На районе отключили электричество? Но у вас всё есть — котёл работает, компьютера хватит ещё на пару суток, родные смотрят телевизор, будто ничего не произошло. Система сама подхватила изменения в электросети и включила резервную батарею.
Живёте днём по ночному тарифу, накапливаете бесплатную энергию солнца или от ветроэлектрических установок. Управляете потреблением энергии со смартфона...
Хотели бы так? Ваши продвинутые соседи уже изучили внедрение литий-ионных технологий в собственном доме и пользуются благами XXI-го века.
Неужели они поддались на рекламу, маркетинг и потратили кучу денег зря? Где-нибудь в Америке или Европе ещё может и актуально, но не у нас же в России?
Мы подготовили ответы на вопросы по теме домашних литий-ионных накопителей:
- зачем,
- для чего
- и как работает.
Будем благодарны Вашему личному опыту и ссылкам на конкретные примеры — это поможет всем нам точнее понять, насколько технология распространилась в России и нужна ли в принципе.
Что даёт накопитель LiFePO4 дома?
Сейчас LiFePO4 (литий-железо-фосфат) рентабельнее всего из литиевого ассортимента.
Этот тип химии даёт:
• длительный срок службы (от 3000 циклов или более 10 лет),
• минимальную стоимость владения (доступность материалов на большой срок);
• широкий диапазон температурного режима (-20°C...+60°C),
• лучшую безопасность (устойчивость к тепловому разгону).
Данная электрохимическая система уступает Li4Ti5O12 (литий-титанат) по характеристикам (двукратно по сроку службы и не заряжается в минусовую погоду), но значительно дешевле.
Главная проблема внедрения таких установок — нет уверенности, что батарея, которая стоит в общем-то немалых денег, принесёт какую-то измеримую пользу. Но подсчёты уже проводились исследователями.
Мы привели несколько фактов, которые вероятно вас заинтересуют (нас-то заинтересовали) и помогут лучше разобраться в этой новой технологии.
1) Экономия затрат на энергию.
Литий-ионные батареи в домах сохраняют избыточную энергию (солнечные панели или ветряные генераторы), либо полученную по дешёвому тарифу (в часы минимальных нагрузок на энергосеть).
Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) батареи уже реально устанавливают в России в качестве домашних «электростанций» [АРВЭ] отдельные домохозяйства и предприниматели.
Установки помогают сэкономить от 90* копеек до 4,5* рублей за киловатт-час. Выгода обеспечивается переносом потребления киловатт-часа внутри суток за счёт накопителя при разнице зонных тарифов (дневных и ночных).
Для частного сектора мера актуальная в наше время. В бизнесе добавляется ещё один веский аргумент в пользу таких накопителей — уменьшение затрат на пиковые часы, тарифицируемые в регионе по максимуму. Экономия составляет уже до 47* рублей за киловатт-час.
* - исследование Vygon Consulting.
2) Накопление энергии для резервного питания.
Литий-ионные аккумуляторы в домах устанавливают как резервный источник питания на случай отключения электроэнергии. Это и безопасность, и душевное спокойствие.
Особенно востребовано в районах, подверженных стихийным отключениям или скачкам напряжения. К сожалению, в России таких мест ещё достаточно — подробнее сводки официально предоставляют «Россети» [пример как смотреть для Ленинградской области и С.Петербурга].
Ещё интересная возможность — при нехватке мощности, например, на даче или в деревне. В пиковую нагрузку батарея отдаёт накопленную энергию и выравнивает характеристики, чтобы устранить просадки и снизить нагрузки на электросеть.
Этот вопрос изучали за рубежом. Например, у Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли получилось доказать, что что домашние системы хранения энергии повышают общую надёжность и отказоустойчивость электросети. В периоды высокого спроса или чрезвычайных ситуаций домовладения остаются с электричеством.
3) Как ИБП или генератор, только мощнее и эффективнее.
ИБП относительно недорого стоит. Он помогает сохранить данные на компьютере, сберечь дорогостоящую технику от резких отключений или плохого качества электроснабжения.
Бесперебойник обеспечит работу котла отопления или ноутбука на какое-то время, но автономность рассчитана всего на несколько минут. Этот запас пригодится, например, чтобы успеть запустить генератор.
Генератор шумит и сжигает дорогостоящее топливо, требует регулярного обслуживания. Но на какое-то время (чаще всего аварийный период на несколько часов) вполне подойдёт.
Литий-ионный накопитель в доме заменяет оба устройства.
Он постоянно отслеживает сеть и, в отличие от генератора, запускается мгновенно, как только пропадёт электричество. Но превосходит ИБП по мощности, работая сутками вместо нескольких минут/часов.
Время работы зависит от характеристик батареи. При большой ёмкости и небольшой нагрузке на неё, заряда хватает минимум на 24 часа автономности (от 2 до 12 кВт·ч резерва). Благодаря элементам литий-железо-фосфатного типа (как в электромобилях), служит устройство дольше любого свинцово-кислотного ИБП (более 10 лет).
LiFePO4 нужны в каждом доме?
Исследование, проведенное Институтом Роки-Маунтин, показало, что использование литий-ионных аккумуляторов для домашнего хранения энергии может привести к снижению пикового потребления электроэнергии до 30%.
То есть если бы вы были управляющим коттеджного посёлка, то с установкой LiFePO4-накопителей снизили потребность в дополнительных электростанциях и линиях электропередачи. Это даёт экономические преимущества.
Но литий-ионные батареи нужны не в каждом доме. Всё зависит от индивидуального энергопотребления хозяйства, бюджета, доступа к возобновляемым или просто дешёвым источникам энергии при принятии решения о том, подходит ли вам домашняя система Li-ion.
То есть накопитель с LiFePO4 не для всех?
Верно. Как производитель аккумуляторных батарей, мы исходим из того, что литий-ионные батареи, такие как LiFePO4, при эксплуатации должны окупиться. Это не игрушка, не развлечение, а устройство, от которого должна быть польза.
Вот несколько примеров, как мы рассуждаем:
- Можем ли мы скалькулировать окупаемость?
Литий-ионные батареи недешёвые в приобретении и установке, поэтому перед покупкой следует в цифрах скалькулировать экономию на тарифах и автономности дома для оценки окупаемости. - Все ли переменные нам известны для выбора?
• Дом у нас до 100 квадратных метров, от 100 до 200 или больше?
• Сколько потребителей (только холодильник, насос и роутер или ещё скважина, компьютеры и кухонные приборы)?
• Известно ли примерное потребление в кВт·ч в сутки и потребности в дополнительной энергии (см. следующие пункты). - Сохранение энергии востребовано ли?
Если дом получает дешёвую энергию (региональные льготы, субсидирование, доступные источники), то вложения в домашнюю систему хранения энергии могут окупиться лишь через десятки лет, если вообще окупятся. - Энергия солнца доступна?
Чтобы получить максимальную отдачу от домашней системы хранения энергии, её лучше всего использовать в паре с возобновляемыми источниками — солнечными фотоэлементами или ветряным генераторам. Часто у дома нет доступа к таким источникам, на него падает тень, солнечных дней в году слишком мало, ветер что-то перекрывает или его силы обычно недостаточно. - Как часто отключают электричество?
В некоторых районах электросети очень надёжны и развиты. Домашние системы хранения практически всё время простаивают — достаточно установить недорогой ИБП для непредвиденных ситуаций.
Поделитесь личным опытом и ссылками на конкретные примеры, как аккумуляторные накопители используются в России.