Magas sajátfogyasztás nátrium-ionos akkumulátorokkal: adatok egy olasz erőműparkból

Bevezető

L’integrazione di un sistema di accumulo elettrochimico su impianto fotovoltaico
domestico ha l’obiettivo principale di trasferire nel tempo la produzione PV in
a termelés által közvetlenül nem fedezett fogyasztási órákra vonatkozó többlet
solare. La metrica più rappresentativa di questo trasferimento è
l’energetikai önellátás (angolul önellátási arány),
definita come la frazione del consumo casa coperta dall’impianto, calcolata come:

autonomia (%) = (consumo totale − prelievo da rete) / consumo totale × 100

A szakirodalomban szereplő olasz lakásautonómia-értékek méretre szabott felhalmozással
correttamente sono tipicamente compresi tra il 60% e l’80%
(lásd az RSE 2022-es tanulmányait; Quoilin és társai., 2016). Ez a jegyzet bemutatja
egy lakóépületekből álló mintán végzett belső ellenőrzés eredményei
Heiwit nátrium-akkumulátorral, amelynek energiaeloszlása a következő területre koncentrálódik:
valori più elevati e discutendo i fattori tecnologici che lo rendono possibile.

Módszertan

Az adatok a Heiwit nevű megfigyelőplatformtól származnak, amely
percenkénti gyakorisággal a hálózatra kapcsolt berendezések elektromos paramétereit.
A jelen tanulmányhoz az alábbi adatokat óránként összesítettük:
a belső inverter-mérők összesített értékei egy csúszó ablakban
60 napos:

• a fotovoltaikus generátor által termelt energia;
• a hálózatba visszatáplált energia (kimenet);
• a hálózatból felvett energia (bemenet);
• az akkumulátor feltöltése és lemerítése során átvitt energia.

Kizárták azokat a rendszereket, amelyek nem rendelkeztek teljes idősorral
az adott időszakban (30 napnál rövidebb ideje telepített berendezések vagy üzemszünetekkel járó esetek)
(amelyek kommunikációs értéke meghaladja az akkori 15%-t). Ezenkívül elkülönítették
gli impianti operanti in modalità “Zero Export”, la cui produzione PV può
alulbecsültnek tűnik a korlátozás imposto dall’inverter
in attesa dell’autorizzazione di connessione alla rete: per questi sistemi
l’autonomia è comunque calcolabile, ma con la consapevolezza che si tratta
a végleges üzemeltetési rendszerhez képest óvatos becslés alapján.

A mintában szereplő összes rendszer nátrium-ionos akkumulátorral van felszerelve
Heiwit (configurazione 16S, ~48 V nominali) con BMS proprietario e
az akkumulátor legfontosabb állapotparamétereinek folyamatos figyelemmel kísérése
(SoH, ciklusok, cellahőmérséklet).

Eredmények

Distribuzione dell’autonomia energetica

L’autonomia energetica media del campione è risultata pari al
82%, amelynek megfigyelt tartománya a 23% és a 98% között van. Az eloszlás
è marcatamente sbilanciata verso valori alti, con la grande maggioranza degli
impianti compresa tra l’80% e il 95%.

Il dato che emerge con maggiore evidenza è la concentrazione di oltre il
68% del parco al di sopra dell’80% az önállóság, egy szint
amelyet a szakirodalomban általában halmozott konfigurációkhoz társítanak
túlméretezett, vagy nagyon egyenletes fogyasztási jellemzőkkel rendelkező. A megállapítás
hogy egy heterogén működési minta (különböző terhelések, különböző expozíciók,
stagionalità diverse) raggiunga questi livelli con dimensionamenti
A szabványt érdemes alaposabban megvizsgálni azoknak a mechanizmusoknak a szempontjából, amelyek ezt lehetővé teszik.

Curva di scarica e profondità utilizzata

Réteges katódokon vagy polianionokon alapuló nátrium-ionos akkumulátorok
(NFPP) kisülési feszültséggörbét mutatnak
lényegében lapos a töltöttségi állapot széles tartományában
(SoC) — tipicamente tra il 5% e il 95% — diversamente dal litio ferro
foszfát (LFP), amelynek ugyan széles a platója, de lezárja a hasznos tartományt
néhány százalékponttal többet a két szélső értéknél. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy
hogy a nátrium-akkumulátor által leadható teljesítmény névleges értékét megőrzi egészen
nagyon alacsony töltöttségi állapotok, anélkül, hogy a BMS teljesítménycsökkentést vagy kikapcsolást rendelne el
korai kisülés.

Operativamente questo si traduce in una profondità di scarica utile (DoD)
ténylegesen kihasznált aránya néhány százalékponttal magasabb, mint
a una batteria al litio di pari capacità nominale. Su una serie giornaliera
Egy tipikus lakossági fogyasztás esetében ezek a további pontok eltolják a
passaggio dal regime “scarica controllata” al regime “rete suppletiva”
di 30–50 minuti, contribuendo direttamente al miglioramento dell’autonomia
nyilvántartásba vett.

Hőviselkedés

A nátriumkémia második jellemzője, amelyet az adatokban megfigyeltünk
monitoraggio è la stabilità delle prestazioni in funzione della temperatura
üzemeltetési. A lítium-alapú akkumulátorok esetében viszont a rendelkezésre álló teljesítmény
scarica scende sensibilmente sotto i +5 °C e in carica viene
tipicamente limitata sotto 0 °C, sui pacchi Na-ion del campione la
potenza nominale di scarica si è mantenuta costante anche sui dataset
amelyeket az észak-olaszországi létesítményekben a téli hónapokban szereztek be,
temperature ambiente locali misurate nel range −5 °C / +35 °C.

Ez síkosság a hőhatásnak jelentős gyakorlati hatása van
sull’autonomia: nelle prime ore del mattino, quando il consumo è
jellemzően koncentrált (meleg víz, főzés, elektromos fűtés)
ausiliario) e la produzione PV è ancora minima, la batteria è in grado
hogy a terhelés által igényelt teljesítményt biztosítsa, még akkor is, ha a műszaki helyiség
non è climatizzato, evitando il transito di una quota di prelievo da
olyan háló, amely más vegyi anyagok használata esetén elkerülhetetlen lenne.

Megbeszélés

Il fattore principale che spiega l’elevata autonomia osservata, nel campione
analizzato, è la combinazione di tre elementi tipici della tecnologia al sodio:

1. A SoC kiterjesztett hasznos ablaka: a lapos feszültséggörbe
   lehetővé teszi, hogy a teljesítménycsökkentés nélkül akár nagyon alacsony állapotokig is működjön,
   a napi ciklusban ténylegesen kihasznált DoD növelésével.
2. Hőmérséklettől függetlenség: a névleges teljesítmény
   è disponibile anche in condizioni operative non climatizzate,
   kiküszöbölve a lítium-alapú akkumulátorokra jellemző teljesítménycsökkenést a hideg hónapokban
   és a reggeli terheléscsúcsok kezelésével.
3. A csomagok és a BMS dinamikus válasza: a késleltetés
   nel passaggio da carica a scarica (e viceversa) è inferiore al secondo
   a megfigyelt rendszereken, ami minimalizálja a fogyasztás arányát
   átmeneti állapotban a hálózat által lefedett.

Ezekhez a belső tényezőkhöz egy rendszerszintű tényező is társul: a
possibilità di portare la batteria a stati di carica molto bassi senza
a kalendáriumi és ciklikus lebomlásra gyakorolt gyorsító hatások. A bizonyítékok
az NFPP-katódokon és a Prussian típusú katódokon végzett kísérleti eredmények
White (lásd Hwang és társai., Chem. Soc. Rev. 2017;
Tapia-Ruiz és társai., J. Phys. Energy (2021) szerint egy
széles kémiai stressz-tartomány, ami összhangban áll azzal a ténnyel, hogy a mi
Az adatok szerint a több mint 12 hónapja üzemelő létesítményeknél nem figyelhető meg eltérés
sistematiche di SoH rispetto a quelli più recenti.

A tanulmány korlátai

Az itt bemutatott eredmények egy lakóépület-állományra utalnak
olasz, és nem általánosíthatók más fogyasztói profilokra (kereskedelmi,
könnyűipari, hálózaton kívüli). A 60 napos megfigyelési időszak
copre una stagionalità limitata; un’analisi su 12 mesi consoliderà la
stima dell’autonomia mediana e permetterà una valutazione separata per
nyári és téli szemeszter, amelyekben visszaesésre számítunk
a hőmérséklet szabályozása a hideg hónapokban (a kisebb napsugárzás miatt,
(nem az akkumulátor technológiai korlátai miatt).

Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy a vizsgált járműpark egy nem elhanyagolható része
è in regime “Zero Export” in attesa di autorizzazione di connessione
definitiva, condizione in cui l’inverter limita la produzione PV. Per
questi impianti la metrica di autonomia è una sottostima rispetto al
regime di esercizio nominale: ci si attende un’ulteriore traslazione
della distribuzione verso valori più elevati una volta completato l’iter
engedélyező.

Következtetések

L’analisi di campo conferma che, su un parco residenziale italiano
eterogeneo equipaggiato con accumulo agli ioni di sodio Heiwit, è
átlagosan elérhető az energetikai önellátás szintje
superiori all’80%, amelynek állományának több mint egytizede a
vertici della scala (≥ 95%). Le caratteristiche distintive della
tecnologia al sodio — curva di scarica piatta, indipendenza dalla
temperatura operativa, finestra utile di SoC ampia — concorrono a
ezeknek az értékeknek a magyarázata túlméretezés nélkül
dell’accumulo.

A következő hónapokban közzéteszünk egy frissítést, amelyben a következő témákat fogjuk tárgyalni:
un anno solare completo e un’analisi separata della distribuzione
dell’autonomia per fascia oraria e per stagione, includendo un
a mért Na-ion és LFP kisülési görbék mennyiségi összehasonlítása
azonos méretű csomagokon a laboratóriumban.