Odnawialne źródła energii, w tym przede wszystkim fotowoltaika, odgrywają coraz większą rolę w bilansie energetycznym Polski. Jednak ze względu na zmienny charakter produkcji energii ze słońca, pojawia się problem magazynowania nadwyżek wytworzonej energii elektrycznej. Właściwe zarządzanie wyprodukowaną energią pozwala zmaksymalizować autokonsumpcję oraz ograniczyć zakup prądu z sieci. Dlatego coraz częściej inwestorzy decydują się na montaż instalacji fotowoltaicznej w połączeniu z systemem magazynowania energii.
Dlaczego warto magazynować energię z fotowoltaiki?
Zwiększenie autokonsumpcji wytworzonej energii
Podstawową zaletą magazynowania energii z instalacji fotowoltaicznej jest możliwość jej późniejszego wykorzystania na własne potrzeby. Dzięki temu wzrasta poziom autokonsumpcji, czyli ilości energii zużytej na miejscu. Pozwala to ograniczyć ilość oddawanej do sieci energii, za którą otrzymujemy znacznie niższe wynagrodzenie w systemie net-metering.
Oszczędności na rachunkach za prąd
Im więcej energii elektrycznej jesteśmy w stanie zużyć z własnej instalacji PV, tym mniej musimy kupować z sieci. Dzięki temu rachunki za prąd znacząco spadają. Posiadanie magazynu energii pozwala na oszczędności sięgające nawet 80-90% dotychczasowych opłat.
Zabezpieczenie na wypadek blackoutu
Magazyn energii może stanowić awaryjne źródło zasilania w przypadku braku dostaw prądu z sieci elektroenergetycznej. Pozwoli to zachować ciągłość pracy urządzeń krytycznych, jak np. ogrzewanie, wentylacja czy oświetlenie.
Jak działają systemy magazynowania energii z PV?
Zasada działania
System magazynowania energii elektrycznej składa się z ogniw fotowoltaicznych, falownika, magazynu energii oraz systemu sterowania. Falownik zamienia prąd stały z paneli PV na zmienny. Następnie energia jest kierowana do magazynu lub bezpośrednio do odbiorników.
Ładowanie i rozładowywanie
Magazyn energii ładuje się w okresach nadprodukcji, gdy zapotrzebowanie na energię jest niskie. Rozładowuje się natomiast, gdy zapotrzebowanie przewyższa chwilową produkcję PV. Procesy te sterowane są automatycznie przez algorytmy.
Integracja z systemem zarządzania energią
Nowoczesne magazyny energii posiadają system monitoringu i zarządzania przepływami energii. Pozwala to optymalizować pracę całej instalacji fotowoltaicznej pod kątem maksymalizacji autokonsumpcji.
Magazynowanie energii w akumulatorach
Rodzaje akumulatorów do magazynowania energii
Do magazynowania energii z PV wykorzystuje się głównie akumulatory kwasowo-ołowiowe, litowo-jonowe oraz litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP). Różnią się pojemnością, żywotnością, kosztami i sposobem eksploatacji.
Pojemność akumulatorów - na co zwrócić uwagę
Pojemność akumulatorów należy dobrać do wielkości instalacji PV oraz zapotrzebowania na energię w gospodarstwie domowym. Zbyt mała pojemność ograniczy autokonsumpcję, za duża zwiększy koszty inwestycji.
Koszt zakupu i eksploatacji akumulatorów
Ceny akumulatorów zależą od technologii, pojemności i jakości wykonania. Dodatkowo należy uwzględnić koszty cyklicznej konserwacji i wymiany zużytych baterii. Jest to istotny składnik całkowitego kosztu systemu magazynowania.
Magazynowanie energii w instalacjach wodorowych
Zasada działania magazynów wodorowych
W tym systemie nadmiar prądu PV zamieniany jest na wodór, który magazynowany jest w zbiornikach. W razie potrzeby, w ogniwach paliwowych następuje proces odwrotny - wodór ponownie zamieniany jest na energię elektryczną.
Zalety i wady magazynów wodorowych
Zaletą jest praktycznie nieograniczona pojemność, wady to wysokie koszty, niska sprawność i skomplikowana obsługa. Magazyny wodorowe stosuje się raczej w dużych instalacjach przemysłowych.
Opłacalność inwestycji w magazyn wodorowy
Ze względu na wysokie koszty budowy, magazyny wodorowe rzadko kiedy znajdują zastosowanie w małych instalacjach fotowoltaicznych na potrzeby gospodarstw domowych.
Inne technologie magazynowania energii z PV
Magazynowanie ciepła z instalacji fotowoltaicznej
Możliwe jest magazynowanie energii cieplnej w zbiornikach buforowych z ciepłą wodą. Wykorzystuje się do tego nadwyżki produkcji fotowoltaicznej w okresach niższego zapotrzebowania.
Wykorzystanie pomp ciepła do magazynowania energii
Pompy ciepła umożliwiają akumulowanie ciepła w gruncie lub w zbiorniku. Dzięki temu można wykorzystać energię elektryczną z PV do celów grzewczych.
Kondensatory i cewki - magazynowanie energii elektrycznej
Urządzenia elektromagnetyczne, takie jak kondensatory i cewki, pozwalają na krótkotrwałe przechowywanie niewielkich ilości energii. Zastosowanie w instalacjach PV jest jednak ograniczone.
Jak dobrać optymalny system magazynowania energii?
Analiza zapotrzebowania na energię
Kluczem do doboru właściwego systemu magazynowania energii jest dogłębna analiza profilu zużycia prądu w gospodarstwie domowym. Pozwoli to określić optymalną pojemność magazynu.
Dobór pojemności magazynu energii
Pojemność magazynu powinna umożliwiać akumulację nadwyżek produkcji w okresach niskiego zapotrzebowania na energię oraz ich wykorzystanie w szczycie. Należy brać pod uwagę możliwości rozbudowy systemu.
Koszty inwestycji i eksploatacji systemu
Przy wyborze konkretnego rozwiązania kluczowe znaczenie mają koszty inwestycyjne i eksploatacyjne w kontekście planowanych oszczędności na rachunkach za energię. Należy szacować zwrot z inwestycji.
Podsumowując, magazynowanie energii z instalacji fotowoltaicznej to obecnie bardzo popularne rozwiązanie, które pozwala maksymalnie wykorzystać potencjał autokonsumpcji. Inwestorzy mają do wyboru różne technologie i dostępne pojemności. Kluczem jest analiza profilu zużycia i wybór opcji najlepiej dopasowanej do indywidualnych potrzeb i możliwości.
Podsumowanie
Magazynowanie nadwyżek energii wytworzonej z instalacji fotowoltaicznej to niezwykle efektywny sposób na zwiększenie autokonsumpcji i obniżenie rachunków za prąd. Dzięki temu inwestycja w panele słoneczne zwraca się szybciej. Na rynku dostępnych jest wiele rozwiązań do magazynowania energii elektrycznej i cieplnej, w tym akumulatory, magazyny wodorowe czy systemy wykorzystujące pompy ciepła. Kluczem do sukcesu jest właściwy dobór typu i pojemności magazynu do indywidualnego profilu zużycia energii w gospodarstwie domowym.
Tagi
Udostępnij artykuł
