Redakcja Ekohub
Akumulator to narzędzie, pełniące ważną rolę w instalacjach fotowoltaicznych. Szczególnie przydatne jest w przypadku instalacji off-grid, czyli takiej, która nie jest podłączona do sieci energetycznej. Jak działa akumulator do instalacji fotowoltaicznej, jak wybrać odpowiedni i czy opłaca się go kupować?
Akumulator do fotowoltaiki – co to jest i jakie są rodzaje akumulatorów?
Akumulator do fotowoltaiki to rodzaj akumulatora elektrycznego, którego konstrukcja została wypracowana w taki sposób, aby zapewnić możliwość wielokrotnego ładowania prądem, pochodzącym z paneli fotowoltaicznych. Użytkowanie tego prądu jest możliwe potem w gospodarstwie domowym, gdzie można stosować go do różnych instalacji wedle zapotrzebowania. Mówiąc językiem elektryków, można nazwać taki produkt galwanicznym ogniwem wtórnym, choć częściej nazywa się go raczej magazynem energii. W fotowoltaice wykorzystywane jest kilka rodzajów akumulatorów.
Akumulatory do fotowoltaiki klasyczne
W takim modelu elektrolit w ciekłej postaci wypełni ogniwo. Elektrolitem jest tutaj roztwór kwasu siarkowego, a elektrody stworzone są na bazie ołowiu i tlenku ołowiu. Stawiając na akumulatory klasyczne do fotowoltaiki, należy zadbać także o dodatkowe wyposażenie w postaci regulatora gazów. Do instalacji pobierania energii z paneli słonecznych wykorzystywane są tylko akumulatory klasyczne z pancerną płytą dodatnią.
Akumulatory żelowe
Są to akumulatory, w których elektrolit uwięziony w strukturze krzemionki został zamieniony w żel. Ich dużą zaletą jest szybkość ładowania, a także mniejsze wymagania wentylacyjne oraz to, że nie występuje efekt rozwarstwiania elektrolitu w procesach powolnego ładowania. W przypadku instalacji fotowoltaicznych zapewniona jest gwarancja pełnego powrotu ze stanu głębokiego rozładowania przy wykorzystaniu płyt pancernych w elektrodach. Akumulatory żelowe zastosowanie znajdują w konstrukcjach o niestabilnej sieci elektrycznej. Jest to typ akumulatora, który charakteryzuje się długą żywotnością, nawet do 10 lat.
Akumulatory AGM
W fotowoltaice dość często stosuje się akumulatory, których konstrukcja oparta jest na technologii AGM (ang. Absorbed Glass Mat). Elektrolit skupiony jest tutaj w specjalnych separatorach z włókna szklanego, które zostały umieszczone pomiędzy ołowiowymi płytami produktu. Nie ma więc możliwości wycieku elektrolitu, jeżeli akumulator zostanie uszkodzony mechanicznie. Zaletami takiego rozwiązania jest niższy koszt początkowy, a także możliwość uzyskania większego natężenia prądu i mocy przy krótszej pracy akumulatora. Narzędzia te charakteryzują się także wysokim poziomem koncentracji energii oraz wysoką skutecznością odprowadzania ciepła podczas przepływu prądu. Akumulator AGM różni się od innych tego typu urządzeń tym, że oferuje najkrótszy okres eksploatacji i najmniejsza ilość cykli ładowania-rozładowania. Opłacalność takich produktów nie jest więc wysoka przy projektach magazynów energii większych mocy.
Akumulatory do instalacji fotowoltaicznych – do czego służą magazyny energii?
Jak sama nazwa wskazuje, akumulator do fotowoltaiki służy do magazynowania energii, płynącej z instalacji fotowoltaicznej. Pozwala on magazynować prąd, kiedy instalacja wyprodukuje nadwyżki energii, a następnie wykorzystać go w okresie gdy zapotrzebowanie na energię wzrośnie. Jeżeli wyposażymy instalację w taki akumulator, możemy w nim zmagazynować niewykorzystany prąd, który nie zostanie oddany automatycznie do zewnętrznej sieci. Stosowanie takich magazynów staje się coraz bardziej popularne, przede wszystkim ze względu na wprowadzenie nowego systemu rozliczeń net-billig, który zakłada sprzedaż niewykorzystanej energii do sieci, a następnie odkupienie jej po cenie detalicznej, gdy będzie potrzebna. Kupując akumulator, możemy stworzyć swoją własną niewielką domową elektrownię, która będzie przechowywać energię dla nas, bez konieczności oddania jej do sieci. Jest to bardzo ekologiczne rozwiązanie, wykorzystywane przede wszystkim w systemach off-grid, choć zdobywające uznanie także w sieci on-grid, zwłaszcza po wprowadzeniu nowelizacji ustawy.
Akumulatory fotowoltaiczne – jak działają? Gromadzenie i przechowywanie energii
Do zrozumienia, jak działają akumulatory do fotowoltaiki, warto zapoznać się z działaniem paneli pv. Panele te wykorzystują promienie ze słońca do wytwarzania energii w postaci prądu stałego. Prąd ten trafia do falownika, gdzie przekształcany jest w taki rodzaj prądu, jaki znajduje się w gniazdkach elektrycznych. Może wtedy zasilać wszystkie urządzenia, znajdujące się w domu. Trzeba jednak wziąć pod uwagę, że słońce nie oświetla danego obszaru zawsze z tą samą energią. Oznacza to, że wysoka sprawność instalacji następuje w miesiącach letnich, gdy ekspozycja słońca jest największa. Instalacja może produkować wtedy więcej prądu, niż jest w stanie odprowadzić do gniazdka, ponieważ gospodarstwo nie jest w stanie go wykorzystać. W instalacjach z połączeniem do sieci, następuje sprzedaż energii to operatora. Warto zainwestować w akumulator, do którego zostanie przekazany nadmiar prądu, który będziemy mogli potem wykorzystać. Sprzedaż nadwyżki może wtedy obejmować tylko ten prąd, który już nie zmieści się w magazynie. Krótko mówiąc, akumulator energii ograniczają straty, wynikające z nadprodukcji prądu, które związane są z nowym systemem rozliczania net-billing. Opisane działanie magazynu odnosi się do instalacji z dostępem do sieci.
Działanie akumulatorów fotowoltaicznych w instalacji off-grid
Instalacja off-grid to instalacja, która nie jest podłączona do zewnętrznej sieci energetycznej. Można powiedzieć, że jest to samowystarczalna forma energetyki odnawialnej, w Polsce aktualnie wykorzystywana głównie w domkach letniskowych i na łodziach. Montaż takich systemów jest uzasadniony również wszędzie tam, gdzie występują czasowe przerwy w dostawie prądu lub nie ma możliwości zainstalowania sieci. Chcąc korzystać z energii elektrycznej w systemie off-grid, zakup akumulatora fotowoltaicznego jest niezbędny. W tego typu instalacji uzyskanie prądu zależy od jego zmagazynowania w urządzeniu
Opłacalność akumulatorów fotowoltaicznych
Standardowa instalacja pv wymaga zainstalowania paneli fotowoltaicznych, falownika, i okablowania wraz ze skrzynką OC/AC. Właściciel instalacji sam może zdecydować, czy dokupić akumulator do fotowoltaiki. Jest to urządzenie dodatkowe, które może okazać się przydatną inwestycją, zwłaszcza w przypadku rozliczania na zasadzie net-billing.
Na czym polega net-billing?
Warto wspomnieć o zasadach działania net-billingu. Otóż osoby, które zainstalowały panele pv do 31 marca 2022 roku wciąż mogą rozliczać się na zasadzie net-meteringu. Oznacza to, że wyprodukowane nadwyżki energii właściciel może oddać do operatora sieci energetycznej w celu przechowania, następnie odebrać 80% z tego, co oddał (przy instalacji do 10 kWp) w ciągu 12 miesięcy. W systemie rozliczenia net-billing zasady są inne. Właściciel instalacji nadwyżki energii może sprzedać operatorowi po cenie hurtowej, natomiast w razie wzrostu zapotrzebowania, odkupić energię w cenie detalicznej. Dla większości prosumentów nie jest to korzystne rozwiązanie, ponieważ panele produkują latem zazwyczaj więcej energii, niż gospodarstwo domowe jest w stanie wykorzystać, natomiast zimą, gdy ekspozycja na słońce jest znikoma, energii może braknąć. W takiej sytuacji prosument traci, ponieważ niewykorzystaną energię sprzedaje taniej, niż musi odkupić zimą od operatora. W tym przypadku zakup magazynu energii może okazać się korzystny, gdyż właściciel instalacji może przechowywać nadmiar energii w akumulatorze. Zanim jednak zdecydujemy się na takie rozwiązanie, należy dokładnie obliczyć, czy wyciągniemy z tego korzyści. Zakup akumulatora nie jest małym kosztem, należy więc wziąć pod uwagę koszty energii detalicznej oraz to, czy akumulator będzie w stanie zgromadzić wystarczająco dużo energii, aby okazało się to opłacalne.
Sprzedaż nadwyżki do elektrowni, instalacja off-grid czy gromadzenie prądy elektrycznego w instalacji standardowej – co lepsze?
Choć akumulatory do fotowoltaiki wydają się ekonomicznym rozwiązaniem, w przypadku on-grid wciąż bardziej opłacalna jest sprzedaż nadwyżki prądu do elektrowni. Jest to spowodowane głównie drogim montażem magazynów energii i bardzo długim czasem oczekiwania na zwrot inwestycji. Przewidywana jst obniżka kosztów akumulatorów do fotowoltaiki w najbliższych latach. Nie wiadomo jednak, kiedy dokładnie ona nastąpi i czy po tej obniżce zwiększy się opłacalność takiego zakupu. Oczywiście w systemach off-grid zakup akumulatora jest niezbędny do działania całej instalacji.
Akumulatory do fotowoltaiki – podsumowanie
Zakup akumulatora fotowotalicznego to coś, co budzi zainteresowanie coraz większej liczby właścicieli instalacji fotowoltaicznych. Popularność magazynów energii wzrosła szczególnie po zmianie systemu rozliczeń z net-metering na net-billing. Choć akumulatory są niezbędne w instalacjach bezsieciowych off-grid, to jednak w systemach z przyłączeniem do sieci na razie ich opłacalność jest dość mała.
