Dlaczego fotowoltaika i magazyn energii dobrze się uzupełniają?

Produkcja energii i jej zużycie nie zawsze występują w tych samych godzinach. W domu duże zapotrzebowanie może pojawić się po powrocie mieszkańców z pracy. W firmie zależy od zmian, pracy maszyn, chłodzenia i innych procesów. Nie ma jednego profilu wspólnego dla wszystkich obiektów.

Jeżeli instalacja PV produkuje więcej, niż obiekt w danej chwili zużywa, powstaje nadwyżka. Magazyn bateryjny może przyjąć jej część i oddać ją później. Umożliwia to korzystanie z energii wyprodukowanej w ciągu dnia również po zachodzie słońca.

Jak wygląda przepływ energii w ciągu dnia?

Poniższy przykład dotyczy instalacji pracującej na zwiększenie wykorzystania własnej energii. Kolejność i zasady działania zależą od ustawień sterowania.

Rano: budynek korzysta z dostępnych źródeł

Produkcja PV dopiero rośnie. Jeśli nie wystarcza do zasilania odbiorników, brakująca energia może pochodzić z baterii albo z sieci. Znaczenie ma m.in. aktualny stan naładowania i rezerwa pozostawiona na awarię.

W południe: nadwyżka może ładować baterię

Gdy produkcja przewyższa bieżące zużycie, część energii trafia do magazynu. Tempo ładowania ograniczają możliwości baterii i urządzeń współpracujących. Pełny magazyn nie przyjmie kolejnej nadwyżki: dalszy przepływ zależy od konfiguracji instalacji i zasad współpracy z siecią.

Wieczorem: energia zgromadzona wcześniej zasila odbiorniki

Przy malejącej produkcji fotowoltaicznej magazyn może przejąć część zapotrzebowania. Nie oznacza to, że każdy zestaw zasili jednocześnie wszystkie urządzenia. Potrzebna jest odpowiednia moc, a dostępna energia wyznacza czas pracy.

Po rozładowaniu: potrzebne jest kolejne źródło

Gdy bateria osiągnie dopuszczalny poziom rozładowania, system ogranicza jej dalszą pracę. W instalacji połączonej z działającą siecią energia może być pobierana z sieci. Przy awarii możliwości zależą od dostępności PV i innych źródeł przewidzianych w projekcie.

Autokonsumpcja: co zmienia magazyn energii?

Autokonsumpcja to wykorzystanie energii z własnej instalacji na potrzeby obiektu. Część odbywa się bezpośrednio, gdy pracujące urządzenia zużywają bieżącą produkcję PV. Magazyn pozwala dodatkowo wykorzystać później energię, która wcześniej była nadwyżką.

Przykład z jawnymi założeniami

Załóżmy, że w wybranym dniu instalacja wyprodukowała 20 kWh. Budynek zużył bezpośrednio 8 kWh, a 12 kWh pozostało jako nadwyżka. Do systemu magazynowania skierowano 6 kWh. Przy przyjętej wyłącznie do obliczeń sprawności całego cyklu 90% do odbiorników wróci 5,4 kWh.

W tym przykładzie odbiorniki wykorzystują 67% dziennej produkcji, zamiast 40% bezpośrednio. To bilans energii dostarczonej do odbiorników: nie zaliczamy strat magazynowania jako użytecznej energii. Nie jest to prognoza dla konkretnej instalacji ani wyliczenie oszczędności na rachunku.

Trzy zadania magazynu współpracującego z fotowoltaiką

Przesuwanie energii na późniejsze godziny

To podstawowa funkcja: energia wyprodukowana przy dobrym nasłonecznieniu może zostać wykorzystana w innym momencie. Właściwy dobór wymaga zestawienia godzin produkcji i zużycia.

Łagodzenie krótkich zmian produkcji

Chmury i zmiany nasłonecznienia mogą powodować wahania generacji. Odpowiednio sterowany system może uzupełniać chwilowy spadek produkcji lub przyjmować nadwyżkę. Funkcja ta zależy od mocy, stanu naładowania i sposobu sterowania. Nie należy utożsamiać jej z gwarancją usunięcia wszystkich problemów jakości energii.

Wspieranie zasilania rezerwowego

Fotowoltaika i bateria mogą być elementami systemu podtrzymującego wybrane odbiorniki podczas awarii. Wymaga to jednak konfiguracji umożliwiającej pracę po odłączeniu od sieci. Sam fakt posiadania paneli i baterii nie potwierdza takiej możliwości.

Czy fotowoltaika z magazynem zapewnia prąd podczas blackoutu?

Trzeba sprawdzić funkcję zasilania rezerwowego całego zestawu. Projekt powinien określać obwody zasilane podczas awarii, sposób oddzielenia instalacji od sieci, dostępną moc i warunki pracy PV w takim trybie.

Dla użytkownika ważne są konkretne pytania: czy będzie działać lodówka, ogrzewanie, router, brama albo wybrana maszyna? Przez jaki czas? Czy czas przełączenia odpowiada wymaganiom tych urządzeń?

Większa pojemność nie zastąpi odpowiedniej mocy falownika. Z kolei mocny falownik nie zapewni długiej pracy, gdy w baterii zostało niewiele energii.

Jeżeli rozważasz także dodatkowe źródło na długie awarie, przeczytaj o współpracy agregatu z magazynem energii.

Jakie technologie służą do magazynowania energii słonecznej?

Magazynowanie energii jest szerszym zagadnieniem niż bateria w domu. Obejmuje rozwiązania o różnych zastosowaniach i skali.

Dla właściciela typowej instalacji fotowoltaicznej punktem wyjścia jest magazyn bateryjny. Pozostałe technologie nie są prostymi zamiennikami baterii do podłączenia przy domowym falowniku.

Warto też odróżnić fotowoltaikę PV od CSP. Panele PV wytwarzają energię elektryczną, natomiast CSP skupia promieniowanie słoneczne w celu uzyskania ciepła. Opis magazynowania ciepła w elektrowni CSP nie jest instrukcją działania domowej baterii.

Czy można lepiej wykorzystać PV bez dodatkowej baterii?

Można sprawdzić możliwość przesunięcia pracy części urządzeń na godziny produkcji. Przykładem jest podgrzewanie wody w ciągu dnia, jeśli instalacja i potrzeby użytkownika na to pozwalają.

Ogrzany zasobnik przechowuje energię cieplną, którą wykorzystasz później. Nie odda jej jednak do gniazdka jako energii elektrycznej. Podobnie budynek może czasowo zatrzymywać ciepło lub chłód.

W materiale źródłowym takie działania opisano jako magazynowanie wirtualne. W tym znaczeniu chodzi o sterowanie zużyciem i wykorzystanie bezwładności cieplnej. Nie jest to nazwa usługi rozliczeniowej sprzedawcy energii ani obietnica bezpłatnego przechowywania prądu w sieci.

Jak sprawdzić, czy magazyn pasuje do Twojej fotowoltaiki?

Przed porównaniem modeli przygotuj dane potrzebne do rozmowy o całej instalacji:

1. Produkcja i nadwyżki PV. Ile energii zostaje po bieżącym zużyciu i kiedy?
2. Zużycie po godzinach produkcji. Jakie urządzenia pracują wieczorem i w nocy?
3. Obecny falownik. Jaki to model i jakie rozwiązania magazynowania dopuszcza?
4. Oczekiwany backup. Które obwody mają działać podczas awarii?
5. Miejsce montażu i plan rozbudowy. Jakie warunki trzeba uwzględnić?

W systemach bateryjnych istotny jest również dobór napięcia i komunikacji. Sprawdź oferowane przez AKMEL falowniki LV oraz falowniki HV. Ostateczny zestaw powinien wynikać z potwierdzonej kompatybilności urządzeń.

Dla przedsiębiorstwa analizę warto rozszerzyć o profil obciążenia i cel ekonomiczny. Więcej przeczytasz w artykule kiedy BESS zaczyna mieć sens w firmie.

FAQ: fotowoltaika i magazynowanie energii