你應該為你的太陽能陣列新增電池嗎?

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


編者注:《大眾科學》的喬治·穆瑟將在“家庭太陽能”(前身為“60秒太陽能”)中記錄他安裝太陽能電池板的經歷。閱讀他的介紹此處,檢視所有帖子此處

曾幾何時,所有的太陽能陣列都是離網的。這就是重點:太陽能愛好者想要或不得不自己發電,而不是依賴公用事業。他們安裝了電池組來儲存電力,以便在太陽下山時使用。今天,有了淨計量,我們讓電網為我們“儲存”電力。即便如此,電池並沒有完全消失。

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電網如何儲存電力本身就是一個引人入勝的主題。本質上,來自家用太陽能電池板或風力渦輪機的電力流入輸電線路,並減少發電廠的負荷。線路電壓會發生非常輕微的變化,發電機組會加速或減速以進行補償。如果您熟悉電力基礎知識,您可能會喜歡物理學家和工程師約翰·丹克的討論。要進行更長時間的討論,深入探討電網的歷史和防止停電的挑戰,請參閱Massoud Amin和Phil Schewe在2007年5月刊中發表的文章,或Schewe的書籍《電網:穿越我們電氣化世界心臟的旅程》

隨著越來越多的人安裝太陽能電池板,他們的電力輸出最終將超過電網現有的機制,公用事業公司將需要某種儲能系統,例如壓縮空氣。但這​​是一個長期問題,可能不需要在 individual 建築物中使用電池。

儘管如此,電池仍然可以在家庭太陽能系統中發揮作用,在停電期間提供備用電源。我們在新澤西州郊區的街道經常停電——而且每當我們停電時,我們就會失去暖氣。在隆冬時節,我們的房子很快就會變得不適宜居住。您可能會認為至少我們會在白天透過太陽能陣列獲得電力,但事實並非如此:當電閘道器閉時,將陣列電力注入我們家庭佈線的逆變器也會關閉。面板在那裡無用地下垂著。

家庭電力雜誌對電池的優缺點進行了精彩的討論,包括示例成本資料。主要缺點是增加了成本和複雜性。您不僅需要購買電池並找到放置電池的地方,還需要安裝電子控制器,以便根據電池的化學性質以最佳方式為電池充電和放電。今日物理雜誌去年發表了一篇關於DIY太陽能陣列的文章,其中討論了充電控制器的工作原理。我個人認為它們是一項令人著迷的技術,但即使我的熱情也會減退,當我想到再增加一件可能出錯的東西時。

一位回應我在徵集關於太陽能裝置故事的人,威斯康星州梅昆的肯·克拉特告訴我,他在DIY併網系統中安裝電池備用電源的掙扎。以下是他所說的話(經過我的一些編輯)

該系統產生380瓦的功率,計劃最大功率為1,000瓦。電池在無陽光時儲存電力(威斯康星州的一個挑戰)。整個系統是離網的(在可能的情況下)。它由一臺特殊的低功耗計算機(Shiva Plug)監控,當電量降至可用電量的40%以下時,該計算機切換到市電。在6月至9月期間,計算機在離網狀態下執行,沒有重大問題(有一些計劃內的停電,在這些停電期間,電源切換到市電)。站點資料可線上獲取。

我於2005年夏天從“我可以用500美元做什麼”開始——現在已經花費了大約5000美元。我唯一利用的補貼是聯邦太陽能發電退稅。

我對宣傳“綠色”的網站感到沮喪。您會看到一個太陽能電池板支架,可以清楚地看到南方,沒有鄰居抱怨,沒有樹木等阻擋陽光。我已經遇到了足夠多的問題可以寫成幾本書——鄰居、樹蔭、天氣、老鼠咬電線、互連、面板位置、充電控制器通訊、通訊協議——清單似乎無窮無盡,更不用說費用了。我預計回收期將超過10年。

問題分為三類:電氣、天氣和社會(人)

  • 我住在郊區,分割槽法不明確或未說明。面板的定位是一個主要難題;沒有完美的位置可供選擇,這些位置沒有陰影等。
  • 我購買的充電控制器有缺陷,不得不送回工廠。
  • 第二年,逆變器出現故障,不得不更換。
  • 我還有其他硬體問題,例如電池陣列、太陽能電池板終端和接線螺母中的連線鬆動(因為提供的電線沒有鍍錫)。
  • 隔壁鄰居抱怨太陽能電池板的外觀,並多次要求拆除它們。上個月,我讓步了,將面板安裝在地面上而不是屋頂上。
  • 2009年10月整個月都是陰天,只有兩三天晴天,我的電池可能因此損壞。
  • 第一個冬天,一場風暴在面板上覆蓋了冰雪。花了三個星期才清理乾淨,在此期間我無法安全地進入屋頂。當我能夠爬上去檢查陣列時,我發現面板支架受到了風的損壞。隨後的冬天也發生了類似的問題。
  • 我為太陽能充電控制器建立了自己的軟體驅動程式,在Linux下執行。我在通訊協議方面遇到了問題,最終不得不安裝第三方硬體來解決問題。

任何從事過任何型別的DIY專案的人都會感同身受。堅持下去,肯。大多數人會更容易,因為他們聘請安裝人員——當然,承包商也有自己的問題。太陽能仍然是一項新興技術,我們可以預料到會出現小問題。隨著時間的推移,早期採用者將為我們其他人鋪平道路。

肯·克拉特的太陽能電池板在充滿挑戰的冬季,由肯·克拉特提供

 

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