Wysokie ceny prądu, brak stabilizacji na rynku energetycznym oraz zmiana systemu rozliczeń fotowoltaiki sprzyjają poszukiwaniu efektywnych pomysłów na jeszcze skuteczniejsze wykorzystywanie energii z mikroinstalacji fotowoltaicznej – zarówno przydomowej, jak i tej znajdującej się w niewielkich przedsiębiorstwach. Jednym z takich rozwiązań są magazyny energii. Co warto o nich wiedzieć?
Więcej niż magazyn
Magazyn energii to urządzenie służące do „przechowywania” energii. Coraz częściej jest to niezbędny element instalacji fotowoltaicznej, pozwala zmagazynować nadwyżki energii elektrycznej kiedy produkcja z instalacji PV jest większa od bieżącego zużycia. Ten dodatkowy komponent instalacji fotowoltaicznej pozwala swobodnie zarządzać własnym prądem, dzięki czemu gospodarowanie energią jest znacznie wygodniejsze i może przynosić dodatkowe oszczędności. Obecne zjawiska geopolityczne wpływające na utrudnienia pracy krajowych systemów energetycznych odbijają się na stabilności cen prądu oraz zwiększają ryzyko blackoutów. Dla gospodarstw domowych i przedsiębiorstw, które nie mogą sobie pozwolić na przerwy w dostawie prądu, magazynowanie energii oferuje dodatkową stabilność i bezpieczeństwo poprzez zwiększenie niezależności energetycznej.
Jak wybrać najlepsze rozwiązanie
Najtańsza energia, to energia zaoszczędzona lub taka, którą sami wytworzymy, np. we własnej elektrowni słonecznej. Zakup energii od dystrybutora z zasady zawsze będzie wyjściem mniej korzystnym z ekonomicznego punktu widzenia. Z perspektywy potencjalnego użytkownika fotowoltaiki ważne jest, ile energii elektrycznej zużywa w ciągu roku. Na tej podstawie jest dobierana moc instalacji fotowoltaicznej. Jednak równie ważną kwestią jak to, ile energii wyprodukuje system PV, jest to, kiedy ta energia zostanie wykorzystana. Nałożenie na siebie dwóch typowych profili, produktywności instalacji PV i zużycia energii elektrycznej w gospodarstwie domowym, unaoczni nam, dlaczego tak ważne jest zarówno to, kiedy instalacja PV produkuję energię oraz kiedy energię zużywamy.
Rysunek 1. Produktywność instalacji PV vs zużycie energii elektrycznej w ciągu roku, opracowanie własne na podstawie danych z książki Bogdana Szymanowskiego "Instalacje fotowoltaiczne" oraz na podstawie danych z SE Designer, przykładowy profil dla "Jedno lub dwuosobowego gospodarstwa domowego"
Jak można łatwo zauważyć na Rys. 1., przy optymalnie dobranej mocy instalacji PV, przez połowę roku nie jesteśmy w stanie zużywać całości wygenerowanej energii na bieżąco. Musimy więc w jakiś sposób zagospodarować nadwyżki. Dlatego po zainstalowaniu PV, konieczne jest zgłoszenie nowej elektrowni słonecznej do operatora sieci dystrybucyjnej. Takie rozwiązanie określa się mianem instalacji on-grid, instalacji podłączonej do sieci dystrybucyjnej – jest to najczęściej spotykany typ instalacji fotowoltaicznej. Jego zaletą jest prostota i stosunkowo niskie koszty inwestycyjne.
Połączenie z siecią dystrybucyjną zapewnia możliwość wprowadzania do niej nadwyżek wyprodukowanej energii oraz korzystania z energii z sieci w razie potrzeby, w okresach, kiedy zapotrzebowanie na energię przerasta wydajność instalacji PV. W przypadku systemu on-grid nie musimy martwić się o to, czy nasza instalacja PV na pewno wyprodukuje wystarczającą ilość energii, ponieważ w razie potrzeby pokryjemy deficyt energii kupując ją od dystrybutora. Jednak nie ma ideałów, instalacje on-grid są uzależnione od prawidłowego funkcjonowania sieci elektroenergetycznej i, z tego powodu, system on-grid nie będzie naszym remedium na uniezależnienie się od sieci dystrybucyjnej oraz ryzyko związane z jej awarią.
Kiedy najistotniejsza jest dla nas niezależność, rozwiązanie off-grid lub inaczej system wyspowy, może być ciekawą alternatywą. W takim układzie instalacja PV nie jest połączona z siecią dystrybucyjną. Nadwyżki wyprodukowanej energii są gromadzone w magazynie energii (pisząc magazyn energii mam na myśli magazyn energii elektrochemicznej) stanowiącym nieodłączny element takiego systemu – przez brak połączenia z siecią dystrybucyjną nie ma możliwości eksportowania nadwyżek energii lub importowania jej, w razie potrzeby, z sieci dystrybucyjnej.
Generowanie i magazynowanie energii elektrycznej niezależnie od dystrybutorów pozwala korzystać z „darmowej energii” przez pewien czas, nawet w czasie przerw w pracy sieci elektroenergetycznej czy całkowitego blackout’u. To rozwiązanie ma jednak kilka istotnych wad mogących skutecznie studzić entuzjazm zwolenników systemów wyspowych. Mimo iż od wielu lat technologia magazynowania energii dynamicznie się rozwija – wydajność baterii rośnie przy jednoczesnym spadku cen – to nadal taki system jest kosztownym rozwiązaniem.
W przypadku instalacji off-grid, kiedy system PV nie generuje energii, a nasz magazyn „świeci pustkami”, jesteśmy całkowicie pozbawieni zasilania, nie możemy też dokupić dodatkowych kilowatogodzin energii elektrycznej od dystrybutora. Aby system off-grid był użyteczny konieczne jest zainwestowanie w istotnie przewymiarowaną instalację PV i baterie o dużej pojemności, tak abyśmy mogli bazować na zmagazynowanej energii i zasilać nasze odbiorniki w nocy oraz w przypadku dłuższych okresów bez generacji energii lub niskiej wydajności PV związanej np. z niekorzystną pogodą. Z ekonomicznego punktu widzenia, w świetle alternatywnych możliwości, inwestycja w system off-grid nie jest uzasadniona. Instalacje wyspowe najczęściej znajdują zastosowanie w miejscach, gdzie dostęp do sieci dystrybucyjnej jest utrudniony lub gdzie po prostu jej nie ma. Dotyczy to obiektów oddalonych od infrastruktury energetycznej np. schronisk górskich czy domków letniskowych.
Podobnie jak w wielu innych aspektach, również w przypadku decyzji o własnej niezależności energetycznej i finansowej, najlepszym rozwiązaniem może być kompromis. W kontekście funkcjonowania instalacji fotowoltaicznej kompromisem jest decyzja o wyborze układu hybrydowego, łączącego w sobie zalety układów on- i off- gridowych. Rozwiązanie to jest złotym środkiem i łączy to, co najlepsze z dwóch wcześniej wspomnianych rozwiązań. W takim systemie funkcjonuje falownik hybrydowy współpracujący z magazynem energii i układem zasilania rezerwowego, a cały system podłączony jest do sieci dystrybucyjnej. Instalacja hybrydowa wyposażona w funkcjonalność zasilania awaryjnego pozwala korzystać z zasobów sieci dystrybucyjnej, dając jednocześnie niezależność wtedy, kiedy pojawia się taka potrzeba. Magazynowanie energii pozwala na zmniejszenie szczytowego zapotrzebowania (Rys. 2) i mniejszy import energii z sieci, a w przypadku przerw w dostawie energii możemy skorzystać z instalacji PV i magazynu energii jako źródła zasilania naszego domu.
Rysunek 2. Profil produkcji instalacji PV, zużycia energii elektrycznej oraz godzinowa cena energii, opracowanie własne na podstawie danych z książki Bogdana Szymanowskiego "Instalacje fotowoltaiczne"
W porównaniu do układu off-grid, w instalacji PV podłączonej do sieci elektroenergetycznej wymagana pojemność dołączonego magazynu energii może być znacząco niższa, co ma istotne znaczenie dla ekonomiki takiego przedsięwzięcia. Zadaniem magazynu w układzie on-grid będzie gromadzenie energii w okresie jej nadprodukcji, abyśmy mogli wykorzystać ją po zachodzie słońca lub kiedy generacja energii przez instalacje PV będzie niska. W ten sposób unikniemy obarczonej marżą dystrybutora wymiany energii z siecią oraz zredukujemy do minimum zakup energii od dystrybutora. Należy jednak pamiętać, że sam magazyn energii nie zapewnia nam jeszcze niezależności od sieci dystrybucyjnej i nie zabezpiecza nas przed przerwami w dostawie prądu. W takim układzie magazyn energii pozwala przede wszystkim na zwiększenie autokonsumpcji energii, w efekcie tego przyczynia się do zwiększenia rentowności systemu PV. Instalujemy magazyn energii, ponieważ zwyczajnie nam się to opłaca.
Na te kwestie warto zwrócić uwagę wybierając magazyn energii
Wybierając magazyn energii naszą uwagę powinniśmy poświęcić szczególnie dwóm czynnikom: pojemności i mocy danego magazynu. To, jaką pojemność powinna mieć nasza bateria to kwestia, która wymaga indywidualnego podejścia. Potrzebna jest świadomość tego, jak dużo energii zużywamy w określonych porach dnia. Zamontowanie zbyt dużego magazynu energii dla instalacji on-grid zaburza ekonomiczny sens takiej inwestycji. Zbyt mały magazyn natomiast może nie spełnić swojej roli, w efekcie czego rentowność instalacji w PV będzie zależeć od warunków wymiany energii z siecią.
Dla typowego gospodarstwa domowego czy niewielkiego przedsiębiorstwa pojemność magazynu energii rzędu kilku kilowatogodzin powinna być wystarczająca, aby umożliwić nam gromadzenie nadwyżki energii wygenerowanej PV w ciągu dnia i wykorzystanie ją wieczorem, kiedy najczęściej występuje szczyt naszego zapotrzebowania lub w nocy. Drugim ważnym parametrem z perspektywy użytkownika magazynu energii jest jego moc. To, ile energii zużywają poszczególne odbiorniki w gospodarstwie domowym czy firmie wynika wprost z ich mocy i czasu użytkowania. O ile zasilanie większości odbiorników, jakie funkcjonują w gospodarstwach domowych nie będzie wyzwaniem dla magazynu energii, to część z nich może się okazać dla niego zbyt „mocna”.
W słoneczny dzień, kiedy instalacja PV wydajnie pracuje, moc, którą możemy pobierać zależy od mocy zainstalowanej modułów fotowoltaicznych oraz mocy falownika obsługującego system PV. Kiedy jednak potrzebujemy zasilania w momencie niskiej wydajności PV, np. po zmroku, możliwości ogranicza moc magazynu energii. Większe zapotrzebowanie w jednym momencie (np. płyta indukcyjna + czajnik, pompa ciepła) może okazać się wyzwaniem dla magazynu energii, dlatego tak ważne jest dopasowanie naszych potrzeb energetycznych i rozwiązań technicznych. Inne cechy magazynu energii, na które warto zwrócić uwagę to: technologia, w jakiej wykonano magazyn energii; rodzaj sprzężenia DC czy AC (korzystniejsze jest DC), sprawność (im wyższa, tym lepiej) czy gwarancja, określana w cyklach ładowania i rozładowania lub w latach. Warto wybrać rozwiązanie z gwarancją wyrażoną w latach, ponieważ wiąże się to z dłuższą żywotnością urządzenia. Nie bez znaczenia są także kompatybilność i komunikacja – odpowiednio dobrane rozwiązanie zapewnia szybki i bezproblemowy montaż, konfigurację oraz użytkowanie.
Magazyn energii dla odbiorców prywatnych z dofinansowaniem. Złóż wniosek o dotację
Rozważając inwestycję w przydomowy magazyn energii, warto zwrócić uwagę na obowiązujący od 22 kwietnia 2023 r. program "Mój Prąd 5.0", dedykowany inwestorom rozliczanym według nowego systemu net-billing. Zgodnie z zasadami programu, dofinansowanie do magazynu energii wynosi:
w przypadku zgłoszenia do dofinansowania mikroinstalacji PV z magazynem energii:
- do mikroinstalacji – do 50% kosztów kwalifikowanych – nie więcej niż 7 tys. zł,
- do magazynu energii – do 50% kosztów kwalifikowanych – nie więcej niż 16 tys. zł,
- do systemu zarządzania energią HEMS/EMS – do 50% kosztów kwalifikowanych – nie więcej niż 3 tys. zł (w przypadku wyboru falownika hybrydowego z możliwością inteligentnego zarządzania energią, w przypadku SolarEdge to funkcjonalność ustalania priorytetu przepływu energii)
Patrz optymistycznie w przyszłość z magazynami energii
Temat bezpieczeństwa i niezależności energetycznej jest dziś bardziej aktualny niż kiedykolwiek do tej pory. Nasze świadome decyzje mogą pomóc nam przejąć kontrolę nad naszymi potrzebami energetycznymi i przygotować nas na energetyczną przyszłość, w której bez wątpienia jest dużo miejsca dla magazynów energii. Inwestycja we własny magazyn energii może być jedną z najlepszych decyzji w kontekście długoterminowego zabezpieczenia potrzeb energetycznych gospodarstw domowych i niewielkich obiektów komercyjnych.
Technologia magazynowania energii jest dziś bardziej dostępna niż kiedykolwiek wcześniej. Koszt magazynowania kWh spadł o 89% pomiędzy rokiem 2010 a 2021, a sama rentowność technologii broni się na liczbach, w szczególności, że przy zakupie magazynu energii możemy liczyć na dotację, która pokryje znaczącą część kosztów inwestycji. Na korzyść magazynów energii przemawiają nie tylko kwestie ekonomiczne. Magazyny energii współpracujące z siecią elektroenergetyczną przyczyniają się do korzystnego obniżenia w niej napięcia i zredukowania szczytu zapotrzebowania, co pozytywnie wpływa na funkcjonowanie całego systemu elektroenergetycznego. Jeżeli chcemy oszczędzać i nie przejmować się podwyżkami cen energii, być niezależnym energetycznie i nie martwić się brakiem prądu w domu czy firmie oraz korzystać z nowoczesnych inteligentnych technologii, to temat magazynów energii powinien być dla nas bardzo ważny.
Źródło informacji: SolarEdge
