System fotowoltaiczny wytwarza dużo energii słonecznej w ciągu dnia. Jednak w większości gospodarstw domowych zużycie energii elektrycznej jest najwyższe wieczorem. Dzięki systemowi magazynowania PV możliwe jest magazynowanie nadmiaru energii słonecznej w akumulatorach w ciągu dnia i wykorzystanie jej w gospodarstwie domowym wieczorem.
Magazyny energii mają najczęściej kilka kilowatogodzin pojemności i umożliwiają wzrost konsumpcji własnej oraz zapewniają częściową samowystarczalność i bezpieczeństwo energetyczne.
W rezultacie do sieci trafia i sprzedawana jest mniejsza ilość energii elektrycznej, ponieważ prąd pozyskiwany ze słońca wykorzystujemy na własne potrzeby. W typowym domu jednorodzinnym z instalacją fotowoltaiczną niezależność od dostawcy energii elektrycznej wzrasta z 25% do nawet 70%.
Systemy magazynowania energii są głównie eksploatowane przez prosumentów, w połączeniu z mniejszymi systemami fotowoltaicznymi. Jednak coraz częściej są wykorzystywane też komercyjnie oraz w dużych elektrowniach akumulatorowych o pojemnościach wielu kWh (trzycyfrowych).
Ważnymi parametrami bateryjnych magazynów energii są wydajność i pojemność. Ta druga wskazuje ilość energii, jaką system magazynowania może wchłonąć.
Systemy magazynowania do systemów fotowoltaicznych składają się z baterii litowych, systemu zarządzania magazynem, elektroniki do łączenia się z Internetem i monitorowania, a także wymagają falownika. Podobnie jak w systemie fotowoltaicznym, zmagazynowana energia elektryczna jest w razie potrzeby przekształcana z prądu stałego na prąd zmienny i dostarczana do sieci domowej.
Zaletami akumulatorów litowych są przede wszystkim wysoka sprawność, wysoka gęstość energii i stosunkowo długa żywotność, nawet przy intensywnym użytkowaniu.
Efektywne systemy PV z magazynem energii
Podczas gdy typowy system fotowoltaiczny zużywa 30% własnej energii słonecznej, magazynowanie w baterii zwiększa własne zużycie do 70% procent. Ponieważ magazynowanie fotowoltaiczne jest opłacalne tylko wtedy, gdy istnieje wystarczająca nadwyżka energii słonecznej, moc systemu fotowoltaicznego powinna wynosić co najmniej 0.5 kilowatów na 1000 kilowatogodzin zużycia energii elektrycznej w gospodarstwie domowym.
Idealnie jest, gdy akumulator jest w pełni naładowany w słoneczny dzień do popołudnia, tak aby wieczorne zużycie prądu zaczynało go rozładowywać. Następnego ranka akumulator powinien być w większości ponownie rozładowany.
Kiedy magazyn energii się opłaca?
Systemy akumulatorowe stały się w ostatnich latach bardziej wydajne i opłacalne. Decydującym czynnikiem jest jednak to, jak będzie się kształtowała w przyszłości cena energii elektrycznej. Jeśli będzie nadal rosła, systemy magazynowania energii elektrycznej będą się opłacały coraz bardziej. Ale aspekty finansowe często odgrywają jedynie drugorzędną rolę dla kupujących. Często główne powody decyzji o zakupie, to większa niezależność od dostawcy energii elektrycznej, większe zużycie własnej energii słonecznej oraz osobisty wkład w transformację energetyczną.
Jaka jest prawidłowa wielkość akumulatora?
Zaleca się około 1 kilowatogodzinę pojemności akumulatora na 1000 kWh rocznego zużycia energii elektrycznej jako wskazówkę dotyczącą wielkości magazynu. W przypadku małych systemów fotowoltaicznych pojemność akumulatora w kilowatogodzinach nie powinna być znacznie większa niż moc systemu fotowoltaicznego w kilowatach. Dla gospodarstwa domowego z systemem fotowoltaicznym o mocy 5 kW i rocznym zużyciem energii elektrycznej na poziomie 5000 kWh, idealna byłaby pojemność około 5 kWh.
Często instalowane są zbyt duże systemy przechowywania, co oznacza, że stan naładowania akumulatora waha się od połowy do pełnego naładowania. Te zbyt duże systemy przyspieszają starzenie się baterii, niewykorzystana pojemność niepotrzebnie kosztuje i marnuje surowce i zasoby wykorzystywane do produkcji pamięci. Prawidłowo zaprojektowana jednostka magazynująca prowadzi do znacznie większego efektywnego zużycia energii słonecznej.
Jak długie jest życie akumulatora?
Podczas gdy panele słoneczne mogą działać bardzo dobrze przez ponad 20 do 30 lat, oczekiwana żywotność magazynu energii wynosi od 10 do 15 lat. Dzieje się tak dlatego, ponieważ w ogniwach baterii zachodzą procesy chemiczne, które prowadzą do starzenia się materiałów. Z biegiem czasu ten proces prowadzi do zmniejszania się pojemności magazynowej. Na początku użytkowania przebiega powoli, ale przyspiesza pod koniec okresu użytkowania.
Jeśli bateria jest za duża lub za mała, ucierpi na tym wydajność i ekonomia przechowywania. Przed zakupem warto zatem zastanowić się, w jaki sposób pamięć ma być wykorzystana. Jeśli system magazynowania jest eksploatowany tylko z systemem fotowoltaicznym, bez żadnej innej technologii, wielkość można określić zgodnie z praktyczną zasadą: w takim przypadku na każde 1000 kilowatogodzin rocznego zużycia energii należy zainstalować około jedną kilowatogodzinę pojemności magazynowej. Jeżeli można przewidzieć, że w przyszłości zużycie energii elektrycznej wzrośnie i będzie stosowana kolejna technologia (np. w związku z planowanym zakupem elektrycznej pompy ciepła), zbiornik akumulacyjny należy zaprojektować jako większy. Większa pojemność baterii ma również sens, jeśli magazynowanie energii ma oferować dodatkowe funkcje, takie jak zasilanie awaryjne lub zapasowe.
Czy można przechowywać energię elektryczną przez kilka tygodni lub miesięcy?
Nie, sezonowe magazynowanie energii elektrycznej, np. utrzymywanie energii z lata w gotowości na zimę, nie może być realizowane za pomocą systemu akumulatorowego. W tym celu naukowcy opracowują systemy magazynowania wodoru.
W jaki sposób magazyn energii jest później utylizowany?
Systemy przechowywania energii również w pewnym momencie kończą swoją żywotność i muszą zostać zutylizowane. Prawo dotyczące baterii w Niemczech stanowi, że koszty utylizacji ponosi producent lub sprzedawca. Jest to bezpłatne dla konsumentów, więc jako właściciel magazynu energii nie ryzykujesz późniejszej kosztownej utylizacji.