solcellslagring | Produkter, teknologier, innovationer och trender

ERNEUERBARE ENERGIEN

Detaljer: Släppt: 02.08.2022; Senast uppdaterad: 21.08.2023; Träffar: 5734

I Tyskland står värme för 55 % av slutlig energiförbrukning ut. För att uppnå målet om koldioxidneutralitet till 2050 finns det ett akut behov av att undvika att använda fossila bränslen för att möta denna efterfrågan så mycket som möjligt. Istället på energileverantör sol tillgripas. För att kunna använda den erhållna energin effektivt krävs det solcellslagring. Nedan rapporterar vi om nya produkter och teknologier som lagrar solenergi.

Infineon lagring av solenergi

innehåll

Elbilar som buffertlager för solenergi
Sollagring baserad på optimerade högpresterande lager
Arkiv för innovationer för sollagring

Elbilar som buffertlager för solenergi

Ladda Infineon dubbelriktat 27.07.2022/XNUMX/XNUMX | Varma sommardagar når solkraftens andel i energimixen rekordvärden. Men solen skiner inte, låt mig dubbelriktad laddning solenergin från PV-systemet in Elbilar och förvara husbatterier. Vid behov eller på kvällstid matas detta sedan tillbaka till hemnätverket för drift av hushållsapparater. Detta skapar incitament för att byta till nollutsläppselektromobilitet.

Infineon Technologies och Delta Electronics har utvecklat ett tre-i-ett-system för detta. Den integrerar solsystem, hemlagring och laddstation. Elbilen laddas via en dubbelriktad växelriktare och kan även användas som buffertlager för nödströmförsörjningen i ditt eget hem. Allt fler elbilar är utrustade för detta. I perspektiv kan nya Vehicle-to-Grid (V2G) och Vehicle-to-Home (V2H) lösningar också implementeras med dubbelriktade energiflöden.

"För att kunna ge ett hållbart bidrag till avkarbonisering måste vi tänka på elektromobilitet holistiskt: från generering av grön el till en stabil, effektiv nätinfrastruktur till lagring och konsumtion", säger Peter Wawer, chef för Infineons Industrial Power Control-division. "Med våra lösningar för dubbelriktad laddning kan elbilen laddas hemma med solenergi till låg kostnad och även fungera som buffertlagring."

En Hus förbrukar i genomsnitt 10 till 15 kWh energi per dag. Ett fulladdat bilbatteri med en kapacitet på 30 till 100 kWh skulle teoretiskt kunna överbrygga några dagar som en nödkraftslösning. Villaägare kan därmed säkra billig el och få mer självständighet i bostaden strömförsörjning.

Laddkontakt, laddkabel | För elbilen

Detta möjliggör en uteffekt på cirka 10 kW Tre-i-ett-system en maximal kontinuerlig ström på 34 A. Toppeffekterna är mer än 97,5 %. Energieffektiva halvledare av kiselkarbid (SiC) från Infineon används för att öka effekttätheten. Jämfört med kiselbaserade halvledare minskar den sammansatta halvledaren SiC energiförlusterna vid omvandling av el med ungefär hälften. Laddstationer skulle kunna bygga cirka 30 % mindre. Med SiC blir PV-systemet mer effektivt. Laddningstiderna vid snabbladdningsstationer och väggboxar minskar. Räckvidden för elbilar ökar med 5 till 10 %.

I slutet av decenniet kommer mer än hälften av de nyregistrerade fordonen att vara delvis eller helt elektriska. de grön rörlighet men kan bara genomföras med klimatneutral energi som vind- och solenergi. För stabila nät måste därför den flyktiga tillgängligheten av dessa energikällor kompenseras genom elektrisk vind- eller sollagring.

Infineon kommer att ställa ut på Electronica 2022.

Sollagring baserad på optimerade högpresterande lager

Fraunhofer lagrar solenergi

12.10.2021 | Tunnfilmssystem för solcellssystem och Solvärme hjälpa till att samla in ett brett spektrum av solstrålning för elproduktion och i form av värme. Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP vakuumteknik utvecklats, med vilka lager och lagersystem för användning av solenergi och lagring av värme deponeras.

Ladda Siemens trådlöst Elfordon över hela världen trådlös laddning med öppna standarder

Solens strålningsenergi, som jorden tar emot inom 90 minuter, motsvarar ungefär den globala energiförbrukningen på ett år. (Källa: AEE). För effektiv absorption av solstrålningen krävs speciella lagersystem för solceller eller solvärmeenergi. Inom solceller inkluderar dessa halvledarskikt och elektrodskikt. Solvärme kräver absorberande lager med hög absorption i det synliga och UV-området och låg emission i det infraröda spektralområdet (IR) för att minimera värmestrålningsförlusterna.

Optimerade lagersystem för effektiva solabsorbenter

Fraunhofer solcellsförråd För att implementera sådana optiska funktioner, a Lagersystem som består av flera individuella lager nödvändig. Deras tjocklekar måste anpassas mycket exakt och de måste avsättas reproducerbart på absorbatorrören på solfångarna med låg värmeförlust. Absorptionsröret är placerat i ett evakuerat kapslingsrör. Detta skyddar skiktsystemet från kontaminering och eventuell nedbrytning från luftkomponenter. Skiktsystemet måste klara de permanent höga temperaturer som absorbatorröret utsätts för. Det måste vara stabilt på lång sikt, även under cykliska temperaturbelastningar. Ju högre temperatur i värmecykeln, desto mer mångsidig och bättre kan den användas. Den kan användas som processvärme eller används för att ladda värmeackumulatorer vid höga temperaturer.

Beläggningar är också lämpliga för utveckling av effektivare solcellslagringssystem. Omfattande forskning pågår för närvarande om lagring av el för att använda den energi som genereras av solceller varierande i tid stänga. Kraftlagringen bör kompensera för tidsförskjutningen mellan elproduktion och energiförbrukning.

Beläggningsprocesser för solenergitankar med zeolitgranulat

Fraunhofer värmeväxlare

Inom värmesektorn utförs denna funktion av en vattentank i många värmekretsar. Dock även här bättre minneskoncept arbetade. Sådana reservoarer sägs ha en högre lagringskapacitet än vatten. Förrådet bör installeras på ett utrymmesbesparande och lågförlustmässigt sätt. Till exempel i adsorptionsvärmelagrings nanoporösa zeolitgranuler drivs vatten ut medan värmen som ska lagras tillförs. Detta motsvarar då belastningen av butiken med energi.

"När luft som innehåller vattenånga strömmar genom lagringsmaterialet, absorberar den vatten och frigör värme som kan användas i värmekretsar", förklarar dr Heiderun Klostermann, forskare vid Fraunhofer FEP. ”För att detta ska fungera måste dock värmeväxlingen med lagringsmaterialet också utformas effektivt, som i sig inte har bra värmeledning. Detta kan uppnås med lager av aluminium som omsluter materialet. De säkerställer god värmetransport och effektiv värmeöverföring vid värmeväxlaren.” Förutom adsorptions- och desorptionsdynamiken hos lagringsmaterialet är detta en viktig aspekt av prestandan hos ett lagringssystem. Det har stor inverkan på dess maximala och genomsnittliga specifika värmeeffekt.

Det granulära lagringsmaterialet zeolit ångdeponeras med aluminium i bulk i vakuum. God värmeledning kräver ett jämnt, tillräckligt tjockt lager. FEP-forskarna experimenterar med lager som är mer än 20 µm tjocka. Tekniken som används för detta används annars för att belägga filmer. Bäddar av mycket porösa material Att applicera tjocka lager jämnt är därför en stor utmaning. Fraunhofers utveckling hittills är unik i detta avseende.

Processen ska utformas så att skikten inte hindrar utbytet av ämnen mellan lagringsmaterialet och miljön. När allt kommer omkring måste materialet fortsätta att kunna absorbera och släppa ut vatten, annars fungerar inte lagringsprincipen. Jämförande adsorptionskurvor av belagt och obelagt material visar att denna masstransport inte hindras av skiktet.

Utveckling av solenergi för morgondagen

Utvecklare av nya lagringsmaterial med fokus på att öka lagringskapaciteten är särskilt intresserade av dessa innovativa lager från Fraunhofer FEP. Sådana nya material är i första hand hybrider som ännu inte masstillverkas, vilket redan är fallet med zeoliter. Dessa pulveriserade hybridmaterial produceras i regel endast i små mängder. I framtiden kommer dessa nya material att behandlas i metalliseringsanläggningen vid Fraunhofer FEP. Lagringstillverkare hoppas redan på dessa nya materialklasser högre lagringstäthet och mindre lagringsvolymer.

Rätt solsystem: bly versus litium

Ikratos solcellsförråd 23.10.2013-XNUMX-XNUMX | På frågan om skillnaden mellan ett litiumjon- och ett blygelbatteri ser användaren först pris- och viktskillnaderna. Det är också viktigt att förtydliga frågor som: Hur fungerar de två typerna av batterier? Varför håller den ena längre än den andra? Varför väger den ena mer än den andra? Alla dessa frågor kommer att undersökas Ikratos mer detaljerat nedan:

Blybatteri

En blybatteri består av ett syrafast hus och två blyplattor, som fungerar som positiva och negativa polariserade elektroder. Dessutom finns en fyllning av 38 procent svavelsyra H₂SO₄ som en elektrolyt.

Med bly-gel-batterier, som används i IBC Solstore Pb Home, binds svavelsyran genom tillsats av kiselsyra och batteriet förseglas. På grund av det är han nästan helt underhållsfrieftersom det inte längre är nödvändigt eller möjligt att tillsätta vatten. I urladdat eller neutralt tillstånd, ett skikt av bly(II)sulfat (PbSO₄) På. Vid laddning är de positiva elektroderna bly (IV) oxid (PbO)₂), de negativt polariserade elektroderna av finfördelad porös bly, även kallad blysvamp. Genom den kemiska reaktionen under laddning och urladdning kan elektrisk energi lagras eller levereras.

Lithium-ion batteri

In litiumjonackumulatorer Det finns litiumatomer på den negativa elektroden och övergångsmetalljoner på den positiva elektroden. Elektrisk energi lagras när litiumet i joniserad form rör sig fram och tillbaka genom elektrolyten mellan de två elektroderna. Därav namnet på litiumjonbatteriet.

Norrfällbart tak Drivar för att förlänga och dra tillbaka ett solfällbart tak

Till skillnad från de migrerande litiumjonerna är övergångsmetalljonerna stationära. Vid urladdning avger litiumatomer vid den negativa elektroden en elektron, som strömmar till den positiva elektroden via den externa kretsen. Samtidigt vandrar samma antal litiumjoner genom elektrolyten från den negativa till den positiva elektroden. Vid den positiva elektroden är det dock inte litiumjonerna som tar upp elektronen igen, utan de som finns där och är starkt joniserade i laddat tillstånd och därför rätt elektronhungrig övergångsmetalljoner. Beroende på batterityp kan detta vara kobolt, nickel, mangan, järnjoner och så vidare.

Tio år lång livslängd

Högkvalitativa bly-syra batterier, som används i solenergi lagringssystem, kan vara ganska långt liv cirka 10 år innan det sker en betydande nedgång i prestanda. Åldrandet och därmed slitaget på blybatteriet beror i första hand på elektrodernas inre korrosion. Dessutom finns det alltid fina kortslutningar. Sulfateringen av blyet orsakar också PbSO₄Slå samman kristaller till större och större allianser.

Sulfatering kan dock motverkas med rätt laddnings- och urladdningsstrategier. Därför är det viktigt för solcellssystem att använda laddningsregulatorn och batterierna som ett komplett system optimalt matchade är. Med nuvarande litiumjonbatterier avgör cykellivslängden hur länge batteriet kan användas. Detta beror på batteriets typ och kvalitet, temperaturen och typen av användning - i synnerhet (ur)laddningstakt, laddningsslutspänning och styrkan hos laddnings- och urladdningsströmmarna.

Fakta och komponenter från och för batteriproduktion

Precis som med bly-gelbatterier är litiumjonbatterier de rätta batterihanteringssystem av stor betydelse för att uppnå önskad livslängd. Det finns redan celler för speciella applikationer som bara tappar en mycket liten del av sin kapacitet och prestanda även efter flera års användning och flera 10.000 XNUMX laddnings- och urladdningscykler.

Viktskillnad upp till faktor 6

den Energi densitet av blybatterier är cirka 30 Wh/kg. Energitätheten för litiumjonbatterier är å andra sidan mellan 95 och 190 Wh/kg, det vill säga 3 till 6 gånger högre än för ett konventionellt blybatteri. Som ett resultat är litiumjonbatterier betydligt lättare än blybatterier med samma kapacitet. I en praktisk jämförelse: De 4 batterierna i en IBC Solstore Pb med en nominell kapacitet på 8 kWh väger tillsammans 300 kg, med höljet 350 kg. Batteriblocket (batteri, batterihantering och hölje) i IBC Solstore Li (nominell kapacitet 5 kWh) väger 122 kg.

Nykomling jämfört med det beprövade

Det är upp till varje kund att bestämma vilket batteri som ska användas. Å ena sidan finns det klassiska bly-gel-batteriet, som har prövats och testats i decennier och säkert kommer att fortsätta att forma bilden av batterimarknaden i många år framöver. Å andra sidan finns nykomlingen litiumjonbatteri. Med olika elektrodmaterial gör han konsumenten orolig när det gäller tillförlitlighet och farligt godsbestämmelser samt mängden information. Men litiumjonbatteriet tar redan teknikentusiaster till deras sida.

Sammanfattningsvis kan man säga det båda batteriteknikerna är mycket lämpligan för att främja maximering av användningen av den egengenererade energin från vårt eget solcellssystem och konsumenternas behov av oberoende vid köp av el.

Solcellsförråd ger el dygnet runt

Centrosolar solcellslagring 13.03.2013 | Centrosolar erbjuder lagringssystem för solenergi från april. Det betyder att den el som produceras av solcellsanläggningar finns tillgänglig dygnet runt. "Cenpac Storage"-systemet är baserat på batterilagring, en batteriväxelriktare och en intelligent energihanterare. Beroende på krav försörjer solenergin elkonsumenter, laddar batteriet eller rinner ut i det allmänna nätet. Medan hushåll utan lagring typiskt sett kan använda maximalt 30 % av solkraften själva, kan andelen mer än fördubblas med lagringsstöd.

Batterierna som används är baserade på Blygelteknologi och finns i användbara storlekar på 3,7, 6,0 och 7,4 kWh. Storlekarna är förutbestämda för enfamiljshushåll med PV-systemstorlekar på upp till 6, 9 och 10,5 kWp. Batterierna har en livslängd på ca 2500 cykler vid 50 % urladdningsdjup och är därför särskilt lämpliga för användning i solenergiapplikationer med hög laddnings- och urladdningsbelastning.

En familj på fyra personer med en årlig elförbrukning på 4000 kWh kan använda Cenpac Storage med en batteristorlek på 7,4 kWh upp till 85 % av det dagliga elbehovet täck med solenergi. Tack vare lagring kan systemoperatören hämta elen när han behöver den – oavsett om solen skiner.

Mitsubishi effektbrytare Luftbrytare, digitalt skyddsrelä och mjukstartare

Batterilagringen kompletteras med den speciellt utvecklad för egen konsumtion batteriväxelriktare Sunny Island från SMA. Denna kan installeras som en PV-växelriktare och kan användas flexibelt för olika batteristorlekar. Sunny Home Manager tar hand om interaktionen i hela systemet.

Detta energiledningssystem reglerar energiflödet mellan solsystem, lagersystem, hushåll och allmänt elnät. Systemet övervakar alla systemkomponenter och säkerställer intelligent energihantering. Sunny Home Manager bestämmer rekommendationer för åtgärder baserat på hushållets konsumtionsprofil, den platsrelaterade väderprognosen och den resulterande PV-genereringsprognosen.