Konieczność wykorzystywania energii solarnej stała się faktem. Rozwój technologiczny sprawił, że zapotrzebowanie na prąd wciąż rośnie i będzie rosło w kolejnych latach, jednak z oczywistych względów wykorzystywanie paliw kopalnych odchodzi do przeszłości.
Pozyskiwanie energii z fotowoltaiki odznacza się jednak sezonowością i dużymi fluktuacjami nawet w ciągu jednego dnia. Dlatego jej magazynowanie i przechowywanie stało się jednym z najbardziej palących wyzwań technologicznych. Czym są akumulatory do fotowoltaiki i jak działają?
Jak działają akumulatory do instalacji fotowoltaicznych?
Magazyny energii służą do akumulowania wyprodukowanych nadwyżek prądu do późniejszego wykorzystania, jednak już poza siecią energetyczną. Wykorzystywane są w instalacjach typu off-grid, ale też on-grid. Akumulatory używane jako magazyny energii w fotowoltaice zbudowane są z ogniw galwanicznych. Są to ogniwa wtórne, które w przeciwieństwie do ogniw pierwotnych mogą być wielokrotnie ładowane i rozładowywane. Wszystkie dostępne na rynku rodzaje akumulatorów elektrycznych, gromadzą, a następnie uwalniają energię elektryczną dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym, które to zachodzą w elektrolicie i na połączeniu – granicy elektrolitu i elektrod.
Akumulator w instalacji fotowoltaicznej – jak działa?
Właściwie skonfigurowany magazyn energii zbiera nadwyżkę prądu wyprodukowaną przez moduły w ciągu dnia i jest w stanie oddać ją od razu wieczorem lub wczesnym rankiem, kiedy nowy cykl produkcji jeszcze się nie rozpoczął ze względu na brak słońca. Tym samym akumulator pozwala na efektywne zwiększenie autokonsumpcji, a to przekłada się bezpośrednio na zwiększenie zysków prosumenta z instalacji fotowoltaicznej. Akumulatora raczej cały ich zespół jest niezbędnym elementem instalacji off-grid, która pozostaje autonomiczna wobec sieci energetycznej. Duża ilość paneli produkuje duże nadwyżki prądu, które muszą być gdzieś magazynowe, aby skutecznie zaspokajały potrzeby energetyczne wtedy, gdy słońca brak i zjawisko fotowoltaiczne nie zachodzi.
Akumulator w instalacji fotowoltaicznej – jak wybrać oraz czy się opłaca?
Istnieje kilka sposobów doboru wielkości akumulatora. Jeśli inwestor musi taką decyzję podejmować szybko, to najczęściej popełnia błąd i decyduje się na dobór takiej samej mocy akumulatora jak moc instalacji PV. Przykładowo. Jeśli instalacja fotowoltaiczna ma moc 8kWp to decyduje się na zakup akumulatora 8kWh. To błędne postępowanie. Moc i pojemność magazynu energii możemy dobrać dokładniej. Jak? Dobór ten powinien opierać się na decyzji co będzie zasilane awaryjnie i jak długo. Nie można bowiem oczekiwać, że magazyn energii pokryje całe zapotrzebowanie energetyczne domu od kilku do kilkudziesięciu godzin. Zasilane mogą być tylko wybrane kluczowe elementy jak lodówka, 2-3 gniazdka, kuchenka czy ogrzewanie w 1-2 wybranych pomieszczeniach. Taki akumulator powinien móc zakumulować od 25 do 50% dziennego zapotrzebowania na prąd w danym gospodarstwie domowym i to zimą.
Czy to się opłaca?
Jeśli prosument przez następne 15 lat będzie objęty starym systemem rozliczeń w ramach net-meteringu to zakup akumulatora może wydawać się nie atrakcyjny finansowo. Jeśli jednak prosument przeanalizuje dokładnie tempo wzrostu cen prądu i weźmie pod uwagę konsekwencje nowego systemu rozliczeń w ramach net-billingu i/lub chce użyć akumulatora jako zasilania awaryjnego, to jak najbardziej zakup tego urządzenia będzie opłacalny. Tym bardziej, że zapowiadane jest jego dofinansowywanie w ramach programu Mój Prąd.
Typy akumulatorów do fotowoltaiki
Akumulatory zwane dziś częściej magazynami energii to urządzenia, które przechowują i oddają prąd elektryczny wykorzystując do tego celu zjawiska chemiczne. Zachodzą one w elektrodach zanurzonych w elektrolicie.
Akumulatory żelowe
Są przykładem tego jak szybko rozwija się technologia. Jeszcze nie tak dawno były nowością dziś powoli są wycofywane z rynku. W ich przypadku elektrolit ma postać gęstego żelu. Głównymi zaletami są wysoka sprawność i szybki czas ładowania, a także możliwość pracy w różnych położeniach, długi czas samorozładowania. Ten typ akumulatora sprawdzi się najlepiej, gdy prosument ma z niego zamiar zasilać sprzęty AGD RTV.
Akumulator litowo-jonowy
Technologia litowo-jonowa to lekkość konstrukcji, odporność na wibracje, nawet kilka tysięcy cykli ładowania i rozładowania, a jeśli o tym mowa, to akumulator może osiągnąć 80% mocy już po niespełna godzinie ładowania. Małe ogniwa połączone w swego rodzaju paczki sterowane są przez elektronikę. Technologia ta dominuje w dzisiejszej elektronice. Nic dziwnego, że znalazła zastosowanie również w fotowoltaice do magazynowania energii słonecznej.
Akumulatory żelowe - doskonałe źródło energii
A może jednak nie tak doskonałe? Gdy były nowością chwalono je m.in. dlatego, że wolno się rozładowują i mogą pozostawać rozładowane nawet kilka miesięcy, co nie wpłynie na ich ponowny rozruch. Ceniono też to, że są fabrycznie przygotowane do użytku i nie trzeba ich uzupełniać elektrolitem. Wraz z rozwojem technologii dziś dostrzega się głównie ich dużą masę – są ciężkie. Problematyczna jest też ich mała liczba cykli ładowania oraz wąskie zakresy ładowania i rozładowania. Na współczesne potrzeby ich parametry to za mało.
Akumulatory w technologii litowo-jonowej radzą sobie dużo lepiej. Są one doskonałym dodatkiem do fotowoltaiki dla firm. Przede wszystkim dlatego, że zapewniają stabilność procesów technologicznych, szczególnie w przypadkach, kiedy mamy do czynienia z automatyzacją produkcji. Nawet najmniejsze przerwy w dostawie prądu mogą prowadzić do poważnych zakłóceń, a w zwykłym gospodarstwie domowym skutkować uszkodzeniem często bardzo wartościowego osprzętu.
Montaż i eksploatacja akumulatorów
By podłączyć magazyny do instalacji PV potrzebne są same akumulatory i regulator ładowania dobrane odpowiednio do modułów fotowoltaicznych i ich wielkości. Wszystkim steruje regulator i elektronika. Jeżeli jednak prosument chce ładować magazyn bezpośrednio z PV to musi zastosować falownik hybrydowy. Falownik hybrydowy pełni jednocześnie trzy funkcje.
Pierwsza to oczywiście inwerter fotowoltaiczny, przekształcający prąd stały na przemienny.
Druga to ładowarka akumulatorów. Natomiast trzecia to przetwornica konwertująca prąd DC na AC.
Popularne marki akumulatorów do instalacji fotowoltaicznej
SolaX jest jednym z absolutnych liderów rynku – marka jest dostępna w ponad 120 krajach. Magazyny składają się z wielu ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych (LFP, Li-FePO4) – to jedna z najbezpieczniejszych technologii na rynku.
LG Chem to jeden z najbardziej doświadczonych producentów nowoczesnej elektroniki i systemów akumulatorowych na świecie. Technologia Li-on umożliwia bardzo głębokie rozładowanie, o czym wspominano już we wcześniejszej części artykułu.
Tesla Powerwall. Tesli jako marki nikomu chyba przedstawiać nie trzeba. Magazyn Powerwall sam wykrywa przerwy w dostawie prądu i automatycznie staje się źródłem energii. To inteligentne rozwiązanie współpracuje zarówno z siecią jak i instalacją PV.
Enphase baterry to technologia solarna wprost z Doliny Krzemowej. Akumulatory te to technologia pamięci masowej trzeciej generacji. Mają budowę modułową bez części ruchomych i wszystkie są wyposażone w mikroinwertery dwukierunkowe. Dzięki czemu po sprawnym ich podłączeniu równie szybko są w stanie podjąć pracę.
