Magazyn energii do fotowoltaiki. Jak działa?

Magazyny energii to narzędzia, które umożliwią efektywne wykorzystywanie energii z odnawialnych źródeł energii (OZE) w warunkach funkcjonowania starej, niezmodernizowanej sieci energetycznej. To dobre rozwiązanie na okres największej transformacji energetycznej.

„Ewolucja polskiej gospodarki w kierunku gospodarki niskoemisyjnej nie będzie możliwa bez zapewnienia odpowiedniej elastyczności systemu energetycznego, pozwalającej na uniezależnienie procesu wytwarzania energii od jej zużycia” – skomentował Michał Ramczykowski, Prezes Zarządu Europejskiego Instytutu Miedzi.

Magazyn energii do fotowoltaiki - jak działa?

Magazyny energii do fotowoltaiki zyskały i nadal zyskują popularność. Wydajność instalacji PV osiągnęła taki poziom, że dziś nie pyta się już o to jak wyprodukować energię, ale jedynie o to jak ją przechować. Magazyny energii doczekały się już nawet kilku definicji w ustawodawstwie. Mówi o nich zarówno Ustawa Prawo Energetyczne, jak i Ustawa o rynku mocy czy Ustawa o OZE. W przypadku tej ostatniej określa się je jako: „Wyodrębnione urządzenie lub zespół urządzeń służących do przechowywania energii w dowolnej postaci, niepowodujących emisji będących obciążeniem dla środowiska, w sposób pozwalający co najmniej na jej częściowe odzyskanie.” Z tej definicji dowiadujemy się więc ogólnie jak działa i…

Co to jest magazyn energii?

Możliwości wynikające z rozwoju technologii, jak i uwarunkowania związane z daleko idącymi zmianami klimatycznymi sprawiły, że odnawialne źródła energii mają już nie tyle uzupełniać, ale całkowicie zastąpić dotychczasowe metody wytwarzania energii. Należy jednak pamiętać o pewnej sezonowości wytwarzania prądu w instalacjach fotowoltaicznych. Uzależnienie od czynników pogodowych i dobowego rytmu dnia i nocy może w skrajnych przypadkach doprowadzać do stanu nierównowago pomiędzy podażą, a popytem i tutaj właśnie swoją rolę do odegrania mają magazyny energii.

Magazyn energii do fotowoltaiki - zasady działania

„Proces magazynowania polega na przekształceniu i przechowywaniu energii elektrycznej z dostępnego źródła w inną formę energii, którą w razie potrzeby można zamienić na energię elektryczną.” – tak ogólną zasadę funkcjonowania magazynów energii określa dr Ewa Mataczyńska ekspert Instytut Polityki Energetycznej im. Ignacego Łukasiewicza.

Rodzaje magazynów energii

Najczęściej magazyny energii utożsamia się z akumulatorami, ale rodzajów urządzeń, które mogą magazynować energię jest znacznie więcej.

Mechaniczne (elektrownie szczytowo-pompowe, magazyny sprężonego powietrza, koło zamachowe)

Elektrownie szczytowo-pompowe przeznaczone są do gromadzenia pobranej energii elektrycznej, a następnie oddawania jej do sieci. Przy niskim zapotrzebowaniu na moc, nadmiar energii elektrycznej w systemie służy do pompowania wody do górnego zbiornika. W czasie, gdy popyt na energię jest zwiększony, woda spływa z górnego do dolnego zbiornika przez turbinę, generując moc elektryczną. Z kolei do celów magazynowania energii w sprężonym powietrzu wytwarza się w zbiorniku ciśnienie 300 barów. Do samego sprężania wykorzystuje się energię elektryczną produkowana, w elektrowniach wiatrowych i fotowoltaicznych. Sprężone powietrze może być następnie wykorzystane do napędu w turbinach w okresach największego zapotrzebowania na energię. Natomiast koła zamachowe, to najmniej ekonomiczna forma magazynu energii. Co prawda umożliwiają one szybkie odzyskanie włożonej energii – nawet w kilka sekund – jednak równie szybko ją tracą. Straty te wynoszą nawet do 10%/h. Dlatego koła zamachowe mogą być tylko chwilowym źródłem prądu, do czasu załączenia docelowego zasilania awaryjnego.

Elektrochemiczne (akumulatory i ładowalne baterie)

Akumulatory przechowują energię w postaci elektrochemicznej, łatwej do odzyskania. Ich ładowanie i rozładowywanie nie wymagają dodatkowych narzędzi. Odzysk sięga do 90% włożonej energii. Mają jednak wadę w postaci ograniczonej ilości cykli ładowania i rozładowywania.

Chemiczne (ogniwa paliwowe, tworzenie wodoru lub metanu)

Ogniwa paliwowe są urządzeniami, zmieniającymi energię chemiczną bezpośrednio w energię elektryczną w procesie elektrochemicznym.

Termiczne (akumulacja ciepła jawnego lub utajonego)

Gorąca woda i para wodna to nie wszystko. Termochemiczne magazyny ciepła pracują w oparciu o odwracalną reakcję chemiczną wykorzystywaną dla przechowywania i uwalniania energii z określonych substancji. Zasada chemicznej akumulacji ciepła wykorzystuje ciepło endotermicznych reakcji. Co bardzo istotne czas uwalniania zakumulowanej energii w reakcji egzotermicznej może być dowolnie wybrany, a magazyny termochemiczne nie muszą być izolowane. To ułatwia ich eksploatacje i obniża jej koszty.

Elektryczne (superkondensatory)

W superkondensatorach energia kumulowana jest w polu elektrostatycznym. Zbudowane są one z dwóch elektrod – węgla aktywnego i elektrolitu przedzielonych cienką warstwą materiału separującego. Elementy te znajdują się w szczelnej obudowie. Elektrody węglowe charakteryzują się zarówno wysokim przewodnictwem elektrycznym, jak i cieplnym stąd bardzo wysoka wydajność i pojemność elektryczna superkondensatorów.

Magazyn energii - zasilanie awaryjne

Nie wszystkie magazyny energii mogą spełniać rolę zasilania awaryjnego. Cała instalacja elektryczna i fotowoltaiczna musi być do tego przygotowana. Jak? W postaci urządzeń pozwalających działać całemu systemowi w trybie hybrydowym. W innym przypadku magazyn energii albo nie będzie działał po awarii sieci elektroenergetycznej, albo prąd płynący z instalacji fotowoltaicznej może stanowić realne zagrożenie dla osób pracujących na słupach energetycznych. Aby do tego nie doszło jest właśnie zabezpieczenie pracy falownika i innych urządzeń w trybie wyspowym. Poza tym nie wszystkie magazyny będą działały z nominalną mocą bez podłączenia do sieci, a wtedy staną się dla użytkownika bezużyteczne. Zatem…

Jak wybrać magazyn energii do fotowoltaiki?

Powinno to być urządzenie, które działa z mocą nominalną w trybie off-grid, czyli bez sieci. W tym trybie powinien być również ładowany przez instalację fotowoltaiczną i powinien móc zmagazynować absolutne minimum 45% codziennego zapotrzebowania danego gospodarstwa na energię elektryczną. W innym przypadku magazyn energii nie spełni swojej roli i zakup będzie wyrzuceniem pieniędzy w przysłowiowe błoto. A skoro o pieniądzach mowa…

Magazyny energii - koszt

Magazyny energii tanieją, chociaż wciąż nie jest to mały wydatek, dlatego tak ważne jest, aby wybrać magazyn energii do fotowoltaiki, który będzie odpowiadał na realne potrzeby inwestora. Prócz samego akumulatora, często w takiej postaci sprzedawane są najtańsze wersje, potrzebne są jeszcze np.: inwerter baterii lub regulator ładowania, rozłącznik instalacji, bramka komunikacyjna. Zamiast na siłę szukać oszczędności warto dobrze policzyć pieniądze i zdecydować się na…

Dobry magazyn energii i jego opłacalność

Tym bardziej, że urządzenie to gwarantuje użytkownikowi maksymalizację autokonsumpcji i uniezależnienie jej od pory dnia czy przebywania w domu. A wysoka autokonsumpcja to wyraźnie wytyczony kierunek na przyszłość przy likwidacji dotychczasowego systemu opustów i przejściu na system rozliczeń 1:1.

Magazyny energii - dopłaty w „Mój Prąd 4.0”

Kilka dni temu zapowiedziano kolejną edycję programu Mój Prąd. Na razie to tylko dość enigmatyczne zapowiedzi, jednak wiadomo na pewno, że wersja dotacji 4.0 umożliwi dofinansowywanie również magazynów energii. "Mój prąd 4.0 umożliwi także magazynowanie wyprodukowanej energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznych oraz magazynowanie ciepła/chłodu. Zwiększona zostanie też efektywność zarządzania wyprodukowaną energia elektryczną. Co istotne nowa odsłona programu pozwoli również na rozwój elektromobilności poprzez dofinansowywanie zakupu i montażu punktów ładowania samochodów elektrycznych" – wskazał minister Michał Kurtyka. Widać więc wyraźnie, że ministerstwo kładzie nacisk na to, aby prosumenci rozwinęli również…

Inne sposoby na zużycie wyprodukowanej w nadmiarze energii

Punkty do ładowania samochodów są tego doskonałym przykładem. Warto też inwestować w pompy ciepła do ogrzewania, podgrzewania c.w.u i klimatyzowania pomieszczeń. Dla zwiększenia autokonsumpcji wystarczy często jedynie zmodyfikować niektóre codzienne zwyczaje w gospodarstwie domowym.