Elektros energijos kaupiklis: ateities energetikos pagrindas

     Visame pasaulyje, įskaitant ir Lietuvą, vyksta fundamentali energetikos sektoriaus transformacija. Elektros gamyba prasidėjo nuo iškastinio kuro deginimo, o šiais laikais vis labiau pasikliaujame atsinaujinančia energetika.  Saulės elektrinės, vėjo parkai, ir biomasė tampa vis populiaresniais pagrindiniais elektros energijos šaltiniais. Vis dėlto šių technologijų plėtra yra ribota dėl nepastovios energijos gamybos, kuri priklauso nuo gamtos sąlygų. Lietuvoje žiemą dienos yra trumpos su nedaug saulės, o vasarą – jos daug, tačiau energijos vartojimo poreikiai sumažėja.

     Dėl tokios priežasties vis didėja technologinis poreikis, užtikrinantis geresnį balansą tarp gamybos ir vartojimo. Tokia technologija – elektros energijos kaupiklis. Jis leidžia kaupti energijos perteklių ir panaudoti tada, kai jos reikia labiau (vakare ar naktį) – taip padedant dar labiau sutaupyti elektros išlaidoms. Ši technologija taip pat gali garantuoti stabilų, saugų, ir ekonomiškai efektyvų energijos tiekimą gyventojams, pramonei, ir valstybei.

Kas yra elektros energijos kaupiklis?

     Energijos kaupikliai, kitaip žinomi kaip baterijos ar akumuliatoriai – tai įrenginiai, su kuriais galima kaupti elektros energiją ir perduoti ją į tinklą arba panaudoti ją vėliau, kai reikia. Kaupikliai veikia tarsi tarpininkai tarp elektros energijos gamybos ir vartojimo, taip jie užtikrina elektros tiekimą net tada, kai gamyba ir poreikis nesutampa. Tai ypač naudinga vartotojams, naudojantiems saulės energiją, nes jos gamyba nėra reguliuojama pagal poreikį.

     Kaupiklių veikimo principas labai nesudėtingas – kai generuojama daugiau saulės energijos nei jos sunaudojama, perteklinė elektros energija nukreipiama ir laikomakaupiklyje. Kai vakare ar naktį elektros poreikis išauga, sukaupta energija gali būti panaudota buitinėms ar komercinėms reikmėms.

Elektros energijos kaupiklių rūšys

     Visumoje, elektros energijos kaupimo rinkoje yra įvairių tipų kaupiklių. Baterijos yra plačiausiai naudojamos ir greičiausiai tobulinamas elektros energijos kaupimo sprendimas. Baterijos taip pat greitai atsiperka bei nuolat mažėja jų kaina dėl augančios elektromobilių rinkos. Pagrindiniai tipai baterijų:

• Ličio geležies fosfato baterijos (LiFePO4) – tai laikoma ateities energijos sprendimu dėl savo pažangios technologijos, turinčios didelį našumą, ilgaamžiškumą, ir patikimą veikimą. Šios baterijos yra viena iš populiariausių technologijų, nuadojamų elektros energijos kaupikliuose tiek buityje, tiek pramonėje. Šios LiFePO4 baterijos pasižymi dideliu efektyvumu, galingumu, ir saugumu. Baterijos išsiskiria savo saugumu, nes ličio geležies fosfato chemija nėra jautri sprogimams, lyginant su kitomis ličio jonų baterijomis.

Baterijos atlaiko iki 10000 ciklų – tai prilygsta apie 15-20 metų gyvavimo. Prijungti įrenginiai gauna stabilią elektros srovę, nes baterija palaiko pastovią įtampą beveik iki visiško išsikrovimo. Baterijos taip pat atsparios temperatūrų kaitoms ir gali puikiai veikti nuo -20 iki +60 laipsnių.

• Ličio jonų baterijos (Li-ion) – išsiskiria aukštu energijos tankiu, kuris viršija 250 Wh/kg. Taip pat pasižymi ilgaamžiškumu (10-15 metų veikimas) ir sparčiu įkrovimu dėl integruotų unikalių elektrocheminių savybių. Ličio jonų baterijos išlaiko įkrovą daug ilgiau nei kitos įkraunamos baterijos. Dėl šios savybės, ličio jonų baterijos yra populiariausios tiek tarp individualių, tiek tarp verslo vartotojų. Jos yra naudojamos tiek pramonėje, tiek buityje ir pasižymi aukštu efektyvumu, iki 95%. Šio tipo baterijos yra kiek brangesnės, bet dažnai yra daug ekonomiškesnės ilgalaikėje perspektyvoje dėl savo ilgaamžiškumo ir didelio efektyvumo.

Baterijos turi kelis trūkumus: aukšta kaina (nors kiekvienais metais mažėja apie 5%); žaliavų tiekimo problema; ir perdirbimo iššūkiai.

Kokią svarbą turi elektros energijos kaupikliai?

Kaupikliai padeda išnaudoti atsinaujinančios elektros energijos potencialią, nes:

• Gali balansuoti tinklą: kaupia perteklinę energiją ir išleidžia ją elektros energijos naudojimo piko metu. Ši sukaupta perteklinė energija gali būti saugoma nuo kelių valandų, iki kelių dienų ar net dar ilgiau priklausomai nuo baterijos talpos ir technologijos.
• Stabilizuoja vartotojų elektros kainas: daugiau energijos kaupiama naktį, kai energija pigesnė, tačiau išnaudojama brangesniu paros metu. Šis energijos optimizavimas leidžia maksimaliai išnaudoti sukauptą energiją bei sumažinti elektros išlaidas. Tad, kaupikliai tokiu būdu ne tik didina efektyvumą, bet ir suteikia daugiau lankstumo ir nepriklausomybės nuo elektros tiekėjų.
• Didina nepriklausomybę nuo tinklo ir apsaugo nuo elektros tiekimo sutrikimų: kaupikliai gali veikti ir kaip atsarginiai energijos šaltiniai, jei elektros tiekimas nutrūksta. Kaupikliai yra efektyvi apsaugos priemonė nuo elektros tiekimo trigdžių, nes automatiškai pradeda tiekti energiją kai pagrindinis tiekimas nutrūksta.

Pagrindiniai aspektai renkantis kaupiklį

Renktantis kaupiklį, svarbu įvertinti ne tik tinkamą kainą, bet ir visus techninius bei praktinius parametrus:

1. Kaupiklio talpa (kWh)
   1. Kaupiklio talpa turėtų būti proporcinga saulės elektrinės galiai bei Jūsų namo ar verslo elektros energijos suvartojimui. Jei kaupiklis bus per mažas, neužteks talpos sukaupti visos dienos pertekliaus, tad dalis energijos vis tiek nukeliaus į tinklą. Jei kaupiklis bus per didelis, už jį permokėsite ir jo galimybės liks pilnai neišnaudotos.

Patarimas: dažniausiai rekomenduojama rinktis kaupiklį, kurio talpa sudaro 0,5-1 paros suvartojamos energijos. 10 kWh kaupiklis su 5 kW galios keitikliu garantuoja efektyvų elektros energijos kaupimą namų ūkiui.

2. Efektyvumas ir ilgaamžiškumas
   1. Kaupiklio efektyvumo rodiklis parodo, kiek energijos paverčiama naudinga energija. Aukštesnis efektyvumas savaime prilygsta mažesniems energijos nuostoliams. Svarbu žinoti – ne visi kaupikliai gali veikti izoliuotu ,,back-up‘‘ režimu. Jei norite užtikrinti nenutrūkstamą elektros energijos tiekimą net jei dingsta įtampa tinkle, turėtumėte pasirinkti kaupiklį su būtent tokia funkcija
3. Integracija
   1. Svarbu įsitikinti, kad kaupiklis būtų lengvai suderinamas su Jūsų turima saulės elektrine ir planuojamu ar turimu hibridiniu inverteriu. Pasidomėkite ar kaupiklis turi modernius sprendimus, leidžiančius realiu laiku matyti kur keliauja energiją per Jūsų mobilųjį įrenginį.
   2. Jei turite ar planuojate turėti elektromobilį, turėtumėte atkreipti dėmesį ar norimas kaupiklis yra suderinamas su elektromobilio įkrovimo technologija.
4. Kaina ir atsiperkamumas
   1. Kaupiklių kaina priklauso nuo:
      1. Galios ir talpos – didesnė galia ir talpa didina kaupiklio kainą
      2. Įrenginio efektyvumas – kuo aukštesnis efektyvumas, tuo kaina didesnė

• Gamintojo patikimumas – dažniausiai geriau žinomi gamintojai, garantuoja aukštesnės kokybės produktus, tačiau už aukštensę kainą.

Kaip elektros energijos kaupiklis naudojamas buityje?

Gyventojai vis dažniau pradeda rinktis saulės elektrinių sprendimus namams, bet be energijos kaupiklio dalis energijos būna neišnaudota. Šiuo atveju, kaupkliai naudingi, nes:

• Yra galimybė kaupti energiją dieną, o panaudoti ją tik tamsesniu paros metu.
• Galimybė mažinti sąskaitas už elektrą.
• Kaupikliai garantuoja energijos tiekimą dingus elektros tiekimui iš tinklo.

Kaip elektros energijos kaupiklis naudojamas pramonėje?

     Pramonės sektoriuje elektros tiekimo sutrikimas gali turėti didelių ir skaudžių pasėkmių, dėl sustojusio gamybos proceso. Tad, energijos kaupimo sistema tampa patikimu sprendimu, kuris užtikrina nepertraukiamą veiklą. Didelės įmonės ir pramoniniai centrai naudoja kaupiklius, nes:

• Gamybos linijos ir procesai veikia net dingus elektrai, nes kaupiklis automatiškai perjungia sistemą į vidinį energijos tiekimą.
• Automatiniai procesai taip pat nenutrūksta – tai ypač svarbu įmonėms, kuriose veikia kompiuterizuotos gamybos linijos.

Kaupiklių privalumai ir trūkumai:

Privalumai:

• Nepriklausomybė nuo elektros tiekėjų
  • Su kaupiklio pagalba galite mažinti priklausomybę nuo elektros tinklų tiekėjų, tad išvengiate problemų susijusių su elektros tiekimo trigdžiais bei dažnai kintančiomis elektros kainomis.
• Ekonominė nauda
  • Kaupikliai geba saugoti sukauptą energiją ir ją naudoti kai elektros kainos yra didesnės arba piko valandomis, taip mažinant sąskaitas už elektrą.
  • Pradinė kaupiklių kaina yra gan didelė, tačiau ilgainiui, kaupikliai atsiperka ir padeda sutaupyti elektros išlaidoms.
• Aplinkosauga
  • Naudodami kaupiklius ir juose sukauptą saulės energiją, galite sumažinti savo anglies pėdsaką bei prisidėti prie CO2 emisijos mažinimo.
• Energijos saugojimas ilgesniam laikui
  • Naudodami kaupiklį, galite kaupti elektros energijos perteklių vasarą ir naudoti jį žiemą, kai elektros gamyba būna mažesnė.

Trūkumai:

• Pradinė investicija
  • Reikėtu apsvarstyti Jūsų finansinius aspektus ir galimybes, nes kaupikliai gali būti brangūs ir pradinė investicija į jų įsigyjmą ir įrengimą gali būti didelė.
• Reikalinga priežiūra
  • Kaupikliams reikalinga reguliari techninė priežiūra tam, kad būtų užtikrintas efektyvus veikimas ir ilgaamžiškumas.
• Ribota talpa
  • Kaupikliai turi galimybę kaupti ir saugoti energiją, tačiau jų talpa yra ribota ir jų gali neužtekti jei energijos poreikis per didelis.