Jak działa magazyn energii?

Z czego wynika rosnąca popularność domowych magazynów energii?

Magazyny energii to jak sama nazwa wskazuje specjalistyczne urządzenia przeznaczone do magazynowania prądu, które umożliwiają odłożenie jego konsumpcji w czasie. Wbrew pozorom nie są one nowym wynalazkiem, choć dopiero w ostatnich latach zaczęło być o nich głośno za sprawą instalacji fotowoltaicznych. Wszystko dzięki temu, że fotowoltaika produkująca prąd w godzinach, kiedy jej użytkownicy nie mogli jej wykorzystać, gdyż byli poza domem zaczęła generować nadwyżki, które trafiały do sieci energetycznej, skąd można było je odebrać następnie w ciągu 365 dni. Rosnąca popularność instalacji fotowoltaicznych sprawiła jednak, że dystrybutorzy zaczęli zgłaszać przeciążenia wywołane tym zjawiskiem, a sam sposób rozliczania odbieranych nadwyżek prądu także pozostawia wiele do życzenia, gdyż traci się na nim nawet do 30% kWh. W związku z tym zaczęto poszukiwać nowego rozwiązania pozwalającego na magazynowanie niezużywanej energii w ciągu dnia, którym stały się domowe magazyny energii.

Na jakiej zasadzie działa magazyn energii?

Działanie magazynów energii zależy przede wszystkim od rodzaju wykorzystywanej przez nie technologii magazynowania prądu. Wyróżnia się wobec tego magazyny w postaci elektrowni szczytowo-pompowych, kół zamachowych lub superkondensatorów. W przypadku instalacji fotowoltaicznych najpopularniejsze są jednak magazyny energii bazujące na akumulatorach.

To jak działa tego typu magazyn energii, można porównać do działania baterii w telefonach komórkowych lub laptopach, ponieważ odbywa się to na tej samej zasadzie. W pierwszej kolejności składające się na magazyn energii akumulatory są ładowane za pomocą energii elektrycznej produkowanej z odnawialnych źródeł przez panele fotowoltaiczne. Następnie jest ona w nich przechowywana w postaci substancji chemicznej, aż do momentu, kiedy zaistnieje potrzeba jej wykorzystania na przykład nocą, kiedy instalacja fotowoltaiczna nie pracuje lub w okresie zimowym, kiedy poziom nasłonecznienia w naszym kraju znacznie spada. Wtedy zostaje ona znów przekształcona w prąd, który zasila urządzenia elektryczne. Jest to więc rozwiązanie wręcz idealne dla osób, które zużywają dużo energii poza okresami jej największej produkcji przez panele fotowoltaiczne. Moc oraz pojemność, a tym samym ilość prądu, jaką można zmagazynować w tego typu urządzeniach, zależy od rodzaju zastosowanych w nim akumulatorów, przy czym obecnie najpopularniejsze są dwa z nich.

Rodzaje akumulatorów wykorzystywanych przez magazyny energii

Akumulatory są rodzajem ogniw galwanicznych, które mogą być wielokrotnie ładowane i rozładowywane, a magazynowanie w nich energii odbywa się poprzez zachodzące reakcje chemiczne, które są odwracalne z wykorzystaniem elektrolitów oraz elektrod i to właśnie ze względu na budowę elektrod i rodzaj elektrolitu wyszczególnić można różne rodzaje akumulatorów. Przy czym magazynowanie energii w przypadku fotowoltaiki odbywa się najczęściej za pomocą dwóch ich typów.

Pierwszym z nich są akumulatory kwasowo ołowiowe, które posiadają jednak sprawność na niskim poziomie wynoszącym około 75% oraz cechują się dużą wagą i wymiarami. W związku z tym coraz częściej odchodzi się od nich w magazynach energii na rzecz, nowszych i sprawniejszych, a także lżejszych akumulatorów litowo jonowych. Ten rodzaj baterii wyróżnia się także dużą gęstością mocy, oznacza to więc, że może być ona ładowana i rozładowywana dużymi prądami. Co jest dużą zaletą zwłaszcza w przypadku domowych magazynów energii, z których moc jest pobierana bardzo często w krótkim czasie, ale dużej ilości. Stosowane powszechnie akumulatory litowo jonowe nie pozostają jednak bez wpływu na cenę magazynów energii, stanowiąc ich znaczną część.

Co jest potrzebne, aby zastosować domowy magazyn energii przystosowany do instalacji fotowoltaicznej?

Aby móc zastosować magazyn energii elektrycznej połączony z instalacją fotowoltaiczną niezbędne jest nie tylko samo urządzenie przechowujące prąd, ale także odpowiednie podzespoły składające się na cały system. W zależności wobec tego, czy dana instalacja PV jest podłączona do sieci energetycznej, czy też nie, ich rodzaj oraz ilość, a także sposób funkcjonowania magazynu energii z nią będzie odmienny.

Magazyn energii a instalacja fotowoltaiczna on-gird

W przypadku instalacji fotowoltaicznych działających w systemie on-grid, czyli podłączonych do sieci energetycznej, aby móc zastosować magazyn energii potrzebny jest specjalny inwerter hybrydowy, który będzie przekazywał energię elektryczną z paneli fotowoltaicznych do akumulatorów, w momencie, kiedy nie będzie ona wykorzystywana przez jej użytkowników, a także będzie odpowiadał za jej odzysk, kiedy zajdzie taka potrzeba.

Magazyn energii a instalacja fotowoltaiczna off-gird

Z kolei, jeśli chodzi o instalacje fotowoltaiczne działające w systemie off-grid musimy liczyć się z wyższymi kosztami. Wymagają one bowiem zastosowania dodatkowego inwertera przeznaczonego wyłącznie do regulacji napięcia magazynu energii, przekazywania do niego prądu oraz zapobiegania jego cofania się do paneli, co mogłoby je uszkodzić. Rozwiązanie to jest jednak jedyną opcją na zapewnienie stabilności energetycznej w miejscach, gdzie nie ma możliwości podłączenia fotowoltaiki do sieci lub gdzie występują jej częste przerwy w dostawach prądu, na przykład ze względu na warunki pogodowe.

Czy magazyn energii można wykorzystać jako zasilanie awaryjne?

Zakup i montaż magazynu energii wiąże się z dużym wydatkiem, nie dziwi więc to, że osoby decydujące się na takie rozwiązanie zastanawiają się, czy będą mogły go wykorzystać jako zasilanie awaryjne. Prawdą jest więc to, że magazyn może być urządzeniem zasilającym budynki, podczas awarii sieci. Musi być on jednak w takim przypadku odpowiednio dobrany pod względem jego mocy oraz wydajności i pojemności akumulatorów. Dzięki temu energia elektryczna skumulowana w nim może wystarczyć nawet na kilka dni zasilania urządzeń domowych w podstawowym zakresie podczas przerw w dostawach prądu.

Jak poprawnie użytkować magazyny energii, aby przedłużyć ich żywotność?

To jak działa magazyn energii, w dużej mierze zależy także od sposobu jego użytkowania. Niewłaściwe ładowanie ich lub montaż w złym miejscu doprowadza więc do ich szybszego zużycia, a także stopniowego zmniejszania się pojemności akumulatorów. Dlatego też decydując się na zakup i użytkowanie wraz z instalacją fotowoltaiczną urządzenia do magazynowania energii elektrycznej pochodzącej z niej, należy:

• zamontować w miejscu, w którym panuje temperatura pokojowa,
• nie doprowadzać do głębokiego rozładowania jego akumulatorów,
• nie narażać ich na działanie wysokich temperatur.

Takie postępowanie pozwoli bowiem przedłużyć ich żywotność oraz korzystać z nich bez przeszkód przez długi czas, a także mieć pewność, że gwarancja jaką daje producent magazynu energii nie zostanie utracona.

Czy montaż magazynu energii do magazynowania energii z odnawialnych źródeł jest opłacalne?

Skoro wiemy już, jak działają urządzenia do magazynowania energii, jaką produkuje w nadwyżkach instalacja fotowoltaiczna pora zastanowić się nad tym, czy ich montaż jest opłacalny. W tym celu najlepiej zestawić więc zarówno wady, jak i zalety tego rozwiązania.

Zalety magazynu energii

Wśród najważniejszych korzyści, jakie zapewniają akumulatory magazynujące energię elektryczną, wyróżnić można więc:

• maksymalne wykorzystanie prądu produkowanego poprzez instalację fotowoltaiczną,
• niezależność energetyczną, bez względu na to, czy występują częste przerwy w zasilaniu, czy nie,
• zapewnienie sobie zasilania nawet podczas przerw w dostawie prądu,
• pokrywanie zapotrzebowania na energię w szczytowych momentach poprzez przechowywanie wyprodukowanej energii,
• względy ekologiczne,
• zminimalizowanie opłat za zakup prądu u dystrybutora niemal do 0.

Wady magazynu energii

Jeśli chodzi natomiast o wady magazynów energii, należy przede wszystkim wymienić ich wciąż wysoki koszt, które ma jednak być zminimalizowany przez wprowadzone rozszerzenie obejmujące także te urządzenia w programie Mój Prąd.