Co to jest i jak działa magazyn energii do fotowoltaiki?

Magazyny energii umożliwiają przechowywanie energii elektrycznej, która została wyprodukowana w dzień i używanie jej, gdy fotowoltaika kończy pracę po zachodzie słońca. Dzięki temu można zwiększyć zyski z instalacji fotowoltaicznej. Dodatkowo magazyny energii zapewniają zasilanie awaryjne, przez co prąd będzie w domu nawet podczas awarii sieci energetycznej. Czy jednak te pozytywne aspekty uzasadniają koszt zakupu takiego urządzenia? Czy każdy magazyn jest w stanie zapewnić zasilanie awaryjne? Temat jest wart przemyślenia szczególnie w przypadku osób, które jeszcze nie mają instalacji PV, ponieważ inwestując jednocześnie w nią i akumulator do fotowoltaiki mogą zmniejszyć koszty nawet o kilkadziesiąt procent.

Przeczytaj także:

Magazynowanie energii największym wyzwaniem dla OZE

Polacy z roku na rok coraz chętniej stawiają na odnawialne źródła energii. Bardzo dużym zainteresowaniem cieszy się fotowoltaika, która w ostatnim czasie przeżywa prawdziwy boom. Wpływ na taki stan rzeczy mają różnego rodzaju zachęty, jak np. dofinansowania do instalacji fotowoltaicznej z krajowych i unijnych środków. Główną przyczyną inwestowania w OZE jest uniezależnienie się od rosnących cen za prąd, obniżenie rachunków i ochrona środowiska. Jednak mimo wielu niekwestionowanych korzyści, produkcja energii z OZE ma jedną istotną wadę.

 

Mowa tutaj o dużej zmienności, w zależności od pory dnia, czy też warunków atmosferycznych. Naturalnie, najlepszym rozwiązaniem jest wykorzystywanie energii elektrycznej na bieżąco, ale nie zawsze jest to możliwe, gdyż zapotrzebowanie na nią jest różne w ciągu dnia. Instalacja fotowoltaiczna najwięcej energii wytwarza latem i w okolicach południa, co w wielu przypadkach nie pokrywa się czasowo z oczekiwaniami jej użytkowników, którzy najwięcej prądu zużywają rano lub wieczorem, a zwłaszcza w porze zimowej. W związku z tym tak istotna jest rola magazynowania energii i dostarczania do sieci w stosownym momencie.

Jak działa magazyn energii do fotowoltaiki?

Magazyn energii to według ustawy o OZE “urządzenie lub zespół urządzeń służących do przechowywania energii w dowolnej postaci”, który umożliwia:

  • magazynowanie energii wyprodukowanej w dzień do wykorzystania wieczorem,
  • magazynowanie energii zakupionej w tańszej taryfie (np. nocą) do wykorzystania, gdy prąd jest drogi (rano),
  • zasilanie awaryjne w sytuacji przerwy w dostawie prądu.

Istnieje wiele sposobów na magazynowanie nadwyżki energii, od elektrowni szczytowo-pompowych po koła zamachowe i nadprzewodnikowe zasobniki energii. Jednakże magazyny, które znane są z życia codziennego działają dzięki odwracalnym procesom chemicznym, zachodzącym w ogniwach. W taki sposób działają np. akumulatory samochodowe, czy baterie w smartfonach.

 

Magazyny energii opisuje się dwoma podstawowymi parametrami – mocą i pojemnością:

  • pojemność – opisuje ile kWh można zmieścić w akumulatorze,
  • moc w kW mówi, z jaką mocą można ładować / rozładowywać akumulator.

Akumulatory fotowoltaiczne mogą działać zarówno razem z fotowoltaiką, jak i bez niej. W dzień wspierają one fotowoltaikę. Instalacja PV zasila w domu wszystkie urządzenia elektryczne, ładuje magazyn energii, a nadwyżkę oddaje do sieci, którą musi odkupić sprzedawca prądu. Wieczorem z kolei, gdy fotowoltaika przestaje działać, sprzęty elektryczne zasilane są energią z przydomowego magazynu. Po rozładowaniu akumulatora do fotowoltaiki kupuje się prąd od swojego sprzedawcy energii elektrycznej, a rachunek za prąd zostaje pomniejszony o energię, którą wcześniej mu się sprzedało.

 

W porównaniu z fotowoltaiką magazyny energii zwiększają autokonsumpcję. Oznacza to, że zwiększa się ilość energii, jaką bezpośrednio zużywa się w domu, bez sprzedawania jej dalej. Ale skąd się bierze większe zapotrzebowanie na energię? Otóż większość domów jednorodzinnych zużywa prąd rano i wieczorem, a instalacja fotowoltaiczna najlepiej działa w dzień.

 

Kolejną kwestią poruszaną przez przyszłych inwestorów jest także możliwość podładowania samochodu elektrycznego. Jest to o tyle istotne, że UE od lat zapowiada już całkowite przejście na tego typu samochody. Nowoczesne magazyny energii mogą podładować auto, jeśli pojedzie się nim do pracy rano i wróci wieczorem. Nie ma jednak szans, aby naładować je od 0 do 100%, ponieważ akumulatory fotowoltaiczne mają stosunkowo małą pojemność, która jest mniejsza niż te w pojazdach.

Magazyn energii elektrycznej

Jakie są rodzaje akumulatorów do fotowoltaiki?

Istnieje wiele rodzajów magazynowania energii słonecznej zamienianej w prąd. Jednak w segmencie rynku największe znaczenie mają:

  • akumulatory litowo-jonowe – LFP, NMC, LTO, NCA,
  • akumulatory kwasowo-ołowiowe do głębokiego rozładowania – MF (z płynnym elektrolitem i zamkniętą obudową), żelowe (z elektrolitem żelowym), AGM (ze szklaną matą absorpcyjną),
  • magazyny przepływowe,
  • wodorowe magazyny energii.

Najpopularniejsze są akumulatory litowo-jonowe, ponieważ cechują się wysoką sprawnością (ok. 90%) i można je rozładować niemal do zera. Te dwie właściwości sprawiają, że jest to świetne uzupełnienie do instalacji fotowoltaicznej. Spośród wymienionych rodzajów akumulatorów litowo-jonowych największą popularnością cieszą się modele LFP, ponieważ zapewniają największe bezpieczeństwo.

 

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są starą i sprawdzoną technologią, popularną w małych instalacjach off-grid ze względu na odporność na zimno. Zamontowane w domku letniskowym mogą funkcjonować latem, a zimą można je tam zostawić bez obaw o degradację. Ponadto wydają się one tańsze w zł/kWh od magazynów litowo-jonowych, ale nie są najlepszym wyborem w instalacjach domowych. Wymagają one przede wszystkim osobnego wentylowanego pomieszczenia, a także mają niską sprawność.

 

Przepływowe magazyny energii wolniej się degradują, są tańsze i bardziej ekologiczne od litowo-jonowych. Z tego też powodu stosowane są w instalacjach przemysłowych. Mają dość niską moc i duże wymiary, dlatego nie stosuje się ich jeszcze powszechnie w instalacjach domowych. Z kolei wodorowe magazyny energii to już zupełnie inna klasa. Żywotnością dorównują panelom fotowoltaicznym i są przyjazne środowisku. Problemem jest ich niska sprawność i wysoka cena.

Magazyn energii elektrycznej DC czy AC?

W skrócie mówiąc, jeśli nie ma się jeszcze instalacji PV to lepiej wybrać DC, ponieważ będzie taniej. Jeśli z kolei instalacja już jest, to warto wybrać AC, bo też za bardzo nie ma się wyjścia. Magazyn energii DC od AC różni się baterią (wysokonapięciową dla magazynu DC, niskonapięciową dla AC) i ilością sprzętu, a w konsekwencji ceną. Magazyn energii DC jest tańszy niż AC, bo dzieli z instalacją fotowoltaiczną wspólny inwerter, a w wersji AC wymagane są dwa inwertery – jeden do fotowoltaiki i drugi do akumulatora. Niestety musi to być specjalny rodzaj inwertera – inwerter hybrydowy – zatem montaż magazynu musi przebiegać wraz z montażem fotowoltaiki, co wymaga planowania z wyprzedzeniem. Ponadto system z magazynem DC jest prostszy niż z AC, ponieważ w obrębie tego systemu prąd tylko raz jest przekształcany ze stałego na przemienny. Z kolei magazyn AC jest bardziej samodzielny i łatwiej jest go podłączyć do istniejącej instalacji PV.

Opłacalność inwestycji w magazyn do instalacji fotowoltaicznej

Czy inwestowanie w magazyn energii elektrycznej jest opłacalne? Tutaj zależy, co jest celem inwestora. Czy kupuje on akumulator, ponieważ chce dzięki niemu zarobić? Mieć niezależność energetyczną? Czy też uodpornić instalację fotowoltaiczną na wyłączanie się w godzinach szczytu? Nie we wszystkich tych aspektach magazyn wypadnie równie dobrze.

 

Czy zatem na akumulatorze fotowoltaicznym da się zarobić? Odpowiadając krótko – nie. Instalacja fotowoltaiczna z przydomowym magazynem energii zapewnia większe zyski, jednak inwestycja nie będzie zasadna z punktu widzenia czysto finansowego. Główny problem leży w wysokich cenach, szybkiej degradacji urządzeń i krótkie gwarancje.

 

Należy również zwrócić uwagę, że w Polsce występuje problem związany z wyłączaniem się instalacji przez zbyt duże napięcie w przestarzałej infrastrukturze sieci energetycznej, która nie jest w stanie odebrać energii z fotowoltaiki. Dzięki magazynowi energii można rozwiązać ten problem. Podczas gdy urządzenie ładuje się w dzień, dostawy energii elektrycznej do sieci są mniejsze, czyli napięcie nie wzrasta, a instalacja się nie wyłącza. Istnieje jeszcze możliwość modernizacji infrastruktury przez OSD lub skorzystanie z nowoczesnego inwertera – oba te rozwiązania także pozwalają pozbyć się problemu.

Domowy magazyn energii a zasilanie awaryjne

Instalacja z opcją zasilania awaryjnego pozwala zabezpieczyć dom na wypadek przerwy w dostawie prądu nawet przez kilka dni. Jeśli chce się kupić urządzenie do magazynowania energii elektrycznej z tą funkcją, to należy wiedzieć, że nie każde z nich będzie oferowało sensowne rozwiązanie. Dlaczego? Otóż nie wszystkie z nich mogą przekształcić prąd z akumulatora na ten, który znajdzie się w gniazdku, bez wzorca sieci. Warto jeszcze wiedzieć, że istnieje wiele wariantów systemów zasilania awaryjnego. Niektóre pozwalają zasilać całe gospodarstwo domowe, a inne z kolei tylko wybrany obwód. Część z nich zasila urządzenia trójfazowe, a część nie. Instalacja umożliwiająca przejście na off-grid musi być skrojona na miarę i do tej pracy potrzebują porządnego instalatora.