太阳能站比较:(昂贵的)自治幻想?

太阳能测试站

让我们稍微揭开太阳能站的神秘面纱……

 
颠覆性的产品终于上市了!我们像弥赛亚一样等待着这一天,自主太阳能系统的民主化将成为现实,这要归功于即插即用站,就像为手机充电一样易于插入和使用。设计师和专利锂电池将安装在后面,让你获得自主权,消除你的能源费用,并在停电时保持房子里的灯亮着。你的能量最终属于你,用你的力量武装起来 便携式混合动力电池 革命性的。但不幸的是,这种类型的系统经常出现这种情况,由于过于陈腐且被巧妙的营销层所覆盖,这些太阳能站的技术现实并不那么乐观。通过这种分析,我们将尝试恢复带有电池的太阳能站与传统的自主太阳能系统相比的真正优点和缺点之间的平衡,传统的自主太阳能系统是根据现有技术的规则设计的,并且使用来自我们或竞争对手的定性材料。

每千瓦太阳能站便宜吗? 

 
让我们首先讨论一下带有板载电池的太阳能电站类型解决方案与带有电池的独立太阳能系统相比每千瓦时角度的成本。为了对我们的太阳能站比较进行公平的比较,我们将从假设我们会订购 7x SUNOLOGY PLAY MAX 站, 每台太阳能功率为425W,以及集成的 710 Wh 锂电池(即 0.7 kWh):
 
太阳能站比较
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目前,7x 站的成本为 €5473(含税),不含电池。 这得出每千瓦的成本为 5473 / 2.98 = 1836 欧元每千瓦,乍一看相当正确。  然而,这在多大程度上可以与“经典”解决方案相媲美, 类型套件包括 大品牌集中式逆变器 (以阳光电源为例)、类似的面板和地面结构?这样的 3 kWp 套件具有性能和制造来源相同的组件(DENIM 双面面板、SUNGROW 亚洲逆变器、地面安装结构) 显示含税价格为 3770 欧元,或每千瓦 1250 欧元。 48% 的差异很难证明! 

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雷击风险,一个被忽视的因素:

因此,显然太阳能站解决方案要昂贵得多,除了简化系统的实施之外没有其他理由。这种简单有时会被证明是具有欺骗性的,因为标准太阳能套件包括避雷器等保护装置,特别是, 在发生雷击时,这可以区分受保护的逆变器和烧毁的逆变器。在太阳能站上,没有集成这种类型的保护。带有集成电涌放电器 (P1) 的保护盒的反面示例: 

太阳学 在他的网站上解释 然而 不需要浪涌保护器, 考虑到连接插座和面板(及其微型逆变器)之间的距离较短。非常实用,而且还可以省钱。此外,浪涌保护器的集成将使“即插即用”连接的概念变得不可能。技术论证如下: 

提出的论点是不存在环路诱导现象(“诱导环路”)。这是不准确且具有误导性的。 首先,电缆不是DC(直流电),而是AC 230V交流电,因为有微型逆变器 位于电池板后面,它将太阳能电池板发出的直流电精确地转换为交流电,然后注入插座。 此外,感应环路发生在直流太阳能电缆电路上,而不是单根交流电缆上。 (从太阳能站出来的)。因此,在这种情况下, 使用 SUNOLOGY,根据定义不可能产生诱导环! 因此,提出的免除避雷器的论点在技术上是无效的,甚至对用户产生危险的误导。 (特别是如果我们考虑到像 HOYMILES 这样的微型逆变器制造商拒绝为感应过电压提供保修服务!)。

最后,如果您的主配电板中没有电涌保护器,则连接到它的所有设备(包括您的太阳能站) 无论(外部!)插座和面板之间的最终距离如何,都容易受到感应过电压(=闪电)的影响。 我们这里讨论的是交流型浪涌保护器,即能够保护微型逆变器、计算机等设备。 法国光伏UTE标准建议在雷击密度>2.5时,交流侧使用避雷器! 

 

每个电池模块每千瓦时的价格过高:

请注意,每个太阳能站的背面都可以容纳锂电池,但必须单独订购。电池组 0.7 kWh 显示价格为 580 欧元, 这使得我们的总千瓦时(不扣除 90% 的 DOD)580 / 0.7 = 每千瓦时 828 欧元。与当前市场上任何类型的锂电池(Pylontech、DEYE)相比,这个价格已经非常高了。但要小心,为了防御,该系统有其 DC/AC 转换器,而其他电池则不然,因此有必要添加它以全面了解成本。

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按总千瓦时计算,该电池比DEYE锂电池贵得多,相当于TESVOLT电池,寿命延长2倍甚至3倍。 但请注意,这里我们比较了每种类型电池每千瓦时的总价格,因为 SUNOLOGY MAX 具有 AC/DC 转换器,而不是其他(必须添加逆变器充电器的裸电池),我们随后将研究每个系统的逆变器充电器的总体成本。

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因此,最终系统的总成本 SUNOLOGY PLAYMAX 3 kWp,具有 5 kWh 存储容量,即 7 个​​并联站e,细分如下:

 

– 7x SUNOLOGY MAX 站, 峰值功率为2.98 kWp。每个站点集成HOYMILES品牌微型逆变器,'未公开的功率(350 或 400VA?) 

– 7x PLAYMAX 电池,单个容量为 0.7 千瓦时,总计 4.97 千瓦时。

总计  9600€TTC. 我们将在相反的研究中使用这种配置作为比较的基础,并将其与配备 SUNCONNECT 3000 电池的自主太阳能系统进行对比,该电池由以下元件组成: 

  预接线的 SUNCONNECT 3000 板, 配有 Victron Multiplus-II 48V/3000VA 逆变器充电器及其 RS 450/100 太阳能充电器 

Pylontech US5000 电池(或同等电池)

7x DENIM 双玻璃太阳能电池板,总功率3KWp+落地安装支架。

 

 总共大约 €9400 含税。 

 

 

当然是电池,但受到限制且未得到充分利用!

太阳能站比较

更仔细地观察带有集成电池的 PLAYMAX 太阳能站的技术特征,我们注意到,与车载容量(千瓦时)相比,后者的性能较低。的确, 拥有 7 个 PLAYMAX 充电站,可积累近 5 kWh 的电池, 我们很难从所有面板中找到超过 840W 的最大放电功率,而最大充电功率仅为 945W。这是一点点,而且 相当于近 6 的开发不足系数 (事实上​​,我们的 4900 个 Hoymiles 微型逆变器可能具有 7VA 的功率,而电池不能处理超过 940VA 的功率,即少 5.44 倍的功率。 

 

如何解释如此低的绩效水平?再说一次,设计是原因:

面板背后组件的小型化: 为了能够集成 DC/AC 和 DC/DC 稳压器(能够通过太阳能为电池充电)和转换器(将电池的直流电转换为 230V 家用电压),有必要选择紧凑型,耗散元件热量较少,因此具有较低的电转换电势。此外,太阳能站的 IP65 设计要求组件具有被动(无风扇)冷却。因此,在如此小的尺寸中不可能实现 400VA 的 DC/AC 转换!

维持电池寿命:  电池放电越快,其使用寿命受到的影响就越大(内阻增加=加速退化)。限制放电电流是优化该参数并限制退化的一个技巧。通过这种方式限制电池的放电功率,我们获得了0.27C的最大放电倍率。换句话说,计算如下:

135W(SUNOLOGY 面板到电池的最大充电功率)/37V(电池标称电压)= 3.64A。如何获得放电速度比?我们将 3.64A 除以标称容量,即 19.2 Ah。 因此我们大约得到 3.64/19.2 = 0.19C。 

与其他锂电池相比, 因此放电率要低得多。 事实上,在 Pylontech 电池上,我们具有 0.5C 的连续放电能力(因此,在 100Ah 电池上,我们可以从电池板以 50V 充电 48A,或约 2500W),甚至可以以 1C 充电几分钟。优势?更快的充电速度和更有效的太阳能利用,所有这些都不会影响使用寿命,因为电池的设计不适合暴露在极端温度下。

太阳能站比较

综上所述,PLAYMAX电池有以下缺点:

 

限制从太阳能电池板到电池的充电功率,0.19C, 与标准锂电池的 1C 相比。

从电池到消费者的最大放电功率非常有限, 功率为 945W,而 SUNCONNECT 系统为 3000W(每个 PLAYMAX 模块对于 135 kWh 电池只能输出 0.7W)。

无过载能力 (峰值放电),与 SUNCONNECT 解决方案不同。 

无法直接从交流消费者的电池供电, 除非购买外部转换器。在这种情况下,最大功率将为 1470W,而不是 3000W。

 

电池与自主性押韵?不太确定...

此外,SUNOLOGY 站在没有 EDF 的情况下无法运行。换句话说,在停电的情况下,系统:

白天将不再产生太阳能, 因此,电池将不再充电。

将不再为其连接的负载供电, 通过其 16 或 32A 插座连接到房屋。没有“备份”功能。

只能用作“便携式”增压站, 通过一个临时转换器添加到系统已经很高的金额(139 欧元)。对于每个电池,您将需要其交流转换器,即 7x 129 欧元 = 1000 欧元!显然是不可想象的,特别是在使用的实用性方面(每个电池=每个转换器=非累积功率!)。

这显然是一个主要缺点,因为根据定义,任何具有名副其实的电池的良好太阳能系统都应该能够在“自给自足”模式下运行,也就是说在没有 EDF 网络的情况下。以如此高的价格购买电池,以免在 EDF 可能停电期间无法使用它们,有什么意义呢? SUNOLOGY 特性中没有提到这一点,您必须询问技术人员才能得到不幸的答案,这在技术上仍然缺乏争议。没有 EDF 的太阳能电站无法运行的原因是“网络安全”。这是错误的,因为自给自足的太阳能系统(例如 SUNCONNECT 系统)会自动与 EDF 网络脱钩,以便能够重新创建“迷你电网”并恢复家庭供电。事实上,SUNOLOGY 站中嵌入的电子设备本质上并不是为了实现能源自给自足而设计的,正如我们将通过太阳能站比较看到的那样: 

 

 

这是太阳能电池板背后的电池的故事……以及阿累尼乌斯定律

1889 年,一位瑞典科学家和化学家提出了一个方程,我们至今仍在使用该方程来模拟电池或化学过程的退化(取决于温度)。 

阿累尼乌斯定律对锂离子电池的退化有显着影响,具体取决于温度。根据这个定律,化学反应的速度会增加 随着温度的升高呈指数增长。 特别是在锂电池的情况下,高温会加速电池内部不必要的化学反应,例如电解分解和金属沉积物的生长。这导致电池内阻增加,储能能力下降, 最好的情况是电池使用寿命缩短,最坏的情况是热事故(内部短路、枝晶形成等)。

当我们知道电池位于太阳能电池板后面时,一个问题就出现了。气温高吗?相反,一个图表代表 太阳能电池板后面的典型温度变化。 

当我们知道电池直接位于太阳能电池组件后面,几乎没有绝缘时,我们很容易想象,特别是在夏季, 温度远远超过30-35°C。 这对于在那里发现的锂电池的使用寿命绝对至关重要,最近的研究证明, 将锂电池的温度提高到接近 60°C 的水平,其退化速度会加快 3 倍。 

当我们看到太阳能站的高质量组装过程时,仍然很难想象位于容纳组件的技术平台下方的简单热导流板能够保持最佳的热振幅以保证运行2500 次循环,即 10 年,无故障。 

此外,我们还注意到另一个技术上的不一致。 电池数据表表明它是 IP65(热带),这对于户外操作来说是合乎逻辑且绝对必要的,但是 SUNOLOGY 还引用了 un “通过对流”冷却 (如果隔间是防水的/IP65,这是不可能的) 

技术现实很简单。 电池必须为IP65, 能够放置在太阳能电池板后面,并在其使用寿命期间抵抗与湿度、恶劣天气等相关的腐蚀。因此,无需风扇的“自然对流”论点就等于 说它会变冷或变暖……取决于元素和季节。

太阳学站

但是医生有那么严重吗?毕竟,电池可循环 2500 次,即 10 年良好而忠诚的服务!准确模拟对锂电池寿命的影响确实很难(已经有必要知道太阳能站中使用的化学物质,而制造商没有指定,LFP、NMC、LCO?),但是,两个趋势明显出现:

 

在这种类型的设计中,电池的退化速度会更快,比在封闭的技术室中,温度更恒定。 

热故障的风险将会增加 由于其在室外条件下使用,并且这在某种程度上与电池经历的热振幅直接相关(例如:夏天的热浪,冬天的负温度)。

电池在接近 0 的温度下可能会出现电量损失,这在太阳能电站的技术数据表中没有指定。换句话说,在 -5°C 时,电池将无法通过太阳能电池板充电,以保持其退化(事实上,在负温度下给锂离子电池充电可能会损坏电池)。

 

 

 

太阳能站比较的结论?

忽略(非常)巧妙的营销包装、广告浪潮和太阳能站概念的有吸引力的外观,与其易于实施相关(尽管存在明显的安全漏洞),稍微深入的技术分析揭示了避免技术差距和不透明功能。由于与根据现有技术规则生产的自主太阳能解决方案相比其价格较高,因此除了其相对易于实施(这也可能是约束,应该记住)。缺乏技术可扩展性(无法进行备份)、组件耐用性值得怀疑(尤其是电池寿命)以及电池充电/放电功能太不完整 使其成为与其内在技术价值相比过于昂贵的产品。 

在我们看来,在太阳能站比较结束时,唯一真正的优势在于其实施的美观和实用方面……。