Magazyn energii do fotowoltaiki – czy warto zainwestować?

Magazyn energii coraz częściej pracuje w domach polskich prosumentów. Wraz z dynamicznym rozwojem fotowoltaiki, obserwujemy rosnące zapotrzebowanie na skuteczne rozwiązania przechowywania energii elektrycznej, a ta innowacyjna technologia staje się kluczowym narzędziem, pozwalającym zwiększyć efektywność wykorzystania energii odnawialnej oraz generować większe zyski, zwłaszcza po wprowadzeniu systemu net-billing.

Zapotrzebowanie na energię w domach różni się w zależności od pory dnia, co często koliduje z optymalnym czasem wytwarzania energii przez panele fotowoltaiczne. W szczególności, instalacje fotowoltaiczne osiągają najwyższą wydajność latem i w okolicach południa, podczas gdy użytkownicy domów najwięcej energii zużywają rano i wieczorem, zwłaszcza w porze zimowej. W takich przypadkach istotną rolę odgrywa magazynowanie energii i maksymalizacja autokonsumpcji pochodzącej z instalacji PV.

Obecnie dostępne są trzy główne systemy magazynowania energii z paneli fotowoltaicznych. Pierwszym z nich jest system net-billing, który zastąpił system opustów (net-metering). W ramach net-billingu, nadwyżki energii są wprowadzane do sieci elektroenergetycznej i rozliczane na podstawie cen rynkowych, a od 2024 roku na podstawie giełdowej stawki godzinowej. Mimo że ten system ma swoje zalety, w kontekście magazynowania energii jest on mniej korzystny niż poprzedni system opustów.

Drugi polega na maksymalnym dostosowaniu domowego zużycia do wyprodukowanej energii. Oznacza to zwiększenie bieżącej konsumpcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej poprzez wykorzystanie różnych urządzeń, takich jak pompy ciepła czy stacje do ładowanie samochodów elektrycznych. Taki system jest bardziej korzystny niż odsyłanie energii do  sieci energetycznej, ponieważ umożliwia wykorzystanie większej ilości wyprodukowanej energii na własne potrzeby.

Trzecim system jest magazynowanie nadwyżek energii słonecznej za pomocą osobnego urządzenia (takich jak akumulatory do fotowoltaiki) lub zespołu urządzeń. Te rozwiązania umożliwiają przechowywanie nadwyżek energii w dowolnej postaci i wykorzystanie ich w czasie większego zapotrzebowania na prąd.

W niniejszym artykule przyjrzymy się magazynom energii i przedstawimy ich niezwykłe korzyści w kontekście instalacji fotowoltaicznych.

Magazyn energii – co to jest?

Magazyn energii umożliwia przechowywanie nadwyżek prądu kiedy produkcja energii elektrycznej przez instalacje PV przeważa nad jej zużyciem. W ten sposób można wykorzystać zgromadzone nadwyżki w momentach zwiększonej konsumpcji.

Dzięki magazynom energii można osiągnąć kilka korzyści. Po pierwsze, posiadając magazyn, możliwe jest zatrzymanie wyprodukowanej energii. W przypadku, gdy posiadacz instalacji fotowoltaicznej nie korzysta z magazynu, nadwyżka wyprodukowanego prądu jest oddawana bezpośrednio do sieci energetycznej na ustalonych warunkach rozliczeniowych. Natomiast dzięki magazynowi, cała energia pozostaje do dyspozycji właściciela. Po drugie, magazyn energii zapewnia niezależność energetyczną. Chroni on właściciela przed przerwami w dostawie energii, dzięki czemu gospodarstwo domowe, gospodarstwo rolne i przedsiębiorstwo stają się odporne na awarie zasilania, anomalie pogodowe i inne niespodziewane wydarzenia.

Jak działa?

Magazyn energii działa poprzez konwersję energii słonecznej na energię elektryczną za pomocą paneli fotowoltaicznych. Ogniwa w panelu przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną w postaci prądu stałego (DC), który następnie płynie do falownika, gdzie przekształca się w prąd zmienny (AC), który może być wykorzystywany do zasilania urządzeń domowych. Jeśli zapotrzebowanie na energię elektryczną w domu jest mniejsze niż generowana energia, prąd stały może zostać pobrany z paneli fotowoltaicznych i wykorzystany do naładowania magazynu energii. Po pełnym naładowaniu akumulatorów, wszelkie nadwyżki są sprzedawane do sieci energetycznej. W nocy, gdy dom potrzebuje energii elektrycznej, bateria rozładowuje się, aby zasilić urządzenia i sprzęt, dzięki czemu można korzystać z energii odnawialnej nawet po zachodzie słońca.

Kluczowym elementem magazynu energii jest system zarządzania baterią (BMS – Battery Management System), który monitoruje parametry takie jak napięcie, prąd, temperatura i stan naładowania. BMS odpowiada za bezpieczeństwo i efektywność akumulatora, kontrolując procesy ładowania i rozładowywania oraz chroniąc baterię przed niebezpiecznymi warunkami, takimi jak nadmierne naładowanie, rozładowanie czy przegrzanie.

Rodzaje magazynów energii

Wyróżniamy m. in następujące rodzaje magazynów energii:

• Akumulatory litowo-jonowe: najpopularniejszy rodzaj magazynów energii. Mają wysoką sprawność i możliwość rozładowania niemal do zera. Wyróżnia się różne typy, takie jak NMC, NCA, LTO, ale dla magazynów stacjonarnych powszechnie wybierane są akumulatory LFP ze względu na ich wysoki poziom bezpieczeństwa.
• Akumulatory kwasowo-ołowiowe: to starsza technologia, popularna w małych instalacjach off-grid ze względu na swoją odporność na zimno. Chociaż są tańsze od litowo-jonowych, mają niższą sprawność i nie można ich rozładować poniżej 50% stanu naładowania. Są mniej efektywne i wymagają osobnego pomieszczenia z wentylacją.
• Magazyny przepływowe: stanowią alternatywną opcję, charakteryzującą się wolniejszą degradacją, niższymi kosztami i większą ekologicznością w porównaniu do baterii litowo-jonowych. Obecnie stosowane są głównie w instalacjach przemysłowych ze względu na większe wymiary i moc. Jednak ich popularność w instalacjach domowych może wzrosnąć w przyszłości.
• Wodorowe magazyny energii: to zupełnie inna klasa magazynów. Mają długą żywotność i przyjazne są dla środowiska. Jednak ich niska sprawność i wysokie koszty obecnie ograniczają ich powszechne zastosowanie. Oczekuje się jednak, że w przyszłości, wraz ze spadkiem cen i postępem technologicznym, zyskają na popularności.

Wybór odpowiedniego rodzaju magazynu energii zależy od indywidualnych potrzeb, budżetu i oczekiwań użytkownika. Każdy rodzaj ma swoje zalety i ograniczenia, dlatego ważne jest dokładne zrozumienie ich właściwości przed podjęciem decyzji.

Korzyści z posiadania magazynu energii

Magazyny energii w instalacjach fotowoltaicznych oferują szereg korzyści, przyczyniających się zarówno do większej niezależności energetycznej użytkowników, jak i do transformacji energetycznej w systemach bardziej zrównoważonych i ekologicznych.

• Zwiększona autokonsumpcja energii: wykorzystanie większej ilości wyprodukowanej energii odnawialnej bezpośrednio w domu, co prowadzi do zmniejszenia zależności od zakupu energii od dostawcy.
• Niezależność energetyczna w przypadku awarii: w przypadku przerw w dostawie energii z sieci, magazyny energii mogą zapewnić niezależne źródło zasilania, umożliwiając ciągłe funkcjonowanie kluczowych urządzeń i systemów.
• Oszczędności finansowe: zwiększona autokonsumpcja energii oraz możliwość sprzedaży nadwyżek energii do sieci przekładają się na niższe rachunki za energię i potencjalne zyski z produkcji własnej energii.
• Ekologia i zrównoważony rozwój: korzystanie z magazynów energii przyczynia się do redukcji emisji gazów cieplarnianych oraz zwiększenia udziału energii odnawialnej w ogólnym miksie energetycznym, przyczyniając się do ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju.
• Elastyczność i dostęp do energii w dowolnym czasie: gromadzenie energii w dowolnym momencie, co pozwala użytkownikom korzystać z niej w dogodnym czasie, niezależnie od warunków pogodowych czy pór dnia.
• Możliwość wykorzystania energii z sieci i optymalizacja taryf: Niektóre systemy magazynów energii umożliwiają użytkownikom pobieranie energii z sieci w okresach niższych taryf, co przyczynia się do większych oszczędności finansowych.
• Optymalne zarządzanie siecią energetyczną: magazynowanie nadwyżek energii i wykorzystywanie ich w czasach większego zapotrzebowania, co redukuje obciążenie sieci i przyczynia się do większej stabilności i efektywności systemu energetycznego.

Podsumowanie

Magazyny energii pozwalają prosumentom gromadzić nadmiar wyprodukowanej energii, co jest niezwykle korzystne w okresach, gdy produkcja energii przewyższa zapotrzebowanie. Dzięki temu można osiągnąć niemal całkowitą niezależność energetyczną, wykorzystując zgromadzoną energię w porach słabszego nasłonecznienia lub największego zapotrzebowania. To oznacza, że można maksymalnie zwiększyć autokonsumpcję energii odnawialnej, czyli bezpośrednie zużycie energii w domu. Właściwie zaprojektowany i skonfigurowany magazyn energii umożliwia optymalne zarządzanie energią, przyczyniając się do większej niezależności energetycznej prosumenta.

Źródła:

https://enerad.pl/magazyny-energii/

https://fotowoltaikaonline.pl/magazyn-energii#zasada-dzialania