Analiza comparativă a sistemelor de stocare a energiei electrice la nivelul sistemelor fotovoltaice de tip ON-GRID

Abstract

O restricţie care apare în cazul sistemelor fotovoltaice este legată de natură să intermitentă, energia produsă trebuie să fie consumată în momentul generării ei şi poate fi conservată numai prin stocarea acesteia. În cadrul sistemelor fotovoltaice on-grid la care au fost integrate sisteme de stocare, energia produsă de panourile fotovoltaice în zilele cu soare, după satisfacerea cererii consumatorului şi încărcarea bateriilor de acumulatori, surplusul care rămâne este injectat în reţea. În schimb, iarna când panourile fotovoltaice produc energie insuficientă, consumatorul este alimentat din reţea la un tarif mai mare decât preţul mai scăzut de injectare din reţea. În lucrare se prezintă diferite soluţii de stocare, avantajele şi dezavantajele lor, noile tendinţe, insistând asupra unei probleme de actualitate: integrarea sistemelor de stocare pe baterii la nivelul sistemelor fotovoltaice on-grid: considerate a fi utile şi necesare. Ca atare, apreciem aceasta modalitate de stocare prin baterii de acumulatori drept soluţia cea mai la îndemână şi cea mai versatila până în prezent deşi există şi alte extinderi a altor soluţii de stocare pe aer comprimat şi hidrogen, însă rămân tehnologii emergente în faza de dezvoltare. În acest sens se face şi o comparaţie între aceste sisteme ţinând seama de densităţile de energie şi putere asigurate, cicluri de viaţă, timp de încărcare/descărcare, costuri, funcţii la care aceste sisteme de stocare pot răspunde la cerinţele reţelei electrice. În lucrare, în studiul de caz prezentat se face o simulare a soluţiilor de stocare pentru bateria Pb-acid (VRLA cu gel) şi bateriile din familia Li-ion cu ajutorul softului PVSOL. Acesta este un puternic instrument de optimizare care permite configurarea sistemelor de stocare şi alegerea variantei economice optime a sistemului de stocare în funcţie de consum Folosind bazele de date ale programului s-a adăugat un profil de încărcare respectiv o familie compusă din 2 părinţi şi 2 copii. Se compară diferite soluţii de stocare pe bază de baterii de acumulatori Pb- acid (VRLA cu gel) şi Litiu-ion pe care le alegem din baza de date a programului PVSOL. Se face şi o analiză tehnico-economică a bateriei Pb-acid (VRLA cu gel) comparativ cu bateria LI-ion în funcţie de preţul de cost, densitatea de energie dar şi perioada de amortizare a investiţiei în cele două cazuri. Analiza ia în calcul costurile aferente sistemelor de stocare, pe întreaga durată de viață a acestora, identificând tehnologia de stocare care este profitabilă cât și dimensiunea să optimă. Lucrarea oferă într-un mod sintetic date şi informaţii necesare prosumatorilor precum şi consumatorilor casnici şi industriali şi prezintă documentat soluţii pentru eficientizarea alegerii unui sistem de stocare pe bază de baterii în funcţie de consum cu ajutorul programului PVSOL Premium 2023. Se prezintă la finalul lucrării, Propuneri şi Concluzii, Perspective şi direcţii noi de cercetare.