Аккумуляторные накопители солнечной энергии для дома

Проходящая в Германии ежегодная международная ярмарка Intersolar Europe - это крупнейший в мире смотр достижений в области использования солнечной энергии. Очередная такая ярмарка завершилась в Мюнхене. В ней приняли участие свыше 1900 фирм из 49 стран. Многопрофильных компаний в сфере солнечной энергетики не так уж много, большинство фирм имеют узкую специализацию, поэтому охватить весь спектр разработок, представленных на ярмарке, практически нереально.

Однако есть одно направление, вызывающее наиболее пристальное внимание и изготовителей, и потребителей оборудования для гелиосистем. Речь идет о промежуточных накопителях энергии, без которых эффективная и экономичная эксплуатация таких систем едва ли возможна. Это касается и крупных промышленных предприятий, и - в еще большей степени - частных домов, где по утрам и вечерам потребность в энергии максимальна, а производительность солнечных батарей на крыше - минимальна. Примечательна такая цифра: ровно в полдень 25-го мая 2012 года суммарная мощность всех реально работающих солнечных батарей Германии достигла 22 гигаватт, а это почти треть энергетических потребностей страны. Если же взять среднесуточные показатели, то вклад гелиосистем в общий энергобаланс не превышает десяти процентов.

У владельцев частных домов - особые проблемы

В масштабе мегаполиса, федеральной земли, а тем более всей страны для решения задачи краткосрочного накопления энергии могут быть использованы самые разные технологии - вплоть до сооружения гидроаккумуляторных электростанций. Иное дело - частный дом на одну семью. На ярмарке Intersolar Europe целый ряд фирм представил аккумуляторные накопители, рассчитанные на использование в таких небольших частных хозяйствах.

Симон Швунк (Simon Schwunk), научный сотрудник Института солнечных энергосистем общества имени Фраунгофера во Фрайбурге, не видит в этом ничего удивительного: "Я думаю, это связано со стремительным развитием энергетики на основе возобновляемых источников - и в Германии, и в мире в целом. Сама природа возобновляемых энергоресурсов такова, что для их эффективной эксплуатации необходима техническая возможность перемещения значительных количеств энергии во времени - с периода максимального производства на период максимального потребления. И тут без аккумуляторов не обойтись".

Ставка - на собственное потребление солнечной энергии

Кроме того, владельцы частных домов, установившие - или собирающиеся установить - солнечные батареи на крыше, сталкиваются и с финансовыми проблемами: гелиоустановки обходятся все дороже, поскольку государство снижает дотации на развитие альтернативной энергетики, а цены за поставку излишков электроэнергии в общественные энергосети падают. Сегодня такие мелкие производители солнечной электроэнергии используют в среднем лишь 20 процентов энергии для собственных нужд, поскольку днем, когда производительность гелиосистемы максимальна, дома, как правило, просто никого нет. При наличии же подходящих накопителей доля собственного потребления могла бы вырасти в разы, считает Симон Швунк.

"Мы провели несколько модельных расчетов и пришли к выводу, что довести этот показатель до 60, а то и 80 процентов вполне реалистично, - рассказывает ученый. - Причем для достижения этого результата вовсе не понадобятся какие-то гигантские аккумуляторные батареи, занимающие весь подвал дома. Достаточно накопителя относительно скромных размеров. Ну и, конечно, цена должна быть разумной".

Преимущества модульной конструкции

Что касается цен, то тут ясности пока нет. Скажем, компания Varta - известный производитель батарей и аккумуляторов - решительно отказывается назвать хотя бы примерную цену на свой накопитель, с которым она намерена уже в самое ближайшее время выйти на рынок. Но информацией о некоторых технических особенностях этого устройства, размерами и внешним видом напоминающего холодильник, его разработчик - инженер Александр Хирнет (Alexander Hirnet) - готов поделиться.

Главная особенность - в том, что конструкция модульная. Если открыть переднюю дверцу, взору открываются в общей сложности 30 квадратных ячеек, в которые вдвинуты собственно аккумуляторные модули. "Вот перед вами такой аккумуляторный модуль. Вся архитектура устройства базируется на технологии Plug-and-Play, то есть монтер вдвигает модуль в ячейку, регистрирует его, и система работает, - поясняет Александр Хирнет. - Так же просто функционирует и обратный процесс: надо запустить разрядку модуля, и после этого можно его вынимать".

Емкость каждого модуля - чуть меньше половины киловатт-часа энергии. Если все ячейки батареи заполнены, ее суммарная емкость составляет 13 киловатт-часов. Это - достаточная суточная норма даже для большой семьи с высоким энергопотреблением.

Долгий срок службы и безопасность - превыше всего

По сравнению с наиболее распространенными сегодня свинцово-кислотными аккумуляторами литий-ионные, конечно, дороже, зато они гораздо эффективнее: потери здесь минимальны, КПД такой батареи достигает 95 процентов. Кроме того, по словам разработчика, эта система выдерживает не менее 6000 циклов "зарядка/разрядка", а значит, прослужит лет двадцать, а то и больше: "При разработке системы одним из главных показателей был долгий срок службы. Это и побудило нас сделать ставку на модульную архитектуру. Если какой-то модуль выйдет из строя, его можно заменить, и вся батарея продолжит функционировать. Самое сложное в нашем устройстве - это система управления модулями".

Значительное внимание при разработке аккумуляторного шкафа было уделено, конечно, и безопасности. Не ограничившись соответствующими функциями в системе управления, инженеры решили положить в основу своих модулей особую разновидность литий-ионных аккумуляторов - так называемые литий-железо-фосфатные аккумуляторы, отличающиеся повышенной термостойкостью.

Впрочем, не следует думать, будто Varta - единственная компания, работающая над аккумуляторными накопителями для частного пользователя. У нее немало конкурентов, и они тоже представили на ярмарке в Мюнхене свои разработки аналогичного назначения. Массовое производство этого нового вида изделий начнется, видимо, уже в 2013 году.