Magazyn energii: jak przechowywać energię z instalacji fotowoltaicznej

2021-04-27 8:48 Materiał partnerski Piotr Laskowski
Instalacja fotowoltaiczna
Autor: GettyImages

Magazyny energii zapewniają niezależność energetyczną. Umożliwiają zwiększenie stopnia wykorzystania energii z domowej instalacji fotowoltaicznej. Rozwiązują problem przerw w dostawach prądu z sieci elektroenergetycznej.

Wzrost liczby urządzeń dostarczających energię ze źródeł odnawialnych sprawia, że coraz bardziej potrzebne są magazyny energii, które umożliwiają bilansowanie jej zużycia z produkcją.

Dotychczas funkcję takiego magazynu pełniły paliwa kopalne. Można je bez większego kłopotu składować i wykorzystywać w ilości odpowiadającej aktualnym potrzebom. Natomiast energia ze źródeł odnawialnych, w szczególności słoneczna, nie jest dostępna na zawołanie. Zwykle wtedy, kiedy potrzebujemy jej najwięcej w swoim domu, nie możemy skorzystać z jej źródła, czyli słońca. Przez to stopień wykorzystania jej na własne potrzeby w przeciętnym gospodarstwie domowym wynosi zaledwie 20-30%.

Wypowiedź eksperta
Olga Kowalska SunSol

Autor: SunSol

Jesteśmy w trakcie transformacji energetycznej. Nowe moce instalowane w Europie nie pochodzą już z paliw kopalnych a z odnawialnych źródeł energii. Magazyny energii są kluczowym elementem nowego systemu. Potrzebne są zarówno wielkoskalowe magazyny energii jak i te przydomowe. Domowe magazyny energii np. w Niemczech są oddawane do zarządzania operatorowi sieci energetycznej, dzięki czemu stanowią dodatkowe źródło dochodu dla gospodarstw domowych. W Polsce spodziewamy się intensywnego rozwoju rynku magazynów energii, przyczyni się do tego na pewno zapowiadane finansowe wsparcie tych rozwiązań w ramach kolejnej edycji Mojego Prądu.

mgr inż. Olga Kowalska, starsza doradczyni energetyczna w SunSol

Magazyn energii: więcej energii dla nas

Zdecydowanie większa część energii z domowej instalacji fotowoltaicznej jest odprowadzana do sieci elektroenergetycznej. Wprawdzie można ją potem z niej odebrać, zgodnie z obecnie obowiązującymi regulacjami jest na to aż 12 miesięcy, ale trzeba brać pod uwagę, że za każdą kilowatogodzinę oddaną do sieci przysługuje tylko 0,8 kWh do odbioru w przypadku instalacji o mocy do 10 kWp i 0,7 kWh w przypadku instalacji o większej mocy (10-40 kWp). Żeby uniknąć straty tych 20-30% energii można skorzystać właśnie z urządzenia nazywanego magazynem energii. Wówczas zamiast oddawać nadwyżki energii z własnej mikroelektrowni słonecznej do sieci, w której jest ona dla nas magazynowana wirtualnie, magazynuje się ją u siebie, w baterii akumulatorów, w których energia elektryczna jest zamieniana w chemiczną, a gdy wystąpi pobór prądu, ponownie w elektryczną.

Magazyn energii BMZ
Autor: BMZ ESS 7.0/9.0/X jest nowym modułowym litowo-jonowym systemem magazynowania energii, który przechowuje nadwyżkę energii uzyskaną przez system fotowoltaiczny w celu późniejszego wykorzystania

Magazyn energii jako źródło zasilania awaryjnego

Sprawność domowego magazynu energii opartego na nowoczesnych ogniwach litowo-jonowych wynosi 90-95%. Wyposażonego w akumulatory kwasowo-ołowiowe – w granicach 75%. Z czasem, z powodu degradacji akumulatorów, staje się niższa. Możliwość magazynowania całej nadwyżki energii wytwarzanej przez domową instalację fotowoltaiczną wymagałaby zastosowania akumulatorów o odpowiednio dużej pojemności, co z pewnością nie jest uzasadnione ekonomicznie. Można więc uznać, że własny magazyn energii nie jest atrakcyjną alternatywą dla magazynowania energii w sieci, przynajmniej dopóki funkcjonuje obecny system opustów w rozliczeniach z operatorami sieci elektroenergetycznej. Jest jednak ważny powód, dla którego w wielu przypadkach taka inwestycja ma sens. To często zdarzające się przerwy w dostawie energii. Trzeba bowiem wiedzieć, że wyłączenie prądu przez zakład energetyczny oznacza odcięcie użytkownika także od jego własnej instalacji fotowoltaicznej. Jest to konieczne ze względu na bezpieczeństwo osób, które usuwają awarię – do miejsca, w którym pracują, nie może docierać prąd i nie ma znaczenia, co jest jego źródłem. Instalacja fotowoltaiczna nie może go wysyłać do niedziałającej sieci. Dba o to obowiązkowy układ znajdujący się w inwerterze (falowniku) fotowoltaicznym - zabezpieczenie antywyspowe, które wyłącza go automatycznie w chwili, w której parametry prądu w sieci zaczynają się różnić od ustalonych.

Zatem typowa instalacja fotowoltaiczna, składająca się z paneli (modułów fotowoltaicznych) i inwertera połączonych z siecią elektroenergetyczną, nie zapewnia użytkownikowi niezależności od dostawcy prądu i bezpieczeństwa energetycznego. Do tego potrzebne jest jeszcze dodatkowe urządzenie, które może być źródłem energii w przypadku awarii sieci, na przykład magazyn energii. Lecz nie każdy.

Magazyn energii, który ma być źródłem awaryjnego zasilania, musi być wyposażony w elektroniczny układ umożliwiający wytwarzanie przez inwerter prądu o właściwych parametrach pomimo braku wzorca, jakim jest prąd w sieci elektroenergetycznej. Zwykle potrzebny jest też układ obniżający moc ładowania akumulatorów prądem z fotowoltaiki w przypadku, gdy z powodu awarii sieć nie odbiera nadwyżek prądu. Powstaje wówczas ryzyko uszkodzenia baterii zbyt dużym prądem, dlatego magazyn energii, który nie jest wyposażony w taki układ, zostaje odłączony od paneli i nie odbiera energii, którą te produkują.

Wybierając magazyn energii trzeba też zwrócić uwagę na moc, jaką może zapewnić w trybie pracy poza siecią (off-grid). W przypadku niektórych urządzeń jest ona parokrotnie mniejsza niż w trybie pracy w sieci (on-grid). To może oznaczać, że choć moc nominalna magazynu energii jest znaczna, w przypadku awarii sieci nie wystarczy do działania urządzeń elektrycznych, które chcielibyśmy zasilać energią z akumulatorów.

Mniej wyłączeń prądu

Działająca instalacja fotowoltaiczna podnosi nieco napięcie w sieci elektroenergetycznej. Gdy blisko siebie działa dużo systemów fotowoltaicznych podłączonych do tej samej stacji transformatorowej, napięcie może wzrosnąć powyżej dopuszczalnego, co powoduje zadziałanie automatycznego zabezpieczenia i odłączenie mikroinstalacji. Wówczas przestają one dostarczać prąd, więc ich właściciele oczywiście na tym tracą. By tego uniknąć, można zwiększyć wartość napięcia, przy którym zadziała zabezpieczenie, ale to przekłada się na szybsze zużywanie, a nawet awarie urządzeń elektrycznych, zasilanych prądem o zbyt wysokim napięciu. Rozwiązaniem tego problemu jest stosowanie magazynów energii, bo dzięki nim do sieci trafia mniej nadwyżek energii z mikroinstalacji. Szybki wzrost liczby domowych instalacji fotowoltaicznych sprawia, że stosowanie magazynów zaczyna być uznawane za konieczność. Można się więc spodziewać, że wkrótce na zakup magazynów energii będzie możliwe uzyskanie dotacji, na przykład w ramach rządowego programu Mój prąd.

Partnerzy
Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
KOMENTARZE