Spis treści
- Magazynowanie energii – dlaczego magazyn energii do fotowoltaiki jest istotny?
- Kluczowe kryteria wyboru – jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki?
- Magazynowanie energii – przegląd dostępnych technologii
- Jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki i zintegrować go z systemem OZE?
- Czy magazynowanie energii się opłaca? Jakie są koszty inwestycji?
- Magazynowanie energii – trendy i przyszłość rynku
Magazynowanie energii – dlaczego magazyn energii do fotowoltaiki jest istotny?
Jednym z najważniejszych obecnie zagadnień w fotowoltaice jest magazynowanie energii. Temat ten nabiera szczególnego znaczenia w strefach klimatycznych o niedużym nasłonecznieniu – takich jak nasza. W okresach zimowych produkcja prądu z paneli fotowoltaicznych znacznie spada w porównaniu do sezonu letniego. Dlatego magazynowanie energii w momentach nadwyżek i wykorzystywanie jej w okresach większego zapotrzebowania to rozwiązanie poszukiwane przez inwestorów. Pozwala ono na uniezależnienie się od sieci energetycznej i warunków dostawców, umożliwia zwiększenie autokonsumpcji oraz gwarantuje stabilność dostaw. Instalacja fotowoltaiczna bez akumulatora produkuje energię, z której jedynie ok. 20-40% wykorzystywane jest na potrzeby własne. Reszta oddawana jest odpłatnie do sieci energetycznej. Natomiast jeśli produkcja energii jest niska, a zapotrzebowanie wysokie, to konieczne jest korzystanie z płatnego prądu z sieci.
Magazynowanie energii pozytywnie wpływa też na wysokość rachunków za prąd, a także na wahania cen rynkowych. Dzięki posiadanej rezerwie energii wyłączenia czy zaniki prądu w sieci energetycznej (tzw. blackouty) nie są zagrożeniem. Dostępne aktualnie na rynku rozwiązania umożliwiają magazynowanie energii, ale krótkoterminowo. Sprawdzają się one w sytuacjach, gdy w słoneczny dzień wystąpi nadwyżka produkcji lub kiedy zapotrzebowanie jest niskie – wtedy w porze nocnej wykorzystywana jest zgromadzona energia. Jednak aby w pełni wykorzystywać energię z paneli fotowoltaicznych potrzebne są rozwiązania do długoterminowego przechowywania nadwyżek. Tego rodzaju technologie to wciąż obszar badań i testów, choć niektóre z nich już są wykorzystywane.
Kluczowe kryteria wyboru – jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki?
Magazyn energii do fotowoltaki powinien być dostosowany przede wszystkim do wielkości instalacji i zapotrzebowania budynku na prąd. Bateria powinna zapewnić normalne użytkowanie danego obiektu w przypadku braku prądu, czy to wskutek zaniku napięcia w sieci czy braku produkcji energii przez panele PV przy pochmurnej pogodzie.
Jeśli chodzi o sam magazyn energii do fotowoltaiki, warto zwrócić uwagę na następujące parametry:
- pojemność,
- wydajność,
- zdolność gromadzenia energii (inaczej gęstość energii),
- żywotność baterii,
- czas ładowania,
- głębokość rozładowania.
Istotną cechą akumulatorów jest ich żywotność, na którą użytkownik ma wpływ poprzez właściwą lub niewłaściwą eksploatację. Żywotność baterii to czas, w którym akumulator działa w pełnym spektrum funkcjonalności. Jednak z czasem w każdej baterii następuje obniżenie sprawności, przez co pracuje ona mniej efektywnie. Wpływ na to ma ilość cykli ładowania, czyli procesu pełnego naładowania i rozładowania baterii. Maksymalna liczba cykli jest określona przez producenta – w nowych bateriach wynosi ok. 10 000, co przekłada się na ok. 10 lat użytkowania.
- Przeczytaj też: Wszystkie nowe budynki muszą być zeroemisyjne, a istniejące zmodernizowane. Oto zasady unijnej dyrektywy budynkowej
Ważnym aspektem w temacie magazynowania energii elektrycznej jest bezpieczeństwo, ponieważ akumulatory i baterie mogą wywołać zagrożenie pożarem i wybuchem. Aby tego uniknąć należy podjąć działania, które minimalizują zagrożenie. Warto wybierać certyfikowane i atestowane urządzenia, zarówno same baterie, jak i inwertery. Do tego istotne jest zapewnienie w pomieszczeniu odpowiedniej temperatury, czyli chłodzenia (szczególnie w przypadku baterii litowo-jonowych mających tendencję do przegrzewania) oraz wyposażyć je w system detekcji pożaru. Instalację elektryczną należy wyposażyć w zabezpieczenia w postaci bezpieczników i wyłączników, a także zastosować kilka odrębnych obwodów, co chroni przed przeciążeniem instalacji i zwarciem.
Magazynowanie energii – przegląd dostępnych technologii
- Baterie litowo-jonowe – najpopularniejsze rozwiązanie; dobrze się sprawdzają przy szybkim ładowaniu, nie ma potrzeby ich do końca rozładowywać. charakteryzują się też krótkim czasem ładowania. Mają wysoką zdolność gromadzenia energii, nawet 2,5-5 razy więcej na jednostkę masy niż baterie kwasowo-ołowiowe i są od nich droższe. Ich żywotność jest dość wysoka, wynosi nawet do 15 lat. Trzeba jednak pamiętać, że utylizacja i recykling tego typu baterii nie są łatwe.
- Baterie kwasowo-ołowiowe – w porównaniu do innych mają najniższą zdolność gromadzenia energii, wymagają też częstszej wymiany, mają duże gabaryty i masę, ale są stosunkowo tanie. Jest to najbardziej sprawdzona i najstarsza technologia.
- Magazynowanie energii w postaci ciepła – alternatywa dla baterii, sprawdza się w wodnych systemach grzewczych i na cele podgrzewu c.w.u., np. przy współpracy z pompą ciepła. Z wykorzystaniem energii elektrycznej podgrzewana jest woda i w postaci ciepła przechowywana w buforze do momentu zapotrzebowania.
- Magazynowanie energii wodorowej – jest to zdecydowanie najrzadziej wykorzystywana obecnie technologia. Wykorzystuje proces elektrolizy i umożliwia przekształcanie energii elektrycznej w wodór i odwrotnie. Jednak sprawność tego procesu jest dość niska i pozwala na odzysk jedynie ok. 30% energii (gdzie w przypadku baterii litowo-jonowych ta wartość to nawet 80-90%). Ogniwa wodorowe są też dość drogie, m.in. ze względu na skalę (małe są nieopłacalne). W gospodarstwach jednorodzinnych mają nikłe szanse na wykorzystanie, jednak w przypadku większych instalacji PV w niedługim czasie mogą okazać się wartą do rozważenia alternatywą.
Jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki i zintegrować go z systemem OZE?
Kluczem do odpowiedniego doboru magazynu energii do fotowoltaiki jest analiza jej zużycia. W zależności od obiektu będzie się ono znacznie różnić. W gospodarstwach jednorodzinnych zapotrzebowanie w ciągu dnia jest znikome, ale np. w budynkach biurowych są to najbardziej energochłonne godziny. W zakładach pracy czy przemyśle to zużycie może być na jednakowym poziomie przez całą dobę, a zmniejszać się dopiero w weekendy. Analizę najlepiej wykonać w oparciu o rachunki za prąd lub na podstawie odczytów z nowoczesnych, inteligentnych liczników pokazujących zużycie w czasie rzeczywistym. Warto zwrócić uwagę na szczytowe godziny zapotrzebowania. Istotną informacją jest też ilość wyprodukowanej energii z paneli PV i jej udział w całkowitym zużyciu. Kluczowa w doborze magazynu energii do fotowoltaiki jest jego pojemność. Aby ją oszacować najprościej wystarczy średnie dzienne zapotrzebowanie na energię [kWh] przemnożyć przez liczbę dni, w których magazyn energii do fotowoltaiki będzie wykorzystywany. Warto uwzględnić pewien zapas, ponieważ przy każdym rodzaju baterii występują straty – zwykle 10-20%.
- Przeczytaj też: Namawiają cię na pompę ciepła z dotacją? Sprawdź, jakie będziesz płacił rachunki, gdy ją zainstalujesz
Instalacja fotowoltaiczna współpracująca z pompą ciepła to dobre rozwiązanie, najlepiej działające z zastosowaniem magazynu energii do fotowoltaiki. Te dwie technologie mają wiele korzyści zarówno dla środowiska, jak i dla użytkownika, choćby w postaci oszczędności. Problem polega jednak na tym, że ich działanie nieco rozmija się w czasie, ponieważ w miesiącach letnich, gdy produkcja prądu z paneli jest największa – zapotrzebowanie na ogrzewanie pompą ciepła jest najmniejsze. Energię można wtedy wykorzystać do podgrzewania wody użytkowej. Jednak mając możliwość gromadzenia, a następnie wykorzystania energii w perspektywie kilku miesięcy – otrzymujemy system praktycznie samowystarczalny.
- Przeczytaj też: Jakie czynniki wpływają na żywotność i efektywność pomp ciepła?
Inteligentne systemy zarządzania budynkiem, a w tym przypadku energią pozwalają na jej efektywniejsze wykorzystanie. Na rynku dostępne są systemy monitorujące zużycie energii elektrycznej w czasie rzeczywistym, które umożliwiają racjonalne wykorzystanie zgromadzonej energii. obecnie użytkownicy mogą mieć dostęp do danych, takich jak wielkość produkcji energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych, zużycie na potrzeby własne, ilość energii przechowywanej w magazynie energii czy wielkość przesyłu do sieci energetycznej. Systemy sterowania mogą współpracować z siecią, dzięki czemu możliwa jest sprzedaż nadwyżek energii na korzystnych dla prosumenta warunkach.
Polecany artykuł:
Czy magazynowanie energii się opłaca? Jakie są koszty inwestycji?
Podobnie jak w innych branżach ceny energii na rynku kształtuje prawo popytu i podaży. W godzinach okołopołudniowych, gdy produkcja energii z paneli PV jest najwyższa – zapotrzebowanie jest najmniejsze, ponieważ użytkownicy są poza domem. Powstają wtedy nadwyżki energii, a w związku z tym jej ceny spadają. Z kolei wieczorem, gdy produkcja jest niska, zapotrzebowanie na energię rośnie. Cena wtedy spada. Magazyn energii do fotowoltaiki zapobiega sprzedawaniu jej (w ciągu dnia) do sieci energetycznej i kupowaniu (w porze wieczornej) po niekorzystnych dla prosumenta cenach.
Uwzględniając powyższe inwestycja w magazyn energii do fotowoltaiki wydaje się być wręcz koniecznością. Jednak to co może zniechęcać to koszt baterii, choć widoczny jest już na rynku spadek cen wraz z rosnącą popularnością tego rozwiązania. Najtańsze są oczywiście małe magazyny energii od 3 do 5 kWh – ich ceny zaczynają się już od kilku tysięcy złotych, średnie magazyny od 5 do 10 kWh oscylują w granicach 25-40 tys. zł, a duże 10-15 kWh to koszt powyżej 40 tys. zł. Oprócz ceny samego magazynu należy uwzględnić koszty montażu i ewentualnej modernizacji instalacji fotowoltaicznej.
- Przeczytaj też: Dofinansowanie do magazynu energii 2025. Ile można dostać? Jakie programy oferują dotacje do magazynów?
Dofinansowanie do magazynu energii do fotowoltaiki można uzyskać z rządowego programu Mój Prąd Część 3) program na lata 2024–2027, finansowany jest w ramach „Projektu Grantowego pn. Program priorytetowy „Mój Prąd” w ramach działania 2.2 Rozwój OZE priorytet II Wsparcie sektorów energetyka i środowisko z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego Celu szczegółowego: 2.2 Wspieranie energii odnawialnej zgodnie z dyrektywą (UE) 2018/2001, w tym określonymi w niej kryteriami zrównoważonego rozwoju programu Fundusze Europejskie na Infrastrukturę, Klimat, Środowisko 2021-2027”.
Aktualnie trwa przedłużony do 29 sierpnia 2025 r. szósty nabór wniosków. W tej edycji wsparcia finansowego wymogiem jest, aby instalacje fotowoltaiczne zgłoszone do przyłączenia do sieci elektroenergetycznej od 1 sierpnia 2024 r. miały magazyn energii elektrycznej lub/i magazyn ciepła. Moc tych instalacji może wynosić od 2 do 20 kW. W poprzednich edycjach wysokość dofinansowania do magazynów energii wynosiła do 16 000 zł. Budżet całego programu to aż 1,85 mld zł.
Magazynowanie energii – trendy i przyszłość rynku
Rynek magazynów energii wciąż się rozwija, a co za tym idzie pojawiają się nowe technologie. Badania w zakresie baterii tanich, a jednocześnie o wysokiej sprawności wciąż trwają. Jednym z rozwiązań, które może wkrótce zmienić rynek są baterie sodowo-jonowe. Ich zaletą jest dłuższy możliwy czas przechowywania energii oraz większa dostępność sodu jako pierwiastka w porównaniu do litu (baterie litowo-jonowe). Coraz częściej wdrażane są też akumulatory przepływowe, np. typu redox-flow. Ich zaletą jest niepalność oraz brak konieczności pozyskania do produkcji wyczerpywalnych pierwiastków.
Nowoczesne rozwiązania umożliwiają także monitorowanie sieci energetycznych – są to tzw. sieci inteligentne (smart grids). Dzięki zastosowaniu systemu opartego o czujniki i analizę danych możliwe jest dokładniejsze zbieranie informacji o zapotrzebowaniu i zużyciu energii, dostosowując do nich pracę całego systemu. Zwiększa to elastyczność produkcji i pozwala zoptymalizować działanie sieci. Smart grids da się przełożyć także na mniejszą skalę instalacji fotowoltaicznych. Taki system oparty m.in. o inteligentne liczniki pozwala na efektywniejszą pracę paneli PV oraz może wygenerować znaczne oszczędności poprzez skuteczne zarządzanie magazynem energii.
- Zobacz też: Najwyższe budynki mieszkalne w Warszawie
