Magazyn energii 100 kW – na ile wystarczy?

Magazyn energii o pojemności 100 kWh jest już poważną inwestycją – takie baterie, a raczej systemy, znajdują swoje zastosowania przy nieco bardziej zaawansowanych projektach. W dzisiejszym poradniku odpowiemy na pytanie, na ile wystarcza magazyn energii 100kW. Zapraszamy serdecznie!

Czym jest magazyn energii?

Magazyny energii stają się bardzo popularnym tematem w ciągu ostatnich lat, nie tylko w kontekście przydomowych baterii, lecz również dla przedsiębiorstw i różnego rodzaju instytucji publicznych – a właśnie dla takich podmiotów przeznaczone są głównie magazyny o pojemności 100 kWh.

Tego typu baterie pozwalają na magazynowanie energii elektrycznej wytworzonej za dnia (przede wszystkim za pomocą fotowoltaiki) i wykorzystywanie jej w późniejszych okresach. W kontekście systemów solarnych mowa oczywiście o nadwyżkach energii – gdy fotowoltaika wytwarza prąd za dnia, energia ta jest zużywana z pomijaniem magazynu energii.

Zastosowanie magazynów energii o pojemności 100 kWh

Tak jak wspomnieliśmy – magazyny energii o pojemności 100 kWh znajdują swoje miejsce w poważniejszych projektach. Poniżej przedstawiamy więc, w jakich branżach, biznesach czy zastosowaniach sprawdzą się magazyny energii o pokaźnej pojemności 100 kWh.

• Przemysł i produkcja – magazyny energii o pojemności 100 kWh pozwalają na utrzymanie ciągłości procesów produkcyjnych, szczególnie w przypadku krótkotrwałych przerw w dostawie prądu. Pozwalają także zredukować koszty operacyjne przez wykorzystanie zgromadzonej energii w okresach szczytowego zapotrzebowania. Dodatkowo, takie magazyny mogą zwiększyć efektywność wykorzystania energii odnawialnej, integrując ją z procesami produkcyjnymi.
• Sklepy wielopowierzchniowe, centra handlowe – w tych lokalizacjach magazyny energii o pojemności 100 kWh zapewniają stabilizację zasilania, co jest kluczowe dla działania systemów chłodzenia, klimatyzacji i oświetlenia. Zmagazynowana energia może być wykorzystana do obniżania kosztów operacyjnych poprzez użycie zgromadzonego prądu w godzinach największego zapotrzebowania. Umożliwia to także lepszą kontrolę nad zużyciem energii oraz zwiększa bezpieczeństwo energetyczne obiektu.
• Infrastruktura publiczna i krytyczna – magazyny energii o pojemności 100 kWh są niezastąpione w miejscach takich jak szpitale, stacje kolejowe czy lotniska, gdzie nieprzerwana praca systemów jest priorytetem. Zmagazynowana energia zapewnia zasilanie awaryjne dla kluczowych systemów i urządzeń. Ponadto, wykorzystanie magazynów energii pozwala na optymalizację kosztów związanych z energią oraz poprawę efektywności energetycznej.
• Małe stacje ładowania samochodów elektrycznych– choć magazyn energii o pojemności 100 kWh jest w teorii w stanie naładować do pełna baterię w małym samochodzie elektrycznym, to będzie to trudne do osiągnięcia bez idealnych warunków. Jednakże w przypadku awarii sieci, taki magazyn energii zapewni stabilność ładowania samochodów elektrycznych na małej stacji ładowania pojazdów przez krótki czas.

Na jak długo wystarczy magazyn energii 100 kWh?

Aby odpowiedzieć na pytanie, na ile wystarcza magazyn energii 100 kWh, należy zrozumieć jego kontekst – czy mówimy o szybkości jednego rozładowania czy o żywotności takich magazynów energii. Zacznijmy od pierwszego tematu.

W kontekście jednego rozładowania

Należy wiedzieć, że magazyny należy rozładowywać maksymalnie do 10% pojemności i ładować do 90%, aby nie skracać jego żywotności. Oznacza to więc, że magazyny energii 100 kWh mają tak naprawdę pojemność użytkową na poziomie 80 kWh.

Scenariusz 1: Średniej wielkości fabryka mebli z trzema zmianami

Założenia:

• Średnie dzienne zużycie energii: 168 kWh dziennie
• Czas pracy: 24 godziny na dobę (3 zmiany po 8 godzin każda)
• Średnie zużycie energii na godzinę: 168 kWh / 24 godziny = 7 kWh/h
• Magazyn energii: 100 kWh
• Instalacja fotowoltaiczna: Dostarcza energię w ciągu dnia

W tym scenariuszu, średniej wielkości fabryka mebli pracująca na trzy zmiany zużywa 168 kWh energii dziennie. Profil zużycia energii jest równomiernie rozłożony na 24 godziny, co daje średnie zużycie 7 kWh na godzinę. Fabryka działa przez całą dobę, z trzema zmianami po 8 godzin każda.

Średniej wielkości fabryka mebli charakteryzuje się umiarkowanym poziomem automatyzacji. Oznacza to, że niektóre procesy produkcyjne są zautomatyzowane, ale wiele operacji nadal wymaga pracy ręcznej.

Magazyn energii o pojemności 100 kWh, mający użytkową pojemność na poziomie 80 kWh (ze względu na zalecenie ładowania do 90% i rozładowywania do 10%), jest w stanie pokryć zapotrzebowanie fabryki na energię przez około 11 godzin i 26 minut przy pełnym naładowaniu (80 kWh / 7 kWh/h ≈ 11,43 godziny).

Oznacza to, że w sytuacji pełnego naładowania magazynu energii, może on zabezpieczyć znaczną część doby pracy, jednak nie całość. Magazyn jest odpowiedni dla zużycia energii, gdyż pozwala na zużywanie tej energii wieczorem i nad ranem – kiedy to fotowoltaika energii elektrycznej nie dostarcza.

Scenariusz 2: Kryty basen pracujący od 6:00 do 22:00

Założenia:

• Średnie dzienne zużycie energii: 300 kWh dziennie
• Czas pracy: od 6:00 do 22:00 (16 godzin dziennie)
• Średnie zużycie energii na godzinę: 300 kWh / 16 godzin = 18.75 kWh/h
• Magazyn energii: 100 kWh
• Instalacja fotowoltaiczna: Dostarcza energię w ciągu dnia

Kryty basen pracujący od 6:00 do 22:00 zużywa znaczną ilość energii, głównie ze względu na potrzebę podgrzewania wody, oświetlenia, wentylacji i obsługi urządzeń pomocniczych. Profil zużycia energii jest wyraźnie skoncentrowany w godzinach wieczornych, kiedy najwięcej osób korzysta z basenu i sauny, a oświetlenie jest w pełni włączone

Średnie zużycie energii na godzinę wynosi około 18.75 kWh, co oznacza, że dzienne zużycie energii to 300 kWh. Magazyn energii o pojemności 100 kWh, mający użytkową pojemność na poziomie 80 kWh (ze względu na zalecenie ładowania do 90% i rozładowywania do 10%), może pokryć zapotrzebowanie basenu na energię przez około 4 godziny i 16 minut przy pełnym naładowaniu (80 kWh / 18.75 kWh/h ≈ 4,27 godziny).

Aby uniknąć szybkiego zużycia magazynu energii, warto rozważyć zasilanie nim jedynie obwodów oświetleniowych, które zużywają około 30% całkowitej energii. Przy takim założeniu, dzienne zużycie energii na oświetlenie wynosi 90 kWh (30% z 300 kWh), co daje średnie zużycie energii na oświetlenie na poziomie 5.63 kWh na godzinę (90 kWh / 16 godzin).

W takim scenariuszu magazyn energii o użytkowej pojemności 80 kWh mógłby zasilać oświetlenie przez około 14 godzin i 13 minut przy pełnym naładowaniu (80 kWh / 5.63 kWh/h ≈ 14,23 godziny). Oznacza to, że magazyn energii mógłby z powodzeniem zabezpieczyć oświetlenie przez większość godzin pracy basenu zwiększając autokonsumpcję.

Scenariusz 3: Trzygwiazdkowy hotel o powierzchni 500 m²

Założenia

• średnie dzienne zużycie energii: 400 kWh dziennie
• powierzchnia: 500 m²
• magazyn energii: 100 kWh (pojemność użytkowa: 80 kWh)

Trzygwiazdkowy hotel o powierzchni 500 m² zużywa średnio 400 kWh energii dziennie. Zużycie energii w takim hotelu jest zróżnicowane w zależności od pory dnia. Rano i wieczorem zużycie energii jest wyższe, gdy goście wracają z wypoczynku i korzystają z udogodnień, takich jak oświetlenie, klimatyzacja oraz urządzenia elektryczne w pokojach.

Zakładając, że 70% dziennego zużycia energii przypada na godziny poranne i wieczorne, możemy obliczyć zużycie energii w tych okresach oraz w ciągu dnia:

• 70% dziennego zużycia energii: 0.70 * 400 kWh = 280 kWh
• 30% dziennego zużycia energii: 0.30 * 400 kWh = 120 kWh

Przy założeniu, że te 70% energii jest zużywane równomiernie w godzinach porannych i wieczornych, które łącznie wynoszą około 8 godzin (4 godziny rano i 4 godziny wieczorem), zużycie energii w tych okresach wynosi:

• zużycie energii na godzinę (rano i wieczorem): 280 kWh / 8 godzin = 35 kWh/h

Pozostałe 30% energii zużywane jest w ciągu dnia, co obejmuje pozostałe 8 godzin pracy hotelu:

• zużycie energii na godzinę (w ciągu dnia): 120 kWh / 8 godzin = 15 kWh/h

Magazyn energii o pojemności 100 kWh, mający użytkową pojemność na poziomie 80 kWh (ze względu na zalecenie ładowania do 90% i rozładowywania do 10%), może wspomóc zasilanie hotelu w godzinach szczytu. Przy pełnym naładowaniu magazynu energii, jego pojemność wystarczy na pokrycie:

• w godzinach szczytu (rano i wieczorem): 80 kWh / 35 kWh/h ≈ 2 godziny i 17 minut

Aby uniknąć tak szybkiego rozładowania magazynu, warto rozważyć ponownie np. zasilanie obwodów oświetleniowych, które odpowiadają za około 30% całkowitego zużycia energii w takich hotelach. W takim przypadku dzienne zużycie energii na oświetlenie wynosi 120 kWh (30% z 400 kWh), co oznacza średnie zużycie energii na oświetlenie wynoszące 7.5 kWh na godzinę (120 kWh / 16 godzin).

W tym scenariuszu magazyn energii o użytkowej pojemności 80 kWh mógłby zasilać oświetlenie przez około 10 godzin i 40 minut przy pełnym naładowaniu (80 kWh / 7.5 kWh/h ≈ 10,67 godziny). Oznacza to, że magazyn energii mógłby skutecznie zasilać oświetlenie przez większość godzin porannych i wieczornych.

W kontekście żywotności

Drugi kontekst, to kontekst żywotności magazynu energii o pojemności 100 kWh. Warto wiedzieć, że w kontekście wymagających zastosowań takich magazynów energii i bardziej zróżnicowanego profilu zużycia energii. Mogą one szybciej wykorzystywać pozostałą ilość cykli, którą przewiduje się na 6000 do 8000 cykli w przypadku droższych baterii litowo-fosforanowo-żelazowych – na tyle opiewa bowiem gwarancja producenta na utrzymanie początkowej pojemności 80%.

Scenariusz 1: Średnio 1 cykl ładowania i rozładowywania na dzień – bateria litowo-jonowa

W przypadku magazynu energii z baterią litowo-jonową, który wykonuje średnio jeden pełny cykl ładowania i rozładowywania dziennie, można oczekiwać, że osiągnie on około 6000 cykli w swoim życiu. Oznacza to, że przy jednym cyklu dziennie, żywotność baterii wyniesie około 6000 dni, co przekłada się na ponad 16 lat użytkowania, zanim pojemność baterii spadnie poniżej 80% jej początkowej wartości. Jest to typowy wynik dla baterii litowo-jonowych w stabilnych warunkach pracy i przy regularnym cyklu ładowania.

Scenariusz 2: Średnio 1 cykl ładowania i rozładowywania na dzień – bateria litowo-fosforanowo-żelazowa

Dla baterii litowo-fosforanowo-żelazowej (LiFePO4) realizującej średnio jeden cykl ładowania i rozładowania na dzień, przewidywana żywotność może sięgnąć nawet 8000 cykli dzięki wyższej stabilności i trwałości tego typu baterii. Przy takim schemacie użytkowania, magazyn energii z baterią LiFePO4 może funkcjonować efektywnie przez około 8000 dni, czyli około 22 lata, zanim pojemność spadnie do 80% wartości początkowej. Ta długotrwała wydajność czyni baterie LiFePO4 atrakcyjnym wyborem dla aplikacji wymagających niezawodności przez wiele lat.

Scenariusz 3: Średnio 1.5 cyklu ładowania i rozładowywania na dzień – bateria litowo-jonowa

W sytuacji, gdy magazyn energii z baterią litowo-jonową jest używany intensywniej, realizując średnio 1.5 cyklu ładowania i rozładowywania każdego dnia, liczba cykli pracy w ciągu życia baterii zostanie szybciej wyczerpana. W takim przypadku, bateria osiągnie 6000 cykli po około 4000 dniach, co daje w przybliżeniu 11 lat użytkowania, zanim pojemność baterii spadnie poniżej 80% jej początkowej wartości. Intensywniejsze użytkowanie skraca żywotność baterii, co jest ważnym czynnikiem do rozważenia w planowaniu długoterminowego zasilania.

Scenariusz 4: Średnio 1.5 cyklu ładowania i rozładowywania na dzień – bateria litowo-fosforanowo-żelazowa

Dla baterii litowo-fosforanowo-żelazowej pracującej ze średnią 1.5 cykla ładowania i rozładowywania na dzień, można oczekiwać, że osiągnie ona 8000 cykli po około 5333 dniach, co daje ponad 14 lat efektywnego użytkowania. To pokazuje, że nawet przy intensywniejszym użytkowaniu, baterie LiFePO4 zachowują swoją wydajność i trwałość znacznie dłużej niż tradycyjne baterie litowo-jonowe, oferując solidne wsparcie dla aplikacji o wysokim zapotrzebowaniu na energię przez wiele lat.

Podsumowanie

Jak widać, aby dokładnie określić na ile wystarczy magazyn energii 100 kWh, trzeba zwrócić uwagę na charakterystykę danego projektu. Jeżeli chodzi natomiast o żywotność – magazynu energii 100 kWh starczą na od 15 lat użytkowania.

Aby cały system funkcjonował prawidłowo przy tak dużym magazynie energii, warto zaufać specjalistom – skontaktuj się z nami, aby uzyskać bezpłatną wycenę!