Förutsättning

Integration av ett elektrokemiskt energilagringssystem i en solcellsanläggning
domestico har som huvudsyfte att överföra PV-produktionen över tid
överskott mot konsumtionstimmarna som inte direkt täcks av produktionen
solare. Den mest representativa mätaren för denna överföring är
en’energieffektivitet på engelska självförsörjningsgrad),
definieras som andelen av hushållens energiförbrukning som täcks av anläggningen, beräknad som:

autonomi (%) = (total förbrukning − nätuttag) / total förbrukning × 100

I litteraturen, italienska värden för bostadsautonomi med dimensionerad ackumulering
Normalt ligger de mellan 60% och 80%
(jfr. studi RSE 2022; Quoilin och kollegor., 2016). Denna anmärkning presenterar
resultaten av en intern övervakning av ett urval av bostadsanläggningar
med Heiwit natrium-jon batteri, vilket visar en koncentrerad fördelning på
högre värden och diskutera de tekniska faktorer som gör det möjligt.

Metodik

Data kommer från övervakningsplattformen Heiwit, som samlar in
med minut-för-minut kadens de elektriska storheterna för de anslutna anläggningarna.
För denna studie har följande aggregerats, timme för timme,
ackumulerade värden för växelriktarens interna räknare i ett flytande fönster
60 dagar

• energi producerad av solcellsgeneratorn;
• energi överförd till nätet (utgående);
• energi hämtad från elnätet;
• energi som överförs vid laddning och urladdning av batteriet.

Anläggningar utan en komplett tidsserie har uteslutits
under perioden (installationer installerade för mindre än 30 dagar sedan eller med avbrott
kommunikationsvärden som överstiger 15% av tiden). Dessutom har följande segregerats
anläggningar som verkar i läget “Noll export”, där PV-produktionen kan
risultare sottostimata per via del nedskärning växelriktarens påförda skatt
i väntan på nätverksanslutningstillstånd: för dessa system
autonomin kan ändå beräknas, men med medvetenheten att det rör sig om
en konservativ uppskattning jämfört med det slutgiltiga driftläget.

Alla anläggningar i provet är utrustade med natriumjonbatterier
Heiwit (konfiguration 16S, ~48 V nominellt) med proprietär BMS och
kontinuerlig övervakning av batteriets viktigaste hälsoparametrar
(SoH, cellcykel, celltemperatur).

Resultat

Energiavtalets fördelning

Den genomsnittliga energioberoendet för provet var lika med
82%, med ett observerat intervall från 23% till 98%. Fördelningen
är markant skev mot höga värden, med den stora majoriteten av
anläggningar mellan 80% och 95%.

Den data som framträder mest tydligt är koncentrationen av över
68% i parken ovanför 80% av autonomi, en nivå
vanligtvis associerat i litteraturen med ackumulerade konfigurationer
överdimensionerade eller med mycket regelbundna konsumtionsprofiler. Konstaterandet
ett heterogent operativt urval (olika belastningar, olika exponeringar,
säsongsvariationer) når dessa nivåer med dimensionering
standard förtjänar en fördjupning i de mekanismer som gör det möjligt.

Urladdningskurva och använd djup

Natriumjonbatterier baserade på skiktade katoder eller polyanjoner
(NFPP) presenterar en urladdningsspänningskurva
väsentligen platta i ett brett intervall av laddningsstatus
(SoC) — vanligtvis mellan 5% och 95% — till skillnad från litiumjärn
fosfat (LFP), som också har en bred platå men stänger av det användbara fönstret
några procentenheter först på de två ytterligheterna. I praktiken innebär det
att den effekt som batteriet med natrium kan leverera förblir nominell upp till
mycket låga laddningstillstånd, utan att BMS påtvingar derating eller avstängning
urladdningshastighet.

Operationellt sett innebär detta en användbar urladdningsdjup (DoD)
effektivt utnyttjad överlägsenhet med några procentenheter jämfört
till ett litiumbatteri med samma nominella kapacitet. På en daglig serie
i typisk bostadsbelastning, dessa ytterligare punkter flyttar
överföring från systemet “styrd urladdning” till systemet “reservnät”
i 30–50 minuter, vilket direkt bidrar till förbättrad självständighet
registrerad.

Termiskt beteende

En andra egenskap hos natriumkemi som observerades i data från
övervakning är prestandastabilitet i förhållande till temperaturen
av träning. Medan för litiumkemikalier är den tillgängliga effekten i
faller märkbart under +5 °C och vid laddning är
vanligtvis begränsad under 0 °C, på Na-jon-paketen i provet
nominell urladdningseffekt bibehölls konstant även på datamängderna
förvärvade i nordinstallationer under vintermånaderna, med
Omgivningstemperaturer i rum mätt i intervallet −5 °C / +35 °C.

Denna släthet termisk har en betydande praktisk effekt
om autonomi: tidigt på morgonen, när förbrukningen är
typiskt koncentrerat (varmvatten, matlagning, elektrisk uppvärmning
(hjälp) och PV-produktionen är fortfarande minimal, batteriet kan
att leverera till den effekt som krävs av lasten även om platsen för tekniska installationer
det är inte luftkonditionerat, vilket undviker överföringen av en uttagskvot från
nät som med andra kemikalier skulle vara oundvikligt.

Diskussion

Den huvudsakliga faktorn som förklarar den höga observerade autonomin i urvalet
analyserats är kombinationen av tre typiska natriumteknologielement:

1. Utökat SoC-fönsterden platta spänningskurvan
   tillåter drift med låg laddning till mycket låga nivåer utan effektminskning,
   ökande av den faktiska DoD (Depth of Discharge) som utnyttjas vid daglig cykling.
2. Temperaturberoendeden nominella effekten
   finns även i icke-klimatiserade driftsförhållanden,
   att eliminera den typiska nedsättningen för litiumkemier under kalla månader
   och hanterar morgonstress.
3. Dynamiskt svar från paket och BMSlatensen
   vid övergången från laddning till urladdning (och vice versa) är mindre än den andra
   ur de övervakade systemen, ett tillstånd som minimerar förbrukningsandelen
   täckt av nätet i övergång.

Till dessa inneboende faktorer läggs en systemisk faktor:
Möjlighet att lade batteriet till mycket låga laddningsnivåer utan
accelererande effekter på kalender- och cyklisk nedbrytning. Evidensen
experimentella resultat publicerade på NFPP-katoder och på preussiska katoder
Vit (jfr. Hwang och kollegor., Chem. Soc. Rev. 2017;
Tapia-Ruiz och kollegor., J. Phys. Energi 2021) indikerar en
brett stressbred, i linje med att i vår
data, de anläggningar som varit i drift i över 12 månader visar inga avvikelser
systematiska av SoH jämfört med de nyare.

Studiets begränsningar

Resultaten som presenteras här är indikativa för ett bostadsområde
italienska och bör inte generaliseras till andra konsumentprofiler (kommersiell,
lätt industri, off-grid). 60-dagars observationsfönster
täckte en begränsad säsong; en analys under 12 månader skulle konsolidera
uppskattning av medianautonomi och möjliggör en separat bedömning för
sommar- och vinterterminer, där vi förväntar oss en sammandragning
kontrollerad av mätvärden under de kalla månaderna (på grund av den lägre instrålningen,
(inte på grund av batteriets tekniska begränsningar).

Det observerades också att en icke obetydlig del av den analyserade parken
är i “Zero Export”-systemet i väntan på anslutningstillstånd
definitivt, ett tillstånd där växelriktaren begränsar solenergiproduktionen. För
dessa system är mätaren för autonomi en underskattning jämfört med
nominellt rörelseschema: ytterligare förskjutning förväntas
från fördelningen mot högre värden när striden är avslutad
befogenhet.

Slutsatser

Fältanalysen bekräftar att, på ett italienskt bostadsområde
heterogent utrustat med natriumjonackumulator Heiwit, det är
möjligt att uppnå medelhöga nivåer av energioberoende
högre än 80%, med mer än en tiondel av parken till
stegens topp (≥ 95%). De utmärkande dragen hos
natriumteknik — platt urladdningskurva, oberoende av
driftstemperatur, stort SoC-användningsområde — bidrar till
förklara dessa värden utan att gå över gränserna
av ackumuleringen.

Vi kommer att publicera en uppdatering under de kommande månaderna med täckning av
ett helt solår och en separat analys av fördelningen
av autonomi för tidszon och säsong, inklusive en
Kvantitativ jämförelse av urladdningskurvan mellan Na-jon och LFP uppmätt
på paket av samma storlek i laboratoriet.