Fotowoltaika a magazynowanie energii

Wbrew mylącej nazwie baterie fotowoltaiczne nie są odpowiednikiem popularnych paluszków wkładanych do telewizorowego pilota. To właśnie panele fotowoltaiczne zamiennie nazywane są bateriami, w dodatku wyróżniamy kilka ich rodzajów:

Baterie cienkowarstwowe nazywane również ogniwami II generacji. Najtańsze, ale też najmniej wytrzymałe w swojej kategorii. Zbudowane z materiałów takich jak tellurek kadmu, krzemu amorficznego, czy też mieszanki miedzi, indu, galu i selenu, które cienką warstwą pokrywają np. stal nierdzewną bądź szkło, stąd właśnie ich nazwa. Rozróżniamy kilka rodzajów paneli cienkowarstwowych i są to: CIGS, CdTe i CIS. Ich sprawność szacuje się na około 5%, co także daje najniższy wynik spośród wszystkich gatunków ogniw.

Baterie polikrystaliczne należą do tzw. paneli grubowarstwowych nazywanych też ogniwami I generacji. Ze względu na dobry stosunek ceny do jakości są najczęściej wybieranym rodzajem paneli, charakteryzującym się dość wysoką odpornością na zmianę temperatury, co z kolei przekłada się na ich większą efektywność w upalnie dni w porównaniu z ogniwami II generacji. W głównej mierze baterie polikrystaliczne zbudowane są krzemu po obróbce termicznej, a ich żywotność szacuje się na około 25 lat. Sprawność ogniw polikrystalicznych plasuje się w granicach 16%. Charakteryzuje je niebieski kolor.

Baterie monokrystaliczne najwyższej jakości grubowarstwowe panele dostępne na rynku, ale też najdroższe z nich. Na ich cenę ma wpływ długotrwały proces produkcji. Ich sprawność utrzymywana jest na poziomie około 19%, co daje im pierwsze miejsce w tym porównaniu. Zbudowane są głównie z monokryształu krzemu, a ich żywotność, podobnie jak w przypadku baterii polikrystalicznych, to około 25 lat. Wyróżniają się charakterystycznym czarnym kolorem.

Skoro już wiemy, jaki mamy wybór w przedmiocie materiału, z którego będzie zbudowana nasza instalacja, przejdźmy do jej użytkowania. Dobrze zaprojektowana i dopasowana do Twoich potrzeb instalacja będzie wytwarzała dużo więcej prądu, niż rzeczywiście go potrzebujesz w szczytowym punkcie produkcji. Taka sytuacja ma miejsce w szczególności latem, o czym trochę pisaliśmy ostatnio.

Mianowicie w okresie, kiedy promienie słoneczne bez zakłóceń docierają do paneli, efektywność instalacji zwiększa się i zwykle produkuje ona znaczące nadwyżki energii elektrycznej, co pozwala wynagrodzić te okresy w roku, kiedy światła jest mniej. I właśnie tutaj szczególnie ważny jest sposób zagospodarowania tej nadwyżki.

Pierwszym z nich jest przekazanie jej do ogólnej sieci energetycznej i odebranie wtedy, kiedy ogniwa nie pobierają energii ze światła lub jej ilość jest niewystarczająca do zasilenia Twojego gospodarstwa domowego. Umowa z dostawcą prądu na podłączenie i magazynowanie energii w sieci ogólnej daje właścicielowi instalacji PV status prosumenta.

Druga metoda natomiast, to magazynowanie prądu we własnym w specjalnie przeznaczonych do tego urządzeniach.

Jedyny czas w ciągu całego roku, kiedy panele fotowoltaiczne naprawdę nie produkują żadnej energii przypada w nocy – wtedy właśnie całkowity brak dostępu do światła przekłada się na ich bezczynność. I to głównie w nocy oraz zimą, potrzebujemy dostępu do nadwyżek, które wyprodukowaliśmy w okresie energetycznej hossy. Tutaj z pomocą przychodzą domowe magazyny energii pozwalające w okresach wzmożonego nasłonecznienia na całkowite zaspokojenie dobowego zapotrzebowania na energię elektryczną w Twoim domu. Czym one są?

Wytłumaczenie jest dość proste – to powszechnie znane akumulatory o odpowiednio dobranej pojemności, a w dodatku działają w dość prosty sposób. Mianowicie, jeśli w ciągu dnia ilość energii będzie wyższa niż zapotrzebowanie, to w pierwszej kolejności nadwyżka będzie magazynowana w akumulatorze i użytkowana w nocy lub w najbliższej sytuacji spadku wydajności z powodu np. złej pogody, a dopiero następnie przekazywana do sieci w celu odebrania jej np. zimą.

Istnieje również możliwość całkowitego odłączenia się od sieci ogólnej i korzystanie jedynie z własnej instalacji wyposażonej dodatkowo w akumulatory magazynujące energię. Wielu z Was odstrasza ta metoda użytkowania instalacji z uwagi na dość wysoki, choć zwykle jednorazowy, koszt początkowej inwestycji. Taka konfiguracja instalacji pozwala jednak oszczędzić dodatkowe 20% energii, która w przypadku zależności prosumenckiej jest przekazywana dostawcy w ramach swoistej zapłaty za utrzymanie sieci.

Sposób działania magazynów sprawia jednak, że nie jest to idealne rozwiązanie, choć właśnie takim mogłoby się wydawać. Dodatkowy koszt w postaci akumulatorów to nie jedyny wydatek w instalacji typu off-grid (bez przyłącza do sieci ogólnej). Główną wadą tego rozwiązania jest niestety brak możliwości magazynowania energii w skali całego roku, a na tym zwykle zależy nam najbardziej, by letnia nadwyżka rekompensowała zimowe niedobory.

Żeby efektywniej korzystać z własnej instalacji PV i domowego magazynu energii w tej sytuacji konieczne będzie zainstalowanie większej ilości paneli w celu zwiększenia ich potencjału energotwórczego, co naturalnie generuje większe koszty. Należy więc pamiętać, że mimo większej ceny całej inwestycji przy odpowiednio zaprojektowanej instalacji nawet zimą panele będą wytwarzały wystarczającą ilość energii do zaspokojenia bieżących potrzeb, jak i zmagazynowania nadwyżek na porę nocną, czyniąc nas tym samym zupełnie niezależnymi od ogólnej sieci energetycznej.

Na rynku dostępne są właściwie cztery rodzaje akumulatorów, które różnią się od siebie składem chemicznym:

Akumulatory litowo-jonowe

Akumulatory litowo-jonowe szczególnie znane jako wytrzymałe baterie do telefonów komórkowych, odporne na spadki wydajności nawet przy całkowitych rozładowaniach. Ich wielkimi zaletami w kontekście magazynów energii jest niska waga w stosunku do pojemności oraz stosunkowo szybki czas naładowania. Akumulatory litowo-jonowe są najbardziej powszechne w montażu przy instalacjach PV. Obecnie akumulatory tego typu ładowane przez panele fotowoltaiczne dostępne są również w wersjach mobilnych, które można zabrać np. na biwak, jako własne źródło prądu.

Akumulatory kwasowe

Akumulatory kwasowe są dość tanie, bo w porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi, jest to różnica blisko 50% ceny. Procenty te nie są bez znaczenia również dla ich wydajności. Akumulatory kwasowe tracą na wydajności przy regularnym zużywaniu powyżej 50% stanu naładowania, można właściwie pokusić się o stwierdzenie, że nie lubią cyklicznej pracy. W rezultacie magazyny z ich użyciem powinny zawierać stosunkowo dużą ilość akumulatorów, a dodatkowo zachodzi konieczność przechowywania ich w wentylowanych pomieszczeniach.

Akumulatory żelowe

Akumulatory żelowe przeznaczone do pracy w systemie wolnego ładowania i rozładowania, szczególnie sprawdzają się do zasilania urządzeń typu telewizory, tablety, oświetlenie w domu. Nie szkodzą im ujemne temperatury, pod warunkiem, że zostały wystawione na ich działanie naładowane. W ich przypadku należy pamiętać o tym, że obniżenie temperatury wpływa na pojemność akumulatorów żelowych – wraca ona jednak do normy po „podgrzaniu”.

Akumulatory AMG

Akumulatory AMG cechuje je wysoka tolerancja na gwałtowne skoki poziomu naładowania. Można je stosować do zasilania urządzeń, które potrzebują dużego i stałego obciążenia, takich jak lodówka, czy nawet samochód elektryczny.

Jeśli chodzi o ceny akumulatorów do fotowoltaiki, to mocno uśredniając mowa o kosztach rzędu 25 000 zł za akumulator o pojemności 10 KWH, w zależności od jego rodzaju. Nie należy się jednak zrażać tą ceną, bo jak ciągle przypominamy – 1 lipca rusza program Mój Prąd, w ramach którego można uzyskać znaczne dofinansowanie na fotowoltaikę w Waszych domach, a refundacja z programu obejmuje również magazyny energii.

No więc, czy to się opłaca? Jak lubią mawiać prawnicy: „to zależy”. Dodatkowo, byście dokładniej zastanowili się nad tematem podpowiadamy, że zarówno magazynowanie, jak i wymiana energii w ramach ogólnej sieci energetycznej to nie jedyne możliwości zużytkowania nadwyżki energetycznej. Można wykorzystać ją również na zasilanie pompy ciepła, czy dodatkowych urządzeń, jak klimatyzacja całego domu.

Na co się zdecydować? Ta kwestia zupełnie zdeterminowana jest przez Wasze indywidualne potrzeby, dlatego ważne jest, by w decyzji o założeniu fotowoltaiki skorzystać z profesjonalnego doradztwa.