความจุของแบตเตอรี่คือ 200Ah กระแสไฟชาร์จ 0.1C คือ 0.1×200=20A, 0.2C คือ 0.2×200=40A; กระแสไฟชาร์จที่ดีที่สุดของแบตเตอรี่ไร้สารตะกั่วควรอยู่ที่ประมาณ 0.1C กระแสไฟชาร์จมากเกินไปหรือน้อยเกินไปจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่

ข้อดี:

ค่าใช้จ่ายล่วงหน้าต่ำ

ความพร้อมกว้าง

รีไซเคิลได้และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

จุดด้อย:

อายุการใช้งานสั้นลง (3-5 ปี)

ความหนาแน่นของพลังงานลดลง

จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำสำหรับแบตเตอรี่ FLA

ไม่เหมาะสำหรับการคายประจุลึก (50% ขึ้นไป)

2. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียม ได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากมีข้อได้เปรียบเหนือแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมากมาย มักใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า สมาร์ทโฟน และแล็ปท็อป

แบตเตอรี่ลิเธียมคือแบตเตอรี่ประเภทหนึ่งที่ทำจากโลหะลิเธียมหรือโลหะผสมลิเธียมเป็นวัสดุบวก/ลบ และใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่น้ำ ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมหมายถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งเป็นแบตเตอรี่สำรอง กล่าวคือ สามารถรองรับการชาร์จและการคายประจุได้

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้ลิเธียมโลหะผสมโลหะออกไซด์เป็นวัสดุเชิงบวก กราไฟท์เป็นวัสดุเชิงลบ ตัวหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเก็บลิเธียมเป็นวัสดุเชิงลบ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในประสิทธิภาพของการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพ จำนวนรอบ ฯลฯ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นกรดลิเธียมโคบอลต์, ลิเธียมแมงกาเนต, กรดลิเธียมนิกเกิล, ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต, แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคและอื่น ๆ ตามวัสดุแคโทดที่แตกต่างกัน

ต้นทุนการชั่งน้ำหนักที่ครอบคลุม ประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และปัจจัยอื่นๆ ตามความเป็นจริง การใช้งานระบบกักเก็บพลังงาน การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมากขึ้น โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตถือว่าปราศจากโลหะหนักและโลหะหายาก เป็นแบตเตอรี่สีเขียวที่ไม่เป็นพิษและไม่ก่อมลพิษ

ใช้ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) เป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวกและคาร์บอนเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบ โดยมีเซลล์เดียวที่ระดับ 3.2V และแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จประมาณ 3.6V ถึง 3.65V; แรงดันไฟฟ้าและความจุที่ต้องการทำได้โดยอนุกรมและขนาน

ข้อดี:

ความหนาแน่นของพลังงานสูง

อายุการใช้งานยาวนานขึ้น (10-15 ปี)

ข้อกำหนดการบำรุงรักษาต่ำ

มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

เวลาชาร์จเร็วขึ้น

เหมาะสำหรับการคายประจุลึก (80-90%)

จุดด้อย:

ค่าใช้จ่ายล่วงหน้าที่สูงขึ้น

ไวต่ออุณหภูมิสูง

โครงสร้างพื้นฐานการรีไซเคิลมีจำกัด

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักของแบตเตอรี่ monobloc ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต:

ความจุปกติ — เป็น Ah หรือ mAh

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด — ประมาณ 3.2V

แรงดันไฟฟ้าปลายชาร์จ — ประมาณ 3.55V~3.6V

แรงดันไฟฟ้าสิ้นสุดการคายประจุ — ประมาณ 2V~2.5V

ความต้านทานภายใน – ประมาณ <20mΩ

รอบเวลาของแบตเตอรี่ — โดยทั่วไป >3000 ครั้ง

อัตราการปลดปล่อยตัวเอง — ประมาณ 5%~8%

แบตเตอรี่ลิเธียมควรรวมถึง BMS (ระบบการจัดการแบตเตอรี่) เช่น ระบบการจัดการแบตเตอรี่ ซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วยหน่วยควบคุมกลาง หน่วยรับข้อมูล หน่วยแสดงผล หน่วยบันทึกข้อมูล และหน่วยขยายภายนอก

หน้าที่หลักของ BMS คือ:

1. การตรวจสอบพารามิเตอร์แบตเตอรี่เดี่ยว
2. การคำนวณ SOC (สถานะการชาร์จ)
3. การตรวจสอบและการจัดการอุณหภูมิ
4. การควบคุมสมดุลพลังงานแบตเตอรี่
5. การวินิจฉัยข้อผิดพลาดและการเตือน
6. การแสดงข้อมูล
7. การบันทึกข้อมูล
8. การสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ส่วนบน

การเลือกแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมสำหรับบ้านของคุณ

เมื่อเลือกแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งบ้าน ให้พิจารณาปัจจัยต่อไปนี้

        1. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดหรือแบตเตอรี่ลิเธียม

ประการแรก แบตเตอรี่มีสัดส่วนของระบบกักเก็บพลังงานสูง สำหรับอินเวอร์เตอร์จัดเก็บพลังงานที่รองรับทั้งแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและแบตเตอรี่ลิเธียม ทางเลือกขึ้นอยู่กับความเต็มใจที่จะลงทุน ประเภทของโครงการ สถานที่ตั้งของโครงการ ข้อกำหนดการรับประกัน ฯลฯ

ความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียม (ρ=E/V) สูงกว่าประมาณ 6 ถึง 7 เท่าของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด มีขนาดเล็กกว่า เบากว่า และมีอายุการใช้งานยาวนาน 1.5 ถึง 5 เท่าของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ดังนั้นผู้ผลิตเครื่องจัดเก็บพลังงานทั่วไปที่ให้การรับประกันแบตเตอรี่จึงเป็นแบตเตอรี่ลิเธียม อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมมีประสิทธิภาพค่อนข้างแย่ในสภาวะอุณหภูมิต่ำ ในขณะที่ราคาก็สูงกว่าเช่นกัน ซึ่งมักจะมากกว่า 2 ถึง 4 เท่าของแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

        2. การเลือกความจุ

ความจุหมายถึงปริมาณพลังงานทั้งหมดที่แบตเตอรี่สามารถจัดเก็บได้ โดยมีหน่วยวัดเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) กำลังของแบตเตอรี่คือปริมาณไฟฟ้าที่สามารถจ่ายได้ในคราวเดียว โดยมีหน่วยวัดเป็นกิโลวัตต์ (kW)

การเลือกความจุของแบตเตอรี่เป็นสิ่งสำคัญที่สุดหรือขึ้นอยู่กับความต้องการในการจัดเก็บข้อมูลของผู้ใช้ในการพิจารณา ในขณะเดียวกันก็คำนึงถึงความจุของระบบด้วย ตัวอย่างเช่น ผู้ใช้จำเป็นต้องจัดเก็บพลังงาน 30kWh/วัน เขาติดตั้งชุดระบบจัดเก็บพลังงานนอกกริดขนาด 3KW และไม่มีสาธารณูปโภคเสริม จากนั้น ชุดแบตเตอรี่ของเขาจะต้องใช้เวลาอย่างน้อย 2 วันจึงจะถึงสถานะการชาร์จเต็ม พบกับฤดูฝนที่ต่อเนื่องอาจไม่เต็มอิ่มเป็นเวลานาน

สถานการณ์ในขั้นตอนการออกแบบระบบนี้จำเป็นต้องคำนึงถึงข้อจำกัดของปัจจัยหลายประการ เพิ่มความสามารถในการติดตั้งโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ และเพิ่มกำลังการผลิตของอุปกรณ์ควบคุมการจัดเก็บพลังงาน ข้อมูลจำเพาะของแบตเตอรี่กรดตะกั่วระบุว่า "xxx V / xxx Ah" เช่น 12V / 100Ah ทั่วไป ความจุบล็อกเดียวคือ 12 × 100 = 1200VAh = 1200Wh = 1.2KWh นั่นคือ 1.2 องศาของไฟฟ้าหากความต้องการ 30KWh ความจุประมาณ 30 ÷ 1.2=25 ชิ้น

โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถเลือกได้โดยตรงตามความจุ PACK เช่น แพ็คเดียวที่มีแบตเตอรี่ 2.56KWh, 2 แพ็คคือ 5.12KWh และ 10 ก้อนคือ 25.6KWh

        3. แบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงหรือแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงต่ำ

มีอินเวอร์เตอร์เก็บพลังงานซีรีส์แรงดันสูง (HV) และซีรีส์แรงดันต่ำ (LV) ดังนั้นจึงมีแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับบ้านแรงดันสูงและแรงดันต่ำ อินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่เอาต์พุตเฟสเดียวทั่วไปพร้อมแบตเตอรี่แรงดันต่ำ แรงดันไฟฟ้าเทอร์มินัลประมาณ 48V ~ 52V

ในเวลานี้หากเลือกใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรดผ่านชุด 12V สี่ชุดถึง 48V; ถ้าแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถเลือกระดับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ 48V ได้โดยตรง เครื่องจัดเก็บพลังงานแบบรวม (ไฮบริด) แบบสามเฟสและนอกกริดพร้อมแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ในบ้านแรงดันสูง แรงดันไฟฟ้าประมาณ 100V ~ 550V; เครื่องบูรณาการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะสูงขึ้น เช่น BSLBATT ซีรีส์ MatchBox และเครื่องรวมนอกตาราง แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่คือ 716V ช่วงแรงดันไฟฟ้าสามารถ 627-817V วิธีอนุกรมและขนานคล้ายกับแบตเตอรี่แรงดันต่ำ

        4. ความลึกของการคายประจุ (DoD)

DoD คือเปอร์เซ็นต์ของความจุของแบตเตอรี่ที่สามารถใช้ได้ก่อนจำเป็นต้องชาร์จใหม่ DoD ที่สูงขึ้นหมายความว่าคุณสามารถใช้พลังงานที่สะสมของแบตเตอรี่ได้มากขึ้นก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่ มองหาแบตเตอรี่ที่มีค่า DoD อย่างน้อย 80% เพื่อดึงพลังงานที่เก็บไว้ออกมาให้เกิดประโยชน์สูงสุด

        5. ความเข้ากันได้

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่คุณเลือกเข้ากันได้กับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่ของคุณ รวมถึงอินเวอร์เตอร์และตัวควบคุมการชาร์จ แบตเตอรี่บางชนิดอาจต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะหรือการตั้งค่าเฉพาะ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบความเข้ากันได้ก่อนตัดสินใจ

        6. อายุการใช้งานแบตเตอรี่และการรับประกัน

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์มีอายุการใช้งานจำกัด โดยทั่วไปจะวัดเป็นรอบ (หนึ่งรอบคือการชาร์จและคายประจุจนเต็ม) จำนวนรอบที่แบตเตอรี่สามารถทำได้ก่อนที่ความจุจะลดลงอย่างมากจะเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งาน มองหาแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานและมีการรับประกันตามจำนวนรอบหรือปีการใช้งานที่กำหนด

โดยสรุป ไม่มีโซลูชันใดที่เหมาะกับทุกคนเมื่อต้องเลือกแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับใช้ในบ้าน ด้วยการประเมินความต้องการด้านพลังงาน งบประมาณ ข้อจำกัดด้านพื้นที่ สภาพอากาศ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม คุณสามารถตัดสินใจโดยมีข้อมูลครบถ้วนซึ่งเหมาะสมกับความต้องการของคุณมากที่สุด ในขณะที่เทคโนโลยีแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง เจ้าของบ้านจะมีตัวเลือกให้เลือกมากมาย ทำให้ทุกคนสามารถเข้าถึงการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดและยั่งยืนได้มากขึ้น