Magazynowanie energii produkowanej z instalacji fotowoltaicznej stało się w ostatnich latach niezwykle popularnym i pożądanym rozwiązaniem. Pozwala ono na efektywne wykorzystanie wytworzonej energii elektrycznej, zwiększenie autokonsumpcji oraz zapewnienie niezależności energetycznej użytkownikom instalacji PV. Wytworzona energia elektryczna w systemie fotowoltaicznym może być bezpośrednio wykorzystywana na bieżące potrzeby, magazynowana w akumulatorach na później lub oddawana do sieci energetycznej. Jednak ze względu na zmienną produkcję prądu z odnawialnych źródeł, jakimi są panele fotowoltaiczne, pojawia się potrzeba jej magazynowania. Pozwala to na zrównoważenie produkcji i zużycia energii elektrycznej w gospodarstwie domowym czy firmie.
Magazynowanie energii w systemach fotowoltaicznych
Magazynowanie energii z instalacji fotowoltaicznej odbywa się najczęściej z wykorzystaniem akumulatorów i baterii. Umożliwiają one gromadzenie nadwyżek wyprodukowanej energii elektrycznej i ich późniejsze wykorzystanie w momentach zwiększonego zapotrzebowania lub przy braku produkcji z PV. Akumulatory ładują się w ciągu dnia, kiedy jest nadprodukcja prądu, a energia z nich pobierana jest wieczorem i w nocy. Rozwiązanie to pozwala na znaczne ograniczenie ilości energii pobieranej z sieci.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe
Najpopularniejszym i najczęściej stosowanym typem akumulatorów w systemach fotowoltaicznych są akumulatory kwasowo-ołowiowe. Charakteryzują się stosunkowo niską ceną i prostą budową. Ich żywotność szacowana jest na ok. 5-10 lat. Mają stosunkowo dużą pojemność, sięgającą nawet kilku tysięcy watogodzin (Wh). Są odporne na głębokie rozładowania. Wadą jest stosunkowo niska gęstość energii i duża masa.
Akumulatory litowo-jonowe
Nowszym i coraz częściej stosowanym typem są akumulatory litowo-jonowe. Charakteryzują się znacznie mniejszą masą i gabarytami w stosunku do pojemności. Mają też dłuższą żywotność szacowaną na 10-15 lat. Wadami są wyższa cena oraz wrażliwość na przeładowania i głębokie rozładowania.
Akumulatory sodowo-siarkowe
Rzadziej stosowanym rozwiązaniem są akumulatory sodowo-siarkowe. Odznaczają się bardzo dużą gęstością energii, długą żywotnością nawet 20 lat i niskim kosztem. Jednak ze względu na wysoką temperaturę pracy muszą być ogrzewane, co zwiększa koszty eksploatacji.
Zasada działania magazynów energii
Proces ładowania akumulatorów
Proces ładowania akumulatorów w systemach fotowoltaicznych polega na zamianie nadwyżki wytworzonej energii elektrycznej z ogniw PV w energię chemiczną i zmagazynowaniu jej w akumulatorze. Odbywa się to poprzez przepływ prądu stałego i reakcje chemiczne zachodzące w elektrodach dodatniej i ujemnej.
Proces rozładowywania akumulatorów
Rozładowywanie akumulatora polega na przemianie energii chemicznej zgromadzonej podczas ładowania z powrotem w energię elektryczną. Umożliwia to zasilanie odbiorników prądu w momencie większego zapotrzebowania niż produkcja z fotowoltaiki.
Straty energii podczas magazynowania
Podczas procesu magazynowania energii w akumulatorach dochodzi do pewnych strat spowodowanych oporami wewnętrznymi ogniw oraz samorozładowaniem. Straty te zależą od typu akumulatora i warunków eksploatacji. Typowo wynoszą od kilku do kilkunastu procent miesięcznie.
Dobór pojemności magazynu energii
Uwzględnienie zapotrzebowania na energię
Aby poprawnie dobrać wielkość magazynu energii dla danej instalacji PV, należy w pierwszej kolejności określić zapotrzebowanie na energię elektryczną w gospodarstwie domowym lub firmie. Pozwoli to dostosować pojemność magazynu do realnych potrzeb.
Bilansowanie produkcji i zużycia energii
Kluczowe jest też zbilansowanie produkcji energii z instalacji fotowoltaicznej i jej zużycia na miejscu. Analiza profilu produkcji i konsumpcji pozwoli określić optymalną wielkość magazynu energii.
Optymalizacja pojemności magazynu
Zbyt mały magazyn spowoduje marnotrawstwo nadwyżek energii, a zbyt duży - zbędne koszty inwestycji. Stąd celowe jest dobranie pojemności zapewniającej możliwie wysoki poziom autokonsumpcji przy racjonalnych nakładach.
Korzyści z magazynowania energii z fotowoltaiki
Zwiększenie autokonsumpcji energii
Magazyn energii pozwala na akumulowanie nadwyżek produkcji z instalacji PV i wykorzystanie ich wtedy, gdy panele nie pracują. Dzięki temu rośnie autokonsumpcja "zielonej energii".
Oszczędność kosztów energii
Większa autokonsumpcja przekłada się bezpośrednio na mniejsze rachunki za prąd z sieci. Magazyn energii to inwestycja, która się zwraca w określonym czasie.
Zwiększenie niezależności energetycznej
Posiadanie własnego magazynu energii zapewnia większą niezależność od dostaw z sieci i wahań cen prądu. To także zabezpieczenie na wypadek awarii zasilania.
Wyzwania związane z magazynowaniem energii
Wysokie koszty magazynów energii
Mimo spadku cen w ostatnich latach, magazyny energii nadal stanowią znaczną część kosztów inwestycji w fotowoltaikę z akumulacją. Ogranicza to popularność tego rozwiązania.
Ograniczona żywotność akumulatorów
Typowy okres eksploatacji akumulatorów to 10-15 lat. Konieczna jest ich wymiana, co generuje dodatkowe koszty. Istotne jest stosowanie wysokiej jakości akumulatorów.
Bezpieczeństwo użytkowania magazynów
Akumulatory mogą być potencjalnie niebezpieczne, jeśli są nieprawidłowo eksploatowane. Wymagają zapewnienia odpowiednich warunków pracy i użytkowania. Należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa.
Podsumowanie
Magazynowanie energii z instalacji fotowoltaicznych stało się niezwykle popularnym rozwiązaniem, które zapewnia szereg korzyści. Pozwala maksymalizować wykorzystanie wytworzonego prądu, ograniczyć rachunki za energię i zwiększyć niezależność energetyczną użytkowników. Kluczowe jest odpowiednie dobranie typu i pojemności magazynu do potrzeb i charakterystyki systemu PV. Mimo pewnych wyzwań, magazyn energii to inwestycja, która znacząco poprawia efektywność instalacji fotowoltaicznej.
Tagi
Udostępnij artykuł
