Magazyn energii - przewodnik

Główne tezy artykułu:

• Dla prosumentów z opustami magazyny energii nie mają uzasadnienia finansowego.
• Jednakże warto zainwestować w magazyn energii dla zasilania awaryjnego.
• Nie każdy magazyn energii ma zasilanie awaryjne, zachodzi więc potrzeba skorzystania z usług rzetelnego instalatora.
• To dobry okres na inwestycję w fotowoltaikę, a inwestując jednocześnie w pv i magazyn energii, ograniczasz koszty.

Po lekturze tego artykułu będziesz wiedział, czy system zasilania awaryjnego to coś dla Ciebie. Będziesz też miał właściwe oczekiwania od swojego magazynu energii i zyskasz wiedzę o tym, jak rozmawiać z instalatorem, żeby wszystko było dopięte na ostatni guzik.

Magazyn energii - opłacalność

Magazyny energii nie są opłacalne z czysto finansowego punktu widzenia, bo prosumenci w Polsce mają po prostu zbyt dobrze w obowiązującym jeszcze systemie opustów. Najwyraźniej jednak nie wszyscy są tego świadomi. Ten brak wiedzy koniecznie należy uzupełnić, aby w pełni zrozumieć, dlaczego fotowoltaika w Polsce jest tak opłacalna.

Otóż większość (~70%) energii, którą produkuje Twoja instalacja fotowoltaiczna, nie zostanie wykorzystana od razu, i musi być gdzieś "oddana". Na zasadach ogólnych, jakie występują w większości krajów, sprzedajesz tą energię, by ją potem spowrotem kupić. Różnica między ceną sprzedaży i kupna jest bardzo duża, toteż w takim wypadku "wkładasz" 1 kWh, a "wyciągasz" 0,4 kWh (mniej więcej). Prosumenci w naszym kraju "wkładają" 1 kWh i "wyciągają 0,8 kWh", co stanowi znaczną poprawę. A okres rozliczeniowy wynosi dla prosumentów rok, co pozwala "magazynować" prąd na zimę.

Akumulatory nie poprawiają zanadto tego stanu rzeczy. Po pierwsze one też zużywają prąd, toteż "wkładając" 1 kWh "wyciągasz" około 0,9 kWh (0,95 w przypadku najlepszych akumulatorów na rynku). Na dodatek ich sprawność spada nieco wraz z ogólnie postępującą degradacją. Warto tu wspomnieć, że mówimy tu o nowych typach akumulatorów litowo-jonowych. Starsze akumulatory kwasowo-ołowiowe mają sprawność około 75%, czyli są pod względem wymiany energii gorsze od sieci energetycznej!

Po drugie pojemność magazynu energii jest ograniczona, stąd właściciel magazynu energii i tak nie uniknie oddawania prądu do sieci.

(Nie-) opłacalność magazynów energii w porównaniu do darmowego statusu prosumenta.

OK, magazyn energii może też nieco obniżyć opłatę mocową, ale naprawdę nie są to pieniądze uzasadniające tak drogą inwestycję.

O ile zatem sama fotowoltaika spłaca się w okresie gwarancji, to zarówno magazyn energii sam w sobie, jak i magazyn energii w połączeniu z fotowoltaiką już nie.

Ale pieniądze to nie jedyna wartość w życiu. Dla wielu ważniejsze jest bezpieczeństwo i komfort, a magazyn energii może pomóc Ci lepiej przetrwać trudne chwile, zapewniając zasilania awaryjne.

Magazyn energii - zasilanie awaryjne

Wyobraź sobie następującą sytuację - sieć energetyczna w Twojej okolicy ma awarię. Ty wracasz wieczorem do domu, jadąc samochodem po pogrążonych w mroku ulicach, mijając domki, w oknach których migocą promyki świec. Podjeżdżasz pod swój dom, a w nim pali się światło. To jedyny dom w całym sąsiedztwie z zasilaniem elektrycznym. Brzmi fajnie, prawda?

Z magazynem energii masz zasilanie awaryjne i możesz mieć prąd, gdy inni mają kłopoty.

A teraz wyobraź sobie ten scenariusz w zimie. Albo wyobraź sobie, że awaria trwa kilka dni. Lub dłużej. Wyobraź sobie, że wojna / atak terrorystyczny / zamieszki poważnie niszczą infrastrukturę energetyczną. A Twój dom, pomimo tego, ma prąd - potrzeby do zasilania lodówki, laptopa, radia, golarki, czajnika, pompy systemu ogrzewania i innych niezbędnych rzeczy.

Ile warte jest to dla Ciebie?

Jeśli chcesz kupić magazyn energii dla zasilania awaryjnego, to koniecznie musisz wiedzieć, że nie wszystkie magazyny energii zapewniają sensowne zasilanie awaryjne. Przy czym nie jest to kwestia akumulatora, a raczej całej domowej instalacji elektrycznej w domu, która musi być odpowiednio zaprojektowana i musi zawierać pewne niezbędne elementy.

Poniższy zestaw pułapek projektowych powinien to uwypuklić.

Pułapki przy zakupie i projektowaniu magazynu energii

"Łał, czemu ten magazyn energii jest tak tani?" - najprawdopodobniej diabeł tkwi w szczegółach, a takie tanie magazyny nie zapewniają sensownego zasilania awaryjnego.

Pułapka pierwsza - magazyn energii nie działa bez sieci.

Ogólna zasada brzmi, że jeśli sieć nie działa, to ani Twoja instalacja fotowoltaiczna, ani magazyn energii nie ma prawa wysyłać prądu do sieci - bo inaczej zabijesz biednego elektryka, który próbuje pospinać kable w miejscu awarii. Stąd wszystkie tego typu urządzenia muszą mieć zabezpieczenie antywyspowe i je mają.

Potrzebna jest dodatkowa elektronika rozłączająca Twoją instalację od sieci oraz umożliwiająca inwerterom uzyskanie prądu o potrzebnych parametrach bez wzorca z sieci energetycznej.

Mnóstwo tańszych baterii fotowoltaicznych pada, gdy pada sieć i należy ich unikać.

Pułapka druga - magazyn energii daje dużo mniejszą moc bez sieci

Niektóre akumulatory solarne działają z pełną mocą tylko, gdy są podłączone do sieci. Na przykład bateria fotowoltaiczna z mocą nominalną 4kW daje tylko 1,32 kW w trybie off-grid. Jako że nie nie po to wydajesz tysiące złotych na zasilanie awaryjne, by nie móc jednocześnie włączyć światła i tostera, takich urządzeń również należy unikać.

Pułapka trzecia - magazyn energii może działać bez sieci, ale nie jest wtedy ładowany przez instalację fotowoltaiczną

Chociaż może się to wydawać całkiem bez sensu, to tak, bez dodatkowej elektroniki instalacja fotowoltaiczna nie będzie zasilać magazynu energii, gdy padnie sieć (ta elektronika ma obniżyć moc instalacji fotowoltaicznej, żeby nie "ugotowała" magazynu energii, gdy sieć nie będzie odbierać nadmiaru mocy). Wówczas Twój dom będzie zasilany z pełną mocą baterii - ale tylko tak długo, jak długo starczy zmagazynowanej tam energii. Unikaj takich systemów - a raczej nie daj się skusić niskiej cenie ofert pozbawionych rzeczonej elektroniki.

Jeśli patrzysz teraz na magazyn energii nie jako na źródło oszczędności, ale jako na inwestycję w bezpieczeństwo Twojej rodziny, to jesteśmy gotowi, by porozmawiać o cenach.

Magazyn energii - cena

Magazyny energii są tańsze niż kiedykolwiek, co nie zmienia faktu, że wciąż są potwornie drogie.

Oczywiście działający system magazynu energii z zasilaniem awaryjnym to nie jedynie sam akumulator, ale też obsługująca go elektronika, inwerter baterii lub regulator ładowania, rozłącznik instalacji, bramka komunikacyjna itp.

Istnieje zależność pomiędzy ceną zestawu na pojemnością akumulatora, no przedstawia poniższy wykres:

Zależność ceny od pojemności magazynów energii na podstawie SolarWatt MyReserve.

Pod tym względem optymalna pojemność to około 7 kWh.

Aby szybko dowiedzieć się, ile magazyn energii będzie kosztował w Twojej sytuacji, poproś o kontakt od różnych instalatorów z Twojej okolicy i porównaj ich oferty. Bezpłatnie i bez zobowiązań.

Magazyn energii - dofinansowanie

Obecnie w Polsce nie ma programu dotacji do instalacji fotowoltaicznych. Jest jednak niemal pewne, że taki program pokaże się w przyszłości. Dlaczego?

Otóż działająca instalacja fotowoltaiczna podnosi nieco napięcie w sieci energetycznej. Musisz wiedzieć, że napięcie w gniazdku nie zawsze jest takie samo. Jeśli mieszkasz na końcu wioski, daleko od transformatora, to masz niższe napięcie od przeciętnego. Jeśli sąsiedzi obok Ciebie zainwestowali w fotowoltaikę, to masz nieco wyższe.

Jeśli całe osiedle, podpięte do jednej stacji trafo, będzie miało mikroinstalacje, wtedy napięcie w ciągu dnia będzie na tyle wysokie, że wyraźnie przyspieszy zużycie urządzeń elektrycznych i elektronicznych.

Magazyny energii są rozwiązaniem tego problemu. Dlatego też w krajach Europy Zachodniej, gdzie fotowoltaiki jest sporo, są silnie dotowane przez państwo. W Polsce ciągle czekamy na projekt takiego systemu.

Ponieważ taki problem będzie dotyczył jednych gmin bardziej niż innych, być może taki system dofinansowań będzie zależny od lokalizacji. To jednak tylko dywagacje.

Czy kupić magazyn energii wraz z instalacją fotowoltaiczną, czy poczekać?

Musisz wziąć pod uwagę trzy czynniki:

Ceny magazynów energii powoli idą w dół. Amerykański NREL przewiduje też, że w ciągu następnych 10 lat ceny magazynów energii spadną o dalsze 20%. Z finansowego punktu widzenia lepiej zatem wstrzymać się z decyzją kupna magazynu energii, tym bardziej, że za kilkanaście lat ma się zakończyć program prosumenta.

Przy czym warto dodać, że jeśli od początku inwestujesz w fotowoltaikę wraz z magazynem energii, możesz obniżyć cenę o jakieś 35% (według badań NREL z 2020 dotyczących rynku amerykańskiego), niż gdybyś miał dołożyć magazyn energii w późniejszym terminie, a to ze względu na niższe koszty sprzętu, instalacji oraz pozyskania klienta.

Jak wspomnieliśmy, dotacje na magazyn energii są w przyszłości niemal pewne. Ale kiedy? Jeden rabin powie wkrótce, drugi rabin powie że za ładnych parę lat. W redakcji mamy na ten temat spór, niestety żaden z nas nie posiadł jeszcze sztuki jasnowidzenia. Tak naprawdę zależy to od tego, jak szybko będą przyrastać nowe mikroinstalacje.

Dobór magazynu energii

Najszybciej dobrać wielkość magazynu do wielkości instalacji, czyli do instalacji 5 kWp dobierz magazyn o pojemności 5 kWh. To dobra metoda "na szybko", ale w żadnym razie nie zasada.

Bardziej prawidłowo pojemność i moc magazynu energii należy dobrać do potrzeb w przypadku awarii zasilania.

Zadaj sobie następujące pytania:

• Jakie urządzenia koniecznie chcę zasilać?.
• Czy chcę magazyn energii typu DC, czy AC?
• Czy chcę nowoczesne konstrukcję, czy chcę baterię tańszych akumulatorów kwasowo-ołowiowych?

W szczegółowym udzieleniu odpowiedzi na te pytania pomoże Ci wykwalifikowany instalator, skupmy się jednak na pewnych ogólnych zasadach.

Jakie urządzenia muszą mieć zasilanie podczas awarii?

Nie możesz oczekiwać, że awaryjne zasilanie pociągnie lodówkę, toster, pralkę, piekarnik, telewizor, komputer i włączone światła we wszystkich pokojach. Właściwie pewnie wystarczy, że włączysz piekarnik i żelazko i magazyn się podda - chyba, że kupisz coś naprawdę drogiego.

Dobrą praktyką jest zaprojektowanie "kluczowego obwodu" zasilanego przez magazyn energii i instalację fotowoltaiczną.

Co powinno być podpięte do tego kluczowego obwodu? Urządzenia niezbędne z punktu widzenia komfortu i funkcjonowania:

• lodówka
• kilka gniazdek w kuchni (na radio / laptop itp.)
• oświetlenie
• ogrzewanie

Co do ogrzewania to z miejsca musimy wykluczyć ogrzewanie elektryczne, które wymaga ogromnych nakładów energii elektrycznej. Pompy ciepła stanowią wyraźną poprawę sytuacji, ale i tak zasilanie pompy ciepła prądem to spory wydatek energii - w porównaniu do takiej lodówki. Ciekawym rozwiązaniem jest hybrydowa pompa ciepła, która może działać jako zwykła pompa ciepła, ale też jako piec gazowy. Mając hybrydową pompę ciepła, instalację fotowoltaiczną i nieduży magazyn energii, będziesz w stanie ogrzać swój dom, nawet gdy w środku zimy śnieżyca odetnie zasilanie na kilka dni.

Pojemność i moc magazynu energii

Pojemność magazynu energii [kWh] określa ile prądu możesz zmagazynować. Ile Ci potrzeba? Magazyn energii na 25-40% dziennego poboru prądu w zimie (czyli w okresie, gdy zużycie prądu jest największe) wystarczy, by wyraźnie zwiększyć autokonsumpcję i powinien wystarczyć do zasilenia najważniejszych obwodów. Oczywiście wiele zależy od szczegółów, chociażby wspomnianego ogrzewania.

Często zamiast określać pojemność w kWh, określa się ją w znanych nam z akumulatorów samochodowych Ah, przy wskazanym napięciu.

Moc magazynu energii [kW] określa, ile energii dany magazyn energii jest w stanie oddać w danym momencie, co bezpośrednio wiąże się z tym, ile sprzętu możesz do niego podłączyć.

Jak dobrać pojemność i moc, najlepiej zobaczmy na przykładzie.

Przykład 1

Kluczowe urządzenia:

• Lodówka - max moc 80 W, dzienny pobór 310 Wh
• Oświetlenie awaryjne - max moc 120 W, dzienny pobór 300 Wh
• Zasilanie drobnych urządzeń elektronicznych, radia, laptopu - max moc 80 W, dzienny pobór 500 Wh
• Razem: max moc 280 W, dzienny pobór ~1,1 kWh

Ogrzewanie awaryjne jest realizowane z zapasowego pieca na paliwo stałe, ustawionego w pokoju (popularnej "kozy").

Rozwiązanie to SolarWatt MyReserve, która daje moc ciągłą 500Wh i ma pojemność 2,4 kWh - wystarczająco na dwa dni poza siecią i przy złej pogodzie, gdy działanie instalacji fotowoltaicznej i ładowanie akumulatora byłoby utrudnione.

Magazyn energii DC czy AC?

Krótka odpowiedź - 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 wybierz AC.

Dłuższa odpowiedź - magazyn energii DC od AC różni sposobem podłączenia do reszty instalacji, a w konsekwencji ilością sprzętu i ceną.

Schemat podłączenia instalacji z magazynem energii typu DC i AC.

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.

W związku z tym jeśli masz już istniejącą instalację fotowoltaiczną, to wersja AC jest dla Ciebie.

Uprzedzając pytania - nie ma sensu kupować inwertera hybrydowego na zaś, na wypadek gdybyś magazyn energii chciał dołożyć w przyszłości. Kupując taki inwerter niepotrzebnie ograniczasz swój wybór do produktów współpracujących z danym inwerterem, różnica w kosztach nie jest znowu tak ogromna i w ogóle ceny sprzętu spadają z roku na rok.

Nowsze litowo-jonowe czy tańsze kwasowo-ołowiowe?

Istnieje wiele chemikaliów, które są zdolne do magazynowania energii. Czym się różnią? Cóż, niektóre mają wymiary i wagę przeciętnego czołgu, szybciej się degradują, są bardziej narażone na ogień, głębokość ich bezpiecznego rozładowania to żart, wymagają w praktyce osobnego, odpowiednio wentylowanego pomieszczenia, najlepiej zawierającego automatyczny system gaszący, przy czym i tak są drogie, a inne nie wykazują powyższych wad, ale za to są jeszcze droższe.

Próbuję powiedzieć, że o ile nie masz niepotrzebnego, wentylowanego pomieszczenia obok domu, gdzie mógłbyś postawić wszystkie te tańsze ogniwa kwasowo-ołowiowe, powinieneś raczej zainwestować w nowsze konstrukcje, które można postawić w co większym przedpokoju.

Żeby zilustrować przepaść między akumulatorami kwasowo-ołowiowymi, a nowszymi osiągnięciami myśli technicznej, oto wykres porównujący ich gęstość energii:

Gęstość energii magazynów energii w zależności od ich składu chemicznego.

Na dodatek starsze magazyny energii mogą się wydawać dużo tańsze w PLN/kWh, niż są w rzeczywistości, ponieważ nie uwzględnia to głębokości rozładowania.

Rzeczywista pojemność danego magazynu energii staje się widoczna dopiero po uwzględnieniu zalecanej głębokości rozładowania.

Aby przybić gwóźdź do trumny dodajmy, że akumulatory kwasowo-ołowiowe mają sprawność około 75%, czyli magazynowanie w nich energii jest mniej opłacalne od magazynowania energii w sieci ze statusem prosumenta.

Jak porównać opłacalność kilku magazynów energii?

Do porównania opłacalności kilku magazynów energii warto zestawić trzy parametry - ich cenę, pojemność, sprawność oraz gwarancję na pojemność. Najpierw obliczamy gwarantowaną ilość kWh, które otrzymamy z akumulatora zakładając 1 cykl dziennie. Po podzieleniu ceny przez gwarantowaną ilość kWh, otrzymamy cenę za 1 kWh wyciągnięty z akumulatora. Przy czym w warunkach polskich

Wzór to:

Cena za kWh = (pojemność [kwh] * (100 - 1/2*{100 - gwarantowana pojemność pod koniec gwarancji [%]}) * sprawność [%] * 365 * ilość lat gwarancji) / Cena

Takie wyliczenie oczywiście ma służyć jedynie celom porównawczym i NIE MOŻE służyć do określenia zwrotu z inwestycji, nie uwzględnia bowiem faktu, że zysk to różnica między tym, ile płacimy z magazynem energii, a tym, ile płacilibyśmy, gdybyśmy go nie mieli.

Ranking opłacalności magazynów energii - ale tylko w porównaniu z innymi magazynami energii. Na podstawie cen z Q4'20

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.

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

Oto ogólne zasady, jakimi warto się kierować, planując miejsce dla magazynu energii.

Jak jednak wynika z badań działania magazynów energii opublikowanych w 2020 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.

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, znane nam z modułów fotowoltaicznych - gwarancję na produkt i gwarancję na pojemność.

Co bardziej otwarci wytwórcy określają nawet przewidywaną degradację pojemności danego magazynu, o ile będzie pracować w określonych warunkach.

Standardem jest obecnie 80% pojemności po 10 latach, chociaż zdarzają się i gwarancje obejmujące 20 lat działania.

Kupując magazyn dobrej marki i przestrzegając zaleceń producenta upewniasz się, że będzie on dobrze działał przez wiele lat i zasili Twój dom, gdy nadejdzie godzina próby.

Najczęściej zadawane pytania

Odpowiedzmy krótko na kilka najczęściej zadawanych pytań dotyczących magazynów energii.

Czy magazyny energii są opłacalne?

Magazyny energii nie są ani trochę opłacalne finansowo, ale spełniają swoją rolę jako zasilanie awaryjne - a ile jest to dla Ciebie warte, sam musisz zdecydować.

Czy to dobry czas, żeby zainwestować w magazyn energii?

Istnieją prognozy, że ceny magazynów spadną o 20% w ciągu najbliższych 10 lat, co nie robi piorunującego wrażenia. Ponieważ magazynu energii nie kupujesz dla korzyści finansowych, raczej nie ma co czekać. Wciąż trwająca pandemia COVID-19 pokazuje, że nasza cywilizacja nie jest niezniszczalna. Z fotowoltaiką i magazynem energii będziesz mógł wytwarzać własny prąd, nawet gdyby wokół wszystko się waliło. Pamiętaj też, że inwestując w fotowoltaikę i magazyn energii na raz, możesz sporo zaoszczędzić.

Czy magazyn energii może zasilać samochód elektryczny?

Magazyny energii tak się nadają do ładowania samochodów elektrycznych jak łyżeczka deserowa do jedzenia rosołu, czyli w praktyce niespecjalnie. Magazyny energii nie są zaprojektowane do zasilania samochodów elektrycznych. Magazyn energii o tak dużej pojemności i mocy, że mógłby naładować samochód elektryczny w czasie krótszym niż 12 godzin, byłby bardzo, ale to bardzo drogi.

Domowy magazyn energii nie jest zaprojektowany do ładowania aut elektrycznych.

Czy czas reakcji magazynu energii jest istotny?

Niektóre systemy włączają zasilanie awaryjne w ~30 sekund, inne w mniej niż pół sekundy. W przypadku instalacji domowych nie ma to znaczenia - Twój komputer i tak się wyłączy, a reszcie urządzeń i tak to nie zaszkodzi. To nie UPS.

I to był nasz przewodnik po magazynach energii.