Magazyn energii do fotowoltaiki – czy fotowoltaika z magazynem energii to dobry pomysł?

Dzięki wysokim dopłatom do magazynów energii mikroinstalacje wyposażone w magazyny energii szturmem zdobyły rynek. Czy są one kluczem do optymalnego wykorzystania odnawialnych źródeł energii, czy może kosztowną innowacją lub inwestycją o niepewnej stopie zwrotu?

W poniższym artykule przyjrzymy się bliżej dostępnym możliwościom. Wskażemy również, jak działa magazyn energii do fotowoltaiki, a także jakie są wady i zalety stosowania tego typu instalacji fotowoltaicznej. Zachęcamy do zapoznania się z dalszą częścią wpisu!

Jak funkcjonuje fotowoltaika z magazynem energii?

Fotowoltaika z magazynem energii może funkcjonować na trzy różne sposoby, a podział ten jest identyczny, jak w przypadku generatorów fotowoltaicznych. Wiedząc, w jakim trybie działa instalacja fotowoltaiczna, wybór najodpowiedniejszego systemu dla Twojego domu stanie się łatwiejszy! Jakie rodzaje systemów wyróżniamy?

• On-grid: Magazynuje nadmiar energii, współdziała z siecią energetyczną, ale nie zastępuje jej na wypadek awarii.
• Off-grid: Niepodłączony do zakładu energetycznego, utraci nadwyżki energii elektrycznej, jeśli akumulator jest pełny. Montaż instalacji fotowoltaicznej tego typu warto rozważyć jedynie w przypadku braku możliwości zastosowania rozwiązania hybrydowego.
• Hybrydowy: Najbardziej wszechstronny, łączy cechy obu powyższych i może zapewnić zasilanie rezerwowe. Na systemach tego typu skupimy się w niniejszym wpisie.

Przeczytaj również: Instalacje off-grid czy on-grid? Którą opcję wybrać?

Instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii – jakie są jej zalety?

Wybierając magazyn energii do fotowoltaiki, warto poznać zalety stosowania tego typu rozwiązania.

• Zwiększenie autokonsumpcji: korzystając z hybrydowych systemów fotowoltaicznych, możemy znacznie podnieść efektywność wykorzystania wyprodukowanej na miejscu energii i zadbać o zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego naszej instalacji. Optymalne zużycie prądu może także zrekompensować wysokie koszty początkowe inwestycji i sprawić, że w przyszłości przyniesie ona długoterminowe oszczędności.
• Oszczędność na zakupie prądu: dzięki takim systemom, możliwe jest znaczące ograniczenie potrzeby zakupu energii od zewnętrznych dostawców, co nabiera szczególnego znaczenia w kontekście nieustannie rosnących cen prądu. Tym samym fotowoltaika z magazynem energii zwiększa niezależność energetyczną właścicieli mikroinstalacji.
• Optymalizacja obciążenia sieci elektroenergetycznej: instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii przyczynia się do zmniejszenia ryzyka przeciążenia sieci energetycznej, przez co staje się niezawodna. W dodatku jest o to dobre rozwiązanie, aby zwiększyć bezpieczeństwo energetyczne całego systemu.
• Zabezpieczenie przed awariami: warto pamiętać, że zapewnienie bezpieczeństwa zasilania w przypadku awarii sieci jest możliwe właśnie poprzez magazynowanie energii. Hybrydowe systemy fotowoltaiczne oferują pewien poziom ochrony przed ewentualnymi przerwami w dostawie energii, działając na zgromadzonej w akumulatorach energii.

Czy magazyn energii do fotowoltaiki to dobry wybór dla Twojego domu?

W firmie SUNERGO rozpoczynamy od zrozumienia indywidualnych potrzeb inwestora. Ostateczna funkcjonalność systemu jest zależna od wyboru odpowiedniego inwertera i innych podzespołów. Zazwyczaj, inwestorzy dążą do poprawy parametrów finansowych inwestycji, lub motywuje ich chęć posiadania zasilania w każdych warunkach. Te potrzeby nie muszą się nawzajem wykluczać, ale mogą wpłynąć na dobór proponowanych przez nas podzespołów. Chcąc zwiększyć ekonomiczność systemu, można skupić się na prostych rozwiązaniach, składających się tylko z inwertera, licznika i magazynu energii. Dla tych, którzy potrzebują zasilania rezerwowego (tzw. backupu), odpowiedni system będzie nieco bardziej skomplikowany i kosztowny.

Zobacz również: Mikroinwerter czy inwerter? Co wybrać dla fotowoltaiki?

Jaki system fotowoltaiczny z magazynem energii wybrać?

Możliwości i potencjalne zastosowania systemu będą uzależnione od inwertera, stanowiącego serce całego układu. Poza falownikiem system BESS (Battery Energy Storage System) będzie składał się także z inteligentnego licznika, oczywiście okablowania oraz opcjonalnie automatyki (np. przełącznicy zasilania rezerwowego). Tak jak wspominaliśmy w poprzednim akapicie, w przypadku inwestorów, którym zależy jedynie na zwiększeniu autokonsumpcji, lub wykorzystaniu możliwości związanych z wprowadzeniem tzw. taryf dynamicznych, w zupełności wystarczające będą systemy złożone jedynie z inwertera, licznika oraz magazynu energii. To najtańsze i jednocześnie najprostsze z rozwiązań. Warto wybrać takie rozwiązanie, które w przyszłości umożliwi implementację dodatkowych funkcji.

Jakie są różnice między częściowym a pełnym zasilaniem rezerwowym?

Ci, którym zależy na dostępie do prądu na wypadek zaniku napięcia w sieci i chociaż częściowej niezależności energetycznej, stoją przed wyborem częściowego lub pełnego zasilania rezerwowego. Na czym polega różnica? Wariant „full-backup” umożliwia zasilenie każdego urządzenia podłączonego do istniejącej w nieruchomości instalacji elektrycznej. W przypadku częściowego zasilania rezerwowego należy wydzielić tzw. obwód krytyczny. Może się to wiązać z koniecznością wykonania dodatkowych przeróbek instalacji elektrycznej, których koszt przewyższy cenę pozornie droższej alternatywy full backup.

Jak dobrać inwerter hybrydowy?

Falownik hybrydowy i własny magazyn energii są dwoma różnymi komponentami systemu fotowoltaicznego. Oba elementy mogą być zintegrowane, aby stworzyć bardziej zaawansowane i efektywne rozwiązania do wykorzystania energii słonecznej. Zanim zdecydujemy się na zintegrowanie falownika hybrydowego z magazynem energii, warto przeprowadzić analizę techniczną tego typu rozwiązania.

1. Montaż dodatkowych urządzeń.
   Niezależnie od tego, czy zdecydujemy się na pełne, czy częściowe zasilanie rezerwowe, może zaistnieć konieczność montażu dodatkowych urządzeń (np. przełącznicy). Dlaczego? Operatorzy sieci dystrybucyjnej wymagają, aby w instalacjach fotowoltaicznych, które mają możliwość pracy w trybie off-grid (izolowanym od sieci), obowiązywały systemy galwanicznego rozłączenia od sieci energetycznej. Jest to konieczne, aby zapobiec sytuacji, w której energia elektryczna z instalacji fotowoltaicznej wróci do sieci, co mogłoby być niebezpieczne np. dla osób serwisujących linie energetyczne.
2. Elastyczność w zarządzaniu przepływami energii do fotowoltaiki.
   Choć wydaje się to mało intuicyjne, nie wszystkie rozwiązania „hybrydowe” dostępne na rynku umożliwiają jednoczesne ładowanie akumulatora oraz zasilanie gospodarstwa domowego. W przypadku takich rozwiązań, na porządku dziennym będą sytuacje, w których instalacja fotowoltaiczna będzie pracowała w sposób nieoptymalny, a wypracowane nadwyżki energii przepadną. Przed skorzystaniem z takiego rozwiązania, warto skonsultować sprawę ze swoim doradcą!
3. Funkcja „Black Start”.
   Dobre falowniki hybrydowe mają możliwość „black startu”, czyli uruchomienia zasilania rezerwowego po awarii bez zasilania z zewnętrznego źródła. Stosowanie innych rozwiązań niesie za sobą pewne ryzyko – w przypadku mniej zaawansowanych systemów na skutek awarii magazyn rozładuje się w ciągu nocy, a następnego dnia po wyjściu słońca, system nie rozpocznie ponownej pracy.

Jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki?

Powyżej omówiliśmy cechy dobrego falownika hybrydowego. Jednak potencjalni inwestorzy powinni wiedzieć, jakie są podstawowe cechy baterii.

Pojemność magazynu energii

Wybór odpowiedniej pojemności baterii to decyzja, która wymaga spersonalizowanego podejścia. Umieszczenie nadmiernie dużej baterii może podważyć ekonomiczną opłacalność projektu. Z kolei zbyt mała bateria może nie spełnić swojego zadania. Pojemność użytkowa przydomowych baterii jest stosunkowo niewielka – umożliwiają przechowanie od pięciu do kilkunastu/kilkudziesięciu kilowatogodzin. Współczesna technologia nie umożliwia zmagazynowania nadwyżek prądu wygenerowanych latem i wykorzystania ich zimą (np. na zasilenie pompy ciepła).

Dla standardowego domu lub małej firmy instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii, o pojemności kilku kilowatogodzin, powinna zapewnić możliwość przechowania nadmiarowej energii wyprodukowanej przez panele słoneczne w ciągu dnia. Dzięki temu zyskamy możliwość jej wykorzystania podczas wieczornego szczytu zapotrzebowania, lub w nocy. Osobną grupę instalacji stanowią te zorientowane na wykorzystanie dotacji w ramach programu „Mój Prąd” – tutaj pojemność magazynu powinna zamknąć się między 5 a 7 kWh.

Określenie właściwej pojemności baterii wymaga zindywidualizowanego podejścia, bazującego na rzeczywistym zużyciu energii. Prawidłowo dobrana bateria umożliwia osiągnięcie do 85% samowystarczalności energetycznej, co przekłada się na redukcję kosztów i zwiększenie niezależności od dostawców energii.

W celu precyzyjnego ustalenia pojemności baterii stosuje się poniższe formuły:

• GOSPODARSTWA DOMOWE O STANDARDOWYM ZUŻYCIU ENERGII NA DOBĘ:
  X/1000 x 1,2 = Y
  Gdzie X to roczne zapotrzebowanie na energię, a Y odpowiednia pojemność magazynu,
• GOSPODARSTWA DOMOWE O ZMNIEJSZONYM ZUŻYCIU ENERGII NA DOBĘ:
  X kWh rocznego zapotrzebowania na energię / 1000 × 1,5 = Y kWh wymaganej pojemności baterii.

Takie podejście do kalkulacji pojemności baterii umożliwia zoptymalizowanie ekonomiczności systemu fotowoltaicznego, zwiększając jego rentowność i funkcjonalność.

Magazyn energii do fotowoltaiki a jego moc

Moc w kW mówi, z jaką mocą można ładować/rozładowywać akumulator. Większość domowych urządzeń nie będzie stanowić problemu dla dobrze dobranego magazynu energii, niektóre z nich mogą go przeciążyć ze względu na dużą moc instalacji fotowoltaicznej. W dni słoneczne, gdy system fotowoltaiczny działa z pełną wydajnością, możliwość poboru mocy jest uzależniona od mocy zainstalowanych paneli fotowoltaicznych oraz mocy falownika sterującego instalacją.

W sytuacjach, gdy nasza mikroinstalacja nie działa (np. po zapadnięciu zmroku), maksymalna moc rozładowania magazynu energii jest ograniczona. Jeżeli w jednym momencie będziemy potrzebować dużej ilości energii (np. do zasilenia płyty indukcyjnej i czajnika czy pompy ciepła), magazyn energii do fotowoltaiki może mieć trudności z dostarczeniem odpowiedniej mocy. Stąd kluczowe jest właściwe zrozumienie potrzeb energetycznych i zastosowanie właściwych rozwiązań technicznych.

Sprawdź także nasz wcześniejszy artykuł i dowiedz się, dlaczego fotowoltaika się wyłącza.

Dopuszczalne warunki pracy, gwarancja i żywotność magazynu energii

Aby fotowoltaika z magazynem energii była dobrze zamontowana i spełniała swoje funkcje, warto zwrócić uwagę na kilka kluczowych kwestii związanych z dopuszczalnymi parametrami pracy, wpływem warunków otoczenia na żywotność magazynu i gwarancje producenta.

Podstawowe pytanie brzmi, jak długa jest gwarancja i co dokładnie obejmuje? Zazwyczaj inwestorzy zadowalają się deklaracją w stylu „magazyn objęty jest 10-letnią gwarancją” i nie wnikają w szczegółowe warunki. To błąd. W przypadku magazynów energii gwarancja warunkowana jest również przez maksymalną liczbę cykli ładowania/rozładowania. Zazwyczaj przy założeniu jednego cyklu dziennie gwarancja przestanie obowiązywać przed upływem zadeklarowanego w materiałach promocyjnych terminu. Warto też zwrócić uwagę, jaką minimalną pojemność po upływie cyklu życia gwarantuje producent (rozbieżności są tu znaczne, nawet rzędu 20%).

Kolejna istotna kwestia, to rozróżnienie między dopuszczalnymi warunkami pracy a warunkami pracy ujętymi w gwarancji. I tak przykładowy magazyn HUAWEI w karcie katalogowej podaje zakres dopuszczalnych temperatur pracy pomiędzy -10 do 55 stopni, natomiast w warunkach gwarancji znajdziemy zapis „Działanie i żywotność baterii zależą od temperatury pracy urządzenia. Urządzenie należy zainstalować w miejscu o temperaturze równej lub wyższej temperaturze otoczenia. Zalecana temperatura pracy to 15 ~ 30ºC.” Podobne zapisy mogą dotyczyć także innych parametrów pracy – np. wilgotności powietrza, lub okresu, w jakim magazyn pozostaje rozładowany.

Magazyn energii do fotowoltaiki – podsumowanie

Decyzja o wyborze fotowoltaiki z magazynem energii to kompleksowa kwestia, która wymaga uwzględnienia kilku czynników – od indywidualnych potrzeb i oczekiwań, przez charakterystyki techniczne dostępnych na rynku produktów, po ekonomiczną analizę opłacalności inwestycji. Odpowiednie rozwiązanie może przynieść znaczące korzyści, zarówno w kontekście finansowym, jak i ekologicznym. Pozwala to na zwiększenie niezależności energetycznej i optymalizację zużycia wytworzonej energii.

Ostatecznie magazynowanie energii słonecznej będzie zależało od celów, jakie chcemy osiągnąć. Dla tych, którzy dążą do maksymalizacji oszczędności, kluczowe będą parametry ekonomiczne. Dla tych, którzy chcą zwiększyć swoją niezależność od sieci, najważniejsze będzie dobranie systemu o odpowiednich parametrach technicznych i funkcjonalnościach. Warto pamiętać, że fotowoltaika z magazynem energii chroni przed skutkami braku zasilania, wspomaga pracę instalacji fotowoltaicznej, a także zwiększa wydajność systemu.

Oczywiście, nie ma jednoznacznego odpowiedzi na pytanie, czy fotowoltaika z magazynem energii jest „dobrym” rozwiązaniem. Wszystko zależy od indywidualnych potrzeb i okoliczności. Niemniej jednak, dzięki rosnącej dostępności i różnorodności produktów, sprawia, że instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii odpowiada na rosnące potrzeby energetyczne. Warto rozważyć wszystkie aspekty, a jeśli to możliwe, skonsultować z ekspertami decyzję o inwestycji w magazyn energii do fotowoltaiki.

Pamiętaj też, że w celu wybrania właściwej instalacji fotowoltaicznej, dobrze będzie skorzystać z przydatnego narzędzia, jakim jest kalkulator fotowoltaiczny.