Fotowoltaika - instalacja off-grid, a może hybryda? Co warto wiedzieć o akumulatorach?
Przewiń do artykułu
Menu

Sprawdzą się wszędzie tam, gdzie pracują systemy fotowoltaiczne, a ograniczony jest dostęp do sieci elektroenergetycznej. W przypadku mikroinstalacji, o akumulatorach gromadzących nadwyżkę energii wyprodukowanej przez panele PV myślimy również wtedy, gdy borykamy się częstymi z przerwami w dostawach prądu. Co warto wiedzieć o magazynach energii i ich współpracy z fotowoltaiką?

Akumulatory podłączone do systemu paneli fotowoltaicznych to nic innego, jak ogniwa galwaniczne gromadzące i przechowujące energię. Urządzenia stosowane w połączeniu z instalacją PV różnią się nieco od tych znanych z innych dziedzin, jak np. telekomunikacja czy elektroenergetyka.


Rodzaje urządzeń

Ze względu na charakter pracy systemu fotowoltaicznego akumulator do niego dobierany musi mieć możliwość pracy w trybie buforowym. Stan całkowitego naładowania występuje tutaj rzadko.

Istotna jest ciągła praca cykliczna oraz założenie czasu wyładowań wynoszącego do 100 h. Akumulator musi pracować w szerokim zakresie temperatur, a okresy pomiędzy doładowaniami liczone są w dniach.

Tradycyjny akumulator w parze z instalacją fotowoltaiczną najzwyczajniej w świecie się nie sprawdzi.

Jakie mamy na rynku rodzaje akumulatorów produkowanych specjalnie dla systemów PV?

  • akumulatory klasyczne – ogniwo wypełnia elektrolit (wodny roztwór kwasu siarkowego) w postaci ciekłej. W tym typie urządzenia ważne jest wyposażenie dodatkowe, przede wszystkim zewnętrzne rekombinatory gazów, co zmniejsza częstotliwość serwisu i ogranicza wymagania wentylacyjne;
  • akumulatory żelowe – elektrolit w postaci żelu znajduje się w strukturze krzemionki. Wielką zaletą tego typu akumulatorów jest wysoka sprawność ładowania, mniejsze wymagania wentylacyjne, brak efektu rozwarstwiania elektrolitu w procesie wolnego ładowania. Świetnie sprawdzają się w instalacjach o niestabilnej sieci zasilającej;
  • akumulatory AGM - urządzenia te oparte są na technologii AGM (ang. Absorbed Glass Mat). Elektrolit jest zamknięty w tzw. separatorach, czyli matach z włókna szklanego, umieszczonych pomiędzy ołowianymi płytami akumulatora. Zapobiega to wyciekowi elektrolitu w przypadku mechanicznego uszkodzenia urządzenia. Akumulator taki może być montowany w dowolnej pozycji, niższy jest także jego koszt zakupu. Technologia ta pozwala uzyskać wysoki poziom koncentracji energii oraz skuteczne odprowadzanie ciepła podczas przepływu prądu. Do wad tych urządzeń należy najkrótszy okres eksploatacji oraz najmniejsza ilość cykli ładowania-rozładowania. Z tego względu akumulatory w technologii AGN nie nadają się do magazynów energii większej mocy.

Dobór pojemności akumulatora

To bardzo istotna sprawa, gdyż pozwala na połączenie rzeczywistego zapotrzebowania gospodarstwa domowego na energię z mocą zastosowanego akumulatora w systemie fotowoltaicznym. To z kolei przekłada się na koszt całego przedsięwzięcia, co w przypadku instalacji z magazynami energii ma niebagatelne znaczenie, o czym szerzej za chwilę.

Przy doborze akumulatora należy pamiętać, że chcąc przedłużyć żywotność urządzenia, pokrycie zapotrzebowania na energię trzeba obliczać ze stuprocentowym zapasem. Chodzi o to, żeby nie występowało zjawisko głębokiego rozładowania, które skraca życie magazynu.

Jak wiadomo, instalacja PV najwięcej prądu produkuje w godzinach dziennych, gdy tymczasem zapotrzebowania na energię najwyższe jest wieczorem. Podstawowym zadaniem akumulatora jest więc uzupełnienie braków energii w czasie, gdy system PV nie może zapewnić nam potrzebnej energii użytkowej.

Przy obliczaniu pojemności akumulatora trzeba brać pod uwagę zmienność natężenia padającego promieniowania i uwzględniać pewien zapas energii na około 2-3 dni latem oraz 3-5 dni zimą.

Wzór na obliczanie pojemności akumulatora do systemu PV jest następujący:

C = 2 × W × F/U

Oznaczenia:

  • W - dzienne zapotrzebowanie odbiorów w energię (Wh)
  • F - współczynnik związany z rezerwą energii: 2,5 latem i 4 zimą (minimalne wartości)
  • U - napięcie systemu (V)

Uwaga! Wyliczona pojemność akumulatora zależy bezpośrednio od ilości energii odbiorników pobieranych w jednym cyklu, natomiast nie zależy od mocy zainstalowanych modułów fotowoltaicznych. Z tego względu lepiej, gdy dobór pojemności akumulatora do systemu PV powierzymy fachowcom – producentom tych urządzeń.


On-grid i off-grid w jednym, czyli hybryda

Systemy fotowoltaiczne to tzw. on-grid – podłączone do sieci elektroenergetycznej i off-grid, inaczej wyspowe – pracujące poza siecią i spięte z akumulatorami. Czy jednak jest możliwość połączenia obu tych rozwiązań?

Czy system on-grid wpięty do sieci może jednocześnie pracować z akumulatorami?

Tak, to jest możliwe. Centrum tego układu jest inwerter hybrydowy. Instalacja fotowoltaiczna typu hybrydowego, tak samo, jak w przypadku off-grid, składa się z paneli słonecznych, akumulatorów i inwertera, ale ten ostatni jest podłączony do sieci przesyłowej.

Energia w pochmurne dni pobierana jest z sieci. W dni bardzo słoneczne, gdy występuje duża nadwyżka energii, oddawana jest ona do sieci i rozliczana przez operatora w trybie net-meteringu lub taryf gwarantowanych. Coraz częściej czołowi producenci proponują gotowe zestawy inwerterów z magazynami energii.

Odpowiedź na pytanie czym jest net-metering znajdziecie w tym artykule: Co zrobić z nadwyżką prądu?

To duże zalety systemu hybrydowego. Jego wada jest natomiast jedna, ale zasadnicza – kosztuje znacznie więcej niż system on-grid. Trzeba pamiętać, że magazyny energii znacznie podnoszą całkowite koszty inwestycji w system fotowoltaiczny.


O cenach akumulatorów i perspektywach

Na rynku magazynów energii znajdujemy szeroką ofertę urządzeń, ale krótki ich przegląd od razu pokazuje, że zakup akumulatora znacząco podnosi koszt instalacji PV, co dla inwestorów indywidualnych ma niebagatelne znaczenie.

Dla przykładu, orientacyjne ceny akumulatorów marki Tesla dla instalacji fotowoltaicznych, to 26.500 zł, zaś LG – 23.000 zł.

Akumulator do systemu hybrydowego, wraz z oprzyrządowaniem (inwerter hybrydowy, magazyn energii, inteligentny sterownik), oferowany przez jednego z producentów, to koszt 29.900 zł – 32.900 zł.

Jeśli do tego doliczyć zakup paneli fotowoltaicznych i stelażu, na którym będą one osadzone, to koszt całości możemy spokojnie szacować na mniej więcej 50.000 zł. Drogo. Tego nie zrekompensuje żaden obecnie działający w Polsce system wsparcia.

Czy są jakieś optymistyczne wieści na horyzoncie? Czy chęć posiadania hybrydowego systemu PV musi tak dużo kosztować? Z pewnością pocieszające jest to, że ceny akumulatorów spadają w tempie około 20 proc. rocznie. Znaczący spadek cen powinniśmy zaobserwować już w 2020 r.

Cena to jednak nie wszystko, bo liczy się także sprawność akumulatorów. Najlepsze z nich, od czołowych producentów, mają sprawność od 90 do 96 proc. Magazynują od kilku do kilkunastu kWh, co wystarcza na dobę, maksymalnie trzy doby. Akumulatory zwiększają więc sprawność instalacji w skali dnia o dodatkowe 11-13 proc., a w skali roku – o kilka procent.

Dlaczego? Jeśli masz system fotowoltaiczny wpięty do sieci (on-grid), to nadwyżkę energii przekazujesz właśnie do niej i w ciągu 12 miesięcy odbierasz 80 proc. jej wartości na własne potrzeby. Można więc uznać, że sieć energetyczna działa, jak akumulator o sprawności 80 proc, ale za to ma nieograniczoną pojemność.

Magazyny energii bez wątpienia są technologią, która zacznie w przyszłości wspierać systemy PV na prywatnych dachach, ale obecna jej cena wydaje się być zaporowa dla inwestora indywidualnego o przeciętnych dochodach. Warto jednak śledzić trendy, bo sytuacja na rynku technologii OZE zmienia się bardzo szybko.

O magazynach energii przeczytasz więcej także w naszych pozostałych artykułach:

Ewa Grochowska

Źródła:

Grafika:

 
Autor artykułu:
planergia

Czym się zajmujemy? Łączymy z energią... Odnawialne źródła energii, energooszczędne budownictwo, termomodernizacja i skuteczna walka z niską emisją - u nas znajdziesz wszystko, co potrzbne aby sprawnie, bezpiecznie i efektywnie przeprowadzić i sfinansować swoją inwestycję. Planergia Informacje, Technologie i Finanse są dla Ciebie!

info@planergia.pl