Hybride zonnesystemen zijn een steeds populairdere keuze voor het omarmen van hernieuwbare energie, door zonne-energiesystemen te combineren met een kostenefficiënt gebruik van het openbare elektriciteitsnet. Dit artikel legt de belangrijkste componenten van deze systemen uit en biedt enige begeleiding bij het kiezen van de juiste hybride zonnestelsel voor uw wensen.
Inhoudsopgave
De marktgroei van hybride zonnesystemen
Een introductie tot hybride zonnesystemen
Componenten van een hybride zonnestelsel
Hoe kiest u de juiste grootte van uw hybride zonnesysteem?
Laatste gedachten
De marktgroei van hybride zonnesystemen
De wereldwijde markt voor zonnesystemen groeit in een zeer gezond tempo, grotendeels door een combinatie van stijgende kosten voor het openbare elektriciteitsnet en overheidssteun voor hernieuwbare energiesystemen in huis. De residentiële markt ziet meer flexibiliteit en kostenefficiëntie in het hebben van een thuissysteem dat optimaal gebruikmaakt van zonne-energie en het vinden van manieren om de noodzaak om afhankelijk te zijn van het openbare net te minimaliseren.
Omdat hybride zonnesystemen uit meerdere componenten bestaan, kan de wereldwijde markt het beste worden gemeten aan de hand van de groei van hybride zonne-omvormers, die de essentiële 'intelligentie' vormen in een hybride zonnesysteem. Als we kijken naar de periode van 2023 tot 2032, wordt de wereldwijde markt voor hybride zonne-omvormers geprojecteerd op een samengestelde jaarlijkse groeivoet (CAGR) van 9.2%, van US$ 7.39 miljard in 2023 tot ongeveer US$ 16.32 miljard in 2032.
De wereldwijde markt zou naar verwachting nog sterker groeien als de installatiekosten van de belangrijkste onderdelen, met name de kosten van de omvormers, niet zo hoog zouden zijn en het niet zo lang zou duren voordat de investering zich terugverdient.
Een introductie tot hybride zonnesystemen
Hybride zonnesystemen combineren elektriciteit die wordt opgewekt door zonnepanelen met elektriciteit die wordt opgewekt door het openbare elektriciteitsnet en slaan de verzamelde elektriciteit op in een batterijopslagsysteem.
Hybride 'energiesystemen' combineren daarentegen elektriciteit die door meerdere bronnen wordt opgewekt. Voorbeelden hiervan zijn zonne-energie, windturbines, waterkrachtcentrales, het openbare elektriciteitsnet en zelfstandige brandstofgeneratoren.
Of het hybride systeem nu alleen zonne-energie gebruikt of gemengde bronnen integreert, de principes zijn hetzelfde. Energie wordt opgevangen, gereguleerd en opgeslagen als gelijkstroom (DC) in een batterijbank, die vervolgens beschikbaar wordt gesteld aan het huis door eerst om te zetten in wisselstroom (AC) en vervolgens wordt gebruikt door huishoudelijke apparaten indien nodig.
Energiesystemen die alleen het openbare elektriciteitsnet gebruiken, worden 'tied-grid' of 'grid-tied' systemen genoemd. Zonnesystemen die op zichzelf staan, alleen de energie van zonnepanelen (en/of andere energiebronnen) gebruiken en geïsoleerd zijn van het openbare elektriciteitsnet, worden 'off-grid' genoemd.
Hybride zonnesystemen kunnen schakelen tussen verschillende netmodi, afhankelijk van de beschikbare energiebronnen. Juist deze aanpasbaarheid maakt hybride zonnesystemen tot een steeds populairdere keuze.
In een stabiel elektriciteitsnet, waar de stroomvoorziening van nutsbedrijven betrouwbaar en consistent is, biedt een hybride systeem huishoudens flexibiliteit en kostenbesparing.
- Als er voldoende zonne-energie beschikbaar is, kan het huis deze energie voor alle doeleinden gebruiken en bespaart het op de energiekosten.
- Als het bewolkt is en er niet voldoende zonne-energie is, kan de woning de batterijopslag 'aanvullen' met goedkopere daluren-elektriciteitsvoorzieningen van het nutsbedrijf.
- Als er voldoende zonne-energie beschikbaar is en de accu's vol zijn, kan de overtollige elektriciteit die door het zonnesysteem thuis wordt opgewekt, worden teruggeleverd aan het openbare net. Het nutsbedrijf kan de overtollige elektriciteit dan inkopen of crediteren.
In een onstabiel netwerksysteem, waar frequente stroomuitval of lastafschakeling kan betekenen dat er vele uren per dag geen stroom is, voorziet het hybride zonnesysteem het huis van stroom uit de opgeslagen batterijen. Wanneer er netstroom beschikbaar is, wordt deze gebruikt om de batterijen bij te vullen, ter aanvulling van de zonne-energie.
Componenten van een hybride zonnestelsel
Het bovenstaande diagram van Xiamen Nacyc Nieuw Energiebedrijf toont elk van de belangrijke onderdelen van het hybride zonnesysteem: de fotovoltaïsche panelen, de lithium-ionbatterij en de hybride omvormer. Ook wordt getoond hoe deze worden aangesloten op het openbare elektriciteitsnet en op de woning.
Zonnepanelen (PV)
Deze compleet systeem van United Energy toont een set van vier fotovoltaïsche zonnecellen (PV) panelen en alle andere componenten. Het werkelijke aantal benodigde panelen is afhankelijk van de benodigde capaciteit en deze kosten US$ 0.30 tot US$ 0.50 per watt.
Zonnepanelen, zonnecelpanelen of fotovoltaïsche zonnepanelen zijn de meest zichtbare componenten van het hybride zonnesysteem. Deze panelen gebruiken een reeks fotovoltaïsche cellen (PV) die elektronen exciteren, die vervolgens door een circuit worden geleid om gelijkstroom te genereren, die direct kan worden gebruikt om apparaten van stroom te voorzien, of vaker om te worden opgeslagen in batterijen voor later gebruik.
De zonnepanelen worden doorgaans op het dak geïnstalleerd, hetzij in een hoek boven de dakpannen, hetzij staand op een plat dak. Voor een plat dak kan de gebruiker de panelen kantelen naar het sterkste zonlicht, terwijl het bij plaatsing boven de dakpannen normaal is om de kant te selecteren die de meeste zon ziet.
Het aantal panelen dat geïnstalleerd moet worden, hangt af van het energieverbruik van de gebruiker, de stabiliteit van het lokale elektriciteitsnet en de hoeveelheid zonlicht die beschikbaar zal zijn.
Lithium-ionbatterijbank
Wanneer energie wordt opgevangen, hetzij via zonnepanelen of via het net, wordt deze opgeslagen in een reeks lithium-ionbatterijen. In kleinere systemen kunnen de batterijen los van elkaar staan in plaats van in een batterijkast, maar ze zijn nog steeds met elkaar verbonden als een reeks.
De hoeveelheid batterijopslag die nodig is, hangt af van de huishoudelijke stroomverbruiksvereisten van de gebruiker en in hoeverre de gebruiker onafhankelijk wil blijven van het lokale net. Hoe meer stroom er wordt opgeslagen, hoe meer elektriciteit beschikbaar is voor 'off-grid'-gebruik.
Hybride omvormer
Hybride zonne-omvormers alle energieoverdrachten, -regelingen en -omzettingen tussen de batterijen, het elektriciteitsnetwerk van het huis en het openbare elektriciteitsnet verzorgen.
Moderne intelligente energiebeheersystemen zorgen ervoor dat de omvormer:
- beheer de lading en opslag van het zonnepaneel,
- controleer de batterijlaadniveaus,
- schakelen tussen openbaar net en batterijgebruik,
- opgeslagen DC-stroom omzetten in AC,
- elektriciteit leveren aan het huis,
- overtollige stroom terugleveren aan het openbare net,
- realtimegegevens naar de cloud en lokale computers sturen.
Het is belangrijk om te plannen voor een omvormer met de capaciteit om de voldoende gelijktijdige AC-conversie te leveren die het huis nodig heeft. Een eenvoudig voorbeeld: magnetrons, waterkokers, ovens en verwarmingen (of airco) kunnen allemaal afzonderlijk ongeveer 2-5 kW vragen. Als ze allemaal samen worden gebruikt, zal dit een zeer hoge gelijktijdige belasting op de omvormer plaatsen, die kan trippen als er meer vermogen wordt afgenomen dan de omvormer kan converteren. Intelligente systemen helpen u om overmatige vraag te beheren zonder dat het systeem tript.
Overige onderdelen
De belangrijkste componenten in een compleet systeem zijn de zonnepanelen, hybride omvormer, opslagbatterijen en monitoringsoftware. Ze kunnen ook fittingen, bekabeling en in sommige gevallen een complete gereedschapsset bevatten.
Hoe kiest u de juiste grootte van uw hybride zonnesysteem?
Bij het selecteren van de juiste grootte van het systeem voor het gewenste gebruik, moet de leverancier kunnen helpen met berekeningen. Een spreadsheet kan helpen en de leverancier kan er een voor u hebben.
Belangrijke factoren om te plannen zijn gebaseerd op het verwachte dagelijkse en gelijktijdige gebruik, in kilowatt. Dit kan worden bepaald aan de hand van maandelijkse rekeningen voor nutsvoorzieningen, om het maandelijkse kilowattverbruik te schatten, en dit moet vervolgens worden verdeeld in een dagelijkse hoeveelheid. Het is onwaarschijnlijk dat dit een gedetailleerde urenopname oplevert, maar het is nuttig om na te denken over piekgebruikstijden in plaats van gemiddelden. Bijvoorbeeld, koken tijdens de maaltijd kan het gebruik van apparatuur met een hoog wattage, oven, magnetron, andere keukenapparatuur omvatten, terwijl er ook energie wordt gebruikt voor verwarming van het huis, waterverwarming, tv en internet thuis.
Als het de bedoeling is om een overschot aan te leggen om terug te leveren aan het openbare net, dan moet de schatting rekening houden met dat overschot. Natuurlijk moeten al deze schattingen uiteindelijk leiden tot een systeem dat binnen het budget past, evenals de waarschijnlijke hoeveelheid consistent zonlicht die beschikbaar is. Compromissen kunnen nodig zijn om de juiste grootte van het systeem te vinden.
Het is belangrijk om op te merken dat hybride zonnesystemen een grote initiële investering vereisen, voor de aanschaf van alle apparatuur, installatie en aansluiting. Het rendement op de investering is waarschijnlijk over meerdere jaren, in plaats van maanden, dus verwachtingen moeten worden beheerd bij het bouwen van een systeem op basis van pure kostenbesparing.
Laatste gedachten
Hybride zonnesystemen maken optimaal gebruik van de combinatie van hernieuwbare zonne-energie en selectief gebruik van het openbare elektriciteitsnet. Het belangrijkste systeemonderdeel dat slimme combinatie mogelijk maakt, is de intelligente hybride omvormer, met energiebeheersystemen die de controle aan de thuisgebruiker geven.
Er is een ruime keuze aan hybride systemen beschikbaar, die allemaal de hoofdcomponenten van zonnepanelen, opslagbatterij-arrays en een moderne hybride omvormer bevatten, met slimme software. De uitdaging voor de gebruiker is om te beslissen welke capaciteit gewenst is, welk gebruik van het openbare net de voorkeur heeft (of noodzakelijk is in een onstabiele netomgeving) en vervolgens welke systeemgrootte nodig is om dat aan te kunnen. De capaciteit wordt bepaald door hoeveel panelen nodig zijn om voldoende zonlicht op te vangen, hoeveel opslagbatterijen nodig zijn om voldoende stroom vast te houden voor alle toepassingen en welke DC/AC-conversiecapaciteit de omvormer aankan voor elke gelijktijdige vraag.
Kosten zijn een belangrijke factor, aangezien de meeste kosten een investering vooraf zijn, in de aankoop en installatie van de componenten, en de ROI waarschijnlijk over een lange periode zal zijn. Echter, waar er een onstabiel elektriciteitsnet is, kunnen hoge investeringskosten acceptabeler zijn voor de noodzaak van regelmatige stroom. Leveranciers kunnen prijzen per complete set hanteren, maar velen hanteren prijzen in US$ per watt, dus nogmaals, het is belangrijk om de benodigde capaciteit te weten.
Potentiële kopers willen de beschikbare keuzes vergelijken. Meer informatie over de brede selectie van beschikbare hybride zonnesystemen en hun individuele componenten is te vinden in de online showroom op Cooig.com.
