zonne-opslag | Producten, technologieën, innovaties en trends

ERNEUERBARE ENERGIEN

Details: Gepubliceerd: 02.08.2022; Laatst bijgewerkt: 21.08.2023; Hits: 5739

In Duitsland is warmte goed voor 55% van finaal energieverbruik uit. Om het doel van CO2050-neutraliteit in XNUMX te bereiken, is het dringend nodig om het gebruik van fossiele brandstoffen zoveel mogelijk te vermijden. In plaats daarvan, op de energieleverancier zon toevlucht nemen. Om de verkregen energie effectief te gebruiken, is zonne-opslag. Hieronder rapporteren we over nieuwe producten en technologieën die zonne-energie opslaan.

inhoud

Elektrische auto's als bufferopslag voor zonne-energie
Zonneopslag op basis van geoptimaliseerde hoogwaardige lagen
Archief voor innovaties op het gebied van zonne-energie

Elektrische auto's als bufferopslag voor zonne-energie

27.07.2022-XNUMX-XNUMX | Op warme zomerdagen bereikt het aandeel zonne-energie in de energiemix recordwaarden. Maar de zon schijnt niet, laat me bidirectioneel opladen de zonne-energie van het PV-systeem in Elektrische auto's en huisbatterijen opslaan. Indien nodig of in de avonduren wordt dit dan teruggekoppeld naar het thuisnetwerk voor de werking van huishoudelijke apparaten. Dit creëert prikkels om over te stappen op emissievrije elektromobiliteit.

Infineon Technologies en Delta Electronics hebben hiervoor een drie-in-een systeem ontwikkeld. Het integreert zonnestelsel, thuisopslag en laadstation. De elektrische auto wordt opgeladen via een bidirectionele omvormer en kan ook gebruikt worden als bufferopslag voor de noodstroomvoorziening in je eigen huis. Steeds meer elektrische auto's zijn hierop ingericht. In perspectief kunnen nieuwe Vehicle-to-Grid (V2G) en Vehicle-to-Home (V2H) oplossingen ook worden geïmplementeerd met bidirectionele energiestromen.

"Om een duurzame bijdrage te leveren aan decarbonisatie, moeten we holistisch over elektromobiliteit denken: van de opwekking van groene stroom over een stabiele, efficiënte netwerkinfrastructuur tot opslag en verbruik", zegt Peter Wawer, hoofd van de divisie Industrial Power Control van Infineon. "Met onze oplossingen voor bidirectioneel laden kan de elektrische auto tegen lage kosten thuis worden opgeladen met zonne-energie en tevens dienen als bufferopslag."

een Eengezinswoning verbruikt gemiddeld 10 tot 15 kWh energie per dag. Een volledig opgeladen auto-accu met een capaciteit van 30 tot 100 kWh zou theoretisch een paar dagen kunnen overbruggen als noodstroomoplossing. Huiseigenaren kunnen zo zorgen voor goedkope elektriciteit en meer zelfstandigheid in huis krijgen voeding.

Laadstekker, laadkabel | Voor de elektrische auto

Dit zorgt voor een uitgangsvermogen van ongeveer 10 kW Drie-in-een systeem een maximale continue stroom van 34 A. Het piekrendement is meer dan 97,5%. Energiezuinige siliciumcarbide (SiC) halfgeleiders van Infineon worden gebruikt om de vermogensdichtheid te verhogen. Vergeleken met op silicium gebaseerde halfgeleiders vermindert de samengestelde halfgeleider SiC de energieverliezen bij het omzetten van elektriciteit met ongeveer de helft. Laadstations zouden ongeveer 30% kleiner kunnen worden gebouwd. Met SiC wordt het PV-systeem efficiënter. De laadtijden bij snellaadstations en wallboxen worden verkort. De actieradius van elektrische auto's neemt met 5 tot 10% toe.

Tegen het einde van het decennium zal meer dan de helft van de nieuw geregistreerde voertuigen gedeeltelijk of volledig elektrisch zijn. de groene mobiliteit maar kan alleen worden gerealiseerd met klimaatneutrale energie zoals wind- en zonne-energie. Voor stabiele netten moet de volatiele beschikbaarheid van deze energiebronnen daarom worden gecompenseerd door elektrische wind- of zonneopslag.

Infineon exposeert op de Electronica 2022.

Zonneopslag op basis van geoptimaliseerde hoogwaardige lagen

12.10.2021 | Dunne film systemen voor fotovoltaïsch systeem en thermische zonne-energie helpen bij het verzamelen van een breed spectrum van zonnestraling voor energieopwekking en in de vorm van warmte. Het Fraunhofer Instituut voor organische elektronica, elektronenstraal en plasmatechnologie FEP vacuümtechnologieën ontwikkeld, waarmee lagen en laagsystemen voor het gebruik van zonne-energie en de opslag van warmte worden afgezet.

Elektrische voertuigen wereldwijd draadloos opladen met open standaarden

De stralingsenergie van de zon, die de aarde binnen 90 minuten ontvangt, komt ongeveer overeen met het wereldwijde energieverbruik in één jaar. (Bron: AEE). Voor een effectieve absorptie van de zonnestraling zijn speciale laagsystemen nodig voor fotovoltaïsche of thermische zonne-energie. In de fotovoltaïsche sector zijn dit onder meer halfgeleiderlagen en elektrodelagen. Zonnewarmte vereist absorberende lagen met een hoge absorptie in het zichtbare en UV-bereik en een lage emissie in het infrarode spectrale bereik (IR) om warmtestralingsverliezen te minimaliseren.

Geoptimaliseerde laagsystemen voor effectieve zonneabsorbers

Om dergelijke optische functies te implementeren, a Lagensysteem bestaande uit meerdere afzonderlijke lagen nodig. Hun diktes moeten zeer nauwkeurig op elkaar worden afgestemd en ze moeten reproduceerbaar op de absorberbuizen van de warmteverliesarme zonnebuiscollectoren worden aangebracht. De absorberbuis bevindt zich in een geëvacueerde mantelbuis. Dit beschermt het lagensysteem tegen vervuiling en mogelijke degradatie door luchtcomponenten. Het lagensysteem moet bestand zijn tegen de blijvend hoge temperaturen die de absorberbuis op zich neemt. Het moet op lange termijn stabiel zijn, zelfs onder cyclische temperatuurbelastingen. Hoe hoger de temperatuur in de verwarmingscyclus, hoe veelzijdiger en beter het kan worden gebruikt. Het kan worden gebruikt als proceswarmte of wordt gebruikt om warmteaccumulatoren bij hoge temperaturen op te laden.

Coatings zijn ook geschikt voor de ontwikkeling van efficiëntere zonneopslagsystemen. Er wordt momenteel uitgebreid onderzoek gedaan naar de opslag van elektrische energie om de energie te gebruiken die wordt opgewekt door fotovoltaïsche systemen variabel in tijd dichtbij. De energieopslag moet het tijdsverschil tussen stroomopwekking en stroomverbruik compenseren.

Coatingprocessen voor zonne-opslagtanks met zeolietkorrels

In de verwarmingssector wordt deze functie uitgevoerd door een wateropslagtank in veel verwarmingscircuits. Maar ook hier betere geheugenconcepten werkte. Dergelijke reservoirs zouden een hogere opslagcapaciteit hebben dan water. De opslag moet ruimtebesparend en verliesarm worden geïnstalleerd. In nanoporeuze zeolietkorrels met adsorptiewarmteopslag wordt bijvoorbeeld water verdreven terwijl de op te slaan warmte wordt toegevoerd. Dit komt dan overeen met het laden van de winkel met energie.

"Wanneer lucht met waterdamp door het opslagmateriaal stroomt, adsorbeert het water en geeft het warmte af die kan worden gebruikt in verwarmingscircuits", legt uit dr Heiderun Klostermann, wetenschapper aan de Fraunhofer FEP. "Om dit te laten werken, moet echter ook de warmtewisseling met het opslagmateriaal efficiënt worden ontworpen, dat zelf geen goede warmtegeleiding heeft. Dit kan worden bereikt met lagen aluminium die het materiaal omhullen. Ze zorgen voor een goed warmtetransport en een efficiënte warmteoverdracht bij de warmtewisselaar.” Naast de adsorptie- en desorptiedynamiek van het opslagmateriaal is dit een belangrijk aspect van de prestatie van een opslagsysteem. Het heeft een grote invloed op zijn maximale en gemiddelde soortelijke warmteafgifte.

Het korrelige opslagmateriaal zeoliet wordt onder vacuüm samen met aluminium in bulk opgedampt. Voor een goede warmtegeleiding is een egale, voldoende dikke laag nodig. De FEP-onderzoekers experimenteren met lagen van meer dan 20 µm dik. De technologie die hiervoor wordt gebruikt, wordt overigens gebruikt om films te coaten. Bedden van zeer poreus materialen Het gelijkmatig aanbrengen van dikke lagen is dan ook een grote uitdaging. De ontwikkelingen van Fraunhofer tot nu toe zijn in dit opzicht uniek.

Het proces moet zo zijn ingericht dat de lagen de uitwisseling van stoffen tussen het opslagmateriaal en de omgeving niet belemmeren. Het materiaal moet immers water kunnen blijven opnemen en afgeven, anders werkt het bewaarprincipe niet. Vergelijkende adsorptiecurven van gecoat en ongecoat materiaal laten zien dat dit massatransport niet wordt gehinderd door de laag.

Ontwikkelingen op het gebied van zonneopslag voor morgen

Ontwikkelaars van nieuwe opslagmaterialen met een focus op het vergroten van de opslagcapaciteit zijn vooral geïnteresseerd in deze innovatieve lagen van Fraunhofer FEP. Dergelijke nieuwe materialen zijn vooral hybriden die nog niet in grote series worden gemaakt, zoals bij zeolieten al het geval is. Deze poedervormige hybride materialen worden in de regel slechts in kleine hoeveelheden geproduceerd. In de toekomst zullen deze nieuwe materialen worden behandeld in de metallisatie-installatie bij de Fraunhofer FEP. Opslagfabrikanten hopen nu al op deze nieuwe materiaalklassen hogere opslagdichtheid en kleinere opslagvolumes.

Archief voor innovaties op het gebied van zonne-energie

Het juiste zonne-opslagsysteem: lood versus lithium
Zonne-opslag levert de klok rond elektriciteit

Het juiste zonne-opslagsysteem: lood versus lithium

23.10.2013-XNUMX-XNUMX | Gevraagd naar het verschil tussen een lithium-ion- en een loodgelbatterij, ziet de gebruiker eerst de prijs- en gewichtsverschillen. Het is ook belangrijk om vragen te verduidelijken zoals: Hoe werken de twee soorten batterijen? Waarom gaat de een langer mee dan de ander? Waarom weegt de een meer dan de ander? Al deze vragen zullen worden onderzocht Ikratos hieronder in meer detail:

Lood-zuur accu

een lood zuur batterij bestaat uit een zuurbestendige behuizing en twee loden platen, die dienen als positief en negatief gepolariseerde elektroden. Daarnaast is er een vulling van 38 procent zwavelzuur H₂SO₄ als elektrolyt.

Bij loodgel accu's, zoals gebruikt in de IBC Solstore Pb Home, wordt het zwavelzuur gebonden door toevoeging van kiezelzuur en wordt de accu verzegeld. Daarom is hij bijna volledig onderhoudsvrij, aangezien het niet meer nodig of mogelijk is om water toe te voegen. In ontladen of neutrale toestand wordt een laag lood(II)sulfaat (PbSO .)₄) Op. Wanneer geladen, zijn de positieve elektroden lood (IV) oxide (PbO₂), de negatief gepolariseerde elektroden van fijn verdeelde poreuze lood, ook wel loodspons genoemd. Door de chemische reactie tijdens het laden en lossen kan elektrische energie worden opgeslagen of afgeleverd.

Lithium-ion batterij

In lithium-ion-accu's Er zijn lithiumatomen op de negatieve elektrode en overgangsmetaalionen op de positieve elektrode. Elektrische energie wordt opgeslagen terwijl het lithium in geïoniseerde vorm heen en weer beweegt door de elektrolyt tussen de twee elektroden. Vandaar de naam van de lithium-ionbatterij.

Vouwdak op zonne-energie op het noorden Aandrijvingen voor het in- en uitschuiven van een zonnedak

In tegenstelling tot de migrerende lithiumionen zijn de overgangsmetaalionen stationair. Bij het ontladen geven lithiumatomen aan de negatieve elektrode een elektron af, dat via de externe schakeling naar de positieve elektrode stroomt. Tegelijkertijd migreert hetzelfde aantal lithiumionen door de elektrolyt van de negatieve naar de positieve elektrode. Bij de positieve elektrode zijn het echter niet de lithiumionen die het elektron weer opnemen, maar degene die daar aanwezig zijn en sterk geïoniseerd zijn in geladen toestand en dus juist elektronen hongerig overgangsmetaalionen. Afhankelijk van het type batterij kan dit kobalt, nikkel, mangaan, ijzerionen enzovoort zijn.

Tientallen jaren lang leven

Hoogwaardige loodzuuraccu's, die worden gebruikt in opslagsystemen voor zonne-energie, kunnen behoorlijk duur zijn lange levensduur van ongeveer 10 jaar voordat er een significante prestatiedaling is. De veroudering en daarmee de slijtage van de loodzuuraccu is voornamelijk te wijten aan de interne corrosie van de elektroden. Daarnaast zijn er altijd fijne kortsluitingen. De sulfatering van het lood zorgt er ook voor dat de PbSO₄Voeg kristallen samen in grotere en grotere allianties.

Sulfatie kan echter worden tegengegaan met de juiste laad- en ontlaadstrategieën. Daarom is het voor zonneopslagsystemen belangrijk om de laadregelaar en batterijen als een compleet systeem te gebruiken optimaal op elkaar afgestemd zijn. Bij de huidige lithium-ionbatterijen bepaalt de levensduur hoe lang de batterij kan worden gebruikt. Dit is afhankelijk van het type en de kwaliteit van de accu, de temperatuur en het soort gebruik - met name (ont)laadslag, einde-laadspanning en sterkte van de laad- en ontlaadstromen.

Feiten en componenten van en voor batterijproductie

Net als bij loodgelbatterijen zijn lithium-ionbatterijen de juiste batterijbeheersysteem van groot belang om de gewenste levensduur te bereiken. Er zijn al cellen voor speciale toepassingen die zelfs na meerdere jaren van gebruik en meerdere 10.000 laad- en ontlaadcycli slechts een zeer klein deel van hun capaciteit en prestaties verliezen.

Gewichtsverschil tot factor 6

De Energiedichtheid van loodzuuraccu's ligt rond de 30 Wh/kg. De energiedichtheid van lithium-ionbatterijen ligt daarentegen tussen 95 en 190 Wh/kg, d.w.z. 3 tot 6 keer hoger dan die van een conventionele loodzuurbatterij. Als gevolg hiervan zijn lithium-ionbatterijen aanzienlijk lichter dan loodzuurbatterijen met dezelfde capaciteit. In een praktische vergelijking: De 4 accu's van een IBC Solstore Pb met een nominale capaciteit van 8 kWh wegen samen 300 kg, met de behuizing 350 kg. Het batterijblok (batterij, batterijbeheer en behuizing) van de IBC Solstore Li (nominale capaciteit 5 kWh) weegt 122 kg.

Nieuwkomer versus bewezen

Het is aan elke klant om te beslissen welke batterij hij gebruikt. Enerzijds is er de klassieke loodgelbatterij, die al tientallen jaren beproefd is en zeker nog jaren het imago van de batterijmarkt zal bepalen. Aan de andere kant is er de nieuwkomer lithium-ion batterij. Met verschillende elektrodematerialen brengt hij de consument van zijn stuk met betrekking tot betrouwbaarheid en regelgeving voor gevaarlijke stoffen en de schat aan informatie. De lithium-ionbatterij brengt technologieliefhebbers echter al aan hun zijde.

Samenvattend kan men zeggen dat: beide batterijtechnologieën zijn zeer geschiktn om de maximalisering van het gebruik van de zelf opgewekte energie uit ons eigen fotovoltaïsche systeem en de behoeften van consumenten aan onafhankelijkheid bij de aankoop van elektriciteit te bevorderen.

Zonne-opslag levert de klok rond elektriciteit

13.03.2013 | Centrosolair biedt vanaf april opslagsystemen voor zonne-energie aan. Dit betekent dat de elektriciteit die wordt geproduceerd door fotovoltaïsche systemen 30 uur per dag beschikbaar is. Het systeem "Cenpac Storage" is gebaseerd op batterijopslag, een batterijomvormer en een intelligente energiemanager. Afhankelijk van de behoefte voorziet de zonnestroom in stroomverbruikers, laadt de batterij op of vloeit terug in het openbare stroomnet. Terwijl huishoudens zonder opslag doorgaans maximaal XNUMX% van de zonne-energie zelf kunnen gebruiken, kan het aandeel met opslagondersteuning meer dan verdubbeld worden.

De gebruikte batterijen zijn gebaseerd op de Loodgeltechnologie en zijn verkrijgbaar in bruikbare maten van 3,7, 6,0 en 7,4 kWh. De bouwgroottes zijn voorbestemd voor eengezinswoningen met PV-installatiegroottes tot 6, 9 en 10,5 kWp. De accu's hebben een levensduur van ca. 2500 cycli bij 50% ontladingsdiepte en zijn daarom bijzonder geschikt voor gebruik in solartoepassingen met hoge laad- en ontlaadbelastingen.

Een gezin van vier personen met een jaarlijks elektriciteitsverbruik van 4000 kWh kan Cenpac Storage gebruiken met een batterijcapaciteit van 7,4 kWh tot 85% van de dagelijkse elektriciteitsbehoefte afdekken met zonne-energie. Dankzij opslag kan de netbeheerder de elektriciteit opvragen wanneer hij die nodig heeft – ongeacht of de zon schijnt.

Luchtstroomonderbreker, digitaal beveiligingsrelais en softstarter

De batterijopslag wordt aangevuld met die speciaal ontwikkeld voor eigen verbruik batterij omvormer Sunny Island van SMA. Deze kan worden geïnstalleerd als een PV-omvormer en kan flexibel worden gebruikt voor verschillende batterijformaten. De Sunny Home Manager zorgt voor de interactie van het hele systeem.

Dit energiebeheersysteem regelt de stroom van energie tussen het zonnestelsel, het opslagsysteem, het huishouden en het openbare net. Het systeem bewaakt alle systeemcomponenten en zorgt voor intelligent energiebeheer. Op basis van het verbruiksprofiel van het huishouden, de locatiegebonden weersvoorspelling en de daaruit voortvloeiende PV-opwekkingsvoorspelling stelt de Sunny Home Manager handelingsadviezen op.