Magazynowanie energii z fotowoltaiki - dlaczego jest potrzebne?
Instalacje fotowoltaiczne cieszą się coraz większą popularnością w polskich domach. Pozwalają one na pozyskiwanie ekologicznej energii elektrycznej ze słońca i znaczne obniżenie rachunków za prąd. Jednak standardowe instalacje PV mają pewną wadę - produkują najwięcej energii w środku dnia, kiedy słońce świeci najmocniej, tymczasem zapotrzebowanie na energię w domu rozkłada się równomierniej na całą dobę. Dlatego część wytworzonego prądu może zostać zmarnowana, jeśli nie zostanie adekwatnie zmagazynowana.
Zapobieganie marnowaniu nadwyżek energii
Typowa instalacja PV może wytwarzać nawet 2-3 razy więcej energii niż aktualnie zużywa domowników w słoneczny dzień. Bez możliwości magazynowania, nadwyżka ta zostanie oddana do sieci energetycznej bez żadnego zysku. Posiadanie magazynu energii pozwala zachować tę bezpłatną energię słoneczną na później.
Możliwość korzystania z energii o każdej porze
Dzięki magazynowaniu energii z paneli PV można korzystać z niej także wieczorem czy w pochmurne dni, kiedy produkcja paneli jest mniejsza lub zerowa. Pozwala to maksymalnie wykorzystać potencjał instalacji fotowoltaicznej przez cały rok, a nie tylko przy słonecznej pogodzie.
Oszczędność i niezależność energetyczna
Im więcej energii z własnej instalacji PV można zużyć na potrzeby domu, tym mniejsze rachunki za prąd. Magazynowanie zwiększa autokonsumpcję prądu z paneli. Ponadto zapewnia większą niezależność od sieci elektroenergetycznej i wahań cen energii.
Baterie - najpopularniejsze rozwiązanie do magazynowania energii
Najczęściej stosowanym sposobem magazynowania energii z fotowoltaiki są baterie. Pozwalają one zamienić nadmiar prądu wytworzonego w ciągu dnia na energię chemiczną, a następnie oddać ją wieczorem do użytku domowego. Baterie do magazynowania energii PV różnią się budową, parametrami i ceną.
Różne typy baterii i ich wady i zalety
Najpopularniejsze są baterie kwasowo-ołowiowe, które choć tańsze, mają stosunkowo krótszą żywotność. Lepszym i trwalszym rozwiązaniem są baterie litowo-jonowe, które są jednak znacznie droższe. Opcją pośrednią są baterie żelowe lub solne, łączące zalety obu poprzednich typów.
Pojemność baterii - jak dobrać odpowiednią
Pojemność baterii powinna zostać dobrana pod kątem mocy instalacji PV i zapotrzebowania na energię w domu. Zbyt mała pojemność nie pozwoli magazynować wszystkich nadwyżek, a zbyt duża będzie nieopłacalna. Optymalny dobór zależy od szczegółowej analizy produkcji i zużycia energii.
Koszt zakupu i eksploatacji baterii
Koszt zestawu baterii do magazynowania energii z fotowoltaiki zależy od ich pojemności, typu i producenta. Należy także wziąć pod uwagę dodatkowe wydatki na okresową konserwację i wymianę zużytych akumulatorów. Jest to z pewnością spory wydatek, który jednak z czasem się zwraca.
Magazynowanie energii w formie ciepła - jak działa?
Oprócz magazynowania energii elektrycznej w bateriach, możliwe jest także gromadzenie nadwyżek z fotowoltaiki w postaci ciepła. Służą do tego specjalne zasobniki ciepła oraz pompy ciepła, które zamieniają prąd na ciepło i odwrotnie.
Zasobniki ciepła - budowa i zastosowanie
Zasobniki ciepła (bojlery) wykorzystują nadającą się do magazynowania energię cieplną wody. Nadmiar prądu z paneli ogrzewa wodę w zasobniku, która następnie oddaje ciepło do ogrzewania domu lub użytku.
Pompy ciepła - magazynowanie energii cieplnej
Pompy ciepła również mogą służyć do magazynowania nadwyżek z PV przez ich konwersję na ciepło. Gromadzone jest ono najczęściej w buforowych zasobnikach ciepła lub gruntowych wymiennikach.
Korzyści i wady takiego rozwiązania
Magazynowanie energii cieplnej jest tańsze niż baterie, lecz mniej wszechstronne. Najlepiej sprawdza się w połączeniu z ogrzewaniem domu pompą ciepła. Wadą jest sezonowość zapotrzebowania na ciepło.
Magazynowanie energii w wodzie - hydroaccumulatory
Specyficznym rodzajem magazynu energii jest hydroakumulator, który wykorzystuje różnicę potencjałów wody znajdującej się na różnych poziomach. Nadmiar prądu z fotowoltaiki pompuje wodę do górnego zbiornika.
Zasada działania hydroaccumulatora
Gdy potrzebna jest energia elektryczna, woda spływa z powrotem do dolnego zbiornika przez turbinę, która wytwarza prąd. Taki zamknięty obieg wody pozwala magazynować energię.
Zalety i wady tego rozwiązania
Hydroakumulatory cechują się prostą budową, niskimi kosztami eksploatacji i brakiem szkodliwych substancji. Jednak konieczny jest spory zbiornik na wodę oraz odpowiednie ukształtowanie terenu, co ogranicza zastosowanie.
Koszty związane z hydroakumulatorem
Koszt budowy hydroakumulatora zależy od pojemności zbiorników, wysokości ich umieszczenia oraz wydajności turbiny. To stosunkowo drogie rozwiązanie dla domu jednorodzinnego.
Magazynowanie wodoru - innowacyjne rozwiązanie
Nowatorskim i perspektywicznym sposobem magazynowania nadwyżek z fotowoltaiki jest zamiana energii elektrycznej w wodór. Proces ten zachodzi dzięki elektrolizerom, a uzyskany wodór można bezpiecznie przechowywać.
Elektroliza do produkcji wodoru
Elektrolizery rozkładają wodę na wodór i tlen, zużywając prąd z paneli PV. Uzyskany wodór może być wykorzystany później do produkcji energii w ogniwach paliwowych.
Bezpieczne przechowywanie wodoru
Wodór można gromadzić w specjalnych zbiornikach pod ciśnieniem lub w postaci stabilnych związków chemicznych, z których jest uwalniany w razie potrzeby. Kluczowe jest bezpieczeństwo magazynowania.
Wykorzystanie wodoru do produkcji energii
Zmagazynowany wodór jest następnie wykorzystywany przez ogniwa paliwowe do wytwarzania prądu w procesie odwrotnym do elektrolizy. Pozwala to na późniejsze zużycie nadwyżek z PV.
Jak wybrać optymalne rozwiązanie do magazynowania energii?
Wybór najlepszego sposobu magazynowania energii z instalacji fotowoltaicznej zależy od indywidualnych potrzeb i możliwości. Należy wziąć pod uwagę wszystkie za i przeciw każdego rozwiązania.
Analiza potrzeb i możliwości finansowych
Przede wszystkim trzeba określić bieżące i przyszłe zapotrzebowanie na energię w gospodarstwie domowym oraz ile można przeznaczyć na system magazynowania energii. Pozwoli to zweryfikować opłacalność inwestycji.
Porównanie zalet i wad poszczególnych metod
Następnie warto porównać wady i zalety proponowanych wyżej rozwiązań. Należy wziąć pod uwagę koszty, trwałość, możliwą do uzyskania pojemność magazynową i ogólną funkcjonalność.
Uwzględnienie specyfiki instalacji fotowoltaicznej
Na koniec trzeba dopasować system magazynowania energii do parametrów posiadanej instalacji PV, jej mocy i miejsca montażu. Pozwoli to optymalnie wykorzystać jej potencjał. Analiza tych czynników pozwoli wybrać najlepsze rozwiązanie.
Podsumowanie
Magazynowanie nadwyżek energii z instalacji fotowoltaicznej to obecnie niezbędny element, by maksymalnie wykorzystać potencjał paneli słonecznych. Dostępnych jest kilka sprawdzonych sposobów - od popularnych baterii, przez magazynowanie ciepła, po innowacyjne wykorzystanie wodoru. Wybór konkretnego rozwiązania zależy od indywidualnej sytuacji, jednak z pewnością warto rozważyć zastosowanie magazynu energii, by zapewnić oszczędności i niezależność energetyczną.
Tagi
Udostępnij artykuł
