เมื่อค่ำคืนมาเยือนและความเงียบสงัดปกคลุมบ้านของคุณ บ้านของคุณยังคงสว่างไสวด้วยแสงไฟอบอุ่น ในขณะที่ตู้เย็นของคุณส่งเสียงฮัมเบาๆ ทั้งหมดนี้ขับเคลื่อนด้วยพลังงานสะอาดที่เก็บเกี่ยวจากแสงอาทิตย์ในระหว่างวันและเก็บไว้ในแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ แต่แบตเตอรี่เหล่านี้จะสามารถหล่อเลี้ยงครัวเรือนของคุณได้นานแค่ไหนตลอดทั้งคืน? คำถามสำคัญนี้ส่งผลกระทบต่อทั้งรูปแบบการใช้พลังงานของคุณและการแสวงหาความเป็นอิสระด้านพลังงานของคุณ

ความต้องการไฟฟ้าในครัวเรือนทำหน้าที่เป็นปัจจัยหลักในการประเมินความทนทานของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ โดยทั่วไปแล้วบ้านโดยเฉลี่ยจะใช้พลังงานประมาณ 30 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) ต่อวัน เพื่อให้บรรลุถึงความพอเพียงในเวลากลางคืน ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ต้องใช้ความจุของแบตเตอรี่ที่มีขนาดเหมาะสม แนวโน้มของตลาดสะท้อนให้เห็นถึงความต้องการที่เพิ่มขึ้น ออสเตรเลียเพียงแห่งเดียวได้ติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานเกือบ 7,000 ระบบภายในกลางปี ​​2016

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพในเวลากลางคืน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ยังคงรักษาฟังก์ชันการทำงานที่ดีที่สุดเป็นเวลา 2-5 ปีก่อนที่จะเกิดการเสื่อมสภาพของความจุอย่างค่อยเป็นค่อยไป ในขณะที่ระบบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดมีอายุการใช้งาน 5-15 ปี แบตเตอรี่ขนาด 10 kWh โดยทั่วไปสามารถจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ในครัวเรือนที่จำเป็นได้เป็นเวลา 24 ชั่วโมงในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ โดยการจัดการพลังงานอัจฉริยะอาจขยายระยะเวลานี้ออกไปได้

วัตถุประสงค์พื้นฐานของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งก็คือการให้ไฟฟ้าในเวลากลางคืน ได้รับความเร่งด่วนมากขึ้นเนื่องจากการหยุดชะงักของพลังงานที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศเพิ่มขึ้นประมาณ 78% ระหว่างปี 2011 ถึง 2021 แนวโน้มนี้ผลักดันให้เจ้าของบ้านมีความสนใจมากขึ้นในการบรรลุความเป็นอิสระด้านพลังงานผ่านโซลูชันการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์

แผงโซลาร์เซลล์แปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า แต่ความไม่สามารถในการผลิตพลังงานในเวลากลางคืนทำให้ระบบจัดเก็บเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ตลอด 24 ชั่วโมง ที่สำคัญคือแผงโซลาร์เซลล์เองไม่มีความจุในการจัดเก็บ พวกมันผลิตกระแสตรง (DC) ซึ่งจะต้องถูกใช้ทันทีหรือป้อนกลับเข้าไปในกริดโดยไม่มีการรองรับแบตเตอรี่

บ้านที่มีแผงโซลาร์เซลล์แต่ไม่มีแบตเตอรี่จะยังคงต้องพึ่งพากริดหลังจากพระอาทิตย์ตกดิน แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์แก้ปัญหานี้โดยการจัดเก็บพลังงานส่วนเกินในเวลากลางวันเพื่อใช้ในเวลากลางคืน เมื่อการผลิตของแผงโซลาร์เซลล์เกินความต้องการของครัวเรือน ไฟฟ้าส่วนเกินจะชาร์จแบตเตอรี่ เมื่อพลบค่ำ เมื่อการผลิตหยุดลง ระบบจะเปลี่ยนไปใช้พลังงานแบตเตอรี่โดยอัตโนมัติ

กระบวนการเปลี่ยนผ่านนี้เกี่ยวข้องกับสามขั้นตอนหลัก:

• การเปิดใช้งานแบตเตอรี่: ระบบจัดเก็บเริ่มจ่ายไฟผ่านอินเวอร์เตอร์
• การแปลงกระแส: อินเวอร์เตอร์แปลง DC ที่เก็บไว้เป็นกระแสสลับ (AC) ที่ใช้งานได้
• การกระจายพลังงาน: แผงไฟฟ้าในครัวเรือนจะส่งกระแสไฟฟ้าไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้า

โดยทั่วไปแล้วแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ชาร์จเต็มที่จะสามารถจ่ายไฟให้กับบ้านได้เป็นเวลา 10-12 ชั่วโมงในเวลากลางคืน เมื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์พื้นฐานเท่านั้น เช่น ไฟส่องสว่างและพัดลม หน่วยขนาด 10 kWh อาจใช้งานได้นาน 13-14 ชั่วโมง เมื่อแบตเตอรี่หมด ระบบสมัยใหม่จะเปลี่ยนไปใช้พลังงานกริดอย่างราบรื่นโดยไม่หยุดชะงัก ซึ่งเป็นข้อมูลสำรองที่สำคัญในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงหรือการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ

การเลือกแบตเตอรี่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพในเวลากลางคืน เทคโนโลยีหลักสามอย่างครอบงำตลาดที่อยู่อาศัย:

• ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LFP): ตัวเลือกที่ต้องการสำหรับที่อยู่อาศัยซึ่งมีความปลอดภัยและเสถียรภาพทางความร้อนเป็นพิเศษ พร้อมรอบการชาร์จ 6,000-10,000+ รอบ
• นิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ (NMC): ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นในรูปแบบกะทัดรัด แต่มีอายุการใช้งานสั้นลงและมีความเสี่ยงต่อความร้อนสูงเกินไปมากกว่า LFP
• ตะกั่ว-กรด: ต้นทุนเริ่มต้นต่ำกว่า แต่ประสิทธิภาพการใช้งานแบบ deep-cycle ไม่ดี โดยทั่วไปต้องเปลี่ยนภายใน 3-5 ปี

องค์ประกอบทางเคมีเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งาน โดยทั่วไปแล้วแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอายุการใช้งาน 10-15 ปี เทียบกับวงจรการเปลี่ยนแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด 3-5 ปี ลักษณะการคายประจุยังแตกต่างกันอย่างมาก: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้ความจุ 80-90% ได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เกิดความเสียหาย ในขณะที่รุ่นตะกั่ว-กรดมีความเสี่ยงต่อความเสียหายเกินกว่าการคายประจุ 50-70% การกักเก็บพลังงานยังแยกแยะเทคโนโลยีเหล่านี้เพิ่มเติม ลิเธียมไอออนยังคงประสิทธิภาพ 95-98% ในระหว่างการชาร์จเมื่อเทียบกับ 80-85% ของตะกั่ว-กรด

ระบบการจัดการพลังงานอัจฉริยะทำหน้าที่เป็น "สมอง" ของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ ประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์จากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายไฟฟ้า แพลตฟอร์มขั้นสูงเช่น SEMS ของ GoodWe ให้การตรวจสอบที่ครอบคลุมผ่านแดชบอร์ดภาพที่แสดงเมตริกการผลิต การจัดเก็บ การบริโภค และเอาต์พุต ระบบเหล่านี้จัดลำดับความสำคัญของพลังงานให้กับอุปกรณ์ที่สำคัญอย่างชาญฉลาดในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ในขณะที่ยังคงรักษาฟังก์ชันการทำงานที่จำเป็น

การรวมระบบอัตโนมัติในครัวเรือนช่วยให้สามารถจัดสรรไฟฟ้าตามความต้องการ ลดของเสีย และยืดระยะเวลาการสำรองข้อมูล การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีการใช้พลังงานสูงในระหว่างวันอย่างมีกลยุทธ์ ซึ่งรวมถึงระบบควบคุมสภาพอากาศ เครื่องซักผ้า และปั๊มสระว่ายน้ำ สามารถประหยัดค่าสาธารณูปโภคได้ประมาณ 24.3% ในขณะที่ยังคงรักษาความจุของแบตเตอรี่ในเวลากลางคืน

การจัดการความลึกของการคายประจุ (DoD) ส่งผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่ การรักษาระดับการชาร์จให้อยู่ภายในคำแนะนำของผู้ผลิตช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพสูงสุด ระบบสมัยใหม่มีคุณสมบัติ "BatteryLife" ที่ปรับสถานะการชาร์จขั้นต่ำโดยอัตโนมัติตามอินพุตพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่ ป้องกันสภาวะการชาร์จต่ำเป็นเวลานานในช่วงที่มีเมฆมาก

การวางแผนพลังงานสำรองมีความสำคัญมากขึ้นท่ามกลางความไม่แน่นอนของกริดที่เพิ่มขึ้น การวิจัยระบุว่าแบตเตอรี่ขนาด 10kWh มาตรฐานโดยทั่วไปจะจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ในครัวเรือนที่จำเป็นเป็นเวลา 24 ชั่วโมง (ไม่รวมระบบทำความร้อน/ทำความเย็น) ในขณะที่บ้านที่ใช้พลังงานต่ำอาจใช้งานได้ 10-12 ชั่วโมง ขนาดที่อยู่อาศัยส่งผลกระทบอย่างมากต่อความทนทาน แบตเตอรี่เดียวกันสามารถจ่ายไฟให้กับอพาร์ตเมนต์ขนาดเล็กได้ 24-36 ชั่วโมง เทียบกับเพียง 3-6 ชั่วโมงในบ้านห้าห้องนอน

การวางแผนเฉพาะทางมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้ใช้อุปกรณ์ทางการแพทย์ ซึ่งต้องมีบัฟเฟอร์ความจุ 20% และการจัดเตรียมสำรองข้อมูล 48 ชั่วโมงโดยไม่มีอินพุตพลังงานแสงอาทิตย์ แผงโหลดวิกฤต (มีค่าใช้จ่ายประมาณ $200-300 สำหรับระบบ 10kWh) จัดลำดับความสำคัญของไฟฟ้าไปยังตู้เย็น ไฟส่องสว่าง และอุปกรณ์ทางการแพทย์ในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ

ความทนทานของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางคืนขึ้นอยู่กับการเลือกเทคโนโลยี รูปแบบการบริโภคในครัวเรือน และคุณภาพการจัดการระบบ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LFP) โดดเด่นด้วยความทนทานต่อรอบการทำงาน 6,000-10,000+ รอบ อายุการใช้งาน 10-15 ปี และความปลอดภัยที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับทางเลือกตะกั่ว-กรดที่ต้องเปลี่ยนทุก 3-5 ปี การใช้ไฟฟ้าในระหว่างวันอย่างมีกลยุทธ์สามารถขยายประสิทธิภาพในเวลากลางคืนในขณะที่ลดต้นทุนพลังงานได้มากกว่า 24%

การเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ต้องรักษาความลึกของการคายประจุ 20-80% และติดตั้งแผงโหลดวิกฤต ในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ ระบบขนาด 10kWh โดยทั่วไปจะจ่ายไฟให้กับเครื่องใช้ที่จำเป็นเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ซึ่งนานกว่าสำหรับครัวเรือนที่ใส่ใจเรื่องพลังงาน การเพิ่มประสิทธิภาพของระบบแสดงถึงขั้นตอนพื้นฐานไปสู่ความเป็นอิสระด้านพลังงานที่เชื่อถือได้ ทำให้มั่นใจได้ถึงความพร้อมใช้งานของพลังงานอย่างต่อเนื่องหลังจากพระอาทิตย์ตกดินและในระหว่างที่กริดล้มเหลว