Magazynowanie energii fotowoltaicznej

Czym są magazyny energii fotowoltaicznej? W większości przypadków, gdy pojawia się taki termin, autorowi może chodzić o akumulatory, w których przechowuje się prąd wygenerowany w procesach fotowoltaicznych. Istnieje wiele rodzajów akumulatorów, a każdy z nich znajduje zastosowanie w specyficznych sytuacjach. Dowiedz się ile kosztuje magazyn energii i komu opłaca się przechowywać nadwyżki energetyczne.

Opłacalność magazynów energii

Głównym przeznaczeniem magazynu energii jest przechowywanie energii elektrycznej do późniejszego wykorzystania. W aktualnym systemie upustowym, posiadacze instalacji fotowoltaicznej on-grid nie powinni inwestować w dodatkowe akumulatory. To droga inwestycja, ze względu na wysoki koszt zakupu sprzętu i jego eksploatacji. Akumulatory muszą pracować zawsze w odpowiednich warunkach, uwzględniając odpowiednią temperaturę powietrza pomieszczenia w którym są przechowywane oraz wilgotność. Dla standardowego prosumenta taki wydatek z finansowego punktu widzenia całkowicie się nie opłaca. Przesyłając nadwyżki energetyczne przez sieć do akumulatorów po stronie dystrybutora, nie muszą przejmować się kosztem utrzymania drogich urządzeń, a 80% energii i tak wraca do ich mieszkania w późniejszym terminie. Stosując instalację z magazynem energii można jednak zwiększyć autokonsumpcję i zapewnić sobie zasilanie awaryjne. Nie są to jednak interesujące dla wszystkich zalety.

Sytuacja tyczy się jednak aktualnego systemu upustów, który w najbliższych latach może on ulec zmianie. Jeżeli prosumenci zostaną zmuszeni do odsprzedaży nadwyżek energetycznych, rola autokonsumpcji znacząco wzrośnie. Dotychczasowe 80% możliwych do odebrania za darmo nadwyżek zostanie realnie zmniejszone do około 40% (uwzględniając wyższy koszt zakupu elektryczności niż sprzedaży, przesyłając 1kWh energii będzie można kupić za otrzymane pieniądze tylko 0.4 kWh energii)

Wybór akumulatorów może stać się nowym standardem dla prosumentów. Jeżeli przepisy zaproponowane przez Ministerstwo Klimatu i Środowiska wejdą w życie, od przyszłego roku pojawi się obowiązek magazynowania energii elektrycznej. Swoją sugestię tłumaczy faktem, że sieć niskich i średnich napięć w wielu rejonach jest przestarzała i nieprzygotowana na podłączenie wielu instalacji fotowoltaicznych. Wykorzystując magazyny energii, o wiele łatwiej zarządzać przesyłaną przez sieć elektrycznością, niż uzależniając uzyski tylko i wyłącznie od pogody.

Wydajność magazynów energii

W zależności od technologii produkcji akumulatorów, ilość energii przechowywanej i ponownie możliwej do wykorzystania może się wahać. Dobrej jakości sprzęt, który przyjmuje 1kWh energii będzie w stanie zwrócić od 0,9-0,95kWh do ponownego wykorzystania. Część energii pozostanie bezpowrotnie stracona, ponieważ same akumulatory zużywają prąd. Tak korzystny stosunek otrzymuje się jednak tylko w akumulatorach litowo-jonowych. W sprzęcie wytworzonym w technologii kwasowo-ołowiowej, poziom osiąga już jedynie 0,75kWh.

Ile kosztuje magazyn energii?

Dla standardowego prosumenta, magazyny energii są niezwykle drogie. Dobrze wykonany magazyn to o wiele więcej niż same akumulatory - trzeba zainwestować także w odpowiedni regulator ładowania, falownik, elektronikę i okablowanie, bramkę komunikacyjną czy rozłącznik instalacji. Najbardziej optymalny stosunek pojemności do ceny przejawia magazyn o pojemności 7kWh - takie przedsięwzięcie będzie kosztować około 23000zł. Posiadacze mniejszych mikroelektrowni mogą zdecydować się na akumulator o niewielkiej pojemności, by zwiększyć swoją autokonsumpcję. W takim przypadku zadowalający efekt zapewni pojemność rzędu 5kWh, który będzie kosztować 18000zł.

Jeżeli obowiązek posiadania magazynu energii zostanie wprowadzony w życie, najnowsza edycja programu Mój Prąd będzie oferowała dotacje na jego instalację. Na obecną chwilę, żadna forma dofinansowania nie obejmuje magazynu energii. Jest to jednak konieczne następstwo rozwoju fotowoltaiki w danym kraju - wiele instalacji podpiętych do tej samej sieci podnosi jej napięcie. W słoneczne dni mogłoby osiągać poziomy krytyczne, doprowadzając do uszkodzenia urządzeń. Zastosowanie magazynów energii ułatwia kontrolowanie napięcia w sieci.

Czy warto już teraz zainwestować w magazyn energii? Kilka czynników może ułatwić podjęcie słusznej decyzji. Pierwszym z z nich są stale spadające ceny akumulatorów. W ciągu 10 lat mogą stać się tańsze nawet o 1/5 w porównaniu do stanu obecnego. Z drugiej strony, decydując się na montaż fotowoltaiki z systemem magazynowania energii, będzie to o wiele bardziej opłacalne rozwiązanie niż dokładanie akumulatorów do instalacji, która już działa. Wiąże się to z wymianą starego inwertera na taki, który obsłuży nowe urządzenia i ponownym rozplanowaniu instalacji PV. Trzecim aspektem jest niemal pewna wizja pojawienia się dotacji w niedalekiej przyszłości. Decyzja jak zawsze należy do inwestora.

Wybór magazynów energii

Jaki magazyn energii wybrać, by cieszyć się z zadowalających uzysków? Standardowa metoda doboru opiera na zasadzie 1kWp instalacji = 1kWh pojemności magazynu. Nie jest to jednak uregulowany odgórnie wymóg. Zdecydowanie bardziej rozsądną metodą będzie dostosowanie pojemności magazynu do potrzeb inwestora w przypadku przerwy w dostawie energii z zewnątrz. Magazyn nie powinien zasilać wszystkich urządzeń w domu - w razie awarii elektryczności, trzeba wybrać kilka sprzętów do tak zwanego kluczowego obwodu, który musi bezwzględnie funkcjonować. Standardową opcją staje się wtedy oświetlenie, kilka kontaktów umożliwiających ładowanie telefonu i lodówka. W zależności od tego, ile elektryczności zużywa taki obwód, taką pojemność akumulatora trzeba zapewnić. Odpowiednia pojemność akumulatora pozwala zwiększyć autokonsumpcję o znaczny procent. Powinna osiągać poziom około 30-40% dziennego poboru prądu w zimowe dni.

Jakie dwa parametry charakteryzują magazyny energii? Przede wszystkim ich pojemność i moc. Pojemność to wartość określająca ile energii elektrycznej jest w stanie pomieścić zestaw akumulatorów. Wyraża się ją kWh. Moc magazynu energii to z kolei ilość elektryczności, którą magazyn może przekazać w danej jednostce czasu. Wyraża się ją w kW.

Istnieją dwa typy magazynów energii - DC oraz AC. Jeżeli jeszcze nie posiada się instalacji fotowoltaicznej, lepiej wybrać magazyn DC, który jest tańszy. Wymaga jednak innego sposobu projektowania instalacji i podłączenia do urządzeń. Jeżeli już jest się posiadaczem fotowoltaiki, jedyną opcją pozostaje magazyn AC, który wymaga dwóch inwerterów (do fotowoltaiki i akumulatora). Magazyn DC wykorzystuje jeden inwerter, ale w technologii hybrydowej. Dzięki jego działaniu prąd przekształca się tylko raz. W instalacji z magazynem AC prąd stały jest transformowany na przemienny dwukrotnie.

Jaki typ akumulatorów wybrać?

Na rynku można spotkać się z dwoma typami akumulatorów. Starsze i tańsze kwasowo-ołowiowe są nie tylko mało wydajne, ale też zajmują sporo miejsca i wymagają sporej uwagi posiadacza. Przede wszystkim, muszą znajdować się w oddzielnym, dobrze wentylowanym pomieszczeniu. Są narażone na ogień i bardzo łatwo przekroczyć poziom głębokości ich rozładowania. O wiele bezpieczniej zainwestować w akumulatory nowszego typu, czyli litowo-jonowe, które nie są narażone na żadne z powyższych zagrożeń. Wiąże się to jednak z dodatkowym wydatkiem, który mimo wszystko zwróci się dzięki większej wydajności. W akumulatorach kwasowo-ołowionych sprawność jest niższa niż ilość energii do odebrania za darmo dzięki przesyłaniu energii do sieci dystrybutora jako prosument.

Jak długo działa magazyn energii?

Akumulatory ulegają degradacji nawet w idealnych warunkach. Zapewnienie im odpowiedniego klimatu jedynie spowolni proces utraty sprawności. Przez 10 lat użytkowania, można spodziewać się osiemdziesięciu procent początkowej pojemności. Aby wydłużyć żywotność akumulatora, trzeba mu zapewnić pokojową temperaturę pracę, powolne oddawanie energii i cykle od 20 do 80% ich poziomu naładowania. Warto zapoznać się z dokumentami określającymi warunki ich gwarancji, które mogą się różnić między producentami. Istnieją dwa główne typy - na ilość cykli ładowania/rozładowania lub określony okres czasu.

Magazyn jako awaryjne źródło energii

Jeżeli dojdzie do przerwy w dostawie prądu, instalacja posiadająca odpowiedni magazyn energii pozwoli korzystać z elektryczności nawet wtedy, gdy nikt inny w okolicy nie będzie miał takiej możliwości. O ile krótkie przerwy nie stanowią realnego problemu, tak długotrwała awaria pozbawiająca elektryczności wszystkie domy mogłaby mieć bardzo kosztowne skutki. Chcąc zainwestować w magazyn, który pozwoli cieszyć się elektrycznością w takiej sytuacji, trzeba zakupić przygotowane do tego celu modele. Nie wszystkie magazyny zapewniają zasilanie awaryjne. Dużą rolę odgrywa także projekt instalacji domowej. Na co uważać, kupując akumulatory?

  1. Większość magazynów energii nie działa w przypadku awarii sieci. Jeżeli instalacja fotowoltaiczna wysyłałaby prąd w czasie przerwy w dostawie, podnosiłaby napięcie tam, gdzie aktualnie nie powinno go być, stwarzając zagrożenie dla życia elektryków. Standardowe instalacje mają zabezpieczenia antywyspowe. Chcąc zapewnić sobie awaryjne źródło zasilania, trzeba zainstalować dodatkową elektronikę, która rozłączy fotowoltaikę od sieci i pozwoli inwerterowi uzyskać prąd o odpowiednich parametrach.
  2. Wybierając akumulator, poziom mocy który oferuje w przypadku odpięcia od sieci nie może być zbyt mały. W przeciwnym wypadku nie będzie możliwe uruchomienie kilku kluczowych urządzeń jednocześnie.
  3. Magazyn energii powinien zawierać specjalistyczną elektronikę, która pozwoli ładować baterie z fotowoltaiki w przypadku odcięcia energii z sieci. Jej zadaniem jest obniżenie mocy fotowoltaiki, by ładować akumulatory bez ryzyka uszkodzenia baterii. Bez dodatkowego sprzętu instalacja albo w ogóle nie zasilałaby magazynu, albo uszkodziła moduły przez nadmiar mocy w przypadku generowania znacznych nadwyżek.
Wyceń fotowoltaikę