Cách chọn hệ thống pin mặt trời và pin dự phòng

Mọi người đang tìm cách giữ đèn sáng khi mất điện.Với thời tiết ngày càng khắc nghiệt khiến lưới điện ngừng hoạt động nhiều ngày liên tục ở một số khu vực, các hệ thống dự phòng dựa trên nhiên liệu hóa thạch truyền thống—cụ thể là máy phát điện di động hoặc cố định—dường như ngày càng không đáng tin cậy.Đó là lý do tại sao năng lượng mặt trời dân dụng kết hợp với bộ lưu trữ pin (từng là một ngành công nghiệp bí truyền) đang nhanh chóng trở thành lựa chọn chủ đạo để chuẩn bị cho thảm họa, theo hơn chục nhà lắp đặt, nhà sản xuất và chuyên gia trong ngành mà chúng tôi đã phỏng vấn.

Đối với chủ nhà, pin nhiều kilowatt sạc từ các tấm pin mặt trời trên mái nhà hứa hẹn khả năng phục hồi trong trường hợp xảy ra thảm họa thiên nhiên—một nguồn điện tức thời, đáng tin cậy, có thể sạc lại để duy trì hoạt động của các thiết bị và thiết bị quan trọng cho đến khi lưới điện hoạt động trở lại.Đối với các tiện ích, việc lắp đặt như vậy hứa hẹn một lưới điện ổn định hơn và có lượng carbon thấp hơn trong tương lai gần.Đây là cách bạn có thể thiết lập nó cho ngôi nhà của bạn.(Chỉ cần chuẩn bị tinh thần chosốc.)

Ai nên nhận cái này

Nguồn điện dự phòng khi mất điện là rất quan trọng đối với bất kỳ ai muốn duy trì sự thoải mái cơ bản và khả năng giao tiếp.Mở rộng quy mô lên một hệ thống lớn hơn và bạn có thể vượt xa những điều cơ bản, sao lưu nhiều thiết bị và công cụ hơn trong thời gian dài hơn cho đến khi nguồn điện lưới hoạt động trở lại.Các giải pháp này quá tùy chỉnh nên chúng tôi không thể đề xuất các loại pin cụ thể, đề xuất số kilowatt giờ lưu trữ bạn cần để chạy trong nhà khi lưới điện ngừng hoạt động hoặc để phác thảo lượng năng lượng mặt trời sản xuất mà bạn cần để duy trì sạc pin.Cũng nên nhớ rằng các biến số khác — bao gồm nhu cầu năng lượng, ngân sách và địa điểm cụ thể của bạn (gần như mọi tiểu bang và tiện ích đều có chương trình khuyến khích, giảm giá và tín dụng thuế riêng) —tất cả đều ảnh hưởng đến quyết định mua hàng của bạn.

Mục đích của chúng tôi là giúp bạn suy nghĩ kỹ ba điều: những câu hỏi bạn cần tự hỏi mình về nguyên nhân và lý do lắp đặt pin dự phòng năng lượng mặt trời trong nhà, những câu hỏi bạn nên hỏi những người lắp đặt tiềm năng khi gặp họ và câu hỏi liệu hệ thống lưu trữ pin chủ yếu thể hiện sự đầu tư vào khả năng phục hồi của chính ngôi nhà của bạn hoặc vào toàn bộ lưới điện trong tương lai.Rebekah Carpenter, người sáng lập Fingerlakes Renewables Solar Energy ở ngoại ô New York, cho biết: “Điều đó giống như một tiếng rưỡi đầu tiên trong cuộc trò chuyện của tôi: nói với mọi người những gì họ cần suy nghĩ”.

Tôi có thể hiểu tại sao.Tôi cần phải dành hàng giờ nghiên cứu chỉ để tìm hiểu tất cả thông tin chi tiết, xem xét các ví dụ lắp đặt và đóng vai trò của một người mua tiềm năng.Và tôi đồng cảm với bất kỳ ai thực hiện khoản đầu tư này.Bạn sẽ phải đối mặt với hàng loạt quyết định quan trọng—từ việc lựa chọn nhà thầu đến thiết kế và nhà sản xuất hệ thống cho đến vấn đề tài chính.Và tất cả những điều đó sẽ được gói gọn trong nhiều lớp thuật ngữ kỹ thuật.Blake Richetta, CEO hãng sản xuất pinsonnen, cho biết một thách thức lớn mà anh phải đối mặt chỉ đơn giản là dịch thông tin này cho khách hàng của mình, hay như anh nói, “làm cho thông tin đó trở nên dễ chịu đối với những người bình thường”.Thực sự không có cách nào đơn giản để giải quyết câu hỏi liệu, bằng cách nào và tại sao bạn nên sử dụng bộ lưu trữ pin năng lượng mặt trời.

Tại sao bạn nên tin tưởng chúng tôi

Trước khi tôi bắt đầu hướng dẫn này, trải nghiệm duy nhất của tôi với năng lượng mặt trời là bị hàng rào gia súc chạy bằng năng lượng mặt trời tấn công tại một trang trại trên sa mạc cao.Vì vậy, để tự học một khóa học cấp tốc về lưu trữ pin năng lượng mặt trời, tôi đã nói chuyện với hơn chục nguồn, bao gồm cả những người sáng lập hoặc giám đốc điều hành của sáu nhà sản xuất pin;năm thợ lắp đặt giàu kinh nghiệm, đến từ Massachusetts, New York, Georgia và Illinois;và người sáng lập EnergySage, một “người mai mối năng lượng mặt trời không thiên vị” cung cấp lời khuyên chi tiết và miễn phí cho chủ nhà về mọi thứ liên quan đến năng lượng mặt trời.(EnergySage xem xét kỹ lưỡng những người lắp đặt, những người sau đó có thể trả một khoản phí để được đưa vào danh sách các nhà thầu được phê duyệt của công ty.) Trong nỗ lực cung cấp những quan điểm đa chiều cũng như kiến ​​thức chuyên sâu, tôi đã tìm kiếm những người lắp đặt ở các khu vực trong nước, không phải lúc nào cũng vậy. được coi là thân thiện với năng lượng mặt trời cũng như những người có nguồn gốc đa dạng, bao gồm cả người tập trung vào việc cung cấp năng lượng mặt trời cho các cộng đồng nông thôn nghèo khó.Vào cuối quá trình, chỉ để cho vui, tôi đã tham gia một cuộc gọi giữa người lắp đặt với anh trai và chị dâu của tôi (những người mua pin và năng lượng mặt trời tiềm năng ở Texas), để nghe những loại câu hỏi mà một chuyên gia đã hỏi họ (và ngược lại) về việc lập kế hoạch lắp đặt mới.

Chính xác thì năng lượng mặt trời với pin dự phòng có ý nghĩa gì?

Các tấm pin mặt trời với bộ lưu trữ pin dự phòng không có gì mới: Mọi người đã sử dụng các dãy pin axit chì để lưu trữ năng lượng mặt trời trong nhiều thập kỷ.Nhưng những hệ thống đó cồng kềnh, cần được bảo trì thường xuyên, phụ thuộc vào các vật liệu độc hại và ăn mòn và thường phải được đặt trong một cấu trúc riêng biệt, chịu được thời tiết.Nói chung, chúng bị giới hạn ở các ứng dụng ở nông thôn, ngoài lưới điện.Hướng dẫn này tập trung vào cái gọi là hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới, trong đó các tấm pin mặt trời cung cấp năng lượng cho cả bạn và lưới điện.Vì vậy, thay vào đó chúng ta đang nói về loại pin lithium-ion hiện đại, nhỏ gọn, dung lượng cao xuất hiện lần đầu tiên vào những năm 2010.

Đối với nhiều người, hệ thống đầu tiên như vậy mà họ nghe nói đến là Powerwall của Tesla, được công bố vào năm 2015. Tính đến năm 2022, theo người sáng lập EnergySage Vikram Aggarwal, ít nhất 26 công ty đang cung cấp hệ thống lưu trữ lithium-ion ở Mỹ, mặc dù chỉ có 7 nhà sản xuất chiếm giữ. cho hầu hết tất cả các cài đặt.Từ thị phần cao nhất đến thấp nhất, những nhà sản xuất đó làEnphase,Tesla,LG,Panasonic,SunPower,NeoVolta, VàChung.Bạn có thể gặp một số tên này khi bắt đầu nghiên cứu.Nhưng để đảm bảo rằng bạn đang có cho mình nhiều lựa chọn nhất, điều quan trọng là phải nói chuyện với nhiều nhà thầu vì hầu hết họ chỉ làm việc với hai hoặc ba nhà sản xuất pin.(Sự khác biệt giữa các loại pin phần lớn là do thành phần hóa học, loại nguồn điện đầu vào, dung lượng lưu trữ và khả năng tải của chúng, như được mô tả trong các đoạn văn sau.)

Tuy nhiên, về cơ bản, tất cả các loại pin đều hoạt động theo cùng một cách: Chúng lưu trữ năng lượng từ các tấm pin mặt trời trên mái nhà dưới dạng năng lượng hóa học vào ban ngày và sau đó giải phóng năng lượng khi cần thiết (phổ biến nhất là vào ban đêm, khi các tấm pin mặt trời không hoạt động). trong thời gian mất điện) để duy trì hoạt động của các thiết bị và đồ đạc trong nhà.Và tất cả các loại pin chỉ được sạc bằng nguồn DC (dòng điện một chiều), cùng loại mà các tấm pin mặt trời tạo ra.

Nhưng ngoài ra, có rất nhiều sự khác biệt.“Pin không được sản xuất giống nhau,” Aggarwal nói.“Chúng có các chất hóa học khác nhau.Họ có công suất khác nhau.Họ có ampe khác nhau.Và cường độ dòng điện có thể được trích ra từ pin tại một thời điểm nhất định là bao nhiêu, tức là tôi có thể chạy đồng thời bao nhiêu thiết bị?Không có một kích cỡ nào phù hợp cho tất cả.”

Lượng điện năng mà pin có thể lưu trữ, tính bằng kilowatt giờ, tất nhiên sẽ là yếu tố chính trong tính toán của bạn.Nếu khu vực của bạn hiếm khi bị mất điện kéo dài thì loại pin nhỏ hơn và rẻ hơn có thể phù hợp với nhu cầu của bạn.Nếu tình trạng mất điện ở khu vực của bạn kéo dài, có thể cần phải có pin lớn hơn.Và nếu trong nhà bạn có những thiết bị quan trọng tuyệt đối không được phép mất điện thì nhu cầu của bạn có thể còn cao hơn.Đây là tất cả những điều bạn cần suy nghĩ trước khi liên hệ với những người lắp đặt tiềm năng—và những chuyên gia đó nên lắng nghe nhu cầu của bạn và đặt những câu hỏi giúp bạn tinh chỉnh suy nghĩ của mình.

Bạn cũng phải xem xét một vài điều khác.

Đầu tiên là liệu bạn sẽ lắp đặt một hệ thống năng lượng mặt trời mới cùng lúc với việc lắp đặt bộ lưu trữ pin hay liệu bạn sẽ trang bị thêm pin cho hệ thống hiện có hay không.

Nếu mọi thứ đều mới, bạn sẽ có nhiều lựa chọn nhất về cả lựa chọn pin và tấm pin mặt trời.Phần lớn các hệ thống lắp đặt mới sử dụng pin ghép nối DC.Điều đó có nghĩa là điện DC do các tấm pin tạo ra sẽ truyền vào nhà bạn và sạc trực tiếp vào pin.Sau đó, dòng điện đi qua một thiết bị gọi là biến tần, thiết bị này chuyển đổi điện DC (dòng điện một chiều) thành điện xoay chiều (điện xoay chiều) — loại điện mà các gia đình sử dụng.Hệ thống này cung cấp cách hiệu quả nhất để sạc pin.Nhưng nó liên quan đến việc chạy điện áp cao DC vào nhà bạn, đòi hỏi công việc điện chuyên dụng.Và một số người mà tôi đã nói chuyện bày tỏ sự dè dặt về sự an toàn của điện áp cao DC.

Vì vậy, thay vào đó, bạn có thể chọn loại pin được gọi là pin ghép AC và lắp đặt một mảng năng lượng mặt trời sử dụng bộ chuyển đổi vi mô phía sau mỗi bảng để chuyển đổi đầu ra của chúng thành AC trên mái nhà của bạn (có nghĩa là không có dòng điện cao áp nào đi vào nhà bạn).Để sạc pin, bộ chuyển đổi vi mô tích hợp trong chính pin sẽ chuyển đổi điện thành DC, nguồn điện này sẽ được chuyển đổi trở lại thành AC khi pin truyền điện đến nhà bạn.Pin ghép AC kém hiệu quả hơn pin ghép DC, vì với mỗi lần chuyển đổi, một phần năng lượng điện sẽ bị mất dưới dạng nhiệt.Hãy thảo luận thẳng thắn với người lắp đặt của bạn về những ưu, nhược điểm và độ an toàn tương đối của từng phương pháp.

Nếu bạn đã có một tấm pin năng lượng mặt trời và muốn lắp đặt một cục pin thì tin quan trọng là bây giờ bạn có thể làm được điều đó.Rebekah Carpenter của Fingerlakes Renewables cho biết: “Tôi đã làm việc này được khoảng 20 năm và có thể vào xem xét một hệ thống và trang bị thêm cho nó thật tuyệt vời”.“Tôi nhớ khi hoàn toàn không có lựa chọn nào để trang bị thêm hệ thống.Bạn sẽ không thể sử dụng năng lượng mặt trời nếu lưới điện bị hỏng.”

Giải pháp nằm ở bộ biến tần lai, cung cấp hai khả năng chính.Đầu tiên, họ lấy đầu vào ở dạng AC hoặc DC, sau đó họ sử dụng phần mềm để tìm ra nơi cần thiết và thực hiện mọi chuyển đổi cần thiết.“Đó là một trong hai hoặc và,” Carpenter nói.“Nó đang sử dụng nó để sạc pin [DC], nó đang sử dụng nó cho gia đình hoặc lưới điện [AC] hoặc nếu có đủ nguồn điện vào, nó sẽ sử dụng nó cho cả hai cùng một lúc.”Cô ấy nói thêm rằng những gì cô ấy gọi là bộ biến tần lai “bất khả tri” có giá trị đặc biệt để trang bị thêm hệ thống pin, vì chúng có thể hoạt động với pin của một số thương hiệu khác nhau;một số nhà sản xuất pin hạn chế bộ biến tần lai của họ chỉ hoạt động với pin của chính họ.Thợ mộc đã đề cậpĐảo Nắngvới tư cách là một nhà sản xuất bộ biến tần bất khả tri.Sol-Arklà một ví dụ khác.

Nếu bạn đã có một tấm pin năng lượng mặt trời và muốn lắp đặt một cục pin thì tin quan trọng là bây giờ bạn có thể làm được điều đó.

Thứ hai, bộ biến tần lai có thể tạo ra cái gọi là tín hiệu lưới.Các mảng năng lượng mặt trời cần cảm nhận được rằng lưới điện đang trực tuyến để hoạt động.Nếu mất tín hiệu đó—có nghĩa là lưới điện bị mất—chúng sẽ ngừng hoạt động cho đến khi có điện trở lại;điều này có nghĩa là bạn cũng không có điện cho đến thời điểm đó.(Đó là vấn đề an toàn, Sven Amirian ở Invaleon giải thích: “Tiện ích này yêu cầu bạn không cung cấp lại năng lượng khi có [người] đang làm việc trên đường dây.”) Bằng cách tạo ra tín hiệu lưới, bộ biến tần lai cho phép hệ thống năng lượng mặt trời hiện tại của bạn tiếp tục chạy khi mất điện, cấp điện cho nhà và sạc pin vào ban ngày và sử dụng pin để cấp điện cho nhà vào ban đêm.

Ngoài dung lượng lưu trữ, được đo bằng kilowatt giờ, pin còn có khả năng tải, được đo bằng kilowatt.Thuật ngữcông suất liên tụcđề cập đến lượng điện năng mà pin có thể phát ra trong điều kiện bình thường và nó cho biết giới hạn về số lượng mạch bạn có thể chạy cùng một lúc.Thuật ngữcông suất đỉnh điểmđề cập đến lượng điện năng mà pin có thể tiêu hao trong vài giây khi một thiết bị lớn, chẳng hạn như máy điều hòa không khí, khởi động và tạo ra nhu cầu sử dụng thêm nước trái cây một cách đột ngột, trong thời gian ngắn;một sự kiện như vậy đòi hỏi công suất cực đại mạnh mẽ.Hãy tham khảo ý kiến ​​của nhà thầu để tìm loại pin đáp ứng được nhu cầu của bạn.

Hóa học pin lithium-ion rất phức tạp nhưng có hai loại chính được sử dụng cho năng lượng mặt trời.Loại phổ biến hơn là pin NMC, hay pin niken-magiê-coban.Ít phổ biến hơn (và một sự phát triển gần đây hơn) là pin LFP, hay pin lithium-iron-phosphate.(Chủ nghĩa viết tắt kỳ lạ xuất phát từ một tên thay thế, lithium ferrophosphate.) Pin NMC có mật độ năng lượng cao hơn trong số hai loại này, vì chúng nhỏ hơn về mặt vật lý đối với dung lượng lưu trữ nhất định.Nhưng chúng nhạy cảm hơn với nhiệt sinh ra trong quá trình sạc và xả (chúng có điểm chớp cháy hoặc nhiệt độ đánh lửa thấp hơn và do đó về mặt lý thuyết dễ bị ảnh hưởng hơn bởi những gì được gọi làlan truyền lửa thoát nhiệt).Chúng cũng có thể có chu kỳ phóng điện trọn đời thấp hơn.Và việc sử dụng coban nói riêng là một vấn đề đáng lo ngại vì việc sản xuất nó gắn liền với các hoạt động bất hợp pháp vàhành vi khai thác bóc lột.Pin LFP, ít mật độ năng lượng hơn, cần phải lớn hơn một chút đối với dung lượng nhất định, nhưng chúng ít nhạy cảm hơn với việc sinh nhiệt và có thể có chu kỳ sạc-xả cao hơn.Cuối cùng, bạn sẽ chọn được loại pin nào phù hợp nhất với thiết kế mà bạn đã thống nhất với nhà thầu của mình.Tuy nhiên, như mọi khi, hãy chủ động và đặt câu hỏi.

Và điều đó dẫn đến điểm cuối cùng: Hãy nói chuyện với nhiều nhà lắp đặt năng lượng mặt trời trước khi bạn chọn một.Aggarwal của EnergySage cho biết: “Người tiêu dùng nên luôn luôn so sánh khi mua sắm.Hầu hết các trình cài đặt chỉ hoạt động với một số nhà sản xuất pin và bảng điều khiển, điều đó có nghĩa là bạn sẽ không có được bức tranh đầy đủ về những gì có thể làm được từ bất kỳ nhà sản xuất nào trong số họ.Keith Marett, chủ tịch dịch vụ năng lượng sạch tại Generac—một nhà sản xuất hệ thống dự phòng bằng nhiên liệu hóa thạch đang nhanh chóng mở rộng sang lĩnh vực dự phòng có thể tái tạo—nói rằng “thực sự, điều quan trọng đối với các chủ nhà là tìm ra lối sống mà họ mong muốn trong thời gian mất điện.” và xây dựng một hệ thống để hỗ trợ điều đó.”Việc bổ sung bộ lưu trữ pin là một khoản đầu tư lớn và ở mức độ lớn, nó sẽ khóa bạn vào một hệ thống cụ thể, vì vậy đừng vội quyết định.

Chi phí này sẽ là bao nhiêu - và bạn có thực sự cần nó không?

Tôi sống ở Thành phố New York, nơi không được phép lưu trữ pin năng lượng mặt trời trong nhà do luật phòng cháy chữa cháy và việc lưu trữ pin ngoài trời có nghĩa là phải điều hướng mộtBộ máy quan liêu kiểu điện Kremlin (PDF).(Trò đùa là hầu như không ai ở đây có không gian ngoài trời để bắt đầu.) Tôi cũng không thể lắp pin ngay cả khi nó được cho phép - tôi sống trong một căn hộ chung cư, không phải một ngôi nhà độc lập, vì vậy tôi không có pin riêng. mái nhà cho các tấm pin mặt trời.Nhưng ngay cả khi tôi có thể lắp được pin thì việc nghiên cứu và viết hướng dẫn này khiến tôi tự hỏi liệu mình có làm được không.Bạn nên tự hỏi bản thân một số câu hỏi cơ bản trước khi bắt tay vào thực hiện.

Đầu tiên, việc lắp đặt bộ lưu trữ pin vốn đã rất tốn kém.Dữ liệu của EnergySage cho thấy trong quý cuối cùng của năm 2021, chi phí trung bình cho mỗi kilowatt giờ lưu trữ pin là gần 1.300 USD.Tất nhiên, điều đó có nghĩa là một nửa số pin trong danh sách của công ty có giá thấp hơn mức đó cho mỗi kilowatt giờ (và một nửa có giá cao hơn).Nhưng ngay cả nhà sản xuất pin có chi phí thấp nhất trong danh sách của EnergySage,Trang chủGrid, tính phí hơn 6.000 USD cho hệ thống 9,6 kWh.Pin từ “bảy ông lớn” (một lần nữa, đó làEnphase,Tesla,LG,Panasonic,SunPower,NeoVolta, VàChung) có giá từ gần gấp rưỡi đến hơn gấp đôi.“Hiện tại nó dành cho những người khá giả,” Aggarwal của EnergySage nói với một tiếng thở dài.Tuy nhiên, ông nói thêm rằng chi phí lưu trữ pin từ lâu đã có xu hướng giảm và ông kỳ vọng xu hướng này sẽ tiếp tục.

Bạn có thực sự cần phải chi rất nhiều tiền để đáp ứng nhu cầu của mình khi mất điện không?Có những lựa chọn ít tốn kém hơn so với việc lưu trữ năng lượng mặt trời công suất cao, bao gồmmáy phát điện chạy xăng di động,trạm điện di động lithium-ion, và nhỏbộ sạc pin năng lượng mặt trờinhằm mục đích duy trì hoạt động của các thiết bị.

Những phương pháp di động đó—ngay cả những phương pháp có thể sạc lại an toàn để sử dụng trong nhà—không thuận tiện bằng việc cắm mọi thứ vào ổ cắm trên tường.Tuy nhiên, thậm chí còn có nhiều cách để giúp các mạch điện trong gia đình hoạt động khi bị mất điện mà không cần hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà truyền thống.Mục tiêu số 0, công ty đã thành công khi bán máy phát điện năng lượng mặt trời cho những người cắm trại và RVers, cũng cung cấp bộ tích hợp gia đình sử dụng những máy phát điện đó để cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà.Khi mất điện, bạn ngắt kết nối nhà của mình khỏi lưới điện theo cách thủ công (một công tắc chuyển vật lý được bao gồm trong công việc cài đặt).Sau đó, bạn chạy các mạch điện trong nhà bằng pin Goal Zero bên ngoài và sạc lại bằng các tấm pin mặt trời di động của Goal Zero.Theo một cách nào đó, bộ Goal Zero này phân chia sự khác biệt giữa hệ thống pin năng lượng mặt trời được lắp đặt đầy đủ và bộ sạc pin năng lượng mặt trời cơ bản hơn.Việc sử dụng công tắc ngắt kết nối thủ công sẽ bổ sung thêm một bước so với các công tắc chuyển tự động được sử dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới.Giá cả?Giám đốc điều hành công ty Bill Harmon cho biết: “Chúng tôi bắt đầu với giá khoảng 4.000 USD khi lắp đặt tại nhà bạn cho bộ pin 3 kilowatt giờ của chúng tôi”.

Tất cả các tùy chọn này đều có nhược điểm và hạn chế.Bộ sạc thiết bị năng lượng mặt trời sẽ cho phép bạn giữ liên lạc với những người thân yêu và cung cấp cho bạn quyền truy cập vào các thông báo tin tức trong trường hợp khẩn cấp, nhưng nó sẽ không giúp tủ lạnh tiếp tục hoạt động.Nhiên liệu hóa thạch có thể cạn kiệt, khiến bạn mắc kẹt và tất nhiên máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch không thân thiện với môi trường.Aggarwal nói: “Tuy nhiên, như đã nói, nếu bạn chỉ chạy nó hai lần một năm, hai hoặc ba ngày một năm, có thể bạn sẽ phải chịu đựng tác động đó vào lúc này”.Một số nhà sản xuất pin đã kết hợp khả năng sử dụng máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch để sạc pin trong trường hợp mất điện kéo dài.Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành Sonnen, Blake Richetta, cho biết nếu mục tiêu của bạn là khả năng phục hồi tối đa sau thảm họa thì “Bạn thực sự cần phải có một máy tạo khí đốt—một phương tiện dự phòng để dự phòng”.

Nói tóm lại, bạn nên cân nhắc những khó khăn dự kiến ​​trong tương lai trong trường hợp khẩn cấp với cái giá phải trả để có được khả năng phục hồi.Tôi đã nói chuyện với Joe Lipari, phó chủ tịch phụ trách các dự án tại Brooklyn SolarWorks (đúng như tên gọi, hoạt động ở Thành phố New York, nơi, một lần nữa, pin vẫn chưa phải là một lựa chọn) và anh ấy đã đề cập đến điều tuyệt vờiMất điện vùng Đông Bắc năm 2003.Đó là một vài ngày khó chịu trước khi có điện trở lại.Nhưng tôi đã sống ở đây gần 20 năm và đây là lần duy nhất tôi bị mất điện.Hoàn toàn từ góc độ chuẩn bị cho trường hợp khẩn cấp, tôi đã hỏi Lipari rằng tôi nên rút ra điều gì sau đợt ngừng hoạt động năm 2003—tức là, đó là một cuộc khủng hoảng cần củng cố hay một rủi ro tối thiểu cần giải quyết?“Mọi người mang điều đó đến với chúng tôi,” anh ấy trả lời.“Trả thêm 20.000 USD để có hệ thống lưu trữ pin?Có lẽ là không cần thiết.”

Bạn có thể vận hành ngôi nhà của mình bằng pin dự phòng năng lượng mặt trời trong bao lâu?

Nói chung, chúng tôi đã hỏi rất nhiều chuyên gia rằng các hệ thống này có thể tồn tại được bao lâu khi ngừng hoạt động.Câu trả lời ngắn gọn và thận trọng: dưới 24 giờ cho một pin.Nhưng các tuyên bố rất khác nhau nên câu trả lời thấu đáo cho câu hỏi này ít thuyết phục hơn.

Năm 2020, theoCơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳsố liệu, một ngôi nhà điển hình ở Mỹ tiêu thụ 29,3 kilowatt giờ mỗi ngày.Một pin dự phòng năng lượng mặt trời thông thường có thể lưu trữ khoảng 10 kilowatt giờ.Aggarwal của EnergySage cho biết: “Tôi không cần phải nói với bạn rằng điều này không thể vận hành cả ngôi nhà của bạn trong một ngày”.Pin thường có thể xếp chồng lên nhau, có nghĩa là bạn có thể nối nhiều pin lại với nhau để tăng dung lượng lưu trữ.Nhưng tất nhiên, làm như vậy không hề rẻ.Đối với nhiều người, việc xếp chồng là không thực tế—hoặc thậm chí không khả thi về mặt tài chính.

Nhưng “tôi có thể vận hành ngôi nhà của mình trong bao lâu” thực sự là một cách nghĩ sai lầm về việc lưu trữ năng lượng mặt trời trong bối cảnh mất điện.Thứ nhất, bạn có thể mong đợi các tấm pin mặt trời vừa cung cấp điện cho ngôi nhà vừa sạc lại pin vào ban ngày—khi thời tiết nắng—do đó liên tục tái tạo nguồn điện dự phòng của bạn.Điều đó bổ sung thêm một dạng khả năng phục hồi mà các máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch thiếu, bởi vì một khi hết khí hoặc propan, chúng sẽ vô dụng cho đến khi bạn có thể lấy thêm nhiên liệu.Và điều đó có thể là không thể trong trường hợp khẩn cấp.

Hơn nữa, trong thời gian mất điện, lượng năng lượng bạn tiết kiệm được ít nhất cũng quan trọng bằng lượng năng lượng bạn có thể tích trữ.Để sử dụng pin lâu nhất có thể, bạn cần phải cắt giảm mức sử dụng.Từng trải qua cơn bão Andrew ở Miami vào năm 1992, tôi đã biến những thách thức của trải nghiệm đó—không có điện trong nhiều ngày, hàng tạp hóa thối rữa—thành một hướng tìm hiểu.Tôi đã hỏi tất cả những người lắp đặt và nhà sản xuất pin mà tôi đã trả lời cùng một câu hỏi: Giả sử tôi muốn tủ lạnh tiếp tục hoạt động (vì an toàn thực phẩm), sạc một vài thiết bị (để liên lạc và thông tin) và bật một số đèn (để an toàn vào ban đêm), tôi có thể mong đợi pin sẽ hoạt động được bao lâu mà không cần sạc lại?

Keyvan Vasefi, giám đốc sản phẩm, vận hành và sản xuất tạiMục tiêu số 0, cho biết anh và vợ đã thực hiện nhiều cuộc thử nghiệm với cục pin 3 kWh của mình và họ thường có thể hoạt động trong một ngày rưỡi với “tủ lạnh chạy, nhiều lần sạc điện thoại, phòng ngủ chính và phòng tắm có đèn.”Họ cũng đã thực hiện các thử nghiệm với các tấm pin mặt trời được nối vào pin.Ngay cả khi biết rằng Vasefi quan tâm đến việc bán công nghệ này, tôi có thể nói rằng anh ấy đã tạo ra một trường hợp thuyết phục cho nó: “Chúng tôi cố gắng giả vờ rằng đó là ngày tận thế và xem điều gì sẽ xảy ra, và chúng tôi có thể có được một kết quả vô thời hạn một cách hiệu quả. thời gian chạy” trên những mạch giới hạn đó, ông nói.“Pin trở lại mức 100% mỗi ngày vào lúc 6 giờ chiều. Và chúng tôi cảm thấy thực sự hài lòng về điều đó.”

Sven Amirian, phó chủ tịch của Invaleon, một nhà lắp đặt có trụ sở tại Massachusetts, cho biết pin 10 kWh thường có thể chạy một tủ lạnh, một số đèn và một số bộ sạc thiết bị trong hai đến ba ngày.Khung thời gian đó được lặp lại bởi Aric Saunders, phó chủ tịch cấp cao của nhà sản xuất pin Electriq.

Khi bạn lắp pin, nhà thầu có thể yêu cầu bạn chọn một “tập hợp con khẩn cấp” có giới hạn trong các mạch điện trong nhà của bạn, sau đó họ sẽ định tuyến qua một bảng điều khiển phụ.Trong thời gian ngừng hoạt động, pin sẽ chỉ cung cấp năng lượng cho các mạch này.(Ví dụ: bố tôi có một máy phát điện dự phòng dùng khí propan tại nhà ông ở Virginia và nó được nối với một trong ba bộ điều hòa không khí, tủ lạnh, ổ cắm điện trong bếp, máy nước nóng theo yêu cầu và một số đèn. Ngôi nhà không có TV, máy giặt và các tiện nghi khác cho đến khi có lưới điện trở lại. Nhưng việc có một ngôi nhà được làm mát một phần và đồ uống lạnh có nghĩa là sự khác biệt giữa sự thoải mái và đau khổ trong những đợt mất điện thường xuyên vào mùa hè.)

Bạn cũng có thể tắt thủ công các bộ ngắt riêng lẻ trong bảng điều khiển của mình để hạn chế pin chỉ cung cấp cho những bộ phận mà bạn cho là quan trọng.Và tất cả pin lưu trữ năng lượng mặt trời đều có ứng dụng cho bạn biết mạch điện nào đang được sử dụng, giúp bạn tìm và loại bỏ tình trạng mất điện mà bạn có thể đã bỏ qua.Amirian cho biết: “Trong thời gian thực, bạn có thể thay đổi thói quen của mình và có thể kéo dài thêm một ngày.Tuy nhiên, xin lưu ý rằng các đánh giá của khách hàng về ứng dụng là cùng một loại túi hỗn hợp mà chúng tôi tìm thấy cho mọi ứng dụng thiết bị thông minh mà chúng tôi thử nghiệm: Một số người yêu thích chúng, trong khi những người khác lại thất vọng vì hiệu suất trục trặc và các bản cập nhật có lỗi.

Cuối cùng, các nhà sản xuất pin đang bắt đầu cung cấp các tấm nền thông minh.Thông qua những ứng dụng này, bạn có thể sử dụng ứng dụng của mình để bật và tắt từng mạch điện từ xa, đồng thời tùy chỉnh mạch điện nào đang được sử dụng vào nhiều thời điểm khác nhau (chẳng hạn như tắt đèn phòng ngủ và ổ cắm vào ban ngày và bật lại vào ban đêm).Và phần mềm của pin cũng sẽ thực hiện các bước để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng của bạn, đóng các mạch điện không cần thiết.Nhưng Amirian cảnh báo rằng việc lắp đặt bảng điều khiển thông minh không hề đơn giản và rẻ tiền.“Có rất nhiều kiến ​​thức dành cho khách hàng cần được thực hiện, những ưu và nhược điểm, chi phí và lợi ích của việc 'Tôi muốn có thể kiểm soát mọi mạch điện' so với 'Đó sẽ là 10.000 đô la cho công việc điện trong hai ngày mất điện. '”

Điểm mấu chốt là ngay cả khi sạc bằng năng lượng mặt trời ở mức hạn chế, bạn vẫn có thể tăng thời gian duy trì nguồn điện khi không nối lưới—nhưng chỉ khi bạn cần ít pin hơn.Phép tính này được mô tả ngắn gọn bởi Jonnell Carol Minefee, người đồng sáng lập Solar Tyme USA, một công ty lắp đặt năng lượng mặt trời có trụ sở tại Georgia, tập trung vào các cộng đồng nông thôn, thiểu số và nghèo khó: “Tôi hiểu chúng tôi là người Mỹ, chúng tôi yêu bất cứ thứ gì của mình, nhưng đôi khi chúng ta phải học cách tồn tại mà không có tất cả những thứ xa xỉ.”

Làm thế nào việc sao lưu năng lượng mặt trời và pin có thể tạo ra tác động lớn nhất

Mặc dù bộ lưu trữ pin năng lượng mặt trời sẽ giúp các thiết bị và thiết bị quan trọng hoạt động khi bị cúp điện, nhưng các nhà sản xuất và một số người lắp đặt mà tôi đã nói chuyện đều cho biết họ coi đó là một chức năng hữu ích nhưng chỉ là chức năng thứ yếu.Về cơ bản, họ xem những hệ thống như vậy như một cách để chủ nhà hạn chế hóa đơn tiện ích bằng cách thực hành một thứ gọi là “cạo tối đa”.Vào những thời điểm nhu cầu cao điểm (cuối chiều đến đầu giờ tối), khi một số tiện ích tăng giá, chủ sở hữu ắc quy chuyển sang dùng pin hoặc đưa điện trở lại lưới;điều này giúp họ kiếm được khoản giảm giá hoặc tín dụng từ tiện ích địa phương.

Nhưng một ứng dụng thậm chí còn quan trọng hơn của pin sắp xuất hiện.Các tiện ích đang bắt đầu nâng cấp cơ sở hạ tầng lưới điện của họ để có thể sử dụng pin thuộc sở hữu tư nhân làm nhà máy điện ảo hoặc VPP.(Một số hệ thống đã hoạt động và những hệ thống như vậy dự kiến ​​sẽ trở nên phổ biến trong thập kỷ tới.) Hiện tại, có quá nhiều hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà và rất nhiều trang trại năng lượng mặt trời đến mức gây căng thẳng cho lưới điện vào giữa ngày.Tất cả năng lượng mà họ sản xuất phải đi đâu đó, vì vậy nó sẽ chảy vào lưới điện, buộc các công ty điện lực phải đóng cửa một số nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch lớn của họ để giữ cân bằng cung và cầu điện.Nghe có vẻ tuyệt vời—cắt giảm lượng khí thải CO2 cũng là mục tiêu của năng lượng mặt trời, phải không?Nhưng nhu cầu tăng vọt vào lúc hoàng hôn đó đến ngay khi các tấm pin mặt trời ngừng sản xuất điện.(Chu kỳ hàng ngày của việc sản xuất năng lượng mặt trời dư thừa vào buổi trưa và nhu cầu dư thừa vào buổi tối tạo ra cái gọi là “đường cong con vịt,” một thuật ngữ mà bạn có thể gặp trong nghiên cứu của riêng mình về bộ lưu trữ pin.) Để đáp ứng nhu cầu gia tăng, các công ty điện lực thường buộc phải vận hành “các nhà máy cao điểm”, kém hiệu quả hơn các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch chính nhưng hoạt động nhanh hơn. đạt tốc độ.Kết quả là, vào một số ngày, lượng khí thải CO2 của các tiện ích thực sự vượt quá mức lẽ ra nếu không có tấm pin mặt trời nào cả.

Các nhà máy điện ảo sẽ giúp giải quyết vấn đề này.Năng lượng mặt trời dư thừa sẽ sạc pin của chủ nhà vào ban ngày, và sau đó các tiện ích sẽ sử dụng nó vào buổi tối tăng đột biến, thay vì đốt các nhà máy đỉnh cao.(Chủ sở hữu pin sẽ ký các thỏa thuận pháp lý với các tiện ích, cấp cho họ quyền thực hiện việc này và có thể sẽ phải trả phí khi cho phép sử dụng pin của họ.)

Tôi sẽ nói lời cuối cùng với Blake Richetta của Sonnen, vì không có cách nào tôi có thể truyền đạt tốt hơn những gì một cuộc cách mạng mà VPP đại diện:

“Việc kiểm soát bầy đàn pin, để đáp ứng, hít vào và thở ra theo lệnh của nhà điều hành lưới điện, để cung cấp thế hệ thay thế thế hệ bẩn của nhà máy đỉnh cao, để làm cho lưới điện chạy hiệu quả hơn, giảm tắc nghẽn lưới và tạo ra sự chậm trễ về chi phí về cơ sở hạ tầng lưới điện, để ổn định lưới điện và cung cấp, thành thật mà nói với bạn, một giải pháp rẻ hơn nhiều cho lưới điện về đáp ứng tần số và điều chỉnh điện áp, theo nghĩa đen là biến năng lượng mặt trời từ một mối phiền toái trở thành một tài sản tăng thêm giá trị, và , để đạt được đỉnh cao, thậm chí có thể sạc cả đàn từ lưới điện, vì vậy nếu có hàng tấn trang trại gió ở Texas sản xuất lượng điện khổng lồ vào lúc 3 giờ sáng, hãy sạc 50.000 cục pin và ngâm nó lên—đây thực sự là mục đích của chúng tôi.Đây là cách sử dụng pin.”

Bài viết này đã được chỉnh sửa bởi Harry Sawyers.