Dobór magazynu energii do instalacji fotowoltaicznej powinien uwzględniać przede wszystkim wielkość instalacji PV, profil zużycia energii, ilość nadwyżek produkcji oraz moc urządzeń, które mają być zasilane z magazynu. Sama moc fotowoltaiki nie wystarcza do określenia odpowiedniej pojemności baterii.
Najważniejsze jest dopasowanie magazynu do rzeczywistego sposobu produkcji i zużywania energii w budynku.
Sprawdź ➡ Magazynowanie energii dla farm fotowoltaicznych!
Od czego zależy pojemność magazynu energii?
Pojemność magazynu określa ilość energii, którą bateria może przechować.
Przy jej doborze analizuje się przede wszystkim:
- roczne i dobowe zużycie energii,
- zużycie energii w godzinach wieczornych i nocnych,
- wielkość nadwyżek produkowanych przez fotowoltaikę,
- moc instalacji PV,
- sposób rozliczania energii z siecią,
- planowane wykorzystanie magazynu,
- możliwość późniejszej rozbudowy systemu.
Magazyn nie powinien być dobierany wyłącznie na podstawie rocznego zużycia prądu. Istotniejsze jest to, ile energii pozostaje do przechowania w ciągu typowego dnia.
Co oznacza pojemność magazynu energii w kWh?
Pojemność wyrażona w kilowatogodzinach określa ilość energii możliwej do zgromadzenia w baterii.
Magazyn o pojemności 10 kWh może teoretycznie przechować 10 kWh energii. W praktyce część pojemności może pozostawać niedostępna ze względu na sposób pracy baterii oraz ograniczenia systemu zarządzania energią.
Dlatego rozróżnia się pojemność całkowitą i pojemność użytkową. Przy porównywaniu magazynów większe znaczenie ma wartość użytkowa, ponieważ pokazuje ilość energii rzeczywiście dostępnej do wykorzystania.
Jak dopasować magazyn energii do mocy fotowoltaiki?
Moc instalacji fotowoltaicznej określa maksymalną chwilową zdolność paneli do produkcji energii, natomiast pojemność magazynu określa ilość energii możliwą do przechowania.
Nie istnieje więc prosty przelicznik, według którego każdy 1 kWp fotowoltaiki wymaga określonej liczby kWh magazynu.
Dwie instalacje PV o mocy 10 kWp mogą wymagać zupełnie innych magazynów. Jeżeli w pierwszym budynku większość energii jest zużywana na bieżąco, ilość nadwyżek może być niewielka. W drugim budynku zużycie może przypadać głównie na wieczór, dzięki czemu większa część produkcji dziennej może zostać skierowana do baterii.
Dlaczego profil zużycia energii jest tak ważny?
Profil zużycia pokazuje, w jakich godzinach budynek pobiera najwięcej energii.
Instalacja fotowoltaiczna produkuje najwięcej prądu zwykle w ciągu dnia. W wielu gospodarstwach domowych największe zużycie występuje natomiast rano i wieczorem.
Powstaje więc różnica pomiędzy momentem produkcji i poboru energii.
Magazyn energii pozwala przechować część dziennych nadwyżek i wykorzystać je później. Im większa różnica pomiędzy godzinami produkcji a zużycia, tym większe znaczenie może mieć pojemność baterii.
Jak obliczyć ilość energii potrzebną do magazynowania?
Podstawą jest określenie średnich nadwyżek energii powstających w ciągu dnia.
Jeżeli instalacja produkuje przykładowo 20 kWh energii dziennie, a 12 kWh zostaje zużyte bezpośrednio w trakcie produkcji, nadwyżka wynosi około 8 kWh.
W takim uproszczonym przykładzie magazyn o pojemności użytkowej zbliżonej do wielkości tej nadwyżki mógłby przejąć znaczną część energii wysyłanej wcześniej do sieci.
Rzeczywista produkcja zmienia się jednak w zależności od pory roku, pogody i orientacji modułów, dlatego pojedynczy dzień nie powinien być traktowany jako stała wartość dla całego roku.
Czym różni się moc magazynu od jego pojemności?
Pojemność i moc magazynu to dwa różne parametry.
Pojemność w kWh określa ilość przechowywanej energii, natomiast moc w kW określa, jak szybko energia może być pobierana z baterii lub do niej przekazywana.
Magazyn może więc mieć dużą pojemność, ale stosunkowo niewielką moc.
Przykładowo bateria o pojemności 10 kWh i mocy 5 kW może przechować 10 kWh energii, ale w danym momencie oddawać ją z mocą ograniczoną do około 5 kW.
Jak moc magazynu wpływa na działanie urządzeń?
Moc wyjściowa określa, jakie obciążenie może obsłużyć system.
Jeżeli jednocześnie pracują urządzenia o dużej mocy, takie jak pompa ciepła, płyta indukcyjna, piekarnik czy ładowarka samochodu elektrycznego, chwilowe zapotrzebowanie może być znacznie wyższe niż średnie zużycie energii.
Dlatego przy projektowaniu systemu analizuje się nie tylko liczbę kilowatogodzin potrzebnych w ciągu doby, ale również maksymalną moc pobieraną jednocześnie przez odbiorniki.
Jak dobrać magazyn do instalacji 5 kWp?
Dla instalacji o mocy 5 kWp nie można automatycznie przypisać jednej odpowiedniej pojemności magazynu.
Znaczenie ma ilość energii, która faktycznie pozostaje niewykorzystana w godzinach produkcji.
Jeżeli instalacja w słoneczny dzień produkuje około 20–25 kWh, ale większość tej energii jest zużywana na bieżąco, zapotrzebowanie na magazyn może być stosunkowo niewielkie.
Przy niskiej autokonsumpcji dziennej i dużym zużyciu wieczornym większa pojemność może natomiast pozwalać na wykorzystanie większej części nadwyżek.
Jak dobrać magazyn energii do instalacji 10 kWp?
Instalacja 10 kWp może w dobrych warunkach generować znaczne nadwyżki energii w ciągu dnia.
Jeżeli budynek zużywa niewiele energii w godzinach pracy fotowoltaiki, duża część produkcji może trafiać do sieci. W takim przypadku magazyn może przejmować większą ilość nadwyżek.
Sama moc 10 kWp nie oznacza jednak automatycznie konieczności zastosowania baterii 10 kWh, 15 kWh czy 20 kWh. Kluczowe jest zestawienie produkcji z rzeczywistym zużyciem w ciągu doby.
Czy większy magazyn energii zawsze jest lepszy?
Zbyt duża bateria może przez znaczną część roku nie wykorzystywać swojej pełnej pojemności.
Problem jest szczególnie widoczny w okresach o mniejszej produkcji fotowoltaicznej. Jeżeli instalacja nie generuje wystarczających nadwyżek, magazyn nie będzie regularnie ładowany do pełna.
Przewymiarowanie zwiększa więc dostępną pojemność, ale nie oznacza automatycznie większej ilości energii możliwej do wykorzystania.
Z drugiej strony zbyt mały magazyn może szybko osiągać pełne naładowanie, a pozostałe nadwyżki nadal będą przekazywane do sieci.
Jak znaczenie ma liczba cykli ładowania?
Magazyny energii pracują w cyklach ładowania i rozładowania.
Jeden pełny cykl odpowiada wykorzystaniu energii równoważnej całkowitej pojemności użytkowej baterii. Nie musi jednak odbywać się podczas jednego ładowania i jednego rozładowania.
Jeżeli jednego dnia wykorzystane zostanie 50% pojemności, a kolejnego kolejne 50%, łącznie odpowiada to jednemu pełnemu cyklowi.
Liczba możliwych cykli jest jednym z parametrów określających trwałość baterii.
Co oznacza głębokość rozładowania magazynu?
Głębokość rozładowania określa, jaka część całkowitej pojemności baterii może być wykorzystywana.
Magazyn o pojemności całkowitej 10 kWh nie zawsze pozwala na wykorzystanie pełnych 10 kWh. System może pozostawiać określony zapas energii w celu ochrony ogniw.
Dlatego dwa magazyny o takiej samej pojemności nominalnej mogą oferować różną pojemność użytkową.
Jak sprawność magazynu wpływa na ilość dostępnej energii?
Podczas ładowania i rozładowywania występują straty energii.
Jeżeli do magazynu zostanie przekazane 10 kWh energii, ilość później odzyskana będzie nieco mniejsza. Wynika to ze strat zachodzących w baterii, falowniku i pozostałych elementach systemu.
Parametrem opisującym tę zależność jest sprawność cyklu ładowania i rozładowania.
Im wyższa sprawność, tym większa część zgromadzonej energii może zostać później wykorzystana.
Czy magazyn energii może działać podczas awarii sieci?
Nie każdy system magazynowania energii automatycznie zapewnia zasilanie podczas przerwy w dostawie prądu.
Standardowa instalacja fotowoltaiczna podłączona do sieci wyłącza się po zaniku napięcia. Jest to zabezpieczenie zapobiegające przekazywaniu energii do sieci podczas prac serwisowych.
Funkcja zasilania awaryjnego wymaga odpowiedniej konfiguracji systemu, falownika oraz wydzielonego obwodu lub instalacji przygotowanej do pracy wyspowej.
Dlatego możliwość zasilania budynku podczas awarii jest oddzielnym parametrem od samej pojemności magazynu.
Jak falownik wpływa na dobór magazynu energii?
Magazyn musi współpracować z pozostałymi elementami instalacji.
Znaczenie ma między innymi:
- typ falownika,
- obsługiwane napięcie baterii,
- maksymalna moc ładowania i rozładowania,
- możliwość pracy hybrydowej,
- obsługa zasilania awaryjnego,
- kompatybilność z systemem zarządzania baterią.
W nowych instalacjach często stosowane są falowniki hybrydowe, które mogą obsługiwać zarówno moduły fotowoltaiczne, jak i magazyn energii.
W istniejących instalacjach sposób podłączenia baterii zależy od zastosowanych wcześniej urządzeń.
Czym jest system zarządzania energią?
System zarządzania energią steruje przepływem prądu pomiędzy fotowoltaiką, magazynem, budynkiem i siecią.
Może decydować między innymi o tym, kiedy bateria jest ładowana, kiedy energia jest z niej pobierana oraz jaka część produkcji trafia do sieci.
Bardziej rozbudowane systemy mogą również uwzględniać harmonogram pracy urządzeń, ceny energii, prognozowaną produkcję fotowoltaiki czy zapotrzebowanie budynku.
Magazyn energii jest więc jednym z elementów większego systemu zarządzania produkcją i zużyciem energii.
Jak dobrać magazyn energii do pompy ciepła?
Pompa ciepła może znacząco zwiększać zużycie energii elektrycznej w budynku.
Znaczenie ma jednak nie tylko całkowite zużycie, ale także pora pracy urządzenia. W okresie zimowym zapotrzebowanie pompy może być wysokie właśnie wtedy, gdy produkcja fotowoltaiczna jest niższa.
Dlatego pojemność magazynu należy analizować w odniesieniu do sezonowych różnic pomiędzy produkcją PV i zużyciem energii.
Sama obecność pompy ciepła nie oznacza automatycznie, że potrzebny jest bardzo duży magazyn.
Jak dobrać magazyn energii do samochodu elektrycznego?
Ładowanie samochodu elektrycznego może wymagać kilkunastu lub kilkudziesięciu kilowatogodzin energii.
Typowy domowy magazyn energii ma zwykle znacznie mniejszą pojemność niż akumulator samochodu. Z tego powodu bateria domowa nie musi przechowywać całej energii potrzebnej do pełnego ładowania pojazdu.
Znaczenie ma przede wszystkim sposób korzystania z samochodu, godziny ładowania oraz możliwość bezpośredniego wykorzystania energii produkowanej przez fotowoltaikę.
Jakie parametry magazynu energii są najważniejsze?
Dobór magazynu nie powinien opierać się wyłącznie na pojemności nominalnej.
Najważniejsze parametry to:
- pojemność użytkowa w kWh,
- moc ładowania i rozładowania w kW,
- sprawność,
- dopuszczalna głębokość rozładowania,
- liczba cykli pracy,
- kompatybilność z falownikiem,
- możliwość rozbudowy,
- funkcja zasilania awaryjnego,
- sposób zarządzania przepływem energii.
Dopiero zestawienie tych parametrów pokazuje, jak magazyn będzie działał w konkretnej instalacji.
Jak prawidłowo dobrać magazyn energii do fotowoltaiki?
Dobór magazynu energii powinien rozpocząć się od analizy produkcji i zużycia energii, a nie od samej mocy instalacji fotowoltaicznej.
Najważniejsze jest określenie, ile energii pozostaje jako nadwyżka w ciągu dnia, ile energii budynek zużywa poza godzinami pracy fotowoltaiki oraz jakiej mocy wymagają odbiorniki.
Na tej podstawie można określić potrzebną pojemność użytkową i moc magazynu. Znaczenie mają również sprawność, liczba cykli, współpraca z falownikiem oraz możliwość pracy awaryjnej. Dobrze dobrany magazyn powinien być więc częścią całego systemu zarządzania energią, a nie urządzeniem dobieranym wyłącznie według liczby kilowatów instalacji PV.
