Instalacja fotowoltaiczna produkuje energię wtedy, gdy panele otrzymują odpowiednią ilość promieniowania słonecznego. Problem pojawia się wieczorem, w nocy albo podczas przerwy w dostawie energii z sieci. Właśnie dlatego coraz więcej właścicieli instalacji zastanawia się, jak gromadzić prąd z fotowoltaiki, aby zwiększyć autokonsumpcję i lepiej wykorzystać energię wyprodukowaną na własnym dachu. Najczęściej służy do tego domowy magazyn energii współpracujący z odpowiednio dobranym falownikiem.
Na czym polega magazynowanie energii z fotowoltaiki?
Nadwyżka wyprodukowanej energii może zostać skierowana do akumulatora zamiast od razu trafiać do sieci elektroenergetycznej. Magazyn ładuje się w ciągu dnia, a zgromadzona energia może być wykorzystana później, na przykład wieczorem, gdy instalacja PV produkuje już niewiele prądu.
Całym procesem zarządza system sterowania współpracujący z falownikiem i magazynem energii. W zależności od konfiguracji instalacja może najpierw zasilać bieżące urządzenia w domu, następnie ładować akumulator, a dopiero później przekazywać pozostałą nadwyżkę do sieci.
Takie rozwiązanie zwiększa udział energii zużywanej bezpośrednio na miejscu. Nie oznacza jednak całkowitego uniezależnienia się od sieci, ponieważ pojemność magazynu jest ograniczona, a zimą produkcja energii z paneli może być znacznie mniejsza niż latem.
Z jakich akumulatorów zrobić magazyn energii?
W nowoczesnych instalacjach domowych najczęściej stosowane są akumulatory litowo-jonowe, a szczególnie ogniwa wykorzystujące chemię LFP, czyli litowo-żelazowo-fosforanową. Rozwiązanie to jest popularne ze względu na dużą liczbę cykli pracy, stosunkowo wysoką sprawność i dobrą trwałość.
Akumulatory LFP są również uznawane za stabilniejsze termicznie niż część innych technologii litowych. Z tego powodu bardzo często znajdują zastosowanie w gotowych domowych magazynach energii.
Można spotkać także akumulatory kwasowo-ołowiowe, AGM oraz żelowe. Są zwykle tańsze przy zakupie, ale mają mniejszą użyteczną pojemność, gorzej znoszą głębokie rozładowania i zazwyczaj oferują mniejszą liczbę cykli niż nowoczesne rozwiązania litowe.
Budowanie magazynu z przypadkowo dobranych akumulatorów samochodowych nie jest dobrym pomysłem. Akumulator rozruchowy został zaprojektowany do krótkotrwałego oddawania bardzo dużego prądu, a nie do regularnego głębokiego ładowania i rozładowywania.
Jak dobrać pojemność magazynu energii?
Największy magazyn nie zawsze będzie najlepszy. Pojemność powinna odpowiadać ilości nadwyżek produkowanych przez instalację oraz rzeczywistemu zużyciu energii po zachodzie słońca.
Jeżeli gospodarstwo zużywa wieczorem około 5 kWh energii, magazyn o bardzo dużej pojemności może przez większość roku pozostawać niewykorzystany. Z kolei zbyt mały akumulator będzie szybko się napełniał, a większość nadwyżek nadal będzie trafiała do sieci.
Przy doborze warto przeanalizować roczne i dobowe profile zużycia. Szczególnie pomocne są dane z inteligentnego licznika albo systemu monitorowania falownika, ponieważ pokazują, kiedy energia jest produkowana i w jakich godzinach dom pobiera jej najwięcej.
Trzeba także zwrócić uwagę na pojemność użyteczną, a nie wyłącznie nominalną. System zarządzania baterią zwykle nie pozwala wykorzystywać całej zgromadzonej energii, aby chronić akumulatory przed nadmiernym rozładowaniem.
Czy magazyn energii może zasilać cały dom?
To zależy przede wszystkim od mocy urządzenia oraz sposobu wykonania instalacji. Sama duża pojemność akumulatora nie oznacza jeszcze, że będzie on w stanie jednocześnie zasilić płytę indukcyjną, pompę ciepła, piekarnik i inne urządzenia o dużym poborze.
Magazyn ma określoną moc ładowania i rozładowania. Jeśli odbiorniki wymagają większej mocy niż system może dostarczyć, konieczne będzie pobranie dodatkowej energii z sieci.
Przy projektowaniu warto więc rozpatrywać dwa parametry osobno: liczbę kilowatogodzin zgromadzonej energii oraz liczbę kilowatów mocy, którą bateria i falownik mogą dostarczyć do instalacji.
Jak korzystać z fotowoltaiki jak nie ma prądu?
Standardowa instalacja fotowoltaiczna podłączona do sieci zazwyczaj przestaje zasilać dom podczas awarii sieci. Jest to celowe zabezpieczenie, które chroni osoby pracujące przy liniach energetycznych przed napięciem pochodzącym z lokalnych instalacji.
Aby korzystać z energii podczas przerwy w dostawie prądu, potrzebny jest system posiadający funkcję zasilania awaryjnego. Może być ona określana między innymi jako backup, EPS albo zasilanie rezerwowe, zależnie od producenta urządzenia.
Taki układ wykorzystuje odpowiedni falownik, magazyn energii oraz element umożliwiający bezpieczne odłączenie budynku od sieci podczas awarii. Dopiero wtedy energia może zasilać wybrane obwody albo całą instalację domową, jeżeli system został odpowiednio zaprojektowany.
Nie każdy magazyn energii zapewnia taką możliwość automatycznie. Przed zakupem trzeba sprawdzić, czy dany falownik i bateria obsługują pracę wyspową oraz jak wygląda przełączenie podczas zaniku napięcia.
Czy fotowoltaika może działać podczas awarii bez akumulatora?
W niektórych specjalnie zaprojektowanych systemach możliwe są rozwiązania pozwalające zasilać określone odbiorniki bez klasycznego magazynu, jednak typowa instalacja on-grid nie działa w ten sposób. Jeżeli znika napięcie sieciowe, falownik wyłącza produkcję oddawaną do domowej instalacji.
Magazyn energii znacznie ułatwia stworzenie stabilnego zasilania awaryjnego, ponieważ może wyrównywać różnice między chwilową produkcją paneli a zapotrzebowaniem urządzeń.
Bez baterii wystarczyłoby chwilowe zachmurzenie, aby produkcja gwałtownie się zmniejszyła. Odbiorniki potrzebują natomiast stabilnego źródła energii, dlatego rozwiązania awaryjne są projektowane jako kompletny system, a nie wyłącznie zestaw paneli.
Jak długo dom może działać z magazynu energii?
Czas zasilania zależy przede wszystkim od pojemności baterii oraz mocy aktualnie używanych urządzeń. Przykładowo magazyn mający około 10 kWh energii użytecznej teoretycznie może zasilać odbiorniki o mocy 1 kW przez około 10 godzin.
W rzeczywistych warunkach należy uwzględnić straty podczas przetwarzania energii oraz ograniczenia systemu. Jeśli włączymy urządzenia o dużej mocy, bateria rozładuje się znacznie szybciej.
Podczas awarii warto więc ograniczyć pobór do niezbędnych odbiorników. Lodówka, oświetlenie, router, elektronika sterująca ogrzewaniem czy pompy obiegowe wymagają znacznie mniej energii niż płyta indukcyjna albo ogrzewanie elektryczne.
Co zrobić, żeby fotowoltaika się nie wyłączała?
Jeżeli instalacja wyłącza się podczas normalnej pracy sieci, najpierw trzeba ustalić przyczynę. Częstym problemem może być zbyt wysokie napięcie po stronie sieciowej, szczególnie w miejscach, gdzie działa dużo instalacji PV i jednocześnie występuje niewielkie lokalne zużycie energii.
Falownik ma obowiązek pracować w określonych granicach parametrów sieci. Jeśli napięcie przekracza dopuszczalny poziom, urządzenie może czasowo ograniczyć moc albo się wyłączyć. Nie należy samodzielnie zmieniać ustawień zabezpieczeń poza wartości dopuszczone dla pracy z siecią.
Pomóc może zwiększenie autokonsumpcji, czyli wykorzystywanie większej części energii wtedy, gdy instalacja produkuje najwięcej. Można uruchamiać w ciągu dnia pralkę, zmywarkę, podgrzewanie wody, klimatyzację albo ładowanie samochodu elektrycznego.
Jeszcze skuteczniejszym rozwiązaniem może być magazyn energii, który przejmuje część nadwyżki zamiast kierować ją do sieci. Nie rozwiąże on jednak każdego problemu z napięciem, dlatego przy częstych wyłączeniach warto zgłosić sytuację operatorowi systemu dystrybucyjnego i zlecić sprawdzenie instalacji elektrykowi.
Dlaczego falownik wyłącza się przy wysokim napięciu?
Gdy wiele domów w tej samej okolicy jednocześnie produkuje więcej energii, niż lokalnie jest zużywane, napięcie w sieci może wzrastać. Problem występuje szczególnie w słoneczne dni, gdy instalacje pracują z dużą mocą.
Falownik monitoruje napięcie i inne parametry sieci. Jeżeli zostaną przekroczone wymagane limity, urządzenie musi zareagować zgodnie z zasadami bezpieczeństwa.
Częste wyłączenia nie powinny być rozwiązywane przez przypadkową zmianę parametrów falownika. Należy sprawdzić napięcia na poszczególnych fazach, poprawność instalacji oraz warunki przyłączenia do sieci.
Czy magazyn energii zapobiega wyłączaniu fotowoltaiki?
Może ograniczyć problem, ponieważ część nadwyżki zostaje skierowana do baterii zamiast do sieci. Dzięki temu instalacja w określonych godzinach oddaje mniej energii do systemu elektroenergetycznego.
Efekt zależy jednak od stanu naładowania akumulatora. Jeśli bateria jest już pełna, nadwyżka ponownie musi zostać zużyta w domu, ograniczona przez falownik albo wysłana do sieci, datego dobrze zaprojektowany system może dodatkowo sterować urządzeniami domowymi. Nadmiar energii może na przykład uruchamiać grzałkę w zasobniku ciepłej wody albo ładowanie samochodu.
Czy warto magazynować energię w ciepłej wodzie?
Nie każda nadwyżka musi zostać zapisana w akumulatorze. Jeśli w domu znajduje się elektryczny podgrzewacz wody, pompa ciepła albo grzałka w zasobniku, część energii można wykorzystać do przygotowania ciepłej wody użytkowej.
W takim przypadku energia elektryczna nie jest przechowywana bezpośrednio. Zostaje zamieniona na ciepło, które pozostaje w dobrze zaizolowanym zbiorniku i może być wykorzystane kilka godzin później.
Jest to stosunkowo prosty sposób zwiększania autokonsumpcji, szczególnie w gospodarstwach mających duże zużycie ciepłej wody. Nie zastąpi jednak magazynu energii, jeśli zależy nam na późniejszym zasilaniu urządzeń elektrycznych.
Czy można wykorzystać samochód elektryczny jako magazyn energii?
Technicznie jest to możliwe w systemach obsługujących dwukierunkowe przesyłanie energii, określane między innymi jako V2H lub V2G. Akumulator samochodu może wtedy nie tylko przyjmować energię, ale również oddawać ją do domu albo sieci.
Nie każdy samochód, ładowarka i instalacja obsługują jednak takie rozwiązanie. Potrzebna jest kompatybilność całego systemu oraz odpowiednie sterowanie.
Dla większości użytkowników znacznie łatwiejsze jest obecnie inteligentne ładowanie samochodu w godzinach dużej produkcji fotowoltaicznej. Dzięki temu pojazd pochłania nadwyżkę energii, nawet jeśli nie może jej później oddać do domu.
Gdzie powinien znajdować się magazyn energii?
Miejsce montażu powinno odpowiadać wymaganiom producenta baterii i falownika. Znaczenie mają przede wszystkim temperatura, wentylacja, wilgotność oraz możliwość bezpiecznego dostępu do urządzenia.
Nie należy montować baterii w przypadkowym miejscu narażonym na zalanie, bardzo wysoką temperaturę albo silny mróz, jeśli producent nie dopuszcza takich warunków.
Warto również uwzględnić wymagania przeciwpożarowe i zalecenia dotyczące odległości od innych urządzeń. Montaż najlepiej powierzyć instalatorowi znającemu wymagania konkretnego systemu.
Czy można samemu zbudować magazyn energii?
Technicznie jest to możliwe, ale wymaga dużej wiedzy dotyczącej akumulatorów, zabezpieczeń, prądów zwarciowych, komunikacji z falownikiem i systemów BMS. Błąd może prowadzić do uszkodzenia sprzętu, pożaru albo porażenia prądem.
Gotowe magazyny energii mają system zarządzania baterią kontrolujący temperaturę, napięcia poszczególnych ogniw, prąd ładowania i poziom rozładowania. Współpracują również z konkretnymi falownikami poprzez odpowiednie protokoły komunikacyjne.
Osoba bez doświadczenia elektrycznego nie powinna budować domowego magazynu z luźnych ogniw wyłącznie po to, aby obniżyć koszt inwestycji. Bezpieczeństwo instalacji o napięciu liczonym w setkach woltów wymaga profesjonalnego projektu i zabezpieczeń.
Jak zwiększyć wykorzystanie własnego prądu bez dużego magazynu?
Pierwszym krokiem może być przesunięcie zużycia energii na godziny największej produkcji. Pralka, suszarka, zmywarka czy podgrzewacz wody mogą działać automatycznie w środku dnia zamiast wieczorem.
Pomagają w tym inteligentne gniazdka, systemy automatyki domowej oraz funkcje zarządzania energią dostępne w nowoczesnych falownikach. Można również sterować pompą ciepła albo ładowarką samochodową zależnie od aktualnej nadwyżki.
Takie działania są szczególnie przydatne przed zakupem baterii, ponieważ pozwalają poznać rzeczywiste potrzeby gospodarstwa. Może się okazać, że dzięki zwiększonej autokonsumpcji wystarczy mniejszy magazyn niż początkowo zakładano.
Jak gromadzić prąd z fotowoltaiki w praktyce?
Najbardziej uniwersalnym rozwiązaniem pozostaje domowy magazyn energii wyposażony w odpowiednio dobrane akumulatory, system BMS i kompatybilny falownik. Energia produkowana w ciągu dnia może wtedy zostać wykorzystana wieczorem, w nocy albo podczas awarii, jeśli instalacja posiada funkcję zasilania rezerwowego.
Warto jednak patrzeć na cały dom jak na jeden system energetyczny. Nadwyżki można kierować nie tylko do baterii, ale również do podgrzewania wody, pompy ciepła czy samochodu elektrycznego. Dzięki temu zmniejsza się ilość energii oddawanej do sieci bez potrzeby instalowania ogromnego akumulatora.
Odpowiedź na pytanie, jak gromadzić prąd z fotowoltaiki, zależy więc od sposobu zużywania energii w konkretnym gospodarstwie. Przed zakupem magazynu najlepiej sprawdzić profil produkcji i zużycia, a następnie dobrać pojemność, moc oraz funkcję zasilania awaryjnego do rzeczywistych potrzeb domu.
Źródło: www.force.org.pl
