Magazyn energii 10 kW - na ile wystarczy?

Magazynem energii nazywany akumulator przeznaczony do współpracy z instalacjami fotowoltaicznymi. Z tego powodu niekiedy nazywane są one, w uproszczeniu, bateriami do fotowoltaiki. Jakkolwiek oferują funkcje związane z zasilaniem awaryjnym lub backupem, ich podstawowa rola to maksymalizacja autokonsumpcji, polegająca na gromadzeniu nadwyżek energii wygenerowanej przez instalację fotowoltaiczną. Dzięki temu nadmiarowy prąd pozostaje w systemie i nie jest oddawany do sieci, więc można wykorzystać go później tego samego dnia, kiedy panele produkują mniej energii lub nie robią tego wcale. 

Autokonsumpcja to inaczej zużycie własne, czyli ilość energii elektrycznej wyprodukowanej przez instalację PV, która została wykorzystana przez gospodarstwo domowe. Standardowa instalacja bez magazynów energii posiada autokonsumpcję na poziomie średnio 20%, co oznacza, że 80% energii i tak trafia do sieci. Następnie jest rozliczana zgodnie z konkretnym modelem – w obecnie funkcjonującym w Polsce modelu net-billing odbywa się to zgodnie z ustalaną przez PSE stawkami.

W efekcie takie gospodarstwo wykorzystuje tylko 20% wyprodukowanej przez system energii. Pozostałe 80% zapotrzebowania jest zaspokajane z sieci, obecnie po stawkach w wysokości 500 MWh/zł. Z tego powodu bardziej opłacalnym rozwiązaniem jest magazynowanie energii na użytek własny, które może nawet podwoić autokonsumpcję. 

Cyklem ładowania nazywamy, na przykładzie magazynu energii 10 kW, proces, w którym magazyn całkowicie naładowany energią, a następnie w pełni się z niej rozładowuje. W hipotetycznej sytuacji, gdy zużywa danego dnia tylko 20% pojemności, nie będzie to pełen cykl ładowania wskazany przez producenta w karcie gwarancyjnej.

Różnica między 10kW a 10 kWh.

Kilowaty określają moc, a zatem, szybkość produkcji energii. Kilowatogodzina to jednostka miary określająca energię zużytą w ciągu godziny. W praktyce magazyn energii 10 kWh jest w stanie zasilać odbiorniki o zapotrzebowaniu 10kW przez godzinę. Na ten czas będzie jednak wpływała jego rzeczywista pojemność użytkowa. 

Pojemność magazynu energii 10 kW możemy podzielić na całkowitą i użytkową. Ta pierwsza określa również energię niezbędną do jego funkcjonowania, dlatego to pojemność użytkową nazywamy pojemnością netto. Dla przykładu, gdy wynosi ona 90%, wówczas w rzeczywistości możemy wykorzystywać 9 kW.

Wszystko zależy tutaj od zapotrzebowania na energię gospodarstwa domowego. Statystycznie średnie zużycie 3-osobowej rodziny to od 3,8 kWh do 6 kWh dziennie. W przypadku tej najniższej wartości, magazyn energii 10 kW wystarczy na ponad dwie doby. Kiedy mówimy o drugiej, nieco więcej niż dzień.

Podstawowym zadaniem magazynu energii nie jest jednak nieprzerwane dostarczanie prądu, ale maksymalizowanie autokonsumpcji, ponieważ to wówczas przynosi największe oszczędności. W tym kontekście wystarczy, żeby magazyn energii 10 kW zasilał odbiorniki z nadwyżek wyprodukowanych przez instalację fotowoltaiczną wtedy, kiedy moduły nie pracują, a zatem późnym wieczorem, w nocy i wcześnie rano.

Inaczej to wygląda wtedy, kiedy szukamy rozwiązań związanych z zasilaniem awaryjnym po wydzielonym obwodzie lub pełnym backupem. Wówczas magazyn energii 10 kW będzie jedynym źródłem zasilania, dlatego w takiej sytuacji należy porównać pojemność netto magazynu energii z zapotrzebowaniem odbiorników. Szczególnie istotną kwestią będzie tutaj również ich klasa energetyczna i moc rozładowania, mogące wpłynąć na tempo wyładowywania magazynu energii 10 kW.

Według danych z Głównego Urzędu Statystycznego, przeciętne gospodarstwo domowe w Polsce zużywa rocznie około 2,3 MWh energii elektrycznej, co przekłada się na średnie dzienne zużycie na poziomie około 6,3 kWh. Oczywiście, rzeczywiste zużycie może się różnić w zależności od wielkości gospodarstwa domowego, liczby mieszkańców oraz używanych urządzeń elektrycznych. 

W takim wypadku, jeśli zdecydujemy się na maksymalizację autokonsumpcji, magazyn energii 10 kW wystarczy na pokrycie całego dziennego zapotrzebowania na energię nawet z uwzględnieniem strat prądu związanych z przechowywaniem i konwersją energii. W takim scenariuszu to ilość wystarczająca by zasilać dom w czasie, kiedy instalacja fotowoltaiczna nie pracuje. 

Innym przypadkiem będzie wykorzystanie magazynu energii do zasilania w przypadku awarii sieci energetycznej. Wówczas długość jego pracy zależy od tego, czy wdrażamy zasilanie awaryjne, czy backup - więcej o różnicach pomiędzy tymi rozwiązaniami przeczytasz w naszym artykule. W uproszczeniu, zasilanie awaryjne pozwoli nam na skierowanie energii tylko do określonych odbiorników, takich jak lodówka, oświetlenie, brama garażowa czy router internetowy. Wtedy nasze zużycie energii spada do 3-4 kWh, a magazyn energii 10 kW wystarczy nawet na 2-3 dni. Jeśli natomiast korzystamy z backupu, czyli zasilamy całe gospodarstwo domowe, wtedy magazyn energii 10 kW powinien wystarczyć na nieco więcej niż dwadzieścia cztery godziny, zależnie od jego pojemności netto i efektywności energetycznej gospodarstwa. 

Warto jednak pamiętać, że dana część magazynu energii przeznaczona na rozwiązania zasilania awaryjnego nie bierze udziału w autokonsumpcji. Kiedy magazyn energii 10 kW posiada 90% pojemności netto, czyli w praktyce dysponujemy 9 kW, a dodatkowo 2 kW przeznaczymy na zasilanie awaryjne lub backup, wówczas w autokonsumpcji bierze udział już tylko 7 kW. Optymalne będzie zatem takie rozwiązanie, w którym nasz magazyn energii może zasilać gospodarstwo domowe w tych godzinach, w których instalacja fotowoltaiczna nie produkuje już prądu.

Przy instalacjach o mocy 10 kW, standardowym wyborem są magazyny energii 10-20 kW. Ostateczny wybór zależy przede wszystkim od profilu zużycia gospodarstwa domowego. Musimy pamiętać, że systemy magazynowania energii złożone z magazynu energii i falownika nie posiadają stuprocentowej sprawności, tylko najczęściej waha się ona w okolicach 90% - należy liczyć się ze stratami związanymi z konwersją energii, podobnie jak procesem ładowania i rozładowywania.

W tym kontekście wiele również zależy właśnie od efektywności energetycznej urządzeń gospodarstwa domowego. Często sugerowana przez ekspertów liczba to nie więcej niż 9,7 kWh zużycia przy magazynie energii 10 kW. 

Przeciętny magazyn energii 10 kWh charakteryzuje się mocą ładowania/rozładowania na poziomie 5 kW, co oznacza, że panele fotowoltaiczne instalacji 10 kW pracujące w pełnym słońcu powinny naładować go w nieco więcej niż dwie godziny - należy tu uwzględnić jeszcze straty związane z konwersją energii przy jej przejściu przez falownik i podczas ładowania. 

Szukając najefektywniejszego rozwiązania, które minimalizuje tego rodzaju straty, warto jest zapoznać się zrankingiem domowych magazynów energiiopracowanym przez uniwersytet HTW Berlin, podczas którego przetestowano najpopularniejsze połączenia dla instalacji przydomowych. 

Żeby odpowiedzieć sobie na pytanie, na jak długo wystarczy magazyn energii 10 kW, musimy wziąć pod uwagę dwa ważne aspekty: do czego zamierzamy go przeznaczyć i jakie jest zapotrzebowanie naszego gospodarstwa domowego. 

W tych najpopularniejszych przypadkach magazyn energii 10 kW wystarczy na około kilkanaście godzin pracy, co pozwala na optymalizację autokonsumpcji. Wybrany wyłącznie do zasilania awaryjnego, przez dobę lub dwie będzie dostarczać energię do wybranego obwodu, lub przez krótszy czas zasili całe gospodarstwo w backupie. Zależnie od krzywej zużycia, instalacje fotowoltaiczne z mocą 10 kW skorzystają na magazynie energii 10-20 kW.

• Magazyn energii 10 kWh jest w stanie zasilać odbiornik o zapotrzebowaniu 10 kW przez godzinę. Przeciętne gospodarstwo domowe zużywa około 6,7 kW na dobę. 
• Podstawową rolą magazynów energii jest poprawa autokonsumpocji, czyli zużycia własnego energii wyprodukowanej przez instalację PV. 
• Pojemność magazynu użytkowa (netto) wskazuje nam, jaką rzeczywiście ilością energii dysponujemy.
• Do instalacji o mocy 10 kW, zależnie od krzywej zużycia gospodarstwa domowego, warto dobrać magazyn energii 10-20 kW.