Czym są magazyny energii i jak współpracują z fotowoltaiką?
W ostatnich latach zwiększenie udziału energii odnawialnej w produkcji energii elektrycznej stało się jednym z głównych celów wielu krajów na całym świecie. Energia słoneczna, zwłaszcza z instalacji fotowoltaicznych, jest jednym z najczęściej wykorzystywanych źródeł odnawialnej energii.
Co więcej, jak wskazuje na to wiele analiz i badań, Polska jest krajem, gdzie następuje trzeci najszybszy rozwój fotowoltaiki w całej Europie (po Niemczech i Hiszpanii)! Jednakże ogromnym wyzwaniem w przypadku fotowoltaiki jest fakt, że produkcja energii elektrycznej zależy w dużej mierze od warunków atmosferycznych, w tym od ilości promieniowania słonecznego, co powoduje, że owa produkcja często jest niestabilna.
Dlatego też tak duże znaczenie zaczynają mieć magazyny energii, które mogą być bardzo przydatne, umożliwiając gromadzenie energii elektrycznej w momencie, gdy jest jej nadmiar, a następnie jej wykorzystanie, gdy mamy jej niedobór.
Czym jednak dokładnie są magazyny energii i jak działają, a także jak ich współpraca z instalacjami fotowoltaicznymi może wpłynąć na komfort użytkowania takiej hybrydy?
Wpisz swój adres i otrzymaj darmową wycenę na fotowoltaikę
Czym są magazyny energii?
Choć magazyny energii stają się dopiero modne i coraz częściej wykorzystywane zarówno w firmach, jak i domach jednorodzinnych, to sam wynalazek nie jest współczesną konstrukcją. Idea magazynowania energii ma bowiem wiele lat i sięga odkrycia zjawiska prądu elektrycznego. Pierwsze magazyny energii, to elektrownie szczytowo-pompowe, które zaczęto budować już w latach 90. XIX wieku!
Przydomowa instalacja fotowoltaiczna oczywiście wymaga innego typu magazynu energii, dlatego też te współczesne są odpowiednio zmodyfikowane. Niemniej sam zamysł pozostał niezmienny. W dużym skrócie mamy do czynienia z systemem, który umożliwia gromadzenie energii elektrycznej i jej przechowywanie w celu późniejszego wykorzystania. Przydomowe magazyny energii są stosowane, gdy produkcja energii elektrycznej przekracza bieżące zapotrzebowanie, a także w celu zapewnienia stałej dostępności energii w przypadku awarii sieci energetycznej.
Istnieje wiele różnych technologii, które umożliwiają magazynowanie energii przez akumulatory fotowoltaiczne. Aktualnie najczęściej wykorzystywane są magazyny w formie akumulutorów litowo-jonowych, których sprawność wynosi około 80% i dlatego też najchętniej używa się ich w fotowoltaice.
Ponadto baterie litowo-jonowe charakteryzują się dużą gęstością mocy, co umożliwia ładowanie nawet małej jednostki tzw. dużym prądem, a także posiadają one dużą ilość cykli ładowania i rozładowywania, co przekłada się na dostateczną żywotność całego systemu. Nie jest to oczywiście jedyne rozwiązanie, a wybór odpowiedniej technologii zależy od wielu czynników, takich jak koszty, pojemność magazynu, trwałość i efektywność.
Na jakiej zasadzie działa magazyn energii?
Zasada działania magazynu energii jest dość prosta. Działa on poprzez pobieranie nadmiarowej energii elektrycznej, np. ze źródeł odnawialnych, takich jak panele słoneczne lub turbiny wiatrowe, i magazynowanie jej w postaci chemicznej, mechanicznej lub termicznej. Następnie magazyn może wykorzystać tę zgromadzoną energię w momencie, gdy produkcja energii jest niewystarczająca, chociażby w nocy, w okresach braku słońca lub podczas szczytowego zapotrzebowania. W przypadku magazynów opartych na bateriach, energia elektryczna jest magazynowana w postaci elektrolitu wewnątrz baterii.
Co jednak dzieje się w sytuacji, gdy również nasze akumulatory litowo-jonowe są całkowicie naładowane? Wówczas nadwyżka produkcji z instalacji fotowoltaicznej trafia do sieci. Odwrotna sytuacja następuje z kolei w przypadku rozładowania magazynu. Wówczas też energia pobierana jest sieci elektrycznej. Warto również dodać, że działanie magazynu energii możemy oprzeć na czterech głównych elementach. Zaliczamy do nich:
- Anodę, czyli biegun ujemny. Podczas procesu rozładowywania dochodzi do reakcji utlenienia.
- Katodę, czyli biegun dodatni, przez który przebiegają procesy redukcji.
- Elektrolit. Jest to substancja chemiczna zdolna do przewodzenia prądu. Przebiega przez nią transport jonów pomiędzy anodą a katodą.
- Separator, czyli porowaty materiał nasączony elektrolitem. Zostaje on umieszczony pomiędzy anodą i katodą, a jego celem jest mechaniczne rozdzielenie elektrod i zapobieganie zwarciu ogniwa. Umożliwia on również transport jonów.
Pozostaje nam zatem już tylko kwestia wyjaśnienia, na czym polega i jak wygląda konwersja zmagazynowanej energii w magazynie w energię elektryczną. Otóż substancja chemiczna w anodzie powoduje uwolnienie elektronów do bieguna ujemnego oraz jonów w elektrolicie. Nazywamy to reakcją utlenienia chemicznego. Na biegunie dodatnim z kolei katoda przyjmuje przepływ elektronów, przez co zamykany jest obwód ich przepływu. Warto pamiętać, że te dwie powyższe reakcje zachodzą w tym samym czasie, dzięki czemu może być generowany prąd elektryczny.
Jak magazyn energii współpracuje z fotowoltaiką?
Fotowoltaika to jedna z najpopularniejszych technologii pozyskiwania energii odnawialnej, a magazynowanie jej stało się coraz bardziej powszechne. Magazyn energii, jak już wiemy, jest akumultorem lub zestawem akumulatorów litowo-jonowych, które umożliwiają przechowywanie energii elektrycznej i oddawanie jej do sieci w momencie, gdy jest to najbardziej potrzebne. Dzięki takiemu rozwiązaniu fotowoltaika staje się jeszcze bardziej niezależna od czynników zewnętrznych, takich jak zmienność pogody.
Magazynowanie energii pozwala na jej wykorzystanie wtedy, gdy instalacja fotowoltaiczna nie produkuje wystarczającej ilości energii lub gdy cena prądu jest najwyższa. Dzięki temu rozwiązaniu możemy zatem zwiększyć efektywność wykorzystania energii z paneli słonecznych i ograniczyć koszty zużycia prądu z sieci energetycznej.
Jak jednak magazyny energii działają z przydomową instalacją fotowoltaiczną? Pozwalają one przede wszystkim na przechowywanie energii wyprodukowanej w ciągu dnia i wykorzystanie jej wtedy, gdy instalacja PV nie działa lub jej działanie jest bardzo ograniczone, czyli po zachodzie słońca. Jak więc widzimy, zasada działania magazynu energii nie jest skomplikowana.
Wyprodukowana energia z ogniw fotowoltaicznych najpierw zostaje zużyta na bieżące potrzeby domowników, a jej nadwyżki trafiają do owego magazynu, aż do momentu, kiedy naładuje się on do pełna. Gdy już do tego dojdzie, nadwyżka energii przesyłana jest do sieci energetycznej, z kolei w przypadku gdy magazyn się rozładuje do określonej wartości, to energia zaczyna być pobierana z sieci.
Wyceń swoją instalację fotowoltaiczną w 2 minuty
Jakie są korzyści z posiadania magazynu energii?
Posiadanie przydomowego magazynu energii bez dwóch zdań przynosi wiele korzyści, nie tylko w kontekście wykorzystania energii z fotowoltaiki. Przede wszystkim daje on użytkownikowi znacznie większą niezależność energetyczną, ponieważ umożliwia wykorzystanie przechowywanej energii wtedy, gdy jest to potrzebne. Ponadto magazynowanie energii pozwala na ograniczenie strat energii w sieci elektroenergetycznej, które wynikają z różnic między produkcją a zużyciem prądu.
Dzięki temu poprawia się stabilność sieci i zmniejsza potrzeba budowania dodatkowych źródeł energii. Magazyny energii umożliwiają ponadto korzystanie z tańszej energii w określonych godzinach, co przekłada się na oszczędności finansowe dla użytkownika. W dłuższej perspektywie, posiadając magazyn energii wydatnie przyczyniamy się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych i poprawy jakości powietrza, zwiększający tym samym wykorzystanie energii z odnawialnych źródeł i zmniejszając skalę wydobywania paliw kopalnych.
Jak dobrać magazyn energii do instalacji fotowoltaicznej?
Dobór odpowiedniego magazynu energii do fotowoltaiki zależy od wielu czynników, takich jak wielkość instalacji, ilość wytwarzanej energii, zapotrzebowanie energetyczne, a także preferencje użytkownika. W tym celu powinniśmy określić, jak duże zużycie prądu będzie w naszym domu. Najprościej będzie wówczas zsumować łączny pobór energii dotyczący zużycia energii przez wszystkie urządzenia, czyli chociażby lodówkę, telewizor, komputery, pralkę czy ładowarki do wszelkich przenośnych sprzętów.
Przy wyborze magazynu warto również zwrócić uwagę na pojemność, czyli ilość energii, jaką może przechować magazyn oraz na moc, czyli ile energii jest w stanie oddać na raz.
Ważnym czynnikiem jest także sprawność magazynu, która wpływa na wydajność całego systemu. Przy wszystkich wyliczeniach nie możemy zapomnieć o takich aspektach jak cena oraz gwarancja producenta. Przed zakupem warto również dokładnie przeanalizować swoje potrzeby oraz skonsultować się z profesjonalistami, którzy pomogą dobrać odpowiednie rozwiązanie.
Ostatecznie dobry magazyn energii pozwoli nam w końcu na jeszcze lepsze wykorzystanie energii słonecznej i zwiększy niezależność energetyczną, co przełoży się następnie na oszczędności finansowe i korzyści dla środowiska.
Wpisz swój adres i otrzymaj darmową wycenę na fotowoltaikę
Jaki magazyn wybrać? AC czy DC?
Aktualnie istnieją dwa główne rodzaje magazynów energii stosowane w fotowoltaice. Zaliczamy do nich magazyny prądu stałego (DC) oraz magazyny prądu przemiennego (AC). Magazyny DC są obecnie popularniejsze i bardziej powszechnie stosowane, zwłaszcza w nowych instalacjach fotowoltaicznych. W takim magazynie energii dochodzi do bezpośredniej współpracy z falownikiem hybrydowym i prąd z paneli słonecznych jest przekazywany bezpośrednio do magazynu, a następnie oddawany do sieci przemiennego napięcia. Dzięki temu cała konstrukcja jest prostsza, a jej wdrożenie wiąże się z niższymi kosztami.
Magazyn AC działa z kolei na zasadzie przetwarzania energii z prądu stałego na prąd przemienny, który następnie jest przekazywany do sieci energetycznej. Magazyny AC są stosunkowo nowe na rynku i wykorzystuje się je głównie w większych instalacjach. Wybór między magazynem DC a AC zależy więc przede wszystkim od potrzeb użytkownika oraz od charakterystyki danej instalacji fotowoltaicznej.
Magazyny DC są prostsze w instalacji i wiążą się z mniejszymi kosztami, natomiast magazyny AC są bardziej zaawansowane technologicznie, zachowują dużą niezależność od systemu i posiadają większe pojemności.
Jakość magazynu energii ma duże znaczenie
W końcu czas wspomnieć również o tym, że marka i jakość wybranego magazynu ma duże znaczenie, szczególnie w kontekście wydajności całego systemu fotowoltaicznego. Magazyn o dobrej jakości pozwala nam bowiem na przechowywanie i oddawanie energii w sposób efektywny, co przekłada się następnie na lepsze wykorzystanie energii słonecznej i oszczędności finansowe. Z drugiej strony, magazyn niskiej jakości może powodować problemy związane z nieefektywnym przechowywaniem energii, szybkim zużyciem baterii czy nawet awariami systemu.
Ważne jest więc, aby wybierać magazyny energii od renomowanych producentów, którzy posiadają odpowiednie certyfikaty i atesty potwierdzające bezpieczeństwo oraz wydajność komponentów, a także długą i wiarygodną gwarancję. Istotne jest również, aby magazyn był dostosowany do specyfikacji danej instalacji fotowoltaicznej oraz był łatwy w obsłudze i konserwacji. Jeśli nie jesteśmy więc pewni, które marki magazynów energii są godne zaufania, to warto zasięgnąć wiedzy fachowców, szczególnie, że dobrej jakości magazyn energii pozwala na bezproblemowe korzystanie z energii słonecznej przez wiele lat, co przekłada się na oszczędności, wygodę użytkowania i korzyści dla środowiska.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest magazyn energii?
Tak jak pisaliśmy już na samym początku tekstu, magazyn energii zgodnie z definicją określoną w ustawie jest urządzeniem lub zestawem urządzeń, których zadaniem jest przechowywanie energii przyłączonej do sieci i mającej zdolność do dostawy energii elektrycznej do niej. Warto również pamiętać, że magazyn energii nie może być źródłem energii, które będzie stanowiło obciążenie dla środowiska naturalnego. W dużym skrócie możemy więc powiedzieć, że magazyn energii jest niczym innym, jak akumulatorem lub zestawem akumulatorów, w których energia elektryczna przetwarzana jest w sposób elektrochemiczny. Zazwyczaj w tym celu stosowane są akumulatory litowo-jonowe, które wyróżniają się długą żywotnością i niewielką wagą.
Jak magazynowany jest prąd elektryczny z paneli fotowoltaicznych?
Jak już wiemy, najlepszym sposobem na magazynowanie energii z paneli fotowoltaicznych są magazyny energii, złożone z akumulatorów litowo-jonowych lub litowo-żelazowo-fosforanowych. Posiadają one określone pojemności oraz parametry, a nadwyżki prądu są odprowadzane z falownika właśnie do akumulatora - nie do sieci. Takie rozwiązanie daje sporą niezależność w swoim gospodarstwie domowym i pozwala na stworzenie instalacji fotowoltaicznej nawet w miejscu, gdzie nie ma aktualnie przyłącza do sieci energetycznej.
Gdzie należy zamontować magazyn energii?
Montaż przydomowego magazynu energii najczęściej realizowany jest wewnątrz domu. Dlaczego? Otóż wewnątrz panują najbardziej optymalne warunki. Kluczowa jest bowiem odpowiednia temperatura wynosząca od 20 do 30 stopni Celsjusza. Dlatego też najlepszym miejscem na taki sprzęt będzie garaż, piwnica, kotłownia lub też strych. Nie zaleca się z kolei montażu magazynu energii na zewnątrz czy też w przydomowym blaszanym garażu, gdzie zarówno zimą, jak i latem warunki będą nieodpowiednie.
Czy magazyn energii się opłaca?
Posiadając magazyn energii, prosument może przesyłać do sieci znacznie mniej energii, a nadwyżki magazynować i wykorzystać je w każdym momencie. Dzięki temu zmniejszamy ryzyko nadmiernego napięcia w sieci i wyłączeń instalacji. Ponadto osoby rozliczające się w systemie net-billingu mogą znacznie rzadziej kupować prąd z sieci, dzięki czemu fotowoltaika staje się jeszcze bardziej opłacalna. To jednak nie wszystko, bowiem w 2023 roku możemy skorzystać z dofinansowania do magazynów energii z programu Mój Prąd 5.0., gdzie możemy otrzymać nawet 16.000 zł na to przedsięwzięcie.
Magazyn energii z fotowoltaiką - jaka cena?
Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Wiele zależy bowiem od naszego zapotrzebowania. Średnio w przypadku instalacji fotowoltaicznej 10 kw zapłacimy od 45 do 55 tysięcy złotych. Do tego należy doliczyć magazyn energii 10 kw, którego cena waha się w granicach 25-35 tysięcy złotych. Oczywiście od tej kwoty mamy możliwość obniżenia kosztów dzięki programowi Mój Prąd oraz uldze termomodernizacyjnej.
Wyceń swoją instalację fotowoltaiczną w 2 minuty