Magazyn energii - co to jest, jak działa i czy się opłaca?

Magazyny energii, inaczej magazyny prądu, stają się coraz bardziej popularne na całym świecie, szczególnie w kontekście odnawialnych źródeł energii (OZE). Przewiduje się, że w niedalekiej przeszłości staną się one niemal nieodłącznym elementem każdej instalacji fotowoltaicznej – w dalszej części poradnika dowiesz się dlaczego. Stąd rosnące nimi zainteresowanie wśród obecnych, jak i przyszłych prosumentów!

W poniższym poradniku odpowiemy na pytania – czym są magazyny energii, jak działają, jakie są ich rodzaje, cena, opłacalność czy żywotność. Zapraszamy do lektury!

• Co to jest magazyn energii?
• Korzyści z zastosowania magazynu energii
• Jak działa magazyn energii?
• Magazyn energii - cena
• Ranking magazynów energii
• Rodzaje magazynów energii
• Popularni producenci magazynów energii
• Magazyn energii - opłacalność
• Magazyn energii - zasilanie awaryjne
• Jak dobrać magazyn energii?
• Żywotność i gwarancja magazynu energii

Co to jest magazyn energii?

Magazynowanie energii to jak posiadanie gigantycznej baterii, która pozwala nam przechowywać energię elektryczną „na później”. Jest to szczególnie istotne w kontekście instalacji fotowoltaicznej. Zwróćmy bowiem uwagę na oczywisty fakt – słońce nie świeci 24 godziny na dobę. A w większości gospodarstw domowych najwięcej energii zużywa się rano i wieczorem, kiedy to słońce nie znajduje się wysoko nad naszymi głowami, czyli w najbardziej optymalnym miejscu dla pracy fotowoltaiki.

Tym samym rozsądne jest wytwarzanie tej energii w sprzyjających warunkach, aby później wykorzystać ją właśnie w godzinach największego zużycia prądu - i osiągniemy to za sprawą magazynu energii. Świetnie obrazuje to poniższy wykres:

Pomyśl tylko – jaki jest sens sprzedawania prądu z fotowoltaiki do sieci, a później odkupywania go ponownie i płacenia więcej za opłaty przesyłowe itp. O wiele bardziej opłacalne jest zatem zużywanie tej energii na potrzeby własnego budynku. Wpływa to bezpośrednio na zwiększenie autokonsumpcji, do której zdecydowanie zachęcamy w dobie net-billingu. 

Warto wiedzieć, że magazyny energii nie są jedynie domeną przydomowych instalacji fotowoltaicznych, lecz znajdują również swoje zastosowanie w przemyśle.  W przypadku zakładów produkcyjnych możemy osiągnąć nawet 100% zużycia energii w sprzyjających okresach roku na miejscu! Poniżej szacunkowe wyliczenia autokonsumpcji w danym „zastosowaniu” z uwzględnieniem różnych rozmiarów magazynów energii:

	Fotowoltaika bez magazynu energii (0kWh/1kWp)	Fotowoltaika z magazynem energii (1kWh/1kWp)	Fotowoltaika z dużym magazynem energii (2kWh/1kWp)	Fotowoltaika z bardzo dużym magazynem energii (4kWh/1kWp)
Dom jednorodzinny	~22%	~50%	~69%	~74%
Restauracja	~43%	~65%	~78%	-
Hotel	~65%	~85%	~93%	-
Supermarket	~80%	~100%	-	-
Fabryka	70-100%	~100%	-	-

Korzyści z zastosowania magazynu energii

Oczywiście, magazyn energii to rozwiązanie, które musi zapewnić nam duże korzyści – jaki byłby bowiem sens jego zakupu za kilkadziesiąt tysięcy złotych, jeśli by tak nie było? Wymieńmy, więc w tym miejscu najważniejsze zalety magazynu energii!

• Zwiększanie autokonsumpcji z instalacji fotowoltaicznej – zamiast sprzedawania nadwyżek prądu z fotowoltaiki do sieci po niższej cenie i odkupywania jej np. wieczorem po wyższej, możemy zmagazynować energię w baterii i wykorzystać ją „dla siebie”.
• Kupować prąd w niższej taryfie i zużywać ją na własne potrzeby lub… sprzedawać po wyżej cenie po 1 lipca 2024 roku. Takie rozwiązanie może okazać się korzystne nawet bez fotowoltaiki, jeśli nowe zasady wejdą w życie.
• Zapewnienie zasilania awaryjnego – w przypadku awarii sieci, będziemy mieli zabezpieczoną jedną lub więcej faz w domu. Ma to szczególne znaczenie przy stosowaniu pompy ciepła jako źródła ogrzewania.
• Odpowiedź na wyłączanie się instalacji fotowoltaicznych – w Polsce występuje problem wyłączania się instalacji fotowoltaicznych ze względu na zbyt duże napięcie w sieci. Najgorszy jest fakt, że taka sytuacja ma miejsce, gdy fotowoltaika działa najlepiej, czyli sezonie letnim. Dzieje się tak, gdy przestarzała infrastruktura sieci energetycznej nie jest w stanie odebrać mocy generowanej przez instalacje PV w okolicy. Odpowiednio skonfigurowany magazyn energii to rozwiązanie tego problemu – fotowoltaika wciąż pracuje i to na najwyższych obrotach ładując Twój magazyn prądu!

Jak działa magazyn energii?

Magazyny energii opierają swoje działanie na skomplikowanych procesach elektrochemicznych podczas cyklów ładowania i rozładowania.

Weźmy za przykład klasyczny magazyn litowo-jonowy. W fazie ładowania, źródło prądu (np. panele fotowoltaiczne) dostarcza energię do systemu, co powoduje przepływ prądu przez celę akumulatora. W tej fazie, jony litu przechodzą z katody do anody przez separator. W anodzie, której głównym składnikiem jest zwykle grafit, jony litu są osadzane między warstwami grafenu, gdzie są magazynowane.

Podczas rozładowania, proces jest odwracalny. Jony litu przemieszczają się z anody do katody, powodując przepływ prądu, który jest wykorzystywany do zasilania urządzeń. Katoda składa się zwykle z litowanych metali, takich jak oksydy litowo-kobaltowe, litowo-manganowe lub litowo-żelazowo-fosforanowe. Przejście jonów litu z powrotem do katody umożliwia uwalnianie zmagazynowanej energii.

Kluczowym elementem zarządzania tym procesem jest system zarządzania baterią (BMS - Battery Managemenat System), który monitoruje różne parametry, takie jak napięcie, prąd, temperatura i stan naładowania. BMS dba o bezpieczeństwo i efektywność akumulatora, zarządzając procesem ładowania i rozładowania, a także chroniąc akumulator przed nadmiernym naładowaniem, nadmiernym rozładowaniem, przegrzaniem i innymi niebezpiecznymi warunkami.

Warto dodać, że skuteczność działania magazynu energii zależy od wielu czynników, takich jak technologia akumulatora, warunki środowiskowe, sposób użytkowania czy system zarządzania. Szczególnie ważne jest zarządzanie cyklami ładowania i rozładowania, aby optymalizować wykorzystanie magazynu energii i maksymalizować jego żywotność.

Jak działa magazyn energii z fotowoltaiką?

Zasada działania magazynu energii w systemie fotowoltaicznym polega na lepszym wykorzystaniu zielonej energii z fotowoltaiki. Instalacja fotowoltaiczna zasila w domu wszystkie urządzenia i ładuje magazyn energii, a nadwyżki sprzedaje do sieci energetycznej i musi je odkupić od Ciebie Twój sprzedawca prądu. Wieczorem, gdy fotowoltaika już przestaje działać, urządzenia w Twoim domu są zasilane przez prąd zmagazynowany w akumulatorze. Po rozładowaniu akumulatora do fotowoltaiki kupujesz prąd od swojego sprzedawcy prądu, a rachunek za prąd zostanie pomniejszony o wartość energii, którą wcześniej mu sprzedałeś. Warto dodać, że rozliczenie ze sprzedawcą energii następuje w skali roku. Więcej informacji w artykule o rachunkach za prąd.

Inaczej mówiąc magazyn energii zwiększa autokonsumpcję z fotowoltaiki, to znaczy ilość energii, jaką bezpośrednio zużywasz w domu.

Czy można uzyskać całkowitą niezależność z magazynów energii?

Musimy pozbawić Cię złudzeń - nie da się zrobić tak, by każdego dnia magazynować całą nadmiarową energię z fotowoltaiki i wykorzystywać ją wieczorem. Całkowita samowystarczalność i niezależność nie jest opłacalna. Dlaczego?

• Fotowoltaika działa 5 razy lepiej latem niż zimą - czyli zimą dla niezależności potrzebnaby była ogromna instalacja fotowoltaiczna.
• W pochmurne dni fotowoltaika działa dużo gorzej - czyli dla niezależności potrzebowałbyś ogromnego magazynu energii.

Co jest po prostu nieopłacalne. Sprzedaż energii i rozliczenie jej ze sprzedawcą energii w cyklu rocznym to jedyny sposób na to, by fotowoltaika zarabiała latem na prąd zimą.

Magazyn energii - cena

Standardowy magazyn energii o pojemności 10 kWh kosztuje od 35 000 do 50 000 zł brutto (z 8% VAT). Dołożenie funkcji zasilania awaryjnego oznacza dalsze koszty w wielkości od 8 000 do 12 000 zł, a czasami sporo więcej, w zależności od wymaganego zakresu prac (dodatkowy sprzęt, przerobienie instalacji elektrycznej w domu). Cenę te można jednak znacznie obniżyć, dzięki programowi Mój Prąd 5.0 i uldze termomodernizacyjnej, o których wspominamy poniżej.

Magazyn energii - dofinansowanie

W 2023 roku najważniejszą dotacją, która w kosztach kwalifikowanych uwzględnia magazyny energii jest nowa odsłona programu Mój Prąd 5.0. A najważniejszą, dlatego że w jej ramach można otrzymać o wiele korzystniejsze warunki wsparcia finansowego niż w przypadku samego montażu fotowoltaitki. I możesz zdziwić się jak bardzo!

Maksymalna kwota dofinansowania na magazyn energii z programu Mój Prąd wynosi bowiem aż 16 000 zł (maksymalnie 50% ceny zakupu i montażu magazynu energii). Sam program natomiast pozwala na uzyskanie do 58 000 zł dotacji na rozbudowę mikroinstalacji fotowoltaicznych i na dodatkowe urządzenia zwiększające autokonsumpcję - w tym właśnie magazyny energii czy też pompy ciepła! 

Więcej na temat programu Mój Prąd 5.0.

Jeżeli chcesz, abyśmy pomogli Ci z dotacją Mój prąd – skontaktuj się z nami, korzystając z poniższego formularza!

Ranking magazynów energii

Jaki magazyn energii wybrać? Którzy producenci są najlepsi? Zachęcamy do zapoznania się z naszym rankingiem magazynów energii do fotowoltaiki!

Jak widzisz, na wynik składają się cztery oceny cząstkowe:

• “Osiągi” to szybkość ładowania akumulatora oraz warunki gwarancyjne
• “Zasilanie awaryjne” opisuje dostępne funkcje zasilania awaryjnego
• “Wiarygodność” dotyczy producenta. Wiarygodny producent ma doświadczenie w tym co robi i oferuje dobrą obsługę klienta w Polsce
• “Opłacalność” stara się odpowiedzieć na fundamentalne pytanie “jak bardzo jest to warte swojej ceny?”

Najważniejsze parametry magazynów energii

Magazyny energii opisane są dwoma podstawowymi parametrami, pojemnością i mocą.

• Pojemność opisuje ile kWh (kilowatogodzin) można zmieścić w akumulatorze.
• Moc w kW mówi, z jaką mocą można ładować / rozładowywać akumulator.

Z tych parametrów wynika prędkość ładowania.

Prędkość ładowania (C-rate)to wynik ilorazu pojemności i mocy. C-rate 1 oznacza, że cały magazyn można naładować od 0 do 100% w jedną godzinę. Rozładowanie trwa tyle samo.

C-rate [h] = pojemność [kWh] / moc [kW]

Przykład: Huawei Luna ma 10 kWh pojemności i 5 kW mocy. C-rate wynosi 2, czyli naładowanie tego magazynu trwa 2 godziny.

Czy magazyn energii może zasilać samochód elektryczny?

Magazyny energii mogą podładować samochód elektryczny, jeśli pojechałeś nim do pracy i wróciłeś wieczorem. Nie ma jednak szans, żeby naładowały go od zera do 100%. Domowe magazyny energii mają stosunkowo małą pojemność, a akumulatory w samochodach elektrycznych bardzo dużą.

Więcej informacji znajdziesz w artykule o stacjach ładowania samochodów elektrycznych.

Rodzaje magazynów energii

Istnieje wiele sposobów przechowywania energii, lecz w segmencie rynku największe znaczenie mają:

• Akumulatory litowo-jonowe
  • typu LFP
  • typu NMC
  • typu LTO
  • typu NCA
• Akumulatory kwasowo-ołowiowe do głębokiego rozładowania
  • typu MF (czyli z płynnym elektrolitem i w zamkniętej obudowie)
  • żelowe (czyli z elektrolitem żelowym)
  • typu AGM (czyli ze szklaną matą absorpcyjną)
• Magazyny przepływowe
• Wodorowe magazyny energii

Akumulatory litowo-jonowe są zdecydowanie najpopularniejsze. Mają bardzo wysoką sprawność ok. 90% i można je rozładować niemal do zera. Te dwie cechy sprawiają, że to doskonałe uzupełnienie instalacji fotowoltaicznych.

Istnieje kilka typów baterii litowo-jonowych, NMC, NCA, LTO, lecz najlepszym wyborem na magazyn stacjonarny wydaje się być LFP. Dlaczego? Bo oferuje największe bezpieczeństwo.

Poniższy filmik powinien Cię przekonać.

W pierwszym teście przebito ogniwo NMC, a w drugim ogniwo LFP. Różnica w reakcji jest olbrzymia.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe to stara i sprawdzona technologia, popularna w małych instalacjach off-grid ze względu na odporność na zimno. Zamontowane w domku letniskowym mogą działać latem, a zimą można je tam zostawić bez obaw o degradację.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe wydają się tańsze w zł/kWh od magazynów litowo-jonowych, jednak nie są najlepszym wyborem w instalacjach domowych. Wymagają one osobnego wentylowanego pomieszczenia oraz mają niską sprawność, czyli tracą dużo energii. Poza tym nie można ich rozładować poniżej 50% stanu naładowania, podczas gdy nowsze akumulatory można rozładować niemal do zera. W efekcie akumulator kwasowo-ołowiowy o pojemności 9 kWh w rzeczywistości mieści tyle samo energii użytkowej co akumulator litowo-jonowy o pojemności 5 kWh.

Przepływowe magazyny energii wolniej się degenerują, są tańsze i bardziej ekologiczne od litowo-jonowych! Z tego powodu już są stosowane w instalacjach przemysłowych! Mają dość niską moc i spore wymiary, dlatego nie są jeszcze powszechnie stosowane w instalacjach domowych. Ale może za rok, dwa… ?

Wodorowe magazyny energii to zupełnie inna klasa. Żywotnością mogą dorównać panelom fotowoltaicznym i są wręcz przyjazne środowisku. Problemem jest niska sprawność oraz wysoka cena. Ale gdy technologia się wreszcie upowszechni i ceny spadną, będzie to murowany hit.

Magazyn energii DC czy AC?

Mówiąc w skrócie, jeśli nie masz jeszcze instalacji fotowoltaicznej, wybierz DC - będzie taniej. Jeśli masz już instalację fotowoltaiczną, wybierz AC - bo nie za bardzo masz wyjście. Jeśli w ogóle nie chcesz, albo nie możesz mieć instalacji fotowoltaicznej, również musisz wybrać AC.

Magazyn energii DC od AC różni się baterią (wysokonapięciową dla magazynu DC, niskonapięciową dla AC) i ilością sprzętu, a w konsekwencji ceną.

Magazyn energii DC jest tańszy niż AC, bo dzieli z instalacją fotowoltaiczną wspólny inwerter, a wersja AC wymaga dwóch inwerterów - jednego do fotowoltaiki i drugiego do akumulatora. Niestety musi to być specjalny rodzaj inwertera - inwerter hybrydowy - zatem montaż magazynu musi przebiegać wraz z montażem fotowoltaiki, co wymaga planowania z wyprzedzeniem.

System z magazynem DC jest prostszy niż z magazynem AC, bo w obrębie tego systemu tylko raz przekształcasz prąd ze stałego na przemienny, a w systemie AC - dwa razy. Z kolei magazyn energii AC jest bardziej "samodzielny" i łatwiej go podłączyć do istniejącej instalacji.

Magazyn DC musi mieć baterie wysokonapięciowe, które można ładować prądem stałym o napięciu nawet kilkuset V. Jest tak dlatego, że ten typ magazynu ładowany jest bezpośrednio przez fotowoltaikę, która produkuje prąd stały o wysokim napięciu. Z kolei magazyn AC ładuje baterie niskonapięciowe prądem z gniazdka, oczywiście wcześniej przekształcając prąd przemienny na stały.

Jaki magazyn energii do domu jednorodzinnego?

Do domu jednorodzinnego wybierz magazyn energii, który jest:

• Bezpieczny
• Ma wysoką sprawność
• Ładnie wygląda - jeśli ma to dla Ciebie duże znaczenie
• Ma gwarantowaną ilość cykli naładowań / rozładowań
• Daje zasilanie awaryjne (opcjonalne)

Stąd polecamy magazyn energii typu LFP.

Magazyn energii dla firm

Firmy z zasady mają wysoką autokonsumpcję i z magazynem energii mogą osiągnąć stan zero export - oznacza on, żecała energia z fotowoltaiki pozostaje wewnątrz firmy. Poza tym akumulatory ułatwiają kontrolę pobieranej z sieci mocy, co ma dla firm spore znaczenie, a także mogą zapewnić ciągłość produkcji na wypadek awarii sieci energetycznej.

Właściciele zakładów produkcyjnych i inni więksi odbiorcy energii powinni rozważyć magazyn przepływowy ze względu na jego niską cenę i powolną degenerację.

Ciekawą alternatywą jest magazyn hybrydowy, łączący magazyn przepływowy oraz magazyn litowo-jonowy. Magazyn przepływowy powoli ładuje się przez cały dzień, a magazyn litowo-jonowy włącza się tylko w godzinach największej produkcji (tzw. peak shaving).

Magazyn energii dla rolnika

Dla gospodarstw rolnych bardzo ważne jest zwiększenie autokonsumpcji i zapewnienie ciągłości dostaw energii elektrycznej, na przykład dla urządzeń chłodniczych. Funkcje te spełni każdy magazyn energii z funkcją zasilania awaryjnego.

Akumulatory do fotowoltaiki na instalacje off-grid

Na działkę i do domku letniskowego dobierz magazyn energii, który jest:

• Odporny na długie okresy bezczynności
• Odporny na niskie temperatury

Stąd dla domków na działce, domków letniskowych bez podłączenia do sieci i do kamperów warto rozważyć akumulatory kwasowo-ołowiowe.

Popularni producenci magazynów energii w Polsce

BYD

Huawei Luna

SolaX

Tesla Powerwall

Magazyn energii - opłacalność

Wiele wskazuje, że magazyny energii okażą się opłacalną inwestycją. Musisz jednak wiedzieć, że magazyny energii mają swoje ograniczenia, to jest sprawność i żywotność.

Sprawność magazynów wynosi ok. 90%. Czyli - wkładasz do baterii 1 kWh, wyciągasz 0,9 kWh. To tak jakbyś przelewał wodę z wiadra do wiadra - zawsze trochę wody się uleje. Pewne publikacje naukowe każą przyjąć sprawność magazynu na poziomie 86-87%

Żywotność magazynów wynosi ok. 15 lat lub ok. 6000 pełnych cykli (gwarancja opiewa na 10 lat i 3000-4000 cykli). I to tylko w dobrych warunkach, które omawiamy w sekcji "żywotność" tego artykułu.

Wniosek: Z magazynu należy korzystać rozsądnie, by zmaksymalizować zyski.

Przeanalizujmy zatem różne sposoby korzystania z magazynów energii. Są to:

• Magazynowanie energię z fotowoltaiki w celu autokonsumpcji
  To podstawowy i najbardziej opłacalny sposób użytkowania energii z fotowoltaiki. Zamiast sprzedawać energię z PV, wykorzystasz ją później w domu.
  Zysk = Cena kupna energii z sieci (koszt energii czynnej + opłaty dystrybucyjne) - cena sprzedaży energii z PV
• Magazynowanie energię z fotowoltaiki w celu sprzedaży wieczorem
  Dostępne od 2024 roku. Niektóre magazyny energii mogą wieczorem sprzedać energię do sieci, gdy jest bardzo droga. Autokonsumpcja jest zwykle lepszym rozwiązaniem.
  Zysk = Cena sprzedaży energii z PV wieczorem - cena sprzedaży energii z PV w dzień
• Magazynowanie energię z taniej taryfy w celu autokonsumpcji
  Opcjonalnie możesz doładować magazyn z energii z taniej taryfy, by to wykorzystać rano.
  Zysk = Cena kupna energii rano - cena kupna energii w nocy
• Udostępnianie (wydzierżawienie?) części swojego magazynu agregatorom
  Spółki obrotu energią płacą za możliwość dysponowania częścią Twojego magazynu. Zarabiają np. na usługach elastyczności dla sieci energetycznej. W Polsce jeszcze nie słyszeliśmy o tego typu usługach, ale istnieją one chociażby w Niemczech.

Wybór sprowadza się do dwóch trybów korzystania z magazynu energii. W pierwszym zwiększamy tylko autokonsumpcję z fotowoltaiki, w drugim maksymalnie korzystamy z wszystkich możliwości baterii:

	Zwiększanie autokonsumpcji	Korzystanie w pełni z możliwości
Ilość cykli dziennie, średnio	mniej niż 1 cykl dziennie	1-2 cykle dziennie, może więcej
Wykorzystanie akumulatora	Autokonsumpcja z PV	Autokonsumpcja z PV Sprzedaż energii Zakup energii w nocy Udostępnianie agregatorom
Zalety:	Używasz magazynu tylko w najbardziej zyskowny sposób. Dbasz o żywotność baterii.	Przyspieszony zwrot inwestycji
Wady:	-	Niewspółmiernie przyspieszona degradacja

Jest jeszcze jedna sprawa, o jakiej musisz wiedzieć: zyski z magazynów energii będą rosnąć z czasem.

Otóż magazyny tym bardziej się opłacają, im większe różnice w cenach energii występują w ciągu doby. A te różnice będą rosnąć! Zobaczmy:

W 2022 magazynowanie energii nie miało dużego sensu. Ceny kupna nie były wysokie, za to ceny sprzedaży wystrzeliły w kosmos.

• Cena kupna - 0,79 zł / kWh (dane z faktury)
• Cena sprzedaży 0,6 - 1 zł / kWh (średnia cena miesięczna z Towarowej Giełdy Energii)
• Zysk ze zmagazynowania 1 kWh - małe, maksymalnie 19 groszy za kWh

To jednak awaryjna sytuacja spowodowana wojną na Ukrainie.

W 2023 r. ceny kupna są dużo wyższe (powyżej limitu 2000 kWh), ale zostaną ograniczone, to znaczy nie będą rosnąć w nieskończoność. Poza tym ceny sprzedaży prawdopodobnie nadal będą spore:

• Cena kupna do limitu 2000 kWh - 0,79 zł / kWh
• Cena kupna powyżej limitu 0,95 zł / kWh
• Cena sprzedaży 0,5 - 0,9 zł / kWh (prognoza)
• Zysk ze zmagazynowania 1 kWh - małe i średnie

Od lipca 2024 r. nastąpi zmiana w rozliczaniu prosumentów. Zamiast sprzedawać energię po średniej cenie z miesiąca poprzedniego, będą sprzedawać energię po średniej cenie godzinowej. Fotowoltaika produkuje energię w ciągu dnia. Przykłady z innych krajów pokazują, że ceny sprzedaży ze środka dnia gwałtownie spadną wraz ze wzrostem znaczenia OZE w miksie energetycznym.

Na przykład w Australii (stan Południowa Australia) ceny giełdowe "skaczą" od -0,06 $ / kWh w godzinach słonecznychdo + 0,3 kWh $ / kWh wieczorem. W ciągu jednej doby! Tak, na giełdzie występują ceny ujemne, podczas których instalacje fotowoltaiczne są odłączane się od sieci, by nie powodować strat!

W takiej sytuacji magazyny energii będą szczególnie opłacalnym rozwiązaniem. Taka sytuacja niekoniecznie zajdzie w Polsce już w 2024 roku, być może kilka lat później, ale do takiej sytuacji zmierzamy.

Może rozwiązaniem na skalę przemysłową okażą się wodorowe magazyny energii? Zobaczymy!

Magazyn energii - zasilanie awaryjne

Instalacja z funkcją zasilania awaryjnego może zapewnić Ci energię na wypadek awarii systemu energetycznego, nawet przez kilka dni. Gdy inni mają problem, Ty masz prąd.

Jeśli chcesz kupić magazyn energii dla zasilania awaryjnego, to koniecznie musisz wiedzieć, że nie wszystkie magazyny energii zapewniają sensowne zasilanie awaryjne. Dlaczego? Ponieważ nie wszystkie systemy z magazynem energii potrafią przekształcić prąd z akumulatora na prąd w gniazdku bez wzorca z sieci.

Systemy zasilania awaryjnego oceniamy według ich przydatności do zaradzenia awariom długotrwałym, krótkotrwałym i zasięgu.

Pod względem ochrony zapewnianej przed awariami długotrwałymi można podzielić zasilanie awaryjne na trzy poziomy:

• Poziom 0 - magazyn energii nie daje zasilania awaryjnego
• Poziom 1 - magazyn energii daje zasilanie awaryjne, dopóki nie wyczerpie się bateria
• Poziom 2 - magazyn energii jest ładowany z instalacji fotowoltaicznej w czasie pracy w trybie zasilania awaryjnego i zapewnia ochronę przed wielodniowymi blackoutami.

To najważniejszy czynnik.

Pod względem ochrony zapewnianej przed awariami krótkotrwałymi można podzielić systemy zasilania awaryjnego pod względem utrzymywanej rezerwy energii na takie, które:

• Nie zapewniają stałej rezerwy, więc o ile nie masz bardzo dużego magazynu, to w momencie awarii akumulatory mogą być akurat puste, szczególnie zimą.
• Mają stałą rezerwę
• Mają zmienną rezerwę energii, której wielkość zmienia się wraz z miesiącem. Zimą rezerwa jest większa, latem mniejsza - dzięki temu zimą masz większe bezpieczeństwo, a latem większe zyski z magazynu.

Według zasięgu możemy je podzielić na:

• takie, które zasilają wybrany obwód
• takie, które zasilają cały dom
• takie, które zasilają cały dom i urządzenia trójfazowe

Zasilanie wybranego obwodu w większości scenariuszy zupełnie wystarczy.

Jak widać, Wariantów systemu zasilania awaryjnego jest wiele.

Więcej informacji znajdziesz w artykule o zasilaniu awaryjnym i instalacjach off-grid.

Jak dobrać magazyn energii?

Na podstawie opracowania amerykańskiego instytutu NREL możemy podzielić magazyny energii na “mniej odporne” i “bardziej odporne”, co przedstawiliśmy w poniższej tabelce.

System mniej odporny	System bardziej odporny
Instalacja fotowoltaiczna [kWp] większa niż magazyn energii [kWh]	Magazyn energii [kWh] większy niż instalacja fotowoltaiczna [kWp]
Przykład: Moc fotowoltaiki - 7 kWp Pojemność magazynu - 5 kWh	Przykład: Moc fotowoltaiki - 7 kWp Pojemność magazynu - 20 kWh
Cechy: Koszt ~ 12 000 zł netto Może być akurat pusty w czasie awarii Dobra opcja, jeśli Twoim celem jest tylko autokonsumpcja	Cechy: Koszt ~ 40 000 zł netto Dłuższa żywotność magazynu Zazwyczaj nie wyczerpuje się do zera i pomoże Ci, gdyby zabrakło prądu w sieci Dobra opcja, jeśli zależy Ci na autokonsumpcji i zasilaniu awaryjnym

Stąd jeśli nie postawisz instalatorowi specjalnych wymagań, to zapewne zaproponuje Ci “opcję pośrodku”, czyli 1 kWh baterii na 1 kWp instalacji fotowoltaicznej.

Powiększanie magazynu energii o kolejne kWh ma coraz mniejszy wpływ na średnią autokonsumpcję, stąd mniejsze magazyny szybciej mogą na siebie zarobić. Jednakże większe magazyny pracują wolniej i mniej się zużywają, stąd mają dłuższą przewidywaną żywotność. Dlatego ciężko powiedzieć, która opcja jest bardziej opłacalna.

Jeśli jednak chcesz mieć zasilanie awaryjne, wówczas rozważ większy magazyn energii. Powód jest prosty - mniejszy magazyn energii codziennie ładujesz do pełna i rozładowujesz pod wieczór. Jeśli masz pecha awaria sieci energetycznej może akurat nadejść, gdy magazyn jest rozładowany. Większy akumulator fotowoltaiczny rozwiązuje ten problem.

Żywotność i gwarancja magazynu energii

Magazyny energii to dość delikatne urządzenia, które powoli tracą swoje właściwości, gdy są użytkowane w korzystnych warunkach. Gdy są użytkowane w niekorzystnych, tracą je dużo szybciej. Degradacji podlega przede wszystkim pojemność, chociaż nieznacznie obniża się także sprawność. Starzenie się akumulatora zostało zilustrowane na poniższej grafice.

Gdy ładujesz magazyn, zapełniasz "puste miejsce" energią. W miarę eksploatacji magazyn powoli zapełnia się "kamieniami" i dostępnego miejsca jest coraz mniej.

NREL przewiduje w swoich założeniach finansowych, że po 10 latach użytkowania magazynu energii, pojemność w 20% baterii spadnie do 80%.

Z zasady publikacje przewidują, że żywotność poprawnie eksploatowanych magazynów energii wyniesie 15 lat. Koresponduje to z 10 letnią gwarancją udzielają przez większość producentów.

Co do jednak znaczy "poprawna eksploatacja"?

Jak jednak wynika z badań działania magazynów energii opublikowanych w 2020 r. przez DNV GL, magazyn energii marki A potrafi sporo różnić się od analogicznego produktu marki B - nawet jeśli są podobnie wykonane.] Wynika z tego dość oczywisty wniosek, że jakość wykonania wpływa na żywotność baterii. Nie ma lepszego źródła informacji o jakości wykonania danego produktu, niż jego gwarancja.

Dane publikowane przez ITP Renewables pozwalają wyciągnąć dodatkowy wniosek, że magazyny energii dość szybko ulegają awariom, jeśli mocno je eksploatujesz. W ITP Renewables te baterie są ładowane kilka razy dziennie.

Gwarancja na magazyn energii

Producenci opisują gwarancję działania magazynu energii na kilka sposobów. Czasami podają maksymalną ilość lat, czasami maksymalną ilość cyklów, czasami jedno i drugie - wtedy obowiązuje ta gwarancja, która skończy się wcześniej. Niektórzy dają dwie gwarancje, jedną na produkt i drugą na degradację pojemności.

Standardowa gwarancja brzmi obecnie, że magazyn energii zachowa 60-80% swojej pojemności po 10 latach użytkowania, zakładając maksymalnie 1 cykl dziennie.

Źródła:

• David Feldmann, Vignesh Ramasamy, Jal Desai i Robert Margolis, U.S. Solar Photovoltaic System and Energy Storage Cost Benchmarks: Q1 2021, opublikowane przez NREL.
• ITP Renewables, Public Report 11 Lithium-ion Battery Testing
• Statystyki zebrane przez Globenergia, przedstawione na forum Solar+ w Kielcach w luty 2022 roku
• DNV GL Batteries Scorecard 2020
• Vera Reis, Rita H. Almeida, Jose A. SIlva, Miguel C. Brito, Demand aggregation for photovoltaic self-consumption
• REC Group Whitepaper, Solar for self consumption: financial gains and energy independence