Obliczanie pojemności baterii słonecznej
Wykorzystanie domowych akumulatorów, czyli magazynów energii, w ostatnich latach znacznie się zwiększyło. Nie tylko użytkownicy indywidualni, ale też małe przedsiębiorstwa w coraz większym stopniu korzystają z magazynowania energii, które polega na przechowywaniu nadwyżki wytworzonej energii z paneli fotowoltaicznych aż do momentu, w którym pojawi się niedobór energii, np. z powodu braku światła słonecznego w ciągu dnia lub w nocy.
Sztuka polega na tym, aby znaleźć doskonałą równowagę i dostosować pojemność magazynu energii do zapotrzebowania energetycznego. Obliczenie pojemności domowego magazynu pozwala użytkownikowi końcowemu czerpać maksymalne korzyści. Właściwa pojemność magazynowa pozwala w jak najmniejszym stopniu korzystać z sieci elektroenergetycznej i osiągać optymalny pożytek z energii wytwarzanej przez panele fotowoltaiczne.
W tym artykule wyjaśniamy, jak obliczać pojemność magazynu energii, podpowiadamy, na co zwrócić uwagę przy zakupie i z jakimi kosztami należy się liczyć:
Terminologia związana z magazynami energii
Przy wyborze magazynu energii często dochodzi do mylenia stosowanej terminologii. Zwłaszcza pojęcia „moc” i „pojemność” są używane naprzemiennie, jakby znaczyły to samo, podczas gdy te właściwości magazynu energii wyraźnie się od siebie różnią. Dlatego poniżej przedstawiamy krótki przegląd najważniejszych pojęć, na które nie sposób się nie natknąć.
Pojemność: Pojemność jest mierzona w kilowatogodzinach (kWh) i stanowi łączną ilość energii elektrycznej, którą może zmagazynować magazyn energii. Można to porównać z kanistrem, który ma pojemność na przykład pięciu lub dziesięciu litrów.
Głębokość rozładowania (Depth of Discharge – DoD): Większości magazynów energii nie można całkowicie rozładowywać, gdyż grozi to ich uszkodzeniem. Wartość DoD to procent energii do rozładowania w stosunku do nominalnej pojemności magazynu. Jeśli domowy magazyn ma DoD na poziomie 90%, oznacza to, że można wykorzystać do 90% nominalnej pojemności.
Moc: Mierzona w kilowatach (kW) moc to ilość energii elektrycznej, którą magazyn energii może dostarczyć naraz. Można to sobie wyobrazić jako odpowiedź na pytanie „jak maksymalnie można odkręcić kurek z wodą”. Magazyn energii o dużej pojemności i niskiej mocy dostarcza niski poziom energii elektrycznej (wystarczająco dużo do zapewnienia prądu kilku urządzeniom) przez długi czas. Magazyn energii o małej pojemności i wysokiej mocy może zapewnić prąd w całym domu, ale tylko przez krótki czas.
Wydajność energetyczna magazynu (Round-Trip Efficiency – RTE): Jest to wydajność, z jaką można magazynować prąd w magazynie energii, a następnie go pobierać. Wyraża się ją w postaci wartości procentowej. Jeśli zmagazynujemy 5 kWh energii elektrycznej w magazynie i uzyskamy z powrotem 4 kWh, to wydajność energetyczna tego magazynu wynosi 80%.
Żywotność i gwarancja: Żywotność magazynu energii zwykle wskazuje na liczbę cykli ładowania i rozładowania, które może przejść magazyn, zanim pojemność spadnie do określonej wartości procentowej (zwykle 80%) w stosunku do pierwotnej pojemności. Często dostawca daje gwarancję na daną pojemność po określonej liczbie cykli ładowania i rozładowania.
Do magazynowania energii słonecznej najczęściej wykorzystywane są akumulatory litowo-jonowe, znane z wysokiej wartości DoD, długiego okresu żywotności i zmniejszających się kosztów.
Jak działa magazyn energii?
Domowy akumulator, czyli magazyn energii, magazynuje energię elektryczną w celu późniejszego wykorzystania. Jego działanie można wyjaśnić w następujący sposób:
Ładowanie: Magazyn energii jest ładowany energią słoneczną produkowaną przez panele fotowoltaiczne. Gdy panele te produkują więcej energii elektrycznej niż wynosi zużycie, nadmiar energii jest gromadzony w magazynie energii.
Rozładowanie/zużycie: Po naładowaniu domowego magazynu energia z niego jest dostępna do wykorzystania w chwilach, gdy zużycie przewyższa ilość wytwarzanej energii, np. w nocy lub w pochmurne dni.
Automatyczne przeniesienie: Oprogramowanie domowego magazynu wykrywa awarie sieci energii elektrycznej i automatycznie przełącza się wtedy na zmagazynowaną energię, tak aby uniknąć przerwy w dostawie prądu.
Magazynowanie nadmiaru energii słonecznej może pomóc właścicielom zmaksymalizować własne zużycie energii słonecznej i zmniejszyć zależność od sieci elektroenergetycznej.
Obliczanie pojemności magazynu energii
Przy doborze odpowiedniego domowego magazynu energii ważną rolę odgrywają różne czynniki związane z pojemnością i mocą. Instalator powinien określić u klienta, jak będzie on użytkować magazyn energii. W tym celu można posłużyć się następującymi pytaniami i na podstawie odpowiedzi razem z klientem wybrać odpowiedni magazyn.
Ile wynosi obecne i przyszłe zużycie energii?
Pojemność magazynu należy dostosować do obecnego zużycia energii, ale musi on też odpowiadać ewentualnym planom na przyszłość. Czy niedługo rodzina się powiększy? A może dzieci opuszczą dom rodzinny? Planowany jest zakup basenu zewnętrznego? Rodzina przechodzi na gotowanie na kuchence elektrycznej?
Rozsądnie byłoby wziąć pod uwagę również samochód elektryczny ze względu na to, że jego też można używać jako domowego akumulatora. Co więcej, ma on znacząco większą pojemność niż magazyn energii. Z drugiej strony rozsądne może też być pominięcie samochodu w obliczeniach pojemności, ponieważ w przeciwnym razie użytkownik musiałby zakupić magazyn o dużo większej pojemności, co ogranicza stopę zwrotu z inwestycji.Jaką moc ma instalacja paneli fotowoltaicznych?
Niewystarczająca pojemność magazynu energii sprawia, że magazyn szybko się zapełnia i nadmiar energii słonecznej jest dostarczany z powrotem do sieci; tym samym zmniejsza się stopa zwrotu. Należy pomnożyć moc w watach każdego panelu fotowoltaicznego przez łączną liczbę paneli.
Jeśli jeszcze nie zainstalowano paneli fotowoltaicznych, należy określić obciążenie szczytowe lub maksymalną moc w watach. Robi się to poprzez zsumowanie mocy wszystkich urządzeń używanych w tym samym czasie, takich jak kuchenki mikrofalowe, suszarki, lampy i komputery. Suma ta jest wartością obciążenia szczytowego, które należy pokryć mocą i pojemnością domowego magazynu energii.
Mnożąc mocy w watach każdego urządzenia przez czas jego działania, uzyskujemy wartość energii na dzień wyrażoną w watogodzinach. Należy zsumować wszystkie wartości watogodzin, aby uzyskać łączną sumę. Ten szacunek jest prawdopodobnie zaniżony, ponieważ trzeba się jeszcze liczyć ze stratami związanymi z wydajnością. Należy więc pomnożyć sumę przez 1,5, aby uzyskać rzeczywistą wartość przy stratach systemu.Obliczanie dziennego zużycia energii
Przykład: Żarówki świecą się przez 5 godzin dziennie. Komputer działa przez 2 godziny dziennie. 120 x 5 + 300 x 2 = 1200 watogodzin. 1200 x 1,5 = 1800 watogodzin.
Warto doradzić klientowi magazyn energii budowany modułowo, zwłaszcza jeśli klient nie jest jeszcze pewien, jakie będzie jego zapotrzebowanie na energię w przyszłości. Taki magazyn w razie rosnącego zapotrzebowania można z łatwością rozszerzyć o dodatkowy moduł.Jak korzystać z magazynu energii?
Istotnym pytaniem do klienta jest to, w jakim kontekście wykorzystywany będzie magazyn energii. Czy ma służyć jako zapasowe źródło prądu w razie przerwy w dostawie energii? Czy ma utrzymywać działanie całego gospodarstwa domowego? A może magazyn energii ma być używany w warunkach braku dostępu do sieci? Wszystkie te czynniki mogą mieć wpływ na dobór pojemności, mocy i innych właściwości domowego magazynu energii.Czy system paneli fotowoltaicznych jest retrofitowy?
W przypadku systemu retrofitowego magazyn energii jest dodawany do już istniejącej instalacji paneli fotowoltaicznych. W większości przypadków konieczny jest wtedy oddzielny falownik, ponieważ już istniejący nie jest dwukierunkowy.
Jak obliczyć pojemność magazynu energii?
Przy instalacji paneli fotowoltaicznych o mocy 5 kWp pojemność magazynu energii wynosiłaby między 7,5 a 8 kWh (5 kWp x 1,5 w związku ze stratami systemu).
Jeśli codzienne zużycie energii jest wyższe, użytkownik może rozważyć instalację dodatkowych paneli fotowoltaicznych i zakup magazynu energii o większej pojemności.
Poniższa tabela pokazuje zalecaną pojemność magazynową dla danego zużycia energii elektrycznej. Przy przykładowym zużyciu wynoszącym 6000 kWh rocznie zaleca się klientowi magazyn energii o pojemności 9 kWh. Jeśli klient ma zamiar gotować przy użyciu energii elektrycznej lub przewiduje powiększenie rodziny, należy oszacować, o ile zwiększy się zużycie prądu i pomnożyć tę wartość przez 1,5.
Skutki zbyt dużej lub zbyt małej pojemności
Gdy magazyn energii ma zbyt dużą pojemność, w czasie zimowych miesięcy nie ładuje się do pełna ze względu na zbyt małą liczbę godzin światła dziennego. Z kolei podczas słonecznych letnich miesięcy magazyn się nie rozładowuje, ponieważ w ciągu dnia produkuje wystarczająco dużo energii i użytkownik może na bieżąco ją wykorzystywać. W związku z tym zbyt duża pojemność magazynu energii sprawia, że inwestycja dłużej się zwraca.
Gdy magazyn energii ma za małą pojemność, można zmaksymalizować własne zużycie energii do mniej więcej połowy. Gdy latem panele fotowoltaiczne wytwarzają dużą ilość energii, pojemność magazynu nie wystarcza do zmagazynowania całej energii.
Ile kosztuje magazyn energii do paneli fotowoltaicznych?
Ceny magazynów energii do paneli fotowoltaicznych mogą się znacznie różnić. Dzieje się tak dlatego, że koszt zależy od wielu czynników, w tym pojemności magazynu, marki i modelu, kosztów montażu i wszelkich dodatkowych składników. Oto kilka czynników, które wpływają na koszt magazynu energii:
Pojemność magazynu: dostępne są magazyny energii o różnych pojemnościach, mierzonych w kilowatogodzinach (kWh). Im większa pojemność, tym droższy jest zazwyczaj magazyn. Pojemność zależy od tego, ile nadmiaru energii słonecznej będzie w nim magazynowane.
Marka i model: Na rynku dostępnych jest kilka marek renomowanych producentów magazynów energii, m.in. SolarEdge, Huawei i Enphase. Każda marka i każdy model mają swoje własne cenniki i funkcje.
Koszty montażu: Koszty montażu mogą się znacznie różnić w zależności od sytuacji na miejscu montażu i złożoności instalacji. Jeśli nie posiadają Państwo wiedzy technicznej, konieczne może być skorzystanie z usług profesjonalnego instalatora.
Dodatkowe elementy: Jeśli nie mają Państwo jeszcze zamontowanej instalacji paneli fotowoltaicznych, trzeba będzie ponieść dodatkowe koszty paneli fotowoltaicznych, falownika, okablowania i urządzeń zabezpieczających. Z tego powodu koszty mogą znacznie wzrosnąć.
Koszty magazynów energii do paneli fotowoltaicznych wahają się w przybliżeniu od około tysiąca euro do dziesiątek tysięcy euro, w zależności od pojemności i konfiguracji. Dlatego zaleca się, aby dobrze określić swoje potrzeby – również na przyszłość – i dokładnie sprawdzić online dostępne opcje. Zachęcamy do porównywania ofert, marek i modeli oraz ewentualnej zgodności z zamontowaną instalacją. Rozwój magazynów energii postępuje bardzo szybko i ceny również mogą się znacznie zmieniać w czasie ze względu na stale rozwijającą się technologię. Dlatego zawsze należy się upewnić, że dysponują Państwo aktualnymi informacjami.