家庭用エネルギー貯蔵システムは、停電時の安定性を高め、ピーク・バレー料金を通じて電気料金を削減し、クリーンエネルギーの利用を支援するためにますます重要になっています。これらのシステムは、余剰の再生可能エネルギーを蓄え、高需要時や停電時に電力を供給し、コストを節約し、持続可能性を促進します。採用が進むにつれ、これらのシステムが安全で、スマートで、効率的であることを保証することが、一般的な家庭用電化製品としての統合にとって重要です。
なぜ家庭用エネルギー貯蔵システムを使用する必要があるのか
今日の急速な技術変化とエネルギー転換の加速の時代において、家庭用エネルギー貯蔵バッテリーシステムは静かに公衆の視野に入り、多くの家庭の注目の的となりつつあります。暑い夏の日に停電が発生し、家庭のエアコンが使えず、冷蔵庫が故障の危機にさらされ、暑さに耐えながら電力の復旧を不安に待つしかない経験をしたことがありますか？毎月の電気料金が上昇していることに気づき、エネルギーとお金を節約する方法を見つけたいと思っていませんか？家庭用エネルギー貯蔵バッテリーシステムは、これらの問題を解決する鍵となるかもしれません。
近年、再生可能エネルギーへの世界的なエネルギー構造転換の加速に伴い、太陽エネルギーや風力エネルギーなどのクリーンエネルギーが家庭用電力の分野でますます広く使用されるようになっています。しかし、これらのクリーンエネルギーは自然条件に制約され、発電が不安定であるという問題を抱えています。例えば、太陽エネルギーは昼間にしか利用できず、風力エネルギーは不確実です。このため、家庭用エネルギー貯蔵の需要がますます緊急になっています。同時に、グリーンエネルギーの開発を促進し、電力網の圧力を軽減するために、世界中の政府が奨励政策を導入し、家庭用エネルギー貯蔵バッテリーシステム市場に強力な推進力を注入しています。
市場調査機関のデータによれば、世界の家庭用エネルギー貯蔵システム市場は過去数年間で急速な成長を示しています。2023年には、世界の家庭用エネルギー貯蔵システム市場の売上高は87.4億ドルに達し、2029年には498.6億ドルに急増し、年平均成長率（CAGR）は33.68%に達すると予測されています。ヨーロッパやアメリカの一部の先進国では、家庭用エネルギー貯蔵システムの普及率が着実に増加しています。ヨーロッパの家庭用エネルギー貯蔵のリーダーであるドイツを例にとると、中国の多くの家庭がエネルギー貯蔵設備を設置しており、エネルギー自給率を効果的に向上させるだけでなく、電力網のピーク圧力を緩和するのに大きく貢献しています。アメリカでは、エネルギー価格の変動や頻繁な自然災害による停電リスクの増加などの要因により、ますます多くの家庭が電力供給の安定性と安全性を確保するためにエネルギー貯蔵バッテリーシステムを装備することを選択しています。
家庭用エネルギー貯蔵システムとは何か
(1) システムの構成が明らかにされる
家庭用エネルギー貯蔵バッテリーシステムは、複数のコアコンポーネントが協力して動作する、繊細で複雑な「エネルギーキューブ」のようなものです。
エネルギー貯蔵の「心臓」として、バッテリーは電気エネルギーを蓄え、放出する重要な役割を担っています。現在、リチウムイオンバッテリーは、高エネルギー密度、長いサイクル寿命、低自己放電率などの顕著な利点から、家庭用エネルギー貯蔵バッテリーの主流の選択肢となっています。例えば、テスラのパワーウォールは、リチウムイオンバッテリー技術を使用して、家庭に安定した信頼性のある電力サポートを提供しています。しかし、鉛酸バッテリーは市場から完全に撤退しておらず、低コストのため、比較的小さなエネルギー貯蔵ニーズを持つコストに敏感な家庭シナリオで依然として使用されています。
インバーターはシステムの「スマートブレイン」であり、バッテリーの直流出力を交流に変換して、さまざまな家庭用電化製品の電力需要に適応させる役割を担っています。直流と交流の双方向変換を実現するだけでなく、家庭の電力負荷や電力網の状態などの要因に応じて電力を柔軟に配分することができるインテリジェント制御機能も備えています。高度なインバーターの中には、PVセルが常に最大電力点付近で動作するようにする最大電力追跡（MPPT）技術を組み込んでおり、発電効率を最大化します。
バッテリーマネジメントシステム（BMS）はバッテリーの「個人ボディガード」であり、電圧、電流、温度などのバッテリーの重要なパラメータを監視しています。バッテリーが過充電、過放電、過熱などの状態になると、BMSは直ちに保護メカニズムを作動させ、バッテリーの安全性と寿命を確保します。同時に、均等化技術を通じてバッテリーパック内の各セルの性能を一貫させ、セルの違いによってバッテリーパック全体の性能が低下するのを防ぐこともできます。
エネルギーマネジメントシステム（EMS）はシステムの「指揮官」のようなもので、発電、エネルギー貯蔵、電力消費のすべての側面を調整します。リアルタイムの電気料金、家庭の電力消費習慣、再生可能エネルギーの発電予測などの情報に基づいて、最適なエネルギー配分戦略を策定することができます。例えば、電気料金の低い時期には、エネルギー貯蔵システムに充電を指示し、電力消費のピーク時や停電時には、エネルギー貯蔵バッテリーの放電を手配して、家庭の電力供給の安定性を確保し、電気料金を削減します。
(2) 家庭用エネルギー貯蔵システムの動作理論
家庭用エネルギー貯蔵バッテリーシステムの動作原理は、精巧な「エネルギーボール」のようで、すべてのリンクが緊密に連携し、シームレスです。
晴れた日には、家庭にソーラーパネルが設置されている場合、PVモジュールは太陽の光を熱心に吸収し、直流に変換します。一方で、この直流の一部は直接インバーターに流れ、インバーターによって交流に変換された後、家庭で稼働している電気機器に電力を供給し、日常の電力需要を満たします。他方で、余剰の直流はエネルギー貯蔵バッテリーに供給され、バッテリーマネジメントシステムによって慎重に管理され、後で使用するために化学エネルギーの形で電気エネルギーを蓄えます。
夜になると、あるいは雨天で太陽光発電が「ストライキ」すると、エネルギー貯蔵バッテリーが活躍します。エネルギー管理システムの指示に従って、バッテリー管理システムがバッテリーの放電を秩序立てて制御し、蓄えた化学エネルギーを直流に変換し、インバーターを通じて交流に変換して、家庭の照明、テレビ、冷蔵庫などの電化製品に継続的に電力を供給し、家庭生活が影響を受けないようにします。
電力網の消費が低いトラフ期間には、電力料金がより有利になることが多く、エネルギー管理システムは指示を出して、エネルギー貯蔵バッテリーを充電モードにして、大量の低コスト電力を吸収します。電力消費のピークが来ると、電力料金が急騰し、エネルギー貯蔵バッテリーがタイムリーに放電し、バッテリーに蓄えた電力を使用して家庭に電力を供給し、高額な電気料金を回避し、効果的に電気コストを節約します。不幸にも停電が発生した場合、エネルギー貯蔵バッテリーシステムは瞬時に緊急電源モードに切り替わり、家庭の「電力ガード」となり、主要な電化製品の正常な動作を確保し、生活の秩序を維持します。
家庭用エネルギー貯蔵システムを使用する利点は何ですか
(1) 電力消費の安定性を確保する
日常生活において、停電はいつも予期せずに訪れ、私たちに多くの不便をもたらします。夏の電力消費のピーク時には、電力網が過負荷になり、電力網の安全を確保するために一部の地域で電力を遮断しなければならず、家庭のエアコンや電気ファンが突然停止し、暑さに耐えられなくなります。嵐や大雪などの厳しい天候が猛威を振るうと、送電線が非常に脆弱になり、広範囲にわたる停電が発生し、冷蔵庫が冷却できず、食品が腐敗する危険があり、照明がなくなり、生活が完全に暗闇に包まれます。
家庭用エネルギー貯蔵バッテリーシステムは、信頼できる「電力ガード」のようなもので、突然の停電が発生した場合に迅速に起動し、シームレスに緊急電源モードに切り替わります。冷蔵庫や冷凍庫に継続的に電力を供給し、食品を新鮮な状態に保ちます。照明器具を明るく保ち、暗闇の恐怖を払拭します。医療機器を正常に機能させ、特別なニーズを持つ家族を護衛します。また、ネットワークルーターの動作を維持し、外部との通信をスムーズにし、停電時に外部情報を把握し、助けを求めることができます。これにより、外部の電力がどのように変動しても、家庭での生活は常に秩序を保ちます。
(2) 電気料金を節約する
現在、ピーク・バレー電力料金政策が各地で広く実施されており、家庭がエネルギーとお金を節約する新しい方法が開かれています。例えば、ある都市では、ピーク時の電力料金は1キロワット時あたり0.8元と高く、バレー時の料金は0.3元と低く、顕著な価格差があります。家庭用エネルギー貯蔵バッテリーシステムは、ピークとバレーの電力料金を熟知した賢い「電力管理者」のようなものです。
夜間のバレー電力期間中、電力料金が低いレベルにあるとき、システムは自動的に充電モードをオンにして、大量の安価な電力を吸収して蓄えます。昼間のピーク時には、電力料金が急騰すると、システムは正確に電力を放電し、蓄えた電力を使用して家庭に電力を供給し、高価な電力の使用を減らします。一般的な家庭が1日に10キロワット時のピーク電力と5キロワット時のバレー電力を消費すると仮定すると、エネルギー貯蔵システムを設置し、5キロワット時のバレー電力を蓄えてピーク時に使用することで、1日の電気料金を2.5元節約でき、年間で912.5元節約できます。長期的には、電気料金の節約はかなりのものであり、家庭の経済的負担を大幅に軽減します。
(3) クリーンエネルギーに貢献する
気候変動への世界的な関心が高まり続ける中、炭素排出を削減し、クリーンエネルギーに向かうことが最優先事項となっています。家庭用エネルギー貯蔵バッテリーシステムは、このプロセスで重要な役割を果たし、家庭のエネルギー転換の「グリーンエンジン」となっています。
太陽光パネルや風力タービンなどの再生可能エネルギー発電設備と組み合わせて使用することで、これらのクリーンエネルギー源から生成された余剰電力を適切に蓄えることができます。昼間は太陽が豊富で、太陽光パネルが重要であり、即時の電力需要を満たすだけでなく、生成された電力の残りの部分をエネルギー貯蔵バッテリーが吸収します。夜間や雨の日には、太陽光発電が不足しているときに、エネルギー貯蔵バッテリーが電力を放出し、家庭の電力の安定性を確保します。その結果、家庭は従来の火力発電に対する依存度が大幅に減少し、化石燃料の燃焼による二酸化炭素、二酸化硫黄などの汚染物質の排出が削減されます。これにより、地球温暖化の緩和や空気質の改善に貢献するだけでなく、家庭生活をよりグリーンで低炭素で持続可能なものにします。
結論
家庭用エネルギー貯蔵システムは、人々の生活にとって良い技術であり、現在ではこの製品が世界中でますます知られるようになっていますが、重要なのは、システムの100％の安全性を確保することです。将来的には通常の家電製品のようになるため、広く使用されるようになると、100％安全で、スマートで、シンプルで、効率的でなければなりません。
