Magazyn energii do fotowoltaiki – na co należy zwrócić uwagę?

Czym jest magazyn energii?

Magazyn energii do fotowoltaiki to urządzenie działające na zasadzie baterii/akumulatora, które służy do przechowywania energii elektrycznej wytworzonej przez panele. Do magazynu trafia nadwyżka prądu wygenerowana w czasie maksymalnej produkcji solarnej (np. podczas słonecznego dnia, w południe), dzięki czemu można z niej skorzystać w momencie deficytu (np. w nocy, w pochmurne dni).

Większość nowoczesnych magazynów energii jest oparta na bateriach litowo-jonowych, co wymusza stałą kontrolę parametrów elektrycznych za pomocą systemu zwanego BMS (Battery Management System). Niektóre urządzenia mają taki system wbudowany fabrycznie w obudowę, a inne (np. rozbudowywalne systemy modułowe) wymagają zewnętrznego, nadrzędnego BMS-u. Dotyczy to jednak głównie bardziej zaawansowanych systemów off-grid.

Magazynowanie energii z fotowoltaiki – jak to działa?

Jak działa magazyn energii do fotowoltaiki? Cały proces polega na zarządzaniu przepływem energii, które stanowi przeciwwagę do – z natury cyklicznej – produkcji solarnej. Cykl obejmuje kilka faz.

1. Ładowanie paneli

Najefektywniejsza produkcja energii zachodzi w momentach szczytowej insolacji (dzień, południe). Jeśli bieżące zużycie prądu jest wtedy mniejsze, nadwyżka zostaje skierowana do magazynu. BMS monitoruje napięcie każdego ogniwa, przepływ prądu i temperaturę w różnych punktach baterii oraz równoważy napięcie między ogniwami, żeby żaden element nie pracował nadmiernie.

2. Przechowywanie

Energia słoneczna jest przechowywana w magazynie w formie energii chemicznej. BMS kontroluje głębokość rozładowania (DoD, czyli Depth of Discharge), którego optymalna wartość wynosi 50–80% (zarówno całkowite rozładowanie, jak i naładowanie do 100% zmniejsza żywotność akumulatora).

3. Rozładowanie

Jeśli panele produkują za małą ilość prądu do pokrycia bieżącego zużycia, falownik pobiera energię z magazynu i dostarcza ją do sieci domowej w postaci prądu przemiennego.

4. Interakcja z siecią

Jeżeli panele produkują tak dużo energii, że nawet magazyn nie jest w stanie zgromadzić nadwyżki, prąd trafia do publicznej sieci energetycznej.

Fotowoltaika z magazynem energii

Nie każda instalacja fotowoltaiczna wymaga magazynu energii. Systemy on-grid są na stałe podłączone do publicznej sieci energetycznej, a nadwyżki sprzedawane w systemie net-billing lub net-metering. Żeby więc magazyn energii do fotowoltaiki rzeczywiście działał, instalacja musi funkcjonować w systemach:

• off-grid – całkowite uniezależnienie od sieci publicznej, które wymaga bardzo dużych magazynów i zaawansowanego zarządzania energią,
• hybrydowym – podłączenie do sieci w celu pobierania i wysyłania prądu, ale dopiero po wyczerpaniu zapasu magazynu albo wyprodukowaniu nadwyżki przewyższającej jego pojemność.

Czy system on-grid można rozbudować o magazyn energii do fotowoltaiki? Tak, ale zazwyczaj wymaga to albo wymiany falownika na hybrydowy, albo zainstalowania dodatkowego sprzętu.

Jak dobrać magazyn do fotowoltaiki?

W celu dobrania magazynu energii do fotowoltaiki trzeba wziąć pod uwagę kilka czynników:

• moc instalacji PV,
• pojemność (kWh) – ilość energii, jaką magazyn może pomieścić,
• technologię ogniw – obecnie standardem rynkowym są ogniwa LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe); są bezpieczniejsze, bardziej odporne na wysokie temperatury i oferują dłuższą żywotność (nawet 6–8 tys. cykli) niż starsze ogniwa NMC,
• profil zużycia energii – roczne zużycie oraz jego profil czasowy, czyli ile prądu zużywa się w godzinach nasłonecznienia, popołudniowych oraz nocnych.

Na tej podstawie ustala się pojemność magazynu, np. za pomocą reguły „1 kWh na 1 kW” – pojemność magazynu = moc instalacji PV (w kW) × 1 kWh.

Co ważne, nie każdy magazyn domyślnie podtrzyma pracę domu podczas awarii sieci energetycznej. Warto więc wziąć pod uwagę tzw. Basic Backup , czyli zasilanie tylko wybranych urządzeń (np. lodówki, Wi-Fi) z dedykowanego gniazda na inwerterze, a także Full Backup (EPS), tj. automatyczne przełączenie całego domu na zasilanie z baterii. Ta druga opcja wymaga dodatkowego układu przełączającego (SZR) i odpowiednio dużej mocy rozładowania magazynu.

Magazyn energii do fotowoltaiki – cena

Cena magazynów energii do fotowoltaiki zależy od różnych czynników, m.in.: pojemności, rozwiązań technologicznych, żywotności, czasem gwarancji. Od kilku lat ceny spadają, jednak ciągle jest to wydatek rzędu kilku–kilkudziesięciu tysięcy zł. Dla technologii LiFePO4 (baterii litowo-żelazowo-fosforanowych, standardowo montowanych w Polsce) orientacyjne koszty wynoszą:

• 5 kWh: 10–25 tys. zł brutto (2–5 tys. zł za kWh),
• 10 kWh: 20–50 tys. zł brutto (2–5 tys. zł za kWh),
• 20 kWh: 42–67 tys. zł brutto (2,1–3,35 tys. zł za kWh).

Do tego dochodzi jeszcze koszt montażu (2–5 tys. zł), ewentualnej wymiany falownika (3–8 tys. zł) czy zgłoszenia do Operatora Sieci Dystrybucyjnej (OSD), choć często jest to w cenie montażu.

Czy opłaca się inwestować w magazyn energii do fotowoltaiki?

Przyjmuje się, że inwestycja w magazyn energii do fotowoltaiki przyniesie wymierne korzyści, jeśli moc instalacji wynosi co najmniej 0,5 kW na każde 1 tys. kWh rocznego zużycia. Dla zdecydowanej większości gospodarstw domowych to decyzja uzasadniona ekonomicznie, zwłaszcza w kontekście polskiego systemu net-billingu, w którym energia oddawana do sieci jest wyceniana znacznie poniżej ceny zakupu.