Wprowadzenie

Fotowoltaika stała się w ostatnich latach coraz bardziej popularnym rozwiązaniem dla gospodarstw domowych i przedsiębiorstw, które dążą do obniżenia rachunków za energię elektryczną oraz zmniejszenia swojego wpływu na środowisko. Jednakże, tradycyjne systemy fotowoltaiczne mają pewne ograniczenia - produkują energię tylko w ciągu dnia, gdy świeci słońce, podczas gdy największe zużycie energii w gospodarstwach domowych często przypada na godziny wieczorne.

Tu właśnie pojawiają się magazyny energii, które radykalnie zmieniają sposób, w jaki możemy korzystać z energii słonecznej. W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu, jak magazyny energii współpracują z instalacjami fotowoltaicznymi i jakie korzyści mogą przynieść ich posiadaczom.

Czym są magazyny energii?

Magazyn energii to urządzenie, które pozwala na przechowywanie nadwyżek energii elektrycznej wyprodukowanej przez instalację fotowoltaiczną do późniejszego wykorzystania. W najprostszym ujęciu, działa on podobnie jak akumulator w telefonie komórkowym, ale w znacznie większej skali.

Rodzaje magazynów energii dla fotowoltaiki

Na rynku dostępnych jest kilka typów magazynów energii, które różnią się technologią, wydajnością, trwałością i ceną:

1. Akumulatory litowo-jonowe

  • Zalety: Wysoka gęstość energii, długa żywotność (> 10 lat lub > 3000 cykli), wysoka sprawność (ok. 95%), szybkie ładowanie i rozładowanie.
  • Wady: Wyższa cena, ograniczona pojemność dla pojedynczych modułów.
  • Zastosowanie: Najpopularniejsze rozwiązanie dla domowych instalacji fotowoltaicznych, np. Tesla Powerwall, LG Chem RESU, BYD Battery-Box.

2. Akumulatory kwasowo-ołowiowe

  • Zalety: Niższy koszt początkowy, sprawdzona technologia, łatwa dostępność.
  • Wady: Krótka żywotność (3-7 lat lub 500-1000 cykli), niższa sprawność (ok. 80%), duże rozmiary i waga, wymagają regularnej konserwacji.
  • Zastosowanie: Systemy off-grid, rozwiązania budżetowe, instalacje w regionach o ograniczonym dostępie do nowszych technologii.

3. Akumulatory przepływowe

  • Zalety: Bardzo długa żywotność (> 20 lat lub > 10000 cykli), możliwość niezależnego skalowania mocy i pojemności, pełne rozładowanie nie wpływa negatywnie na żywotność.
  • Wady: Wysoki koszt początkowy, niższa gęstość energii, wymagają więcej miejsca, bardziej skomplikowane.
  • Zastosowanie: Głównie w instalacjach komercyjnych i przemysłowych, rzadziej w rozwiązaniach domowych ze względu na rozmiary i koszt.

4. Magazyny energii oparte na wodorze

  • Zalety: Bardzo duża pojemność, możliwość długoterminowego przechowywania energii, zerowa emisja (przy wykorzystaniu wodoru wytwarzane są tylko woda i ciepło).
  • Wady: Niska sprawność całego cyklu (ok. 30-40%), wysoki koszt, technologia wciąż w fazie rozwoju dla zastosowań domowych.
  • Zastosowanie: Głównie w dużych, przemysłowych instalacjach, choć pojawiają się już pierwsze rozwiązania dla gospodarstw domowych.

Jak działa system fotowoltaiczny z magazynem energii?

System fotowoltaiczny z magazynem energii działa według następującego schematu:

  1. Produkcja energii: Panele fotowoltaiczne produkują energię elektryczną w ciągu dnia, gdy świeci słońce.
  2. Wykorzystanie bieżące: Wytworzona energia jest w pierwszej kolejności wykorzystywana na bieżące potrzeby gospodarstwa domowego.
  3. Magazynowanie nadwyżek: Jeśli produkcja przewyższa bieżące zużycie, nadwyżka energii jest kierowana do magazynu energii, a nie do sieci energetycznej.
  4. Wykorzystanie zmagazynowanej energii: Wieczorem lub w pochmurne dni, gdy produkcja z paneli jest niewystarczająca, energia czerpana jest z magazynu energii.
  5. Pobór z sieci: Tylko gdy magazyn energii jest pusty, a produkcja z paneli niewystarczająca, energia pobierana jest z sieci elektroenergetycznej.

Korzyści z posiadania magazynu energii

1. Zwiększenie autokonsumpcji

Jedną z głównych korzyści z posiadania magazynu energii jest możliwość zwiększenia autokonsumpcji, czyli wykorzystania większej ilości samodzielnie wyprodukowanej energii. W standardowej instalacji fotowoltaicznej bez magazynu energii, typowa autokonsumpcja wynosi około 20-30%. Z magazynem energii, wartość ta może wzrosnąć do 60-80%, a nawet więcej.

2. Niezależność energetyczna

Magazyn energii znacząco zwiększa niezależność od sieci energetycznej. W przypadku przerw w dostawie prądu, system może działać jako zasilanie awaryjne, zapewniając energię dla najważniejszych urządzeń w domu. Niektóre zaawansowane systemy mogą nawet pracować w trybie wyspowym, całkowicie odłączając gospodarstwo domowe od sieci w przypadku awarii.

3. Optymalizacja kosztów energii

W systemie rozliczeń net-billing, obowiązującym w Polsce dla nowych instalacji fotowoltaicznych, magazyn energii pozwala na zmniejszenie ilości energii oddawanej do sieci po niskich cenach i pobieranej później po wyższych. Dzięki temu można osiągnąć znacznie lepszą ekonomikę całego systemu.

4. Stabilizacja sieci elektroenergetycznej

W skali makro, magazyny energii przyczyniają się do stabilizacji sieci elektroenergetycznej, zmniejszając przeciążenia wynikające z nagłych wzrostów produkcji energii z OZE. Niektóre zaawansowane systemy mogą nawet uczestniczyć w usługach elastyczności, otrzymując za to dodatkowe wynagrodzenie.

5. Dłuższa żywotność falownika

Magazyn energii może pomóc w ochronie falownika przed przeciążeniami, co może przedłużyć jego żywotność.

6. Ekologia i ślad węglowy

Wyższa autokonsumpcja oznacza mniej energii pobieranej z sieci, co często przekłada się na mniejsze zużycie energii z elektrowni węglowych i zmniejszenie śladu węglowego.

Aspekty ekonomiczne - czy magazyn energii się opłaca?

Decyzja o zainwestowaniu w magazyn energii powinna być poprzedzona dokładną analizą ekonomiczną. Oto kluczowe czynniki do rozważenia:

Czynniki wpływające na opłacalność:

  • Koszt początkowy: Magazyny energii nadal stanowią znaczący wydatek. Dla gospodarstwa domowego koszt magazynu o pojemności 5-10 kWh może wynosić od 15 000 do 40 000 zł, w zależności od technologii i specyfikacji.
  • Różnica między ceną zakupu a sprzedaży energii: Im większa różnica między ceną, po której kupujemy energię z sieci, a ceną, po której sprzedajemy nadwyżki, tym bardziej opłacalny staje się magazyn energii.
  • Profil zużycia energii: Gospodarstwa domowe, które zużywają większość energii wieczorem lub w nocy, odniosą większe korzyści z magazynu energii.
  • Dotacje i programy wsparcia: Rządowe programy dotacji, takie jak "Mój Prąd 5.0", które oferują dofinansowanie do magazynów energii, mogą znacząco poprawić ich opłacalność.
  • Żywotność i gwarancja: Dobrej jakości magazyny energii powinny działać przez co najmniej 10 lat, co należy uwzględnić w kalkulacji zwrotu z inwestycji.

Przykładowy okres zwrotu inwestycji:

Przy obecnych cenach energii i magazynów energii, typowy okres zwrotu inwestycji wynosi od 7 do 12 lat, w zależności od wyżej wymienionych czynników. Jednakże, z uwagi na rosnące ceny energii i spadające koszty technologii magazynowania, okres ten może ulec skróceniu w nadchodzących latach.

Program "Mój Prąd 5.0" - dofinansowanie do magazynów energii

W ramach piątej edycji programu "Mój Prąd", która ruszyła w kwietniu 2023 roku, wprowadzono znaczące zachęty finansowe dla osób planujących zainwestować w magazyn energii:

  • Dotacja do magazynu energii elektrycznej: do 16 000 zł, nie więcej niż 50% kosztów kwalifikowanych.
  • Dotacja do magazynu ciepła: do 5 000 zł, nie więcej niż 50% kosztów kwalifikowanych.
  • Dotacja do systemu zarządzania energią: do 3 000 zł, nie więcej niż 50% kosztów kwalifikowanych.

Łącznie, wraz z dotacją do samej instalacji fotowoltaicznej, można uzyskać nawet 26 000 zł dofinansowania, co znacząco poprawia opłacalność inwestycji w kompleksowy system energetyczny.

Wybór odpowiedniego magazynu energii

Przy wyborze magazynu energii warto zwrócić uwagę na następujące parametry:

Pojemność użyteczna

Określa, ile energii może przechowywać magazyn. Dla przeciętnego gospodarstwa domowego zaleca się pojemność od 5 do 10 kWh, w zależności od profilu zużycia energii i wielkości instalacji fotowoltaicznej.

Moc ładowania i rozładowania

Określa, jak szybko magazyn może przyjmować energię i jak dużo energii może oddawać w danym momencie. Dla gospodarstwa domowego zaleca się moc co najmniej 3-5 kW.

Sprawność cyklu

Określa, jaka część energii wprowadzonej do magazynu może zostać później wykorzystana. Im wyższa sprawność, tym mniej energii tracimy w procesie magazynowania. Dobre magazyny litowo-jonowe osiągają sprawność powyżej 90%.

Żywotność (liczba cykli)

Określa, ile pełnych cykli ładowania i rozładowania może wykonać magazyn przed znaczącą utratą pojemności. Dobrej jakości magazyny litowo-jonowe powinny wytrzymać co najmniej 3000-6000 cykli.

Gwarancja

Typowa gwarancja na magazyny energii wynosi od 5 do 10 lat lub określoną liczbę cykli, w zależności co nastąpi wcześniej. Warto wybierać produkty z dłuższą gwarancją.

Kompatybilność z istniejącą instalacją

Nie wszystkie magazyny energii są kompatybilne z wszystkimi falownikami. Przed zakupem należy upewnić się, że wybrany magazyn będzie współpracował z posiadanym lub planowanym falownikiem.

Skalowwalność

Niektóre systemy magazynowania energii są modułowe, co pozwala na późniejsze rozszerzenie pojemności. Jest to istotne, jeśli w przyszłości planujemy zwiększenie pojemności magazynu.

Przyszłość magazynów energii

Technologia magazynowania energii rozwija się bardzo dynamicznie, a przyszłość w tym obszarze wygląda obiecująco:

Spadające koszty

Koszty technologii litowo-jonowej systematycznie spadają. Według analiz Bloomberg New Energy Finance, koszt baterii litowo-jonowych spadł o ponad 85% w ciągu ostatniej dekady i trend ten prawdopodobnie utrzyma się w najbliższych latach.

Nowe technologie

Trwają intensywne badania nad nowymi, bardziej wydajnymi i tańszymi technologiami magazynowania energii, takimi jak baterie litowo-siarkowe, sodowo-jonowe czy akumulatory przepływowe nowej generacji.

Integracja z inteligentnymi sieciami

W przyszłości magazyny energii będą coraz ściślej zintegrowane z inteligentnymi sieciami elektroenergetycznymi, oferując dodatkowe usługi i możliwości zarabiania dla ich właścicieli (np. poprzez udział w programach reagowania na zapotrzebowanie).

Pojazdy elektryczne jako magazyny energii

Rozwija się technologia Vehicle-to-Grid (V2G) i Vehicle-to-Home (V2H), które pozwalają na wykorzystanie baterii pojazdów elektrycznych jako dodatkowych magazynów energii dla domu.

Podsumowanie

Magazyny energii stanowią naturalne uzupełnienie instalacji fotowoltaicznych, oferując rozwiązanie dla głównego ograniczenia energii słonecznej - jej nieciągłości. Dzięki magazynom energii, możliwe jest znaczące zwiększenie autokonsumpcji, uzyskanie większej niezależności energetycznej oraz optymalizacja kosztów energii.

Choć magazyny energii wciąż stanowią znaczący wydatek, to spadające ceny technologii, rosnące ceny energii z sieci oraz dostępne programy dofinansowań sprawiają, że ich opłacalność systematycznie rośnie. Dla wielu gospodarstw domowych, szczególnie tych z wysokim zużyciem energii w godzinach wieczornych, inwestycja w magazyn energii może stanowić bardzo korzystne uzupełnienie instalacji fotowoltaicznej.

W naszej firmie oferujemy kompleksowe rozwiązania fotowoltaiczne wraz z magazynami energii, dostosowane do indywidualnych potrzeb każdego klienta. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej i otrzymać bezpłatną wycenę!