แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร?|อธิบายการจัดเก็บพลังงาน

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเป็นส่วนเสริมที่สำคัญของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณได้ช่วยให้คุณกักเก็บไฟฟ้าส่วนเกินที่คุณสามารถใช้เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ผลิตพลังงานได้ไม่เพียงพอ และช่วยให้คุณมีทางเลือกมากขึ้นในการจ่ายไฟให้กับบ้านของคุณ

หากคุณกำลังมองหาคำตอบ “แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร” บทความนี้จะอธิบายว่าแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานร่วมกับระบบพลังงานแสงอาทิตย์อย่างไร และประโยชน์โดยรวมของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ที่เก็บแบตเตอรี่

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร?

เริ่มต้นด้วยคำตอบง่ายๆ สำหรับคำถาม “แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์คืออะไร”:

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่คุณสามารถเพิ่มลงในระบบพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อจัดเก็บไฟฟ้าส่วนเกินที่เกิดจากแผงโซลาร์เซลล์ของคุณ

จากนั้นคุณสามารถใช้พลังงานที่เก็บไว้นั้นเพื่อจ่ายไฟให้กับบ้านของคุณได้ในเวลาที่แผงโซลาร์เซลล์ผลิตไฟฟ้าได้ไม่เพียงพอ รวมถึงในตอนกลางคืน วันที่มีเมฆมาก และในช่วงที่ไฟฟ้าดับ

จุดประสงค์ของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์คือการช่วยให้คุณใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่คุณสร้างขึ้นได้มากขึ้นหากคุณไม่มีที่เก็บแบตเตอรี่ ไฟฟ้าส่วนเกินจากพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกส่งไปยังโครงข่าย ซึ่งหมายความว่าคุณกำลังสร้างพลังงานและจ่ายให้กับผู้อื่นโดยไม่ได้ใช้ประโยชน์จากไฟฟ้าที่แผงของคุณสร้างขึ้นก่อน

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูของเราคู่มือแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์: ประโยชน์ คุณสมบัติ และต้นทุน

ศาสตร์แห่งแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นรูปแบบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาดปัจจุบันนี่เป็นเทคโนโลยีเดียวกับที่ใช้กับสมาร์ทโฟนและแบตเตอรี่ไฮเทคอื่นๆ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานผ่านปฏิกิริยาเคมีที่เก็บพลังงานเคมีก่อนที่จะแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อลิเธียมไอออนปล่อยอิเล็กตรอนอิสระ และอิเล็กตรอนเหล่านั้นไหลจากขั้วบวกที่มีประจุลบไปยังแคโทดที่มีประจุบวก

การเคลื่อนไหวนี้ได้รับการส่งเสริมและเพิ่มประสิทธิภาพด้วยอิเล็กโทรไลต์เกลือลิเธียม ซึ่งเป็นของเหลวภายในแบตเตอรี่ที่ช่วยปรับสมดุลปฏิกิริยาโดยการให้ไอออนบวกที่จำเป็นการไหลของอิเล็กตรอนอิสระนี้สร้างกระแสที่จำเป็นสำหรับผู้คนในการใช้ไฟฟ้า

เมื่อคุณดึงกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ ลิเธียมไอออนจะไหลกลับผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังอิเล็กโทรดบวกในเวลาเดียวกัน อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากขั้วลบไปยังขั้วบวกผ่านวงจรด้านนอก เพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที่เสียบปลั๊ก

แบตเตอรี่เก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในบ้านรวมเซลล์แบตเตอรี่ไอออนหลายเซลล์เข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งควบคุมประสิทธิภาพและความปลอดภัยของระบบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดดังนั้นแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จึงทำหน้าที่เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นอินพุตเริ่มต้นที่กระตุ้นกระบวนการทั้งหมดในการสร้างกระแสไฟฟ้า

การเปรียบเทียบเทคโนโลยีการจัดเก็บแบตเตอรี่

เมื่อพูดถึงประเภทแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ มีสองตัวเลือกทั่วไป: ลิเธียมไอออนและกรดตะกั่วบริษัทแผงโซลาร์เซลล์ชอบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเนื่องจากสามารถเก็บพลังงานได้มากขึ้น เก็บพลังงานนั้นได้นานกว่าแบตเตอรี่อื่นๆ และมีความลึกในการคายประจุที่สูงกว่า

หรือที่รู้จักในชื่อ DoD ความลึกของการคายประจุคือเปอร์เซ็นต์ที่แบตเตอรี่สามารถใช้ได้ ซึ่งสัมพันธ์กับความจุรวมของแบตเตอรี่ตัวอย่างเช่น หากแบตเตอรี่มี DoD อยู่ที่ 95% ก็จะสามารถใช้ความจุของแบตเตอรี่ได้ถึง 95% ได้อย่างปลอดภัยก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ผู้ผลิตแบตเตอรี่ชอบเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับ DoD ที่สูงกว่า อายุการใช้งานที่เชื่อถือได้ ความสามารถในการกักเก็บพลังงานได้นานขึ้น และขนาดที่กะทัดรัดยิ่งขึ้นอย่างไรก็ตาม เนื่องจากคุณประโยชน์มากมายเหล่านี้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีราคาแพงกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

แบตเตอรี่ตะกั่วกรด

แบตเตอรี่ตะกั่วกรด (เทคโนโลยีเดียวกับแบตเตอรี่รถยนต์ส่วนใหญ่) มีมานานหลายปี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะระบบจัดเก็บพลังงานในบ้านสำหรับตัวเลือกพลังงานไฟฟ้านอกเครือข่ายแม้ว่าพวกเขาจะยังคงอยู่ในตลาดในราคาที่เป็นมิตรกับกระเป๋า แต่ความนิยมของพวกเขาก็ลดลงเนื่องจาก DoD ต่ำและอายุการใช้งานสั้นลง

อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล AC ควบคู่กับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล DC ควบคู่

การเชื่อมต่อหมายถึงวิธีการต่อสายแผงโซลาร์เซลล์ของคุณเข้ากับระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ และตัวเลือกต่างๆ ได้แก่ การเชื่อมต่อไฟฟ้ากระแสตรง (DC) หรือไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสองอยู่ที่เส้นทางที่ใช้ไฟฟ้าที่แผงโซลาร์เซลล์สร้างขึ้น

เซลล์แสงอาทิตย์สร้างไฟฟ้ากระแสตรง และไฟฟ้ากระแสตรงนั้นจะต้องแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับก่อนจึงจะสามารถนำมาใช้ในบ้านได้อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเก็บเฉพาะไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น ดังนั้นจึงมีวิธีต่างๆ ในการเชื่อมต่อแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณ

อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบ DC Coupled

ด้วยการเชื่อมต่อไฟฟ้ากระแสตรง กระแสไฟฟ้ากระแสตรงที่สร้างขึ้นโดยแผงโซลาร์เซลล์จะไหลผ่านตัวควบคุมการชาร์จ จากนั้นจึงเข้าสู่แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงไม่มีการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าก่อนการจัดเก็บ และการแปลงจากไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อแบตเตอรี่ส่งไฟฟ้าไปที่บ้านของคุณ หรือกลับออกสู่โครงข่ายไฟฟ้าเท่านั้น

แบตเตอรี่จัดเก็บแบบ DC Coupled มีประสิทธิภาพมากกว่า เนื่องจากไฟฟ้าจำเป็นต้องเปลี่ยนจาก DC เป็น AC เพียงครั้งเดียวอย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว พื้นที่จัดเก็บข้อมูล DC-ควบคู่จะต้องมีการติดตั้งที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งอาจทำให้ต้นทุนเริ่มต้นเพิ่มขึ้น และทำให้ระยะเวลาการติดตั้งโดยรวมยาวนานขึ้น

ที่เก็บข้อมูล AC ควบคู่

ด้วยการเชื่อมต่อแบบ AC ไฟฟ้ากระแสตรงที่สร้างโดยแผงโซลาร์เซลล์ของคุณจะผ่านอินเวอร์เตอร์ก่อนจึงจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับใช้ในชีวิตประจำวันโดยเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านของคุณกระแสไฟ AC นั้นสามารถส่งไปยังอินเวอร์เตอร์แยกต่างหากเพื่อแปลงกลับเป็นกระแส DC เพื่อเก็บไว้ในแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เมื่อถึงเวลาต้องใช้พลังงานที่เก็บไว้ กระแสไฟฟ้าจะไหลออกจากแบตเตอรี่และกลับเข้าสู่อินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงกลับเป็นไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับบ้านของคุณ

ด้วยการจัดเก็บแบบ AC-ควบคู่ ไฟฟ้าจะกลับด้านสามครั้งแยกกัน: ครั้งแรกเมื่อออกจากแผงโซลาร์เซลล์เข้าไปในบ้าน อีกครั้งเมื่อออกจากบ้านไปยังที่เก็บแบตเตอรี่ และครั้งที่สามเมื่อออกจากที่เก็บแบตเตอรี่กลับเข้าไปในบ้านการกลับกันแต่ละครั้งจะส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง ดังนั้นที่เก็บข้อมูลแบบเชื่อมต่อ AC จึงมีประสิทธิภาพน้อยกว่าระบบเชื่อมต่อแบบ DC เล็กน้อย

ต่างจากที่เก็บข้อมูล DC-ควบคู่ที่จะเก็บพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์เท่านั้น ข้อดีอย่างหนึ่งที่สำคัญของหน่วยเก็บพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับก็คือสามารถเก็บพลังงานจากทั้งแผงโซลาร์เซลล์และโครงข่ายไฟฟ้าได้ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าแผงโซลาร์เซลล์ของคุณจะไม่ได้ผลิตไฟฟ้าเพียงพอที่จะชาร์จแบตเตอรี่ของคุณจนเต็ม คุณยังคงสามารถเติมไฟฟ้าจากกริดเพื่อให้แบตเตอรี่สำรองแก่คุณ หรือเพื่อใช้ประโยชน์จากการเก็งกำไรอัตราค่าไฟฟ้า

นอกจากนี้ ยังง่ายกว่าที่จะอัพเกรดระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่ของคุณด้วยที่จัดเก็บแบตเตอรี่แบบ AC-ควบคู่ เนื่องจากสามารถเพิ่มได้นอกเหนือจากการออกแบบระบบที่มีอยู่ แทนที่จะต้องบูรณาการเข้ากับระบบทำให้ที่จัดเก็บแบตเตอรี่แบบ AC ควบคู่เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการติดตั้งเพิ่มเติม

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไรกับระบบพลังงานแสงอาทิตย์

กระบวนการทั้งหมดเริ่มต้นด้วยแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาเพื่อผลิตไฟฟ้าต่อไปนี้คือรายละเอียดทีละขั้นตอนของสิ่งที่เกิดขึ้นกับระบบ DC-ควบคู่:

1. แสงแดดกระทบแผงโซลาร์เซลล์และพลังงานถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
2. กระแสไฟฟ้าเข้าสู่แบตเตอรี่และจัดเก็บเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
3. จากนั้นไฟฟ้ากระแสตรงจะออกจากแบตเตอรี่และเข้าสู่อินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่บ้านสามารถใช้ได้

กระบวนการนี้แตกต่างเล็กน้อยกับระบบ AC-ควบคู่

1. แสงแดดกระทบแผงโซลาร์เซลล์และพลังงานถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
2. ไฟฟ้าเข้าสู่อินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่บ้านสามารถใช้ได้
3. ไฟฟ้าส่วนเกินจะไหลผ่านอินเวอร์เตอร์อีกเครื่องหนึ่งเพื่อเปลี่ยนกลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งสามารถเก็บไว้ใช้ในภายหลังได้
4. หากบ้านจำเป็นต้องใช้พลังงานที่สะสมอยู่ในแบตเตอรี่ ไฟฟ้านั้นจะต้องไหลผ่านอินเวอร์เตอร์อีกครั้งจึงจะกลายเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไรกับอินเวอร์เตอร์ไฮบริด

หากคุณมีอินเวอร์เตอร์แบบไฮบริด อุปกรณ์ตัวเดียวสามารถแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ และยังสามารถแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงได้ด้วยด้วยเหตุนี้ คุณจึงไม่จำเป็นต้องใช้อินเวอร์เตอร์สองตัวในระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) ของคุณ: เครื่องหนึ่งสำหรับแปลงไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ (อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์) และอีกเครื่องหนึ่งสำหรับแปลงไฟฟ้าจากแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ (อินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่)

หรือที่รู้จักในชื่ออินเวอร์เตอร์ที่ใช้แบตเตอรี่หรืออินเวอร์เตอร์ผูกกริดแบบไฮบริด อินเวอร์เตอร์ไฮบริดจะรวมอินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในอุปกรณ์ชิ้นเดียวช่วยลดความจำเป็นในการมีอินเวอร์เตอร์สองตัวแยกกันในการตั้งค่าเดียวกันโดยทำหน้าที่เป็นอินเวอร์เตอร์สำหรับทั้งไฟฟ้าจากแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์และไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ของคุณ

อินเวอร์เตอร์ไฮบริดกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเนื่องจากใช้งานได้ทั้งแบบมีและไม่มีที่เก็บแบตเตอรี่คุณสามารถติดตั้งอินเวอร์เตอร์แบบไฮบริดลงในระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบไร้แบตเตอรี่ได้ในระหว่างการติดตั้งครั้งแรก ทำให้คุณมีตัวเลือกในการเพิ่มการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในสายการผลิต

ประโยชน์ของการจัดเก็บแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

การเพิ่มแบตเตอรี่สำรองสำหรับแผงโซลาร์เซลล์เป็นวิธีที่ดีเยี่ยมในการรับประกันว่าคุณจะได้รับประโยชน์สูงสุดจากระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณนี่คือประโยชน์หลักบางประการของระบบจัดเก็บแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ในบ้าน:

จัดเก็บการผลิตไฟฟ้าส่วนเกิน

ระบบแผงโซลาร์เซลล์ของคุณมักจะสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าที่คุณต้องการ โดยเฉพาะในวันที่มีแดดจ้าเมื่อไม่มีใครอยู่บ้านหากคุณไม่มีที่เก็บแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานส่วนเกินจะถูกส่งไปยังกริดหากคุณเข้าร่วมในกโปรแกรมวัดแสงสุทธิคุณสามารถรับเครดิตสำหรับรุ่นพิเศษนั้นได้ แต่โดยปกติจะไม่ใช่อัตราส่วน 1:1 สำหรับไฟฟ้าที่คุณผลิตได้

ด้วยพื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่ ไฟฟ้าส่วนเกินจะชาร์จแบตเตอรี่ของคุณเพื่อใช้ในภายหลัง แทนที่จะไปที่โครงข่ายไฟฟ้าคุณสามารถใช้พลังงานที่เก็บไว้ในช่วงเวลาที่มีการผลิตไฟฟ้าในระดับต่ำ ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้า

ช่วยบรรเทาปัญหาไฟฟ้าดับ

เนื่องจากแบตเตอรี่ของคุณสามารถกักเก็บพลังงานส่วนเกินที่สร้างจากแผงโซลาร์เซลล์ บ้านของคุณจะมีไฟฟ้าใช้ในระหว่างที่ไฟฟ้าดับและในช่วงเวลาอื่นๆ เมื่อโครงข่ายไฟฟ้าดับ

ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนของคุณ

ด้วยที่เก็บแบตเตอรี่แผงโซลาร์เซลล์ คุณสามารถรักษ์โลกได้โดยใช้พลังงานสะอาดที่ผลิตโดยระบบแผงโซลาร์เซลล์ของคุณให้เกิดประโยชน์สูงสุดหากไม่ได้เก็บพลังงานไว้ คุณจะต้องพึ่งพากริดเมื่อแผงโซลาร์เซลล์ผลิตได้ไม่เพียงพอต่อความต้องการของคุณอย่างไรก็ตาม ไฟฟ้าจากโครงข่ายส่วนใหญ่ผลิตโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ดังนั้นคุณจึงมีแนวโน้มที่จะใช้พลังงานสกปรกเมื่อดึงออกมาจากโครงข่าย

ให้พลังงานไฟฟ้าแม้พระอาทิตย์ตกดิน

เมื่อดวงอาทิตย์ตกและแผงโซลาร์เซลล์ไม่ผลิตไฟฟ้า ระบบกริดจะเข้ามาผลิตพลังงานไฟฟ้าที่จำเป็นมากหากคุณไม่มีที่เก็บแบตเตอรี่ด้วยแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ คุณจะใช้พลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณเองมากขึ้นในตอนกลางคืน ทำให้คุณเป็นอิสระด้านพลังงานมากขึ้น และช่วยรักษาค่าไฟฟ้าให้ต่ำ

โซลูชั่นที่เงียบสงบสำหรับความต้องการพลังงานสำรอง

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นตัวเลือกการจัดเก็บพลังงานสำรองแบบไม่มีเสียงรบกวน 100%คุณจะได้รับประโยชน์จากพลังงานสะอาดที่ไม่ต้องบำรุงรักษา และไม่ต้องจัดการกับเสียงรบกวนที่มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองที่ใช้แก๊ส

ประเด็นที่สำคัญ

การทำความเข้าใจวิธีการทำงานของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งสำคัญหากคุณกำลังคิดที่จะเพิ่มการจัดเก็บพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ให้กับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณเนื่องจากมันทำงานเหมือนกับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟขนาดใหญ่สำหรับบ้านของคุณ คุณจึงสามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินที่แผงโซลาร์เซลล์ของคุณสร้างขึ้นได้ ทำให้คุณสามารถควบคุมเวลาและวิธีใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้มากขึ้น

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ประเภทที่ได้รับความนิยมมากที่สุด และทำงานผ่านปฏิกิริยาเคมีที่เก็บพลังงาน แล้วปล่อยออกมาเป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรับใช้ในบ้านของคุณไม่ว่าคุณจะเลือกระบบไฟฟ้ากระแสตรงควบคู่กับไฟฟ้ากระแสสลับ หรือระบบไฮบริด คุณสามารถเพิ่มผลตอบแทนจากการลงทุนระบบพลังงานแสงอาทิตย์ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้า