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Veröffentlicht auf 9. September 2020 |
von Carolyn Fortuna
9. September 2020 durch Carolyn Fortuna
Energiespeicher für Privathaushalte, in denen Strom für den späteren Verbrauch vor Ort untergebracht ist, sind im Wesentlichen wiederaufladbare Batterien. Sie werden von Computern mit intelligenter Software gesteuert, um Lade- und Entladezyklen zu bewältigen, und tragen maßgeblich zur Leistung und Wirtschaftlichkeit von Smart Homes mit erneuerbaren Energien bei.
Natürlich sind mit einer nachhaltigen Energieversorgung und Energiespeicherung sowohl Herausforderungen als auch Chancen verbunden. Schauen wir uns einige der neuesten Forschungsergebnisse zum Energiespeicher für Privathaushalte an, um zu sehen, was auf diesem Gebiet passiert und was in naher Zukunft in diesem Bereich sauberer Verbrauchertechnologie wahrscheinlich auftauchen wird.
Bild abgerufen von nrel.gov
Die Erzeugung erneuerbarer Energie für Haushalte durch den Einsatz von Sonnenkollektoren wird immer häufiger, da die Installationskosten sinken und die Strompreise steigen. Sonnenenergie ist eine intermittierende Quelle, die nur tagsüber erzeugt wird und Witterungseinflüssen und saisonalen Schwankungen ausgesetzt ist.
Die Machbarkeit und Grenzen verschiedener erneuerbarer Energien, Energiespeicher, netzgebundener und netzunabhängiger Systeme sind reife Forschungsthemen in Wissenschaft und Technik.
Bild abgerufen von lbl.gov
Kapitalkosten und Komfort im Rahmen von Entscheidungen zur Energiespeicherung zu Hause
In der Erkenntnis, dass ein Smart-Home-Energiemanagementsystem für Verbraucher von entscheidender Bedeutung ist, um die Verwendung eines Energiespeichersystems (ESS) neben Haushaltsgeräten, der Erzeugung erneuerbarer Energien (RES) und Elektrofahrzeugen (EVs) intelligent und bequem zu verwalten, Huan Hou und Mitarbeiter Schlagen Sie ein ganzheitliches Modell vor, um die Präferenz der Benutzer bei der Planung der beteiligten physischen Ausrüstung unterschiedlicher Art zu zentrieren. Sie beschreiben auch die Vorteile einer speziellen Lade- und Entladestrategie sowohl für das ESS als auch für ein Elektrofahrzeug, wobei die Kapitalkosten berücksichtigt werden, um eine bessere Flexibilität und wirtschaftliche Vorteile zu erzielen und die Lebensdauer der Batterien zu verlängern. Sie kommen auf der Grundlage einer gemischten ganzzahligen linearen Programmierung zu dem Schluss, dass der Energieplan eines Smart Homes berücksichtigt werden kann, um sowohl die niedrigsten Kosten als auch den Komfort für die Benutzer zu gewährleisten.
Unwetterereignisse & Energiespeicherung
Ein Papier von Schmidt und Mitarbeiter schlägt ein mathematisches Modell für das Energiespeichermanagement zu Hause vor, das die Widerstandsfähigkeit des Hauses gegenüber Unwetterereignissen erhöht. Das Modell entscheidet automatisch im Voraus, wann mit dem Aufladen des ESS begonnen werden soll. Dazu formuliert es den Betriebszustand des lokalen Verteilungsnetzes, schätzt die Wahrscheinlichkeit eines Stromausfalls, der mit dem Auftreten starker Winde verbunden ist, und überwacht die meteorologischen Parameter und den Ladezustand des lokalen ESS. Die Ergebnisse zeigen Beiträge zur Erhöhung der elektrischen Belastbarkeit des Hauses, wobei der Standardbetrieb des ESS kaum beeinträchtigt wird.
Home Energy & Demand Side Management
In dieser Studie von wird ein intelligentes Multi-Objective-Demand-Side-Management (DSM) für mehrere Ziele vorgeschlagen Lokeshgupta und Sivasubramani. Im Allgemeinen befasst sich das DSM für Privathaushalte mit verschiedenen steuerbaren Geräten, die normalerweise je nach den Vorlieben der Verbraucher unterschiedliche Betriebszeitprioritäten haben. Aus diesem Grund wird das DSM-Problem als gemischtes ganzzahliges Optimierungsproblem modelliert. Diese Forscher zeigen, wie eine MOMILP-Technik (Multi-Objective Mixed Integer Linear Programming) das identifizierte DSM-Problem in Wohngebieten lösen kann.
Verteilungssichere Optimierung
Zhoa und Mitarbeiter Vergleichen Sie, wie Energiespeicher- und Nachfrageressourcen in Kombination mit intermittierender erneuerbarer Energieerzeugung inländischen Kunden die Möglichkeit geben sollen, ihren Stromverbrauch zu senken. Ihre Studie unterstreicht die Rolle, die eine intelligente Batteriesteuerung und Solargenerierung spielen können, um die Aufnahme erneuerbarer Energien zu erhöhen und gleichzeitig die Stromkosten der Kunden zu senken, ohne das tägliche Leben der Menschen zu beeinträchtigen. Durch eine Reihe von Interventionen stellen sie fest, dass die optimale Leistung eines Energiemanagementsystems für Privathaushalte durch Anwendung einer verteilungsstabilen Optimierung ermittelt wird, die unter Berücksichtigung der Unsicherheit als optimal effektiv und rechnerisch effizient eingestuft wird.
Bild abgerufen von energy.gov
V2H & BESS
Was passiert, wenn die Fahrzeug-zu-Haus-Fähigkeit (V2H) des verfügbaren Elektrofahrzeugs in Abstimmung mit einem Batterieenergiespeichersystem (BESS) unter der Kontrolle eines Hausenergiemanagementsystems verwendet wird? Zenali und Mitarbeiter erkennen an, dass bei der Stromerzeugung von Photovoltaik-Solarmodulen auf dem Dach Unsicherheiten bestehen, sodass der Lastbedarf eines Haushalts in den Strompreis in Echtzeit einbezogen wird. Sie implementieren einen zweistufigen stochastischen Prozess, bei dem ein künstliches neuronales Netzwerk (ANN) unter Verwendung einer historischen Zeitreihe trainiert wird und ein geeignetes analytisches Modell für die Kostenverschlechterung der Batterie in das Problem integriert wird.
Wie bestimme ich das optimale BESS?
Dieses Papier von Sharma und Team schlägt eine Methode zur Bestimmung der optimalen Größe eines BESS für ein typisches NZE-Haus (Net Zero Energy) mit einer Solar-Photovoltaikanlage auf dem Dach vor, um die jährliche Nettozahlung für Strom- und Batteriekosten zu minimieren. Sie bestimmen die optimale Batteriegröße durch Lösen eines Optimierungsproblems, das unter Verwendung von Stundenlast- und PV-Erzeugungsdaten für ein Haus in Südaustralien, der jährlichen Zahlungsrate der Batterie, dem Einzelhandelspreis (RP) und dem Einspeisetarif (FIT) formuliert wird. Darüber hinaus untersuchen sie die Auswirkungen von Zinssatz, RP und FIT auf die jährliche Nettozahlung. Sie stellen fest, dass bei den aktuellen Installationskosten von BESS und RP und FIT in Südaustralien die Verwendung eines lokalen BESS für den Hausbesitzer wirtschaftlich vorteilhaft ist.
Abschließende Gedanken
Was ist der größte Energieverbrauchssektor, der mehr als 1/3 des weltweiten Energiebedarfs ausmacht? Es ist die gebaute Umwelt, und mehr Richtlinien und Vorschriften müssen positive Anreize zur Reduzierung des Energiebedarfs und der Emissionen von Wohngebäuden durch die Stimulierung erneuerbarer verteilter Energieressourcen bieten.
Die derzeit am schnellsten wachsende verteilte Energiequelle ist die Stromerzeugung aus Solarphotovoltaik, die erreicht werden könnte 22% der globalen Stromerzeugung im Jahr 2050. Europa verwendet derzeit Einspeisetarife, um privaten Haushalten die Kosten für die Erzeugung von PV-Strom auf dem Dach zu erstatten. Haushalte erhalten in der Regel eine Subvention, wenn Strom in das Netz zurückgespeist wird. Alternativen sind jedoch erforderlich, da die Länder ihre Einspeisetarifkompensation verringern, wenn die Netzparität und die politischen Ziele erreicht sind.
Das Energiemanagement zu Hause ist eine der entscheidenden Komponenten für eine solche zukünftige Smart-Grid-Umgebung. Die dezentrale Stromerzeugung in Privathaushalten, insbesondere durch Photovoltaikanlagen, ist in vielen Teilen der USA bereits weit verbreitet Welt. Die Entwicklung von Batterien sowohl für Elektrofahrzeuge als auch für die stationäre Lagerung führt zu einem Massenmarkt für diese Batterien. Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage, eines stationären Batteriespeichers für Privathaushalte und eines Elektrofahrzeugs muss überlegt werden, da es vollständig in das Haus integriert ist.
Wir sollten alle Gespräche über solche Umbauten erneuerbarer Energien in unseren eigenen Wohnräumen führen.
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Über den Autor
Carolyn Fortuna Carolyn Fortuna, Ph.D. ist ein Schriftsteller, Forscher und Pädagoge mit einem lebenslangen Engagement für Umweltgerechtigkeit. Sie wurde von der Anti-Defamation League, der International Literacy Association und der Leavy Foundation ausgezeichnet.
Im Rahmen ihrer Portfolio-Veräußerung erwarb sie 5 Aktien von Tesla.
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