Magazyn energii do fotowoltaiki – zasada działania 

Sieci fotowoltaiczne uznawane są za przyszłość energetyki. Wraz z innymi odnawialnymi źródłami energii stanowią alternatywę dla nieekologicznej energii węglowej i gazowej. 

Pomimo darmowych i ogólnodostępnych zasobów instalacje fotowoltaiczne mają też słabsze strony. Najbardziej dotkliwą z nich jest nierównomierna produkcja energii w skali dnia i roku. Panele słoneczne produkują prąd tylko w ciągu dnia, a największe ilości w ciągu kilku godzin w okolicach południa. Z reguły jednak w tym okresie zapotrzebowanie na energię w domu jest najniższe. 

Magazyn energii jest urządzeniem, które pomaga rozwiązać problem nieregularnej produkcji prądu. Tym pojęciem określa się akumulatory litowo-jonowe, które montowane są w sieci. Lokalizuje się je pomiędzy panelami fotowoltaicznymi a inwerterem. Gromadzi się w nich prąd stały DC, który przed trafieniem do gniazdek jest przetwarzany przez falownik na AC. 

Magazyny energii stanowią dodatkowe miejsce do przechowywania nadwyżek prądu. W pierwszej kolejności wyprodukowana energia wykorzystywana jest do autokonsumpcji. Jeśli powstają nadwyżki, to uzupełniają one zapas w magazynie. Natomiast po zapełnieniu magazynu, kolejne nadwyżki produkcji wysyłane są do sieci (w przypadku instalacji on-grid). 

Dlaczego warto inwestować w magazyn energii do fotowoltaiki?

Magazyny energii to urządzenia stosunkowo kosztowne. Ich sprawność wynosi około 90%-95%, co oznacza, że notują kilka procent strat energetycznych. Czy rzeczywiście warto w nie zainwestować? Istnieje kilka argumentów, które trzeba wziąć pod uwagę.

Większa niezależność energetyczna 

To główny argument, jaki wymieniają sprzedawcy magazynów energii. Sama sieć fotowoltaiczna podłączona do sieci już nie daje poczucia bezpieczeństwa energetycznego. Co innego magazyn, w którym przechowywany jest zapas prądu na kilkanaście godzin. Poza innymi zaletami daje to pewne poczucie komfortu, że w sytuacjach awaryjnych dysponujemy własnymi zasobami. 

Zasilanie awaryjne 

Skoro mowa o sytuacjach awaryjnych, warto przytoczyć najpopularniejszą z nich – awarię sieci dystrybucyjnej. W przypadku przerw w dostawie prądu, uszkodzenia lub zerwania sieci, odłączana jest także instalacja fotowoltaiczna. Nie może ona produkować energii w ciągu dnia i pobierać nocą. 

Instalacja wyposażona w magazyn energii nie staje się jednak bezużyteczna. Zgromadzony w akumulatorze prąd można wykorzystać na bieżące potrzeby. Rozsądne korzystanie z zasobu pozwoli na swobodne funkcjonowanie budynku nawet przez kilkanaście godzin. Z reguły to wystarczający czas potrzebny do usunięcia awarii i przywrócenia sprawności sieci energetycznych. 

Brak strat w produkcji energii

Wraz z rozwojem domowych mikroinstalacji energetycznych uwidocznił się problem infrastruktury energetycznej. W naszym kraju sieci są zaprojektowane z myślą o przesyłaniu energii do odbiorców, a nie w odwrotnym kierunku. Dodatkowo sieć w Polsce, a szczególnie w niewielkich miejscowościach, jest przestarzała. To prowadzi do czasowego wyłączenia przesyłu wynikającego z przesilenia. Najczęściej takie awarie występują w lecie w momencie największego transferu energii do sieci. 

Magazyn energii pozwoli gromadzić prąd pomimo przesilenia. Nadwyżki nie trafią do operatora, a zapełnią akumulator w domowej instalacji. W miejscu występowania takich zjawisk warto zainwestować w większe akumulatory. Trzeba też odpowiednio dysponować zasobami, starając się opróżnić bank, robiąc w nim wolne miejsce.

Niższe koszty użytkowania prądu z sieci

Magazyn energii współpracujący z fotowoltaiką jest też źródłem wymiernych oszczędności. Żeby precyzyjnie to opisać, trzeba opowiedzieć o sposobach rozliczania nadwyżek z operatorem sieci energetycznej. Obecnie funkcjonują dwa sposoby rozliczania:

• prosument – stary typ umów, w których nadwyżki gromadzone w sieci można odebrać w czasie niedoboru własnej produkcji. Kosztem jest 20% lub 30% wartości zgromadzonej energii, która przepada na rzecz operatora. Prosument (producent i konsument w jednym) ma rok na wykorzystanie nadwyżek. W przeciwnym razie traci je na rzecz firmy energetycznej;
• net-billing – od kwietnia 2022 roku obowiązuje nowa zasada rozliczania nadwyżek z mikroinstalacji. Nadprodukcja nie jest gromadzona w sieci, a sprzedawana do niej po średnich cenach rynkowych. Oczywiście ceny nie uwzględniają podatku i stałych opłat, które konsument ponosi przy zakupie prądu. Jeśli jednak w okresie zimowym lub w nocy właściciel instalacji PV chce pobrać prąd z sieci, płaci za niego standardową stawkę. Wynika z tego, że strata na 1kWh prądu wynosi około 60%. 

Z szacunkowych obliczeń można wywnioskować, że straty przy przekazywaniu energii do operatora wynoszą od 20% do 60% w zależności od umowy. Szczególnie nowe warunki rozliczania nadwyżek są bardzo niekorzystne dla właścicieli domowych sieci. 

Gromadzenie nadwyżek we własnym magazynie energii pozwoli na przesyłanie do sieci tylko niewielkich ilości prądu. Szacuje się, że przy dobrze zaprojektowanym magazynie energii i zoptymalizowanej autokonsumpcji zaledwie 10% nadwyżek trafi do operatora. To pozwoli zoptymalizować straty i szybciej uzyskać zwrot z tej inwestycji. 

Jaki magazyn energii do fotowoltaiki wybrać?

Magazynem energii nie może być przypadkowy akumulator. W pewnym zakresie może się sprawdzić, jednak w szczególnych warunkach będzie zawodny. Dlatego na rynku dostępne są specjalne magazyny wyposażone w systemy odpowiadające charakterystyce instalacji PV. Na co zwrócić uwagę przy wyborze magazynu energii dla fotowoltaiki?

Pojemność 

To współczynnik, na który warto zwrócić uwagę w pierwszej kolejności. Podawany jest w ilości kWh energii elektrycznej, jaką maksymalnie można gromadzić w akumulatorze. Warto dopasować go na podstawie średniego zużycia prądu przez urządzenia domowe i optymalnej produkcji prądu.

Moc znamionowa 

To ilość energii, jaką w danej chwili urządzenie jest w stanie dostarczać do sieci domowej. Ta wartość podawana jest w kW. Jeśli urządzenia podłączone do sieci pobierają w sumie 3 kW energii, moc znamionowa magazynu nie może być mniejsza. Przy doborze warto jednak brać pod uwagę pobór mocy przez najważniejsze urządzenia z niewielką nadwyżką. 

Układ wytwarzania prądu przez inwerter 

Podczas przetwarzania prądu stałego na zmienny inwerter korzysta ze wzorców dostarczanych przez sieć energetyczną. W przypadku awarii nie otrzymuje takiego wzorca. Warto zatem wybrać magazyn energii z systemem, który taki wzorzec nada. Tylko w ten sposób można wykorzystać magazyn energii w czasie przerw w dostawach prądu. 

Układ obniżający moc ładowania

To system, który chroni przed dostawą prądu z paneli o zbyt dużym natężeniu. Kiedy nadwyżek nie odbiera sieć domowa i energetyczna, całość trafia do akumulatora. Zbyt duża ilość energii może doprowadzić do uszkodzenia ogniw. System ma temu zapobiegać kosztem niewielkich strat. 

Cena magazynów energii 

Koszty magazynów energii dla fotowoltaiki są dosyć wysokie. Zależą głównie od maksymalnej pojemności baterii. Najmniejsze magazyny mają pojemność niespełna 2,5 kWh i kosztują około 15000 złotych. Cena rośnie wraz ze wzrostem pojemności w sposób proporcjonalny. Magazyny o pojemności 5 kWh kosztują około 30000, a o pojemności 10 kWh od 50000 do 60000 złotych. Magazyny o większej pojemności są praktycznie niedostępne na rynku. 

Przeczytaj również: Dachówka fotowoltaiczna – co to jest? Zalety, wady, cena

Mój Prąd 5.0 – dofinansowania do magazynów energii. Ile można zyskać?

Problem przestarzałej infrastruktury energetycznej nieprzystosowanej do potrzeb fotowoltaiki dostrzegli też specjaliści. Widać to w popularnym programie Mój Prąd, z którego od lat można uzyskać dotacje na instalacje OZE. W momencie publikacji poradnika została otworzona piąta edycja programu. Możemy zatem podsumować warunki oferowane w obecnej odsłonie. 

W ramach programu można uzyskać do 7000 złotych zwrotu kosztów budowy instalacji fotowoltaicznej z dodatkowymi urządzeniami. To najwyższa kwota przyznawana w ramach programu w całej jego historii. Ponadto przewidziano dopłaty na magazyny energii o wartości do 16000 złotych. Trzeba zaznaczyć, że   dopłata nie może być wyższa niż 50% całości kosztów poniesionych w związku z budową instalacji lub montażem magazynu energii. Mimo tego dopłaty mocno zachęcają do inwestycji w najbardziej pojemne magazyny energii. 

Magazyn energii a samochód elektryczny – nowa możliwość czy melodia przyszłości?

Nadal niewiele mówi się na temat wykorzystywania akumulatorów trakcyjnych jako magazynów energii dla domu. Z reguły stacje ładowania aut, jeśli w ogóle są dostępne dla prywatnych użytkowników, nie są zintegrowane z domową siecią PV. Częściej auta elektryczne stają się stacjami zasilania awaryjnego w przypadku braku dostaw, niż ładują się energią z sieci PV.

Program dopłat Mój Prąd nie zabrania tego pod warunkiem, że akumulator można w ten sposób wykorzystać. To daje jeszcze większe możliwości osobom dysponującym rozbudowaną siecią i planującym budowę stacji ładowania. Problem z wykorzystaniem tego akumulatora może mieć naturę logistyczną. Z auta zazwyczaj używamy w ciągu dnia, a to w tym czasie nadprodukcja energii jest największa.

Drugi problem to znalezienie akumulatora trakcyjnego kompatybilnego z siecią domową i płynnie z nią współpracującego. Na rynku istnieje tylko garstka samochodów, które można automatycznie wykorzystywać jako bank energii dla domu. Biorąc pod uwagę, że same auta elektryczne w naszym kraju ciągle stanowią wyjątek, trzeba tę technologię uznać za melodię przyszłości. Spoglądając na badania prowadzone przez producentów aut, ta przyszłość może okazać się jednak bardzo bliska. 

Wady i zalety magazynów energii – podsumowanie 

Inwestycja w magazyn energii dla fotowoltaiki niesie ze sobą wiele korzyści. Najważniejsze to:

• zapas w przypadku awarii sieci;
• uniknięcie problemów z nie wydajną siecią przesyłową;
• mniejsze straty przy rozliczaniu nadwyżek;
• szeroko pojęta niezależność energetyczna.

Z kolei po stronie wad należy postawić:

• bardzo wysoki koszt rzędu kilkudziesięciu tysięcy złotych;
• straty energii na poziomie do 10%.