Magazyn energii do fotowoltaiki

Mechanizm działania instalacji fotowoltaicznej jest dziś powszechnie znany. Pozwala ona przekształcić energię słoneczną na energię elektryczną przy wykorzystaniu modułów i falownika. To technologia przyjazna dla środowiska, nieemitująca gazów cieplarnianych, niezużywająca surowców kopalnych. Z tych przyczyn uchodzi w UE za kluczowy element przyszłości energetyki, zwłaszcza w kontekście zmniejszenia emisji CO2, walki ze zmianami klimatycznymi i uniezależnienia się od zewnętrznych źródeł surowców naturalnych. W dzisiejszych czasach jednak, powoli staje się jasne, że układ taki potrzebuje jeszcze magazynu energii do fotowoltaiki, aby zapewnić maksymalne korzyści.

Choć fotowoltaika przynosi liczne korzyści dla jej posiadaczy i samego rynku energetycznego, branża fotowoltaiczna mierzy się z licznymi wyzwaniami. Pierwotnie największe przypisywano zmienności dostępności energii słonecznej. W regionach, w których występują okresy deszczowe lub mgliste dni, zmniejsza się ilość produkowanej energii.

Z czasem pojawiły się kolejne zmienne – przede wszystkim obciążenie sieci energetycznej, niekiedy uniemożliwiające przyłączenie instalacji fotowoltaicznej, oraz zmiany w systemie rozliczeniowym z net-meteringu na net-billing. Obecnie układ, w którym produkujemy energię na bieżący użytek własny, a resztę oddajemy do sieci, staje się nieopłacalny. Głównym źródłem korzyści jest autokonsumpcja – korzystanie z własnej energii. Z tego powodu wykorzystanie urządzeń takich jak magazyny energii do fotowoltaiki, baterie czy akumulatory do fotowoltaiki, staje się niezbędne.

Magazynowanie energii jest obecnie kluczowym elementem w rozwijaniu potencjału fotowoltaiki. Z wykorzystaniem odpowiednich magazynów, nadmiar energii wyprodukowanej w dni słoneczne może być przechowywany i wykorzystywany w okresach niższego nasłonecznienia. To pozwala unikać sytuacji, w których posiadacz instalacji fotowoltaicznej oddaje energię do sieci po niekorzystnych cenach, a później, w godzinach nocnych, czerpie energię z sieci ze znacznie wyższym kosztem. To, czego pierwotnie doszukiwano się w posiadaniu instalacji fotowoltaicznych, czyli obniżenie rachunków za prąd i korzystanie z własnej energii, staje się możliwe właśnie za sprawą odpowiednio dobranych magazynów energii.

W tym celu wykorzystujemy właśnie akumulatory i baterie do fotowoltaiki.

Przeznaczenie akumulatora do fotowoltaiki nie pozostawia wątpliwości. Jego zadaniem jest gromadzenie nadmiaru energii elektrycznej wyprodukowanej przez panele słoneczne i przechowywanie jej do późniejszego wykorzystania. Dostępne case studies wskazują, że ma to zastosowanie na przykład w sytuacjach, gdy w godzinach szczytowych instalacja fotowoltaiczna była w stanie wyprodukować więcej energii, niż w danym momencie potrzebowało gospodarstwo domowe. Wówczas prąd z akumulatora zużywano w godzinach wieczornych i nocnych.

Główną korzyścią jest obniżenie rachunków za prąd. Obecne zmiany w polskim prawie, takie jak nowelizacja prawa energetycznego i ustawy o OZE, sprzyjają temu kierunkowi rozwoju branży fotowoltaicznej. Taryfy dynamiczne są nieobowiązkowe, więc posiadacze akumulatorów do fotowoltaiki nie muszą czerpać energii z sieci, gdy ceny za nią są najwyższe. Wprowadzono również pojęcie agregatora, będącego pośrednikiem regulującym system dystrybucji energii, tak aby maksymalizować wydajne i korzystne użycie energii z OZE.

Inne zalety wykorzystania akumulatorów do fotowoltaiki wiążą się z bezpieczeństwem i niezależnością energetyczną. W miejscach narażonych na przerwy w dostawie prądu i inne awarie, lub tam, gdzie dany układ musi pracować nieustannie, aby uniknąć strat biznesowych, dużą wartość przynosi zdolność do pracy w trybie off-grid. Systemy awaryjne i rezerwowe cieszą się coraz większym zainteresowaniem wśród posiadaczy instalacji fotowoltaicznych.

Pojęcia te często są stosowane wymiennie, istnieje jednak pewna dystynkcja pomiędzy obiema terminami. Bateria do fotowoltaiki to rodzaj akumulatora, który najczęściej posiadacza dodatkowe funkcje i jest bardziej zaawansowany technologicznie.

Cechy odróżniające baterie do fotowoltaiki od akumulatorów do fotowoltaiki z reguły wiążą się z ich pojemnością i wydajnością. Niektóre posiadają także funkcje inteligentnego zarządzania energią z wykorzystaniem aplikacji mobilnych, co pozwala użytkownikom na kontrolowanie magazynowanej energii. Nierzadko oprogramowanie tego rodzaju wykorzystuje zaawansowane algorytmy, bazujące na cenach godzinowych, preferencjach użytkownika, profilu zużycia energii i prognozach pogody.

Odpowiedź na to pytanie zależy przede wszystkim od zapotrzebowania i budżetu użytkownika. Akumulatory do fotowoltaiki są z reguły bardziej ekonomicznym rozwiązaniem, więc jeśli wydajność nie jest priorytetem, a pojemność spełnia zapotrzebowanie gospodarstwa domowego, można przy nich pozostać. Jeśli jednak instalacja wymaga większej pojemności lub inwestor jest zainteresowany inteligentnym zarządzaniem energią, wtedy należy rozważyć sięgnięcie po baterie do fotowoltaiki.

Najważniejsze kryteria, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze, to:

1. Pojemność i wydajność

To kluczowe czynniki, pomagające nie tylko zdecydować, czy dobierzemy akumulator czy baterię, ale również umożliwiające nam postawienie na konkretny model. Wybór zależy przede wszystkim od parametrów istniejącego układu, zapotrzebowania na energię i wydajności instalacji fotowoltaicznej.

2. Trwałość i żywotność

Zarówno akumulatory jak i baterie do fotowoltaiki posiadają określoną liczbę cykli ładowania i rozładowywania, po której ich wydajność może ulec obniżeniu. Część producentów, zamiast wskazać liczbę cykli, przedstawia te dane w formie gwarantowanej wydajności w danym okresie użytkowania. Warto sprawdzić te informacje przed wyborem konkretnego modelu.

3. Koszty i oszczędności

Jeśli dobieramy magazyn energii do fotowoltaiki, do istniejącej lub powstającej instalacji, warto opracować prognozowany wskaźnik autokonsumpcji bez magazynu, a następnie porównać go z instalacją wyposażoną w rozwiązania magazynowania energii. Z obecnie dostępnych danych, przytoczonych między innymi przez Instytut Energii Odnawialnej, wynika, iż instalacje z magazynami energii oferują większą stopę zwrotu. Autokonsumpcja potrafi się podnieść z 20% do 40%, co dla większości inwestorów powinno być przekonującym argumentem za powiększeniem inwestycji w akumulator do fotowoltaiki lub baterię.

4. Kompatybilność

Jeśli konkretny magazyn energii spełnia wszystkie kryteria, należy jeszcze upewnić się, czy będzie działać z zainstalowanym lub zaplanowanym w instalacji falownikiem. W tym może Ci pomóc nasz Przegląd Systemów Magazynowania Energii.

Ze względu na duże zapotrzebowanie w dziedzinie magazynowanie energii oraz zróżnicowanie istniejących instalacji, producenci dążą do odpowiedzi na potrzeby rynku, poprzez dostarczanie magazynów, baterii i akumulatorów do fotowoltaiki o różnych specyfikacjach. Najczęstsze dostępne na rynku rozwiązania to:

1. Baterie kwasowo-ołowiowe

To jeden z najstarszych i najbardziej rozpowszechnionych produktów stosowanych w fotowoltaice. Opierają się o reakcje chemiczne zachodzące między kwasem siarkowym a ołowiem. Są stosunkowo ekonomicznym wyborem, ale posiadają ograniczoną żywotność i nieco niższą efektywność, w porównaniu do nowoczesnych rozwiązań. Nadają się przede wszystkim do zastosowań domowych o niewielkim zapotrzebowaniu na energię.

2. Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4)

Bardziej innowacyjne niż baterie kwasowo-ołowiowe, cechują się długą żywotnością i wysoką wydajnością. Są bezpieczniejsze i odporne na wahania temperatur, uchodzą także za bardziej ekologiczne rozwiązanie, ponieważ nie zawierają toksycznych metali ciężkich.

3. Baterie litowe

Główną cechą wyróżniającą baterie litowe, oprócz ich wydajności, jest kompaktowy rozmiar. Z tego powodu są wykorzystywane w przenośnych systemach magazynowania energii, takie jak elektryczne pojazdy. Można je stosować w instalcjach fotowoltaicznych, ale wiąże się to z wyzszymi kosztami.

4. Inne rozwiązania

Na rynku komercyjnym popularność zyskują również baterie przepływowe (flow battery), korzystające z elektrolitów ciekłych. Wyróżnia je duża pojemność i skalowalność, przez co dobrze sprawdzają się przy większych instalacjach. Są też odporne na zjawisko głębokiego rozładowania i mają dłuższą żywotność. Inną opcją są hybrydowe systemu, na przykład łączące LiFePO04 z baterią przepływową.

Finalnie wybór zależy przede wszystkim od zapotrzebowania użytkownika. Gospodarstwa domowe najczęściej będą korzystać z akumulatorów LiFePO4 i baterii litowych, podczas gdy instalacje przemysłowe mogą wymagać zastosowań takich jak baterie przepływowe i hybrydowe systemy magazynowania energii.

Z ekonomicznego punktu widzenia – tak. Nic nie wskazuje na to, by na rynku miały nastąpić zmiany, czyniące baterie i akumulatory do fotowoltaiki mniej pożądanymi na rynku. Zmiany zachodzące w polskim prawie, dążenie UE do transformacji energetycznej, obciążenie sieci energetycznej i bieżące systemy rozliczeniowe pozwalają sądzić, że nacisk na magazynowanie energii będzie się tylko powiększać. Mówiąc krótko - nie opłaca się już produkowanie jak największej ilości energii, kiedy jej ceny w godzinach szczytowych są po prostu zbyt niskie. W tej chwili najważniejsza jest autokonsumpcja, a magazyny energii do fotowoltaiki to jedyne rozwiązanie, które może zagwarantować jej wzrost.

Chcesz wiedzieć więcej?

Obejrzyj magazyny energii w naszym e-shopie.