Kodune elektrienergiasalvesti

Kodune elektrienergiasalvesti (inglise keeles Electrical Energy Storage, EES) on seade või seadmete süsteem, mille abil salvestatakse kodumajapidamises alternatiivenergia tootmisest saadud elektrienergiat. Tegemist on akupangaga, mis võimaldab ülejäävat (ületoodetud) energiat salvestada kasutamiseks ajal, mil energiatootmist ei toimu. Elektrienergia salvestamise vajadus on kasvanud jõudsalt päikesepaneelide kasutamise kasvuga, kuna päevasel ajal päikesepaneelide abil toodetud elektrit suudetakse efektiivselt ära tarbida vaid kuni 40% ulatuses. Suurimad tootjad Euroopas ja Põhja-Ameerikas on sonnen GmbH, LG Chem, Tesla, Enphase Energy ja Mercedes-Benz Energy. Akupank – elektrienergia salvestamiseks mõeldud seade. Ekslikult peetakse sõna akupank kasutamisel silmas vaid väikesemahulisi akupangalahendusi, mida kasutatakse erinevate nutiseadmete laadimiseks. Tegelikult võivad aga akupangaks olla eri mahutavuse ja võimsusega seadmed ja süsteemid. Inverter – antud kontekstis solaar-inverter ehk seade, mille abil muundatakse päikesepaneelide toodetav elekter alalisvoolu näol (DC) vahelduvvooluks (AC), mis on sobilik akupankadesse elektri salvestamiseks või tagasi elektrivõrku saatmiseks . Päikesepaneelidega toodetud elektri toodang on sõltuv kellaajast või ilmastikust. Akupankade süsteemi abil saab kasutada heade tingimuste ajal toodetud elektrit, et hoida majapidamisseadmed töös siis, kui päikesepaneelide tootlikkus on madal. Samuti tõstab see elektriga varustatuse kindlust, kuna elektrikatkestuste ajal on võimalik tarbida eelnevalt salvestatud elektrienergiat. Selleks, et eluruumides tarbijale kasulikku süsteemi pakkuda, peavad olema seadmete hoolduskulud väiksemad ning peamiselt võrreldakse süsteeme kWh hinna järgi (€/kWh). Praegu on kõige tavapärasemad olnud pliiakusid kasutavad akupankade süsteemid nende madalate investeerimiskulude tõttu, kuid suuremat investeeringut nõudvad liitium-ioonakud on leidmas järjest rohkem kasutust nende suure efektiivsuse ning suure laadimistsüklite arvu tõttu. Uute tehnoloogiate arenedes pannakse rõhku naatrium-ioonakude arendamisele, kuna naatriumi leidub maakoores tunduvalt rohkem (2,36% maakoore massist) kui liitiumi (0,06% maakoore massist). Samuti limiteerib liitiumi potentsiaalset kasutamist selle laialdane kasutamine erinevates seadmetes nagu sülearvutite ja mobiiltelefonide akudes. Saksamaal Karlsruhe Tehnoloogiainstituudi käivitatud projekt "SafetyFirst" uurib rohkem kui 20 kodumajapidamises kasutamiseks ette nähtud liitium-ioonakupanga ohutust, kuna ohutusregulatsioonid, mis seadmetele siiani kehtivad, on koostatud pliiakusid silmas pidades. Uurimuse tulemusena peaksid selguma täpsemad nõuded, mida elektrienergia salvestussüsteemidele rakendada, et liitium-ioonakude kasvaval turul ohutuse taset hoida. Sonnen on Saksamaa suurim akupankade tootja. Peamine toode on sonnenBatterie Eco Compact – kõikehõlmav elektrienergiasalvesti, milles sisaldub inverter, liitium-ioonakumoodulid, targa energiakasutuse tarkvara ning mõõtetehnoloogia. Süsteemi mahutavus on 4–16 kWh, viimane hõlmab nelja 4 kWh moodulit. Väljundvõimsus on 3–5 kW, eluiga 10 000 laadimistsüklit või 10 aastat. Sonnen GmbH on ka välja tulnud sonnenAppiga, mille abil on võimalik jälgida oma energiatootmist ja -kasutust. Kodumajapidamistele on ette nähtud akupanga variant RESU, mis on 3,3–9,8 kWh suurune süsteem. LG Chem RESU kasutab liitium-ioonakusid ning seda saab kasutada nii võrku lülitatuna kui eraldiseisva süsteemina. 6,5 kWh akupank on kompaktse suurusega ning kaalub 52 kg. Väljundvõimsusega 4,2 kWh ning kuni 6000 laadimistsükliga töötab RESU efektiivselt temperatuuril −10 kuni 45 kraadi. RESU on mõeldud sisetingimustesse paigaldamiseks. Akupanga süsteemi soetamisel on lõpptarbijale üheks määravaks teguriks akupanga sobivus teiste tootjate inverteritega. Süsteemi soetamisel, kus ei sisaldu integreeritud inverterit, tuleb lõpptarbijal arvestada lisakulutustega. RESU kasutamiseks sobilikud inverterid on keskmisest madalamast hinnaklassist. Kodumajapidamistele pakutakse lahendust Powerwall 2, mis on 14 kWh mahutavusega ja 5–7 kW väljundvõimsusega liitium-ioonakupanga süsteem. Tegemist on samuti kõik-ühes lahendusega ehk akupangaga on kaasas juba integreeritud inverter. Süsteem kaalub kokku 122 kg ning on mõeldud nii sise- kui ka välistingimustesse paigaldamiseks. Sarnaselt teiste tootjatega on ka Powerwall 2 puhul võimalik paigaldada mitu akupanka järjest suurema energiatarbe korral. Toote teeb eriliseks sama hinnaklassi puhul tunduvalt suurem akupanga süsteem (14 kWh), samuti on disaini muudetud, et tarbijal oleks lihtsam majapidamisse süsteeme paigutada. Powerwall 2 on mõeldud ka kasutamiseks koos Tesla uue tootega Solar roof, kus kasutatakse maja katusena päikesepatareimooduleid. Enphase AC Battery on 2017. aastal turule tulemas integreeritud elektrienergiasalvestiga, mis mahutab 1,2 kWh elektrienergiat ning koosneb liitium-raudfosfaatakudest. Seadmele on lisatud mikroinverter. Kuigi väljundvõimsus on võrreldes teistega väga väike, on süsteem paindlik, kuna mahutavuse suurendamiseks saab lisada akusid juurde. Eluiga on 7300 laadimistsüklit ning seadet saab paigaldada vaid sisetingimustesse. Tuntud Saksa autotootja on toonud turule modulaarse akupangasüsteemi, mida saab vastavalt vajadusele valida vahemikus 2,5–20 kWh. Kasutatud on liitiummangaanakusid ning täislahenduse jaoks sobib vaid teise saksa tootja SMA toodetud inverter. Süsteemi eeliseks on kõrge laadimistsüklite arv. 2022. aastal oli elektrienergia salvestussüsteemide turuväärtus hinnanguliselt 6,81 miljardit eurot. Selles mängisid lisaks olmeelektrienergiasalvestitele suurt rolli ka akusüsteemide kasutamine elektri- ja hübriidautodes. 2016. aasta esimeses pooles müüs Saksamaal EES süsteeme kõige rohkem sonnen GmbH, paigaldades eluruumidesse 3300 elektrienergia salvestamise süsteemi, USA-s on aga suurim turuosa Tesla käes. Üks akupanku iseloomustav tunnus on reposit ready, st kas seade teeb koostööd Repositi ettevõtte mudeliga. Reposit sisaldab võimalust müüa osa oma akupangas talletatud energiast võrku siis, kui energiaettevõttel seda vaja on – sel ajal, kui elektrienergia hind on kõrge. Tavakasutaja jaoks tähendab see mingi protsendi oma täis aku energiast loovutamist, vastutasuks teenib klient selle pealt raha. Nii ülaltoodud Tesla, LGChem kui ka Enphase Energy on teatud inverterite puhul võimelised selle võrguga liituma, kuid sonnen on tekitanud sarnase lahenduse oma akupanga tarbijate vahel. Eestis on elektrienergia salvestamise tehnoloogiaid arendatud mitmel pool, üks suuremat vastukaja saanud projekt on elektrienergiat salvestava alajaama prototüüp, mis valmis Tallinna Tehnikaülikooli teadlaste ja Harju Elektri koostöös. Seade kasutab samu põhimõtteid, mida olmeakupankade puhul ehk elektritarbimise ajalist optimeerimist. Prototüüp töötab liitium-raudfosfaatakudel, mis mahutavad kokku 24 kWh elektrienergiat, kuid neid saab kasutada ka suuremate projektide puhul. Lahenduse hinnas loodetakse konkureerida kohalikul turul ka suuremate ettevõtetega. Silva, G., Hendrick P., 2015. Lead–acid batteries coupled with photovoltaics for increased electricity self-sufficiency in households. http://www.energymatters.com.au/residential-solar/battery-ready-solar/ Vaadatud 31.10.2016 IEC, Electrical Energy Storage White Paper, 3. https://web.archive.org/web/20161119191303/http://www.iec.ch/whitepaper/pdf/iecWP-energystorage-LR-en.pdf Vaadatud 31.10.2016 IEC, Electrical Energy Storage White Paper, 41. https://web.archive.org/web/20161119191303/http://www.iec.ch/whitepaper/pdf/iecWP-energystorage-LR-en.pdf Vaadatud 31.10.2016 Tartu Ülikool, Füüsikalise keemia ja Rakenduselektrokeemia õppetoolid, 2015. Power to Gas – Ülevaade momendi tehnoloogilistest võimalustest ja mõningatest lahendustest, 83, 86. https://web.archive.org/web/20161127221653/http://elering.ee/public/Infokeskus/Uuringud/Power_to_Gas_2015.pdf Karlsruhe Institute of Technology, 2016. Solar power home storage systems put to test. https://www.sciencedaily.com/releases/2016/06/160613090726.htm Vaadatud 31.10.2016 https://web.archive.org/web/20161127215951/https://www.sonnenbatterie.de/en-us/node/110 Vaadatud 31.10.2016 https://www.solarquotes.com.au/battery-storage/comparison-table Vaadatud 31.10.2016 https://web.archive.org/web/20161127220232/http://www.rpc.com.au/catalog/lg-chem-lithium-ion-battery-6400wh-48v-p-4164.html Vaadatud 31.10.2016 https://electrek.co/2016/10/28/tesla-powerwall-2-game-changer-in-home-energy-storage-14-kwh-inverter-5500 Vaadatud 31.10.2016 Enphase Energy https://enphase.com/en-us/products-and-services/storage Vaadatud 31.10.2016 Mercedes-Benz Energy https://web.archive.org/web/20161128135318/https://www.mercedes-benz.com/en/mercedes-benz-energy/energy-storage-home-private-customers/ Vaadatud 31.10.2016 http://www.marketsandmarkets.com/PressReleases/battery-energy-storage-system.asp Vaadatud 05.11.2016 http://www.pveurope.eu/News/Energy-Storage/EuPD-Research-German-battery-energy-storage-companies-with-strong-presence-also-internationally Vaadatud 31.10.2016 Reposit Power http://www.repositpower.com/ Vaadatud 31.10.2016 Novaator, 2015. Elektrienergiat talletav alajaam annab hoogu taastuvenergia tootmisele. http://novaator.err.ee/v/tehnika/b4e44154-ddc3-429c-ac31-0ceedaeae197/elektrienergiat-talletav-alajaam-annab-hoogu-taastuvenergia-tootmisele Vaadatud 31.10.2016