Magazyn energii 20 kw – na ile wystarczy?

Zastanawiasz się na ile wystarczy magazyn energii o pojemności 20 kW? Odpowiemy na to pytanie, które może być postawione w dwojaki sposób – dowiedz się więcej, kontynuując czytanie poniższego artykułu!

Krótkie wprowadzenie do tematyki magazynów energii

Magazyny energii to innowacyjna technologia, która pozwala w na skuteczne gromadzenie nadwyżek energii elektrycznej z fotowoltaiki w celu jej wykorzystania w późniejszym czasie, czyli np. rano i wieczorem – kiedy to system fotowoltaiczny przestaje generować prąd, a nasze zapotrzebowanie na energię z reguły wzrasta.

Korzyści ze stosowania magazynów energii to przede wszystkim redukcja kosztów poprzez zwiększenie autokonsumpcji, jak również stabilizacja sieci energetycznej.

Magazyn energii 20 kW – kiedy warto stosować?

Magazyn energii o mocy 20 kWh jest szczególnie korzystnym rozwiązaniem dla gospodarstw domowych i małych przedsiębiorstw, które nie tylko generują znaczne ilości energii elektrycznej za pomocą fotowoltaiki, ale również charakteryzują się jej dużym zużyciem. Zastosowanie takiego magazynu energii jest zatem częścią większej strategii energetycznej, często wymagającej istotnych inwestycji początkowych i dobrze przemyślanego projektu.

Kiedy zatem mogą sprawdzić się magazyny energii 20 kWh?

• Gospodarstwa domowe o wysokim zapotrzebowaniu energetycznym – takie jak duże rodziny, domy z basenami podgrzewanymi energią elektryczną, systemy ogrzewania lub klimatyzacji, czy praca zdalna wymagająca ciągłego zasilania sprzętu biurowego – mogą znacząco skorzystać z magazynu o pojemności 20 kWh. Wymienione sytuacje, zwiększające zapotrzebowanie na energię, sprawiają, że magazyny o większej pojemności stają się bardziej ekonomicznie uzasadnione.
• Centra danych – małe lokalne centra danych pracujące non-stop, aby zapewnić ciągłość działania usług hostingowych lub chmurowych, zużywają znaczne ilości energii na utrzymanie serwerów, systemów chłodzenia i backupów. Magazyn energii o pojemności 20 kWh to świetne rozwiązanie w takich przypadkach.
• Piekarnie działające w nocy – piekarnie, które rozpoczynają produkcję wczesnym rankiem lub późną nocą, aby dostarczyć świeże pieczywo na poranny handel, również mogą skorzystać z magazynu energii. Umożliwia on efektywne zarządzanie zużyciem energii poprzez ładowanie w ciągu dnia (jeśli instalacja jest wspierana przez fotowoltaikę) i wykorzystywanie zgromadzonej energii w nocy.
• Stacje ładowania pojazdów elektrycznych – Stacje, które oferują ładowanie pojazdów w godzinach nocnych, gdy zapotrzebowanie na energię z sieci jest niższe, a ceny prądu mogą być korzystniejsze. Magazyn energii 20 kWh pozwala na gromadzenie energii w ciągu dnia i jej wykorzystanie nocą, co jest ekonomicznie opłacalne i sprzyja lepszemu bilansowaniu obciążeń sieciowych.

Warto wspomnieć jeszcze o dwóch rzeczach planując montaż magazynu energii o sporej pojemności 20 kWh.

• Duża instalacja produkująca energię – aby wykorzystanie magazynu energii miało sens, niezbędne jest odpowiednie źródło energii, które będzie w stanie regularnie i efektywnie ładować magazyn. Dla magazynu o mocy 20 kW oznacza to zazwyczaj posiadanie dużej instalacji fotowoltaicznej. W przypadku paneli słonecznych, może to oznaczać instalację o mocy przekraczającej 20 kW, czyli zdecydowanie więcej niż standardowe instalacje w typowych gospodarstwach domowych.
• Rozważenie większych inwestycji – wybór magazynu o pojemności 20 kWh często wiąże się z potrzebą dokonania większych inwestycji, nie tylko w same baterie, ale również w odpowiednie systemy zarządzania energią, które są kluczowe dla optymalizacji zużycia i produkcji energii. Koszt takiej inwestycji jest zwykle wyższy, ale dla gospodarstw o wysokim zużyciu energii, takie rozwiązania mogą przynieść znaczne oszczędności w dłuższej perspektywie.

Na jak długo wystarczy magazyn energii 20 kWh?

Przechodząc do odpowiedzi na to pytanie, musimy od razu zaznaczyć, że można rozpatrywać je na dwa sposoby:

• W kontekście jednego cyklu rozładowywania – czyli jak szybko oddajemy energię elektryczną z magazynu energii do budynku.
• W kontekście żywotności magazynu energii – czyli ile lat magazyn energii powinien spełniać swoją funkcję.

Odpowiedzi na pytania w tych dwóch kontekstach wymagają przynajmniej kilku scenariuszy – dlatego przygotowaliśmy je dla Was poniżej!

W kontekście jednego rozładowywania – różne scenariusze

Zrozumienie, na jak długo wystarczy magazyn energii o mocy 20 kWh, wymaga analizy kilku kluczowych czynników, takich jak pojemność magazynu, średnie dzienne zużycie energii oraz specyficzne warunki, w których energia jest zużywana.

Poniżej przedstawiamy kilka różnych scenariuszy, które ilustrują szybkość „wyładowywania” magazynu energii w praktyce, z różnymi założeniami dotyczącymi zużycia i warunków użytkowania. Nie tylko wyjaśnimy kiedy sprawdzi się magazyn energii 20 kWh, powiemy też kiedy się nie sprawdzi, jednak oczywiście odpowiemy przede wszystkim na pytanie – na ile wystarcza magazyn energii 20 kWh!

Warto też wspomnieć, że profil zużycia energii elektrycznej w każdym budynku/gospodarstwie domowym jest inny. Z tego powodu bierzemy pod uwagę przede wszystkim zapotrzebowanie na energię w godzinach szczytu – dla gospodarstw domowych będzie to z reguły poranek i wieczór.

Dodatkowo, magazyny energii określane przez producentów jako 20 kW, powinny być z reguły rozładowywane maksymalnie do poziomu 10%, a ładowane do 90%. Z tego powodu pojemność użytkowa magazynu energii 20 kWh, to tak naprawdę 16 kWh. I na tej podstawie przygotujemy scenariusze.

Scenariusz 1: Gospodarstwo domowe o niskim zużyciu energii z uwzględnieniem fotowoltaiki

Założenia:

• średnie zużycie energii w ciągu dnia: 0,3 kWh na godzinę
• średnie zużycie energii rano i wieczorem: 0,5 kWh na godzinę

Zakładamy, że gospodarstwo domowe korzysta z energii elektrycznej głównie w godzinach porannych i wieczornych, gdy zużycie energii wzrasta do 0,5 kWh na godzinę, natomiast w ciągu dnia, kiedy domownicy są mniej aktywni, zużycie spada do 0,3 kWh na godzinę. Energię generowaną przez panele słoneczne zużywają bezpośrednio, co pokrywa potrzeby energetyczne w ciągu dnia, nie angażując magazynu energii.

Przyjmując, że magazyn energii jest wykorzystywany głównie rano i wieczorem, obliczmy, na ile czasu wystarczy jego pojemność. Zakładamy, że fotowoltaika jest odpowiednio dobrana do magazynu energii – czyli w stosunku około 1:1 pod względem mocy fotowoltaiki i pojemności baterii.

Poranny i wieczorny czas użytkowania energii wynosi razem około 8 godzin (przyjmując 4 godziny rano i 4 godziny wieczorem).

Łączne dzienne zużycie energii w tych okresach wynosi:

0,5 kWh/h × 8 h to 4 kWh.

Pojemność użytkowa magazynu wynosi 16 kWh, co oznacza magazyn energii wystarczy na 4 dni.

W kontekście długotrwałej wydajności i kosztów, bardziej opłacalne może być zastosowanie mniejszego magazynu energii, który lepiej odpowiada faktycznemu wzorcowi zużycia energii w gospodarstwie – jeżeli jest on dość standardowy. To pozwoli uniknąć niepotrzebnego nadmiaru magazynowanego prądu i zoptymalizować koszty związane z instalacją systemu magazynowania energii.

Scenariusz 2: Gospodarstwo domowe o niskim zużyciu energii elektrycznej z pompą ciepła 8 kW

Założenia:

• Średnie zużycie energii rano: 0,3 kWh na godzinę
• Średnie zużycie energii wieczorem: 0,5 kWh na godzinę

Nie jest powszechną praktyką, aby łączyć magazyn energii z pompą ciepła ani innymi urządzeniami, które wymagają dużych ilości energii zasilającej. Magazyn energii dobiera się, aby wystarczył właśnie na wspomniane 4-5 godzin wieczorem i 4-5 godzin rano, co jest najbardziej optymalnym cyklem ładowania i rozładowywania.

Z tego powodu nawet przy pompie ciepła sprawdzi się w tym przypadku magazyn energii o nieco mniejszej pojemności. Choć w przyszłości większe magazyny energii w gospodarstwach domowych mogą mieć uzasadnienie, jeżeli będziemy chcieli handlować prądemh po uśrednionych cenach godzinowych – wiemy już przecież, że będzie takie rozwiązanie wprowadzone. Potrzebna do tego będzie jednak duża instalacja fotowoltaiczna wymagająca przemyślanego projektu i kalkulacji, opartych na… prognozach. Z pewnością dużo się wtedy zmieni! 

Scenariusz 3: Mała firma z ciągłą, wysoką konsumpcją energii

Założenia:

• średnie dzienne zużycie energii: 30 kWh dziennie
• czas pracy: 20 godzin dziennie
• średnie zużycie energii na godzinę: 30 kWh / 20 godzin = 1,5 kWh/h
• magazyn energii: 20 kWh (użytkowa pojemność 16 kWh)
• instalacja fotowoltaiczna dostarcza energię w ciągu dnia

W tym scenariuszu mała firma zużywa 30 kWh energii dziennie, co przekłada się na średnie zużycie 1,5 kWh na godzinę podczas 20-godzinnego dnia pracy. Przyjmując, że firma działa od 6:00 do 2:00, profil zużycia energii jest równomiernie rozłożony przez cały dzień pracy.

Magazyn energii o pojemności nominalnej 20 kWh, z użytkową pojemnością 16 kWh (ze względu na konieczność ładowania do 90% i rozładowywania do 10%), jest w stanie pokryć zapotrzebowanie firmy na energię przez około 10,7 godziny przy takim poziomie zużycia. Oznacza to, że może on zabezpieczyć znaczną część dnia pracy, pod warunkiem pełnego naładowania (90%)

Scenariusz 4: Bardzo mała piekarnia z intensywnym zużyciem energii nocą

Założenia:

• Średnie dzienne zużycie energii: 20 kWh
• Czas intensywnego zużycia energii: 5 godzin nocnych (1:00-6:00)
• Średnie zużycie energii w okresie intensywnego zużycia: 20 kWh / 5 godzin = 4 kWh/h
• Magazyn energii: 20 kWh
• Instalacja fotowoltaiczna dostarcza energię w ciągu dnia

W piekarni działającej przede wszystkim w nocy, procesy takie jak pieczenie chleba rozpoczynają się około 1:00 w nocy, aby zapewnić świeże pieczywo na poranną dostawę. W takim modelu, piekarnia koncentruje swoje zużycie energii na krótki, intensywny okres.

Magazyn o pojemności 20 kWh może w pełni zaspokoić zapotrzebowanie na energię przez cały 5-godzinny okres intensywnej pracy w sprzyjających warunkach pogodowych, co pozwala na całkowite wykorzystanie energii zgromadzonej za dnia przez panele fotowoltaiczne za pomocą magazynu energii.

Dla piekarni, której główna działalność produkcyjna odbywa się w nocy, system fotowoltaiczny połączony z magazynem energii może stanowić znaczące źródło oszczędności. Wykorzystanie energii słonecznej zgromadzonej w ciągu dnia do zaspokojenia nocnego zapotrzebowania na energię jest przykładem efektywnego zarządzania zasobami, które może być atrakcyjne zarówno z ekonomicznego, jak i ekologicznego punktu widzenia.

W kontekście żywotności urządzenia – różne scenariusze

Zarówno tradycyjne magazyny energii jak i nowoczesne technologie litowo-żelazowo-fosforanowe są z czasem są podatne na naturalną degradację, która wpływa na ich zdolność do przechowywania energii.

Scenariusz 1: Standardowy magazyn energii z gwarancją na 6000 cykli

Założenia:

• Liczba gwarantowanych cykli: 6000
• Średnia liczba cykli ładowania w roku: 300

Magazyn energii, który osiąga 6000 cykli przy średnio 300 cyklach rocznie, będzie prawdopodobnie funkcjonował przez około 20 lat. Degradacja o 20% oznacza, że po upływie tego czasu, magazyn będzie miał tylko 80% swojej pierwotnej pojemności i w tym wypadku jest już określany jako wadliwy.

Scenariusz 2: Magazyn litowo-żelazowo-fosforanowy z gwarancją na 8000 cykli

Założenia:

• Liczba gwarantowanych cykli: 8000
• Średnia liczba cykli ładowania w roku: 300

Magazyn litowo-żelazowo-fosforanowy z 8000 cyklami przy założeniu 300 cykli rocznie wydłuża swoją teoretyczną żywotność do około 25 lat.

Podsumowanie

To na ile wystarczy magazyn energii 20 kW zależy od bardzo wielu czynników – czy posiadamy fotowoltaikę, pompę ciepła i w jakich godzinach korzystamy z energii. Z kolei wprowadzane niebawem dynamiczne taryfy, w których cena za prąd zmienia się godzinowo – pozwoli na jeszcze lepsze optymalizowanie kosztów związanych ze zużyciem energii za pomocą magazynów energii.

Zachęcamy zatem do wypełnienia poniższego formularza, a dopasowaniem magazynu energii zajmą się dla Ciebie specjaliści!