fbpx
magazyny energii
data publikacji
2 marca 2021
czas czytania
5 min
kategoria
tagi
fotowoltaika

Magazyny energii do fotowoltaiki

12 lutego 2021 roku padł rekord zapotrzebowania polskiej gospodarki na energię elektryczną. Wyniósł on 27,4 GW. Krajowe elektrownie nie były w stanie zapewnić odpowiedniej ilości energii i konieczny był zakup prądu z zagranicy. Nie bez znaczenia dla tej sytuacji było to, że w zimie panele fotowoltaiczne pracują „na mniejszych obrotach”, a ich właściciele odbierają nadwyżki „zgromadzonej” w sieci energii. Osoby, które kupiły zbyt duże instalacje fotowoltaiczne mają tych nadwyżek bardzo dużo i chętnie je odbierają na ogrzewanie. Inne kraje rozwiązują takie problemy promując magazyny energii fotowoltaiki przy pomocy dotacji i bonusów w rozliczeniach za prąd z sieci energetycznej. W Polsce również magazynowanie energii produkowanej w mikroinstalacjach staje się coraz ważniejsze dla poprawy bezpieczeństwa energetycznego i rozwoju OZE.

Na chwilę obecną jednak w naszym kraju magazynowanie energii przez prosumentów nie jest uregulowane odpowiednimi przepisami. Ministerstwo Klimatu dopiero pracuje nad regulacjami, które zachęcą prosumentów do inwestowania w magazyny energii. Regulacje te pomogą w stabilizacji sieci energetycznej i zmniejszą straty związanych z przesyłem zielonej energii. Nowe przepisy mają też uwzględniać sposoby ładowania samochodów elektrycznych i hybrydowych, które bardzo często są zasilane z fotowoltaiki.

Magazynowanie energii

Obecnie ponad 99% systemów fotowoltaicznych do 10 kW nie korzysta z magazynów energii i wytwarza energię elektryczną do natychmiastowego wykorzystania. Na wiosnę i w lecie zapotrzebowanie na energię w ciągu dnia w większości gospodarstw domowych jest niskie i wytworzona energia rzadko zostaje wykorzystana w całości.
Nadwyżka energii trafia do sieci, skąd wieczorem, kiedy zapotrzebowanie się zwiększa, z powrotem można pobrać kilkadziesiąt procent tego, co zostało wyprodukowane w dzień. Nadprodukcję można odebrać w ciągu roku od jej wprowadzenia do sieci. Najbardziej opłacalne jest wykorzystywanie energii na bieżąco, bo w późniejszym terminie z sieci można odebrać 20% lub 30% mniej, w zależności od mocy instalacji. Jest to jednak obecnie w Polsce najbardziej efektywne rozwiązanie.

Na pewno dużo sensowniejszym rozwiązaniem byłoby lokalne gromadzenie energii w akumulatorach, ale na razie ceny ich są wysokie i wydłużają czas zwrotu z inwestycji w instalację pv. Jednak akumulatory do fotowoltaiki mogą zapewnić rzeczywistą niezależność energetyczną i w pewnych sytuacjach już teraz są opłacalne. Niwelują problemy związane z nieprzewidywalnością wytwarzania energii przez instalacje fotowoltaiczne i maksymalizują jej wykorzystanie. Dzięki nim nadmiar energii słonecznej wytwarzanej w ciągu dnia można wykorzystać wtedy, gdy jest rzeczywiście potrzebna. Prosument może wykorzystać tyle energii, ile wyprodukuje jego instalacja i w rezultacie do sieci energetycznej oddawać niewielka ilość energii i również dużo mniej z niej pobierać.

Jak działają magazyny energii w instalacjach on-grid?

Magazyny energii do fotowoltaiki to specjalny rodzaj akumulatorów stosowanych w systemach fotowoltaicznych. Celem ich montażu w instalacjach pv jest przede wszystkim udostępnianie wieczorem i nocą energii wytworzonej w dzień. Produkowana przez panele fotowoltaiczne energia jest na bieżąco wykorzystywana, ale gdy energii jest więcej niż potrzeba, nadmiar trafia do akumulatora. Gdy bateria jest naładowana i nie ma zapotrzebowania na energię ze strony gospodarstwa domowego prąd płynie do sieci. W nocy i w ciągu dnia, kiedy zapotrzebowanie na energię rośnie, prąd jest pobierany najpierw z akumulatora. Dopiero przy całkowicie rozładowanym akumulatorze, system pobiera energię z sieci. W ten sposób dużo większą część zapotrzebowania na energię pokrywa produkcji instalacji pv. Magazyn energii, po rozładowaniu w nocy, w dzień ponownie się ładuje. Praktycznie w miesiącach marzec – październik nie ma potrzeby odbierania prądu z sieci. Nadwyżki produkowane w lecie mogą być przechowywane w sieci w celu wykorzystania ich w zimie.

Parametry magazynów energii

System akumulatorów do fotowoltaiki najczęściej instaluje się po stronie DC falownika. Przechowują one prąd stały, który trafia do nich bezpośrednio z paneli słonecznych. Konwersja na prąd przemienny ma miejsce tylko wtedy, gdy energia trafia do domowej sieci elektrycznej. Zmniejsza to straty konwersji i zapewnia całkowitą sprawność systemu na poziomie 93%. Akumulatory do fotowoltaiki mogą mieć budowę modułową. Dzięki rozszerzalnej konstrukcji ich pojemność i wydajność może być praktycznie nieograniczona.

Typy akumulatorów

Systemy przechowywania energii współpracujące z instalacjami fotowoltaicznymi mogą być wyposażone w akumulatory:

  • kwasowo-ołowiowe,
  • ołowiowo-żelowe,
  • litowo-jonowe.

W ostatnich latach akumulatory litowo-jonowe wykorzystuje się coraz częściej. Wynika to przede wszystkim z ich większej żywotności, która wynosi około 15 lat, podczas gdy maksymalna dla akumulatorów ołowiowych wynosi od 5 do 10 lat.

Zalety

Kolejną zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest bezpieczeństwo. Są one bezpieczniejsze od akumulatorów ołowiowych, które należy przechowywać w wentylowanym pomieszczeniu, ponieważ emitują gazy, nie jest to konieczne.

Ważna jest również głębokość rozładowania. Akumulatory litowo-jonowe mogą rozładowywać się do 100% zgromadzonej mocy. Natomiast akumulatory kwasowo-ołowiowe można normalnie rozładować tylko do 50%, ponieważ głębsze rozładowanie skraca ich ogólną żywotność.

Niewątpliwie zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest też wydajność. Sprawność ich dochodzi do 90%, gdy tymczasem w przypadku akumulatorów ołowiowych możliwe do uzyskania jest ok. 70% . Systemy fotowoltaiczne z akumulatorami ołowiowymi muszą być większe, co prowadzi do niepotrzebnych dodatkowych kosztów.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze akumulatora do fotowoltaiki?

Jest kilka spraw, na które należy zwrócić uwagę wybierając odpowiedni akumulator do fotowoltaiki. Najważniejszą z nich jest pojemność przechowywania, która powinna być dobrana do potrzeb gospodarstwa domowego. System magazynowania powinien być wystarczająco duży, aby zasilać gospodarstwo domowe energią słoneczną przez całą noc. Przeciętna czteroosobowa rodzina zużywa około 4500 kilowatogodzin (kWh) rocznie i potrzebuje baterii o pojemności od 4 do 8 kWh. Źle dobrany system akumulatorów zwykle powoduje niepotrzebne dodatkowe koszty. Jeśli jest zbyt mały, konieczny staje się zakup prądu z sieci. Jeśli jest zbyt duży, niepotrzebna energia jest trwale przechowywana, co skraca żywotność baterii.

Konieczne jest też zwrócenie uwagi na to, czy akumulator jest przystosowany do pracy ciągłej. Warto sprawdzić, czy może pracować w każdej temperaturze, niezależnie od tego, czy jest bardzo zimno, czy też niezwykle gorąco. Ponadto, trzeba rozważyć wykorzystanie tzw. akumulatorów buforowych, takich, które są ciągle stuprocentowo naładowane, ale bardzo szybko się rozładowują.

Od parametru głębokości rozładowania zależy, jaki procent zmagazynowanej energii można faktycznie pobrać z urządzenia. Aby uniknąć uszkodzeń, większość akumulatorów wymaga ładowania resztkowego. Norma rynkowa dotycząca głębokości rozładowania wynosi od 50% dla akumulatorów ołowiowych do 100% dla akumulatorów litowo-jonowych.

Jaki akumulator do fotowoltaiki wybrać?

Przed wszystkim warto jak najdokładniej określić zapotrzebowanie na energię elektryczną. W tym celu trzeba przeanalizować roczne zużycie energii elektrycznej w ciągu ostatnich pięciu lat. Zapotrzebowanie zależy od tego, czy instalacja ma współpracować z ładowarką samochodową, pompą ciepła itd. Modułowe systemy akumulatorów pomagają w przedłużeniu żywotności systemu, dając możliwość stopniowego zwiększania pojemności.

Na rynku można spotkać kilka rodzajów akumulatorów do fotowoltaiki. Najpopularniejszymi typami są: AGM, żelowe oraz klasyczne. Akumulatory AGM mają wysoką sprawnością i można je montować w dowolnej pozycji. Niestety, tego typu akumulatory mają też dość sporą wadę – ich żywotność jest najkrótsza w porównaniu z akumulatorami klasycznymi i żelowymi.

Akumulatory żelowe mają świetną sprawność ładowania i doskonale radzą sobie z dłuższym naładowaniem zaledwie do połowy. Niestety, źle znoszą trwającego dłużej niż dobę, pełne rozładowanie.

Z kolei akumulatorów kwasowo-ołowiowych, zwanych klasycznymi, nie warto stosować w instalacjach pv, bo nie radzą sobie ani z częściowym, ani z całkowitym rozładowaniem. Za ich plus można teoretycznie uznać wyłącznie cenę, która jest całkiem niska.

Kiedy przechowywanie energii w magazynach jest opłacalne?

W miarę rozwoju technologii zmniejszają się koszty magazynów energii i stają się one coraz atrakcyjniejszym rozwiązaniem.

Obniżają one koszt produkcji 1 kWh i redukują ślad węglowy skuteczniej niż instalacje pv bez magazynów energii. Na pewno inwestycja w magazyny energii jest opłacalna przy zakupie nowego systemu fotowoltaicznego. Integracja akumultorów z istniejącym systemem fotowoltaicznym wiąże się z ponoszeniem dodatkowych kosztów, bo najczęściej konieczna jest wymiana falownika.

W niektórych krajach magazyny energii są coraz powszechniejsze bo przepisy prawne promują wykorzystanie energii wytworzonej i magazynowanej lokalnie. Z jednej strony cena zakupu energii elektrycznej z sieci jest wyższa niż przychód ze sprzedaży wyprodukowanej energii, a jednocześnie właściciele instalacji pv z magazynami otrzymują dodatkowe bonusy za magazynowanie.

Rozwój technologii

Rozwój technologii magazynowania jest bardzo szybki, bo szybko rośnie zapotrzebowanie na wysokowydajne akumulatory do samochodów elektrycznych. Wraz z jej rozwojem baterie tej samej pojemności są coraz mniejsze, poprawia się ich moc i wydłuża żywotność, a ceny spadają. Obecnie ceny akumulatorów litowo-jonowych o pojemności 3 kWh – 10 kWh zaczynają się od 8 000 zł. Żywotność ich wynosi od 5 do 15 lat z gwarancją na 80% mocy na 10 lat.

Miejmy nadzieję, że rekordowe zapotrzebowanie na moc z Krajowego Systemu Energetycznego zimą 2021 roku będzie skutecznym impulsem dla Ministerstwa Klimatu do intensyfikacji prac nad rozszerzeniem zakresu dotacji na fotowoltaikę o magazyny energii oraz ustanowieniem bonusów dla prosumentów, którzy mają lokalne magazyny energii, tak jak to już obecnie funkcjonuje w innych krajach.

Jaki byłby koszt fotowoltaiki w Twoim domu?
Jaki byłby koszt instalacji w Twoim domu?

Ta strona wykorzystuje pliki cookies aby świadczyć usługi na najwyższym poziomie. Dalsze korzystanie z niej oznacza, że zgadzasz się na ich użycie. Więcej na ten temat możesz dowiedzieć się w naszej polityce prywatności.