Magazyn energii przy fotowoltaice. Rachunki to niejedyna korzyść

W dzień panele produkują więcej prądu, niż potrzeba w domu, a po zmroku zapotrzebowanie zwykle rośnie. Właśnie wtedy magazyn energii może przejąć nadwyżkę i oddać ją domownikom zamiast kupowania droższej energii z sieci. Dla mieszkańców Świętochłowic to temat istotny nie tylko ze względu na wysokość rachunków, lecz także na bezpieczeństwo zasilania. Technologia rozwija się szybko, ale przed zakupem trzeba sprawdzić kilka parametrów.

• Nadwyżka z paneli zostaje w gospodarstwie domowym
• LiFePO4, falownik i BMS decydują o działaniu instalacji
• Pojemność baterii trzeba dopasować do nocnego zużycia
• Zużyte baterie i samochody elektryczne zyskają nowe zastosowania

Nadwyżka z paneli zostaje w gospodarstwie domowym

Przez lata właściciele instalacji fotowoltaicznych oddawali niewykorzystaną energię do sieci, a następnie pobierali ją wtedy, gdy produkcja z paneli spadała. Ten model staje się mniej korzystny. Nadwyżki trafiają do sprzedaży po stawkach hurtowych, często niskich w godzinach południowych, a energia zużywana wieczorem może kosztować więcej.

Magazyn energii pozwala przesunąć moment wykorzystania prądu. W ciągu dnia, gdy panele produkują najwięcej, urządzenie gromadzi niewykorzystaną energię. Po zachodzie słońca może zasilać domowe urządzenia, ograniczając pobór z sieci.

System działa w trzech etapach:

• ładowanie nadwyżką z instalacji fotowoltaicznej,
• przechowywanie energii w ogniwach,
• rozładowanie po wzroście zapotrzebowania, najczęściej wieczorem i w nocy.

W gospodarstwie wyposażonym wyłącznie w fotowoltaikę na bieżąco zużywa się zwykle około 25–33 proc. wyprodukowanej energii. Połączenie paneli z magazynem może zwiększyć autokonsumpcję do około 70–90 proc. Oznacza to mniejszą zależność od stawek obowiązujących przy zakupie energii oraz od opłat związanych z jej przesyłem.

Magazyn może również współpracować z taryfami dynamicznymi. Wtedy system pobiera energię z sieci w godzinach, gdy jest tańsza, a następnie wykorzystuje ją przy wyższych cenach. To rozwiązanie wymaga jednak odpowiedniego sterowania i dopasowania ustawień do profilu zużycia prądu w konkretnym gospodarstwie.

LiFePO4, falownik i BMS decydują o działaniu instalacji

Domowy magazyn energii nie jest wyłącznie dużym akumulatorem. Na jego działanie składają się ogniwa, elektronika sterująca oraz falownik hybrydowy. To on kieruje przepływem energii między panelami, baterią, urządzeniami w domu i siecią.

W instalacjach domowych najczęściej rozważa się dwa rodzaje ogniw:

• LiFePO4, czyli litowo-żelazowo-fosforanowe – wyróżniają się wysoką stabilnością termiczną, długą żywotnością i odpornością na przegrzanie. Ich trwałość może przekraczać 6000 pełnych cykli, co według danych ze źródła przekłada się na około 15–20 lat pracy.
• NMC, czyli litowo-niklowo-manganowo-kobaltowe – mają większą gęstość energii, dlatego przy tej samej pojemności mogą być mniejsze i lżejsze. Są jednak bardziej wrażliwe na wysoką temperaturę, a ich trwałość określa się na około 2000–3000 cykli.

Za kontrolę bezpieczeństwa odpowiada system BMS. Monitoruje napięcie, temperaturę i poziom naładowania poszczególnych ogniw. Współpracuje z falownikiem i zabezpiecza baterię przed przeładowaniem oraz nadmiernym rozładowaniem.

Magazyn z funkcją Full Backup albo EPS może działać także podczas awarii zasilania. Zwykła instalacja fotowoltaiczna wyłącza się po zaniku napięcia w sieci, ponieważ takie zabezpieczenie chroni ekipy pracujące przy usuwaniu awarii. Dopiero odpowiednio skonfigurowany magazyn tworzy odizolowany obwód i podtrzymuje zasilanie wybranych urządzeń. Ma to znaczenie między innymi w domu, w którym odbywa się praca zdalna albo działa sprzęt medyczny wymagający ciągłego zasilania.

Pojemność baterii trzeba dopasować do nocnego zużycia

Cena magazynu energii wynosi obecnie około 15–30 tys. zł. Sama kwota zakupu nie wystarczy jednak do oceny opłacalności. Znaczenie mają między innymi zużycie energii, sposób rozliczania prosumenta, taryfa oraz możliwość uzyskania dotacji.

Przed zakupem warto porównać w karcie technicznej:

• pojemność całkowitą i użyteczną, podawaną w kWh,
• moc ładowania i rozładowania, wyrażaną w kW,
• liczbę deklarowanych cykli oraz warunki gwarancji,
• sprawność całego cyklu ładowania i rozładowania.

Pojemność całkowita określa maksymalną ilość energii, którą mogą zgromadzić ogniwa. Dla użytkownika ważniejsza jest pojemność użyteczna, czyli część energii możliwa do bezpiecznego pobrania. W nowoczesnych urządzeniach poziom rozładowania wynosi około 90–100 proc.

Moc magazynu pokazuje, jak szybko może on przyjąć albo oddać energię. Jeśli urządzenie oddaje maksymalnie 3 kW, a jednoczesne uruchomienie czajnika i płyty indukcyjnej wymaga 5 kW, brakująca moc zostanie pobrana z sieci. Duża pojemność nie zawsze oznacza więc możliwość zasilenia wszystkich urządzeń naraz.

Producenci często oferują 10 lat gwarancji albo gwarantują określoną liczbę cykli przy zachowaniu co najmniej 80 proc. początkowej pojemności. Sprawność nowoczesnych systemów wynosi około 85–95 proc., ponieważ część energii jest tracona podczas konwersji i pracy urządzeń.

Dobór pojemności powinien wynikać przede wszystkim z nocnego zużycia. Jeżeli gospodarstwo zużywa średnio 6 kWh między godziną 18.00 a 6.00, odpowiedni może być magazyn o pojemności 7–10 kWh. Taki zapas uwzględnia straty oraz ograniczenia związane z bezpiecznym rozładowaniem.

Zużyte baterie i samochody elektryczne zyskają nowe zastosowania

Rozwój magazynów energii obejmuje także ponowne wykorzystanie baterii z samochodów elektrycznych. Po spadku wydajności o około 20 proc. ogniwa mogą stracić przydatność w pojeździe, ale nadal nadawać się do pracy jako stacjonarne źródło zasilania budynku. Ogranicza to potrzebę produkcji nowych baterii i wydłuża cykl życia materiałów.

Kolejnym rozwiązaniem jest V2G, czyli Vehicle-to-Grid. Dzięki niemu samochód elektryczny podłączony do instalacji może w przyszłości oddawać energię do gospodarstwa domowego, a nawet współpracować z siecią. Przy szerszym zastosowaniu tej technologii osobny magazyn ścienny nie zawsze będzie potrzebny.

Temat magazynów energii pojawia się także w projekcie montażu instalacji odnawialnych źródeł energii na budynkach jednorodzinnych w Świętochłowicach. Przedsięwzięcie otrzymało dofinansowanie ze środków Unii Europejskiej. Beneficjentem jest Gmina Świętochłowice, a wartość dotacji wynosi 3 393 428,70 zł.

na podstawie: Urząd Miasta.