Magazynowanie energii – na co zwrócić uwagę przy wyborze systemu dla domu lub firmy?
Bateryjne systemy magazynowania nie są nowością na rynku. Są to rozwijane i doskonalone już od wielu lat technologie przechowywania energii. Na rynku dostępne są różne technologie – np. kwasowo-ołowiowe, żelowe, litowo-jonowe, NMC, NCA, LiFePO4, a także magazyny wysokonapięciowe lub niskonapięciowe.
Na pierwszy rzut oka można mieć wrażenie, że magazyn o pojemności 10 kWh w tej czy innej technologii, tej czy innej mark,i to to samo. Nic bardziej mylnego. To tak, jakby powiedzieć, że każdy samochód z 4 kołami jest taki sam.
W każdej technologii bateryjnego magazynowania energii mamy po kilkadziesiąt modeli i dostawców. Systemy poszczególnych producentów a nawet tego samego producenta różnią się w istotnych szczegółach tak bardzo, że firma SOLSUM postanowiła napisać poradnik – taki „Wstęp do systemów magazynowania energii”
Bazując na naszym wieloletnim doświadczeniu, przedstawiamy, na co aktualnie zwrócić uwagę przy wyborze magazynu energii dla instalacji fotowoltaicznej. Pierwsze kompletne systemy zasilania oparte na magazynowaniu energii z instalacji fotowoltaicznej SOLSUM wykonywał już w 2012 roku m.in. dla całorocznych schronisk górskich oraz budynków mieszkalnych czy firm.
Co ciekawe, większość ważnych danych tego rodzaju urządzeń nie jest zawarta w karcie katalogowej czy instrukcji obsługi magazynu energii, dlatego każdy system magazynowania, który mamy w ofercie, był przez nas testowany w rzeczywistych warunkach.
Montaż magazynu energii. Źródło: SOLSUM.
Wybór technologii
Miejmy to z głowy: akumulatory kwasowo-ołowiowe, żelowe, AGM to w 99 proc. przypadków nie będzie optymalne rozwiązanie dla domu czy firmy. Technologia litowo-jonowa, LIFEPO4 oferuje tutaj znacznie większe bezpieczeństwo, żywotność, sprawność, a także kompatybilność z nowoczesnymi falownikami, więc na niej skupimy się w naszym poradniku.
System magazynowania energii dla budynku mieszkalnego. Źródło: SOLSUM.
Ile miejsca potrzebuję na domowy system magazynowania energii? Czy jest potrzebne specjalne wentylowane pomieszczenie i ile taki system waży?
Nowoczesne systemy oparte m.in. na technologii litowo-jonowej są szczelne, nie gazują, nie wymagają więc wentylacji i są dużo bardziej bezpieczne niż starsze technologie jak np. kwasowo-ołowiowe.
Dla przykładu akumulator litowo-jonowy wraz ze sterownikiem BMS o pojemności 11 kWh będzie ważył ok. 160 kg, a jego rozmiary wyniosą np.110 x 58 x 30 cm, czyli mniej niż typowa pralka czy zmywarka.
Magazyn energii. Źródło: SOLSUM
Tryb back-up i off-grid
Wielu producentów oferuje magazyn energii służący jedynie do zwiększenia autokonsumpcji energii, czyli głównie zużywania w nocy energii zgromadzonej w ciągu dnia, czy do funkcji tzw. peak shaving – bez zasilania odbiorników w razie awarii sieci.
Tryb back-up różni się w zależności od systemów, mamy dostępne automatyczne przełączniki sieć-wyspa (przerwowe lub bezprzerwowe), przełączenia ręczne, tryb back-up tylko dla wybranych obwodów gwarantowanych lub na zasilanie całego domu.
Większość tańszych systemów umożliwia zasilanie w trybie back-up do 1 kW na fazę. W przypadku normalnego gospodarstwa domowego włączenie np. czajnika o mocy 2000 W + kilku innych drobnych odbiorników będzie powodować wyłączenia całego zasilania w domu i restart systemu.
Zupełnie innym pojęciem jest tryb off-grid gdzie nie mamy dostępu do sieci publicznej i musimy się opierać tylko na systemie fotowoltaicznym z magazynem energii oraz opcjonalnie z dodatkowymi źródłami wspomagającymi jak wiatrak, turbina wodna lub źródłami zapasowymi jak agregat.
1 faza czy 3 fazy i obciążenie odbiorników
W zależności od systemu, z akumulatorów możemy zasilać odbiorniki 1- oraz 3-fazowe lub tylko 1-fazowe. Dodatkowo występują różnice pomiędzy danymi systemami w zakresie tego, ile faz może być zasilanych w trybie back-up.
Tryby pracy systemu
Są systemy, które pracują w jednym trybie fabrycznym, a są takie, które można indywidualnie dostosować poprzez zmianę trybów do danej sytuacji i priorytetów. Prostsze i tańsze systemy takich możliwości przełączenia pomiędzy różnymi trybami nie posiadają.
Wybrane tryby pracy:
Tryb I – w trybie tym energia elektryczna produkowana jest z instalacji fotowoltaicznej i pokrywa zużycie własne. Nadmiar energii jest wykorzystany do ładowania baterii lub wysyłany do sieci publicznej nN poprzez licznik dwukierunkowy w celu późniejszego jej odebrania np. w okresie zimowym.
Energia trafia bezpośrednio do odbiorników, następnie w przypadku nadmiaru energii do akumulatorów i w ostatniej kolejności nadmiar wypływa do sieci publicznej w celu późniejszego odzyskania na zasadzie ”opustów”. Priorytet: odbiorniki > bateria > sieć publiczna.
Tryb II – w nocy, kiedy energia nie jest już produkowana z PV, a baterie są już wystarczająco naładowane – może być wspólne zasilanie odbiorników włącznie z siecią publiczną nN. W pierwszej kolejności rozładowywane są akumulatory do zadanego poziomu i w przypadku niewystarczającej energii z akumulatorów funkcję dostarczania energii przejmuje sieć publiczna. Priorytet: bateria > sieć publiczna.
Tryb III – w przypadku awarii sieci publicznej nN system automatycznie przełącza się w tryb back-up.
Tryb zasilania awaryjnego wymaga zastosowania magazynu energii oraz specjalnego falownika, który umożliwi podtrzymanie zasilania urządzeń w gospodarstwie domowym w zależności od ich chwilowego obciążenia. Tryb pracy wyspowej jest załączany, gdy sieć publiczna jest odłączona. System zapewni zasilanie awaryjne z instalacji fotowoltaicznej PV lub wcześniej naładowanego akumulatora domowych odbiorników. W tym trybie (back-up) magazyn jest niezbędny. Zaleca się, aby obciążenia z domowych odbiorników były racjonalnie dobrane, gdyż w tym trybie odbiorniki są wspomagane tylko przez akumulatory i PV (jeśli jest produkcja z PV). Priorytet: PV > bateria > odbiorniki.
Tryb IV – baterie mogą być ładowane z sieci publicznej nN. Czas ładowania / moc ładowania można ustawić elastycznie poprzez aplikację zarządzająca pracą falownika. Priorytet: sieć publiczna > odbiorniki > bateria.
Czas przełączenia w trybie back-up
Począwszy od systemów bezprzerwowych o czasie przełączenia poniżej 10 ms do systemów, gdzie czas przełączenia wynosi do kilku minut. Często przy wyborze systemu klient nie przywiązuje do tego aż tak dużej uwagi, jednak w przypadku częstych zaników prądu i np. pracy z domu czas przełączania ma kluczowe znaczenie, również w przypadku firm, które mają maszyny wrażliwe na wyłączenia prądu. Wówczas każda przerwa w zasilaniu to koszty wznowienia produkcji i zepsutego materiału.
Sprawność i żywotność systemu
Sprawność całego systemu magazynowania energii to zazwyczaj przedział 85-97 proc.
Żywotność akumulatorów to z reguły 15-25 lat w zależności od systemu. Im wyższej jakości system, tym jego pojemność po latach będzie wyższa. Jest to więc dłuższa eksploatacja.
Kompatybilność z falownikami i możliwość rozbudowy w przyszłości
Nie każdy falownik hybrydowy będzie kompatybilny z każdym akumulatorem i odwrotnie.
Co więcej wiele systemów już zamontowanych, np. opartych o mikroinwertery, nie będzie można w łatwy sposób rozbudować o magazyn energii. Dodatkowo w zależności od systemu różne są minimalne pojemności akumulatorów, które będą optymalnie pracować z falownikiem danego producenta. Zazwyczaj jest to minimum 8-10 kWh pojemności dla akumulatorów wysokonapięciowych w systemach z pełnym trybem back-up/off-grid.
System magazynowania energii. Żródło: SOLSUM.
Moc zasilania odbiorników z akumulatorów i współpraca z agregatem, stacjami ładowania aut elektrycznych
Poniżej porównanie głównych parametrów dla 2 przykładowych systemów:
Dla przykładu, inny z wiodących producentów falowników oferuje system, w którym zasilanie odbiorników z akumulatorów to 3,3 kW jednofazowo i brak trybu back-up w wersji 3-fazowej, moc rozładowania odbiorników jest zależna od mocy falownika hybrydowego, więc taki system magazynowania bardziej nada się, ze względu na ograniczenia, do domku letniskowego niż do zasilania i pracy cyklicznej w gospodarstwie domowym.
Dodatkowo niektóre systemy magazynowania posiadają dedykowane stacje ładowania aut elektrycznych, które współpracują z magazynem energii i inteligentnym licznikiem, dzięki czemu możemy ładować auto w 100 proc. prądem ze słońca.
Bezpieczeństwo
Podobnie jak w przypadku fotowoltaiki liczy się tutaj czynnik ludzki oraz wysoka jakość sprzętu. Nie ma co liczyć na to, że najtańszy magazyn energii będzie miał taką samą żywotność, funkcje i bezpieczeństwo pracy, jak system droższy, więc nawet bardziej niż w przypadku paneli fotowoltaicznych nie warto kierować się jedynie ceną.
Technologia litowo-jonowa jest znacznie bezpieczniejszą technologią niż np. akumulatory kwasowo-ołowiowe z płynnym elektrolitem, które wymagają specjalnego wentylowanego pomieszczenia. Ogniwa litowo-jonowe są zarządzane przez precyzyjny system ładowania dbający o prawidłowe napięcia tych procesów.
System magazynowania energii dla celów przemysłowych. Źródło: SOLSUM.
Gwarancja i serwis
Od 2 do 10 lat gwarancji na akumulatory to aktualnie najczęściej spotykana oferta producentów. Warto sprawdzić, na co jest udzielana gwarancja, na jaki okres i co obejmuje, często jest to uzależnione od głębokości ładowania, temperatur, sposobu eksploatacji i wielu innych czynników, dlatego przy tańszych systemach wyegzekwowanie gwarancji bywa często bardzo trudne. Wiele rozwiązań to nowości firm, które produkowały dotąd falowniki, a ich doświadczenie w systemach magazynowania nie jest duże.
Doświadczenie
Tak jak pisaliśmy na wstępie, wiele ważnych parametrów nie wyczytamy z karty technicznej i nie przekaże ich handlowiec, ponieważ takich osób z doświadczeniem z różnymi systemami magazynowania energii jest zaledwie garstka. Dlatego wybierając systemy magazynowania energii, warto kierować się sprawdzonymi informacjami i praktyczną wiedzą.
Podsumowując, tylko dobrze zaprojektowany system wysokiej jakości, dobrany do potrzeb i wykonany przez firmę z wieloletnim doświadczeniem to gwarancja wieloletniej, bezpiecznej pracy.
SOLSUM to wykonawca i projektant systemów magazynowania energii. W naszym portfolio są projekty zrealizowane dla największych w Polsce systemów magazynowania energii w technologii litowo-jonowej oraz autonomicznych budynków mieszkalnych, schronisk górskich, firm czy obiektów infrastruktury technicznej.
Mamy na koncie także ciekawe projekty międzynarodowe – np. projekt i realizację autonomicznego systemu fotowoltaiki z magazynem energii dla budynków i na potrzeby odsalania wody morskiej na Wyspach Zielonego Przylądka.
Siedziba SOLSUM to budynek plusenergetyczny z systemem magazynowania o pojemności 130 kWh wykonanym na podstawie własnego projektu.
Projektowanie, montaż i serwis systemów PV i magazynów energii zapewniamy dla naszych klientów na terenie całej Polski.
Więcej o systemach magazynowania SOLSUM na stronie: https://solsum.pl/zestaw/solsum-max/
artykuł sponsorowany
