ソーラーストレージ| 製品、技術、革新、トレンド
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ドイツでは、熱が55％を占めています 最終的なエネルギー消費 アウト。 2050年までにカーボンニュートラルの目標を達成するためには、この需要を満たすために化石燃料の使用をできるだけ避けることが急務です。 代わりに、 エネルギー供給業者太陽 に頼られる。 得られたエネルギーを有効に活用するためには、 ソーラーストレージ。 以下に、太陽光発電を蓄える新製品と新技術について報告します。
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太陽光発電のバッファー ストレージとしての電気自動車
27.07.2022 年 XNUMX 月 XNUMX 日 | 暑い夏の日には、エネルギー ミックスにおける太陽光発電の割合が記録的な値を達成します。 でも太陽は輝かない、私に任せて 双方向充電 太陽光発電システムからの太陽光発電 電気自動車 家のバッテリーを保管します。 必要に応じて、または夕方に、これは家庭用電化製品の操作のためにホーム ネットワークにフィードバックされます。 これにより、ゼロエミッションのエレクトロモビリティに切り替えるインセンティブが生まれます。
インフィニオンテクノロジーズ と デルタ電子 このためのスリーインワンシステムを開発しました。 ソーラーシステム、ホームストレージ、充電ステーションを統合しています。 電気自動車は双方向インバーターを介して充電され、自宅の非常用電源のバッファー ストレージとしても使用できます。 これに対応する電気自動車がますます増えています。 概観すると、新しい Vehicle-to-Grid (V2G) および Vehicle-to-Home (V2H) ソリューションも、双方向のエネルギー フローで実装できます。
「脱炭素化に持続可能な貢献をするためには、グリーン電力の生成から安定した効率的なグリッド インフラストラクチャ、貯蔵と消費に至るまで、eモビリティについて全体的に考える必要があります」と述べています。 ピーター・ウェイワー、インフィニオンのインダストリアル パワー コントロール部門の責任者。 「当社の双方向充電ソリューションを使用すると、電気自動車を自宅で低コストで太陽光発電で充電でき、バッファー ストレージとしても機能します。」
アイン シングルファミリー 10 日平均 15 ～ 30 kWh のエネルギーを消費します。 容量が 100 ～ XNUMX kWh の完全に充電された自動車用バッテリーは、理論的には非常用電源ソリューションとして数日を乗り切ることができます。 これにより、住宅所有者は安価な電力を確保し、家庭でより自立することができます パワーサプライ.
これにより、約 10 kW の出力電力が可能になります。 スリーインワンシステム 34 A の最大連続電流。ピーク効率は 97,5% 以上です。 インフィニオンのエネルギー効率に優れた炭化ケイ素（SiC）半導体を使用して、電力密度を高めています。 化合物半導体であるSiCは、シリコン系半導体に比べ、電気を変換する際のエネルギー損失を約半分に抑えます。 充電ステーションは、約 30% 小さく構築できます。 SiC を使用すると、PV システムの効率が向上します。 急速充電ステーションとウォール ボックスでの充電時間が短縮されます。 電気自動車の航続距離は 5 ～ 10% 増加します。
XNUMX年の終わりまでに、新しく登録された車両の半分以上が部分的または完全に電気化されるでしょう. の グリーンモビリティ しかし、風力や太陽エネルギーなどのクライメートニュートラルなエネルギーでのみ実装できます。 したがって、安定したグリッドの場合、これらのエネルギー源の不安定な利用可能性は、風力発電または太陽光発電によって補う必要があります。
インフィニオンは、 エレクトロニカ 2022.
最適化された高性能層に基づくソーラーストレージ
12.10.2021 | 薄膜システム 太陽光発電システム と 太陽熱 発電用および熱の形で広範囲の太陽放射を収集するのに役立ちます。 フラウンホーファー有機電子工学研究所、電子ビームおよびプラズマ技術FEP 真空技術 太陽エネルギーの使用と熱の貯蔵のための層と層システムが堆積されるように開発されました。
オープンスタンダードによる世界中の電気自動車のワイヤレス充電
地球が90分以内に受け取る太陽の放射エネルギーは、XNUMX年間の世界のエネルギー消費量にほぼ相当します。 （出典：AEE）。 太陽放射を効果的に吸収するために、太陽光発電または太陽熱エネルギー用の特別な層システムが必要です。 太陽光発電では、これらには半導体層と電極層が含まれます。 太陽熱は、熱放射損失を最小限に抑えるために、可視およびUV範囲で高吸収、赤外線スペクトル範囲（IR）で低放射の吸収層を必要とします。
効果的な太陽光吸収材のための最適化された層システム
このような光学機能を実装するために、 いくつかの個別のレイヤーで構成されるレイヤーシステム 必要。 それらの厚さは非常に正確に一致する必要があり、低熱損失ソーラーチューブコレクターの吸収管に再現性よく堆積する必要があります。 吸収管は、真空被覆管内にあります。 これにより、層システムが汚染や空気成分による劣化の可能性から保護されます。 層システムは、吸収管が受ける恒久的な高温に耐える必要があります。 周期的な温度負荷の下でも、長期間安定している必要があります。 ヒートサイクルの温度が高いほど、より用途が広く、より適切に使用できます。 プロセス熱として使用することも、高温で蓄熱器を充電するために使用することもできます。
コーティングは、より効率的なソーラーストレージシステムの開発にも適しています。 現在、太陽光発電システムで生成されたエネルギーを利用するための電力貯蔵について、広範な研究が行われています。 時間の可変 選ぶ。 電力貯蔵は、発電と消費電力の間のタイムラグを補償する必要があります。
ゼオライト顆粒による太陽光貯蔵タンクのコーティングプロセス
暖房部門では、この機能は多くの暖房回路の貯水タンクによって実行されます。 しかし、ここでも より良いメモリの概念 働いた。 このような貯水池は、水よりも貯水容量が大きいと言われています。 ストレージは、省スペースで低損失の方法で設置する必要があります。 例えば、吸着蓄熱ナノポーラスゼオライト顆粒では、蓄熱する熱を供給しながら水を排出します。 これは、店舗にエネルギーを積み込むことに対応します。
「水蒸気を含む空気が貯蔵材料を通って流れるとき、それは水を吸収し、加熱回路で使用できる熱を放出します」と説明します dr ハイデルン・クロスターマン、フラウンホーファーFEPの科学者。 「しかし、これが機能するためには、貯蔵材料との熱交換も効率的に設計されなければならず、それ自体は良好な熱伝導を持たない。 これは、材料を包むアルミニウムの層で実現できます。 これらは、熱交換器での良好な熱輸送と効率的な熱伝達を保証します。」貯蔵材料の吸着と脱着のダイナミクスに加えて、これは貯蔵システムの性能の重要な側面です。 それは、その最大および平均比熱出力に大きな影響を及ぼします。
粒状貯蔵材料ゼオライトは、真空中で大量にアルミニウムと共に蒸着される。 良好な熱伝導には、均一で十分に厚い層が必要です。 FEPの研究者は、20 µmを超える厚さの層を実験しています。 これに使用される技術は、他の方法でフィルムをコーティングするために使用されます。 非常に多孔性のベッド 材料 したがって、厚い層を均等に適用することは大きな課題です。 これまでのフラウンホーファーの開発は、この点で独特です。
プロセスは、層が貯蔵材料と環境の間の物質の交換を妨げないように設計されなければなりません。 結局のところ、材料は水を吸収および放出し続けることができなければなりません。そうでないと、貯蔵原理が機能しません。 比較吸着曲線 コーティングされた材料とコーティングされていない材料の組み合わせは、この物質移動が層によって妨げられていないことを示しています。
明日のためのソーラーストレージの開発
ストレージ容量の増加に焦点を当てた新しいストレージ材料の開発者は、フラウンホーファーFEPのこれらの革新的なレイヤーに特に関心があります。 このような新しい材料は、ゼオライトの場合と同様に、主にまだ大量生産されていないハイブリッドです。 原則として、これらの粉末ハイブリッド材料は少量しか生産されません。 将来的には、これらの新素材はフラウンホーファーFEPの金属化プラントで処理される予定です。 ストレージメーカーはすでにこれらの新しいクラスの素材を望んでいます より高いストレージ密度とより小さなストレージボリューム.
ソーラーストレージイノベーションのアーカイブ
適切な太陽熱貯蔵システム：鉛対リチウム
23.10.2013 年 XNUMX 月 XNUMX 日 | リチウムイオン電池と鉛ゲル電池の違いについて尋ねられると、ユーザーは最初に価格と重量の違いに気付きます。 次のような質問を明確にすることも重要です。XNUMX 種類のバッテリーはどのように機能するのか? 一方が他方よりも長持ちするのはなぜですか？ 一方が他方よりも重いのはなぜですか？ これらの質問はすべて審査されます イクラトス 以下でより詳細に：
鉛蓄電池
アイン 鉛蓄電池 耐酸性ハウジングと38枚の鉛板で構成されており、正極と負極の電極として機能します。 さらに、XNUMXパーセントの硫酸Hの充填があります2SO4 電解質として。
IBC Solstore Pb Homeで使用されている鉛ゲル電池では、硫酸を添加して硫酸を結合し、電池を密閉します。 そのため彼は ほぼ完全にメンテナンスフリー、水を追加する必要がなくなったため。 放電状態または中性状態では、硫酸鉛（II）の層（PbSO4）。 充電時、正極は酸化鉛（IV）（PbO2）、細かく分布した多孔性鉛の負に分極した電極、鉛スポンジとも呼ばれます。 充電および放電中の化学反応により、電気エネルギーを保存または配送できます。
リチウムイオン電池
In リチウムイオンアキュムレータ 負極にはリチウム原子があり、正極には遷移金属イオンがあります。 電気エネルギーは、イオン化された形のリチウムがXNUMXつの電極間の電解質を通って前後に移動するときに蓄積されます。 したがって、リチウムイオン電池の名前。
移動するリチウムイオンとは対照的に、遷移金属イオンは静止しています。 放電すると、負極のリチウム原子が電子を放出し、外部回路を介して正極に流れます。 同時に、同じ数のリチウムイオンが電解質を通って負極から正極に移動します。 ただし、正極では、電子を再び取り込むのはリチウムイオンではなく、そこに存在し、帯電状態で強くイオン化されるため、正しい 電子空腹 遷移金属イオン。 バッテリーの種類に応じて、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄イオンなどがあります。
数十年の長寿命
太陽光発電システムで使用される高品質の鉛蓄電池は、かなりの量になる可能性があります 長い人生 パフォーマンスが大幅に低下するまでの約10年です。 鉛蓄電池の経年劣化、ひいては摩耗は、主に電極の内部腐食によるものです。 さらに、常に細かい短絡があります。 鉛の硫酸化もPbSOを引き起こします4 クリスタルをますます大きな同盟に統合します。
ただし、硫酸化は、適切な充電および放電戦略で打ち消すことができます。 そのため、ソーラーストレージシステムでは、充電コントローラーとバッテリーを完全なシステムとして使用することが重要です。 最適に一致 それは。 現在のリチウムイオン電池では、サイクル寿命によって電池の使用期間が決まります。 これは、バッテリーの種類と品質、温度と使用の種類、特に（放電）充電ストローク、充電終了電圧、および充電電流と放電電流の強度によって異なります。
鉛ゲル電池と同様に、リチウムイオン電池が適切です。 バッテリー管理システム 望ましい耐用年数を達成するために非常に重要です。 数年の使用と数10.000回の充電および放電サイクルの後でも、容量と性能のごく一部しか失わない特殊なアプリケーション用のセルがすでにあります。
因子6までの重量差
死 エネルギー密度 鉛蓄電池の容量は約30Wh / kgです。 一方、リチウムイオン電池のエネルギー密度は、95〜190 Wh / kgであり、従来の鉛蓄電池の3〜6倍です。 その結果、リチウムイオン電池は、同じ容量の鉛蓄電池よりも大幅に軽量化されています。 実際の比較では、公称容量4kWhのIBCSolstore Pbの8つのバッテリーの重量は300kgで、ハウジングは350kgです。 IBC Solstore Li（公称容量5 kWh）のバッテリーブロック（バッテリー、バッテリー管理、およびハウジング）の重量は122kgです。
新人と実績あり
使用するバッテリーを決めるのは各お客様の責任です。 一方で、古典的な鉛ゲル電池があります。これは、何十年にもわたって試され、テストされており、今後数年間、電池市場のイメージを確実に形作り続けるでしょう。 一方で、新登場のリチウムイオン電池もあります。 さまざまな電極材料を使用して、彼は信頼性と危険物規制、および豊富な情報に関して消費者を不安にさせます。 しかし、リチウムイオン電池はすでに技術愛好家を支持しています。
要約すると、人はそれを言うことができます どちらのバッテリー技術も非常に適していますn自社の太陽光発電システムからの自家発電エネルギーの利用の最大化と、電力購入における自立のための消費者のニーズを促進するため。
ソーラーストレージはXNUMX時間電気を供給します
13.03.2013 | セントロソラー 30月から太陽光発電用のストレージシステムを提供しています。 これは、太陽光発電システムによって生成された電力がXNUMX時間利用できることを意味します。 「CenpacStorage」システムは、バッテリーストレージ、バッテリーインバーター、およびインテリジェントなエネルギーマネージャーに基づいています。 要件に応じて、太陽光発電は電力消費者に電力を供給したり、バッテリーを充電したり、公共の送電網に流れ込んだりします。 ストレージのない世帯は通常、太陽光発電の最大XNUMX％を使用できますが、ストレージのサポートにより、その割合はXNUMX倍以上になる可能性があります。
使用される電池はに基づいています 鉛ゲル技術 3,7、6,0、7,4kWhの使用可能なサイズで利用できます。 サイズは、PVシステムのサイズが最大6、9、および10,5kWpの単身世帯向けです。 バッテリーの耐用年数は2500％の放電深度で約50サイクルであるため、充電負荷と放電負荷が高いソーラーアプリケーションでの使用に特に適しています。
年間電力消費量が4000kWhの7,4人家族は、XNUMXkWhのバッテリーサイズでCenpacStorageを使用できます。 毎日の電力要件の最大85％ 太陽光発電でカバーします。 ストレージのおかげで、システムオペレーターは、太陽が輝いているかどうかに関係なく、必要なときに電気を呼び出すことができます。
エアサーキットブレーカー、デジタル保護リレー、ソフトスターター
バッテリーストレージは、自家消費用に特別に開発されたものによって補完されます バッテリーインバーター SMAのサニーアイランド。 これはPVインバーターのように設置でき、さまざまなバッテリーサイズに柔軟に使用できます。 Sunny Home Managerは、システム全体の相互作用を処理します。
このエネルギー管理システム エネルギーの流れを調整します ソーラーシステム、ストレージシステム、家庭用および公共グリッドの間。 システムはすべてのシステムコンポーネントを監視し、インテリジェントなエネルギー管理を保証します。 Sunny Home Managerは、世帯の消費プロファイル、ロケーションベースの天気予報、および結果として得られるPV生成予測に基づいて、アクションの推奨事項を決定します。
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アンジェラ・ストラックは、開発スカウトの編集長であり、フリージャーナリストであり、リートにある Presse Service Büro GbR のマネージングディレクターでもあります。