Zagadnienie magazynów energii staje ostatnio bardzo modne. Jest wskazywane na trend, przed którym nie ma odwrotu. W ostatnim programie wsparcia mój prąd 4.0 wskazano zresztą te systemy jak bardzo pożądane i mogące otrzymać dofinansowanie obok inwestycji w instalacje PV. Do czego są one potrzebne? Czy warto w nie zainwestować?
Rys. 1. Analiza światowego rynku magazynów energii: a) do 2030 roku połowa montowanych instalacji PV będzie wyposażana w magazyny energii [4], b) Zdecydowanym światowym liderem jest Tesla [13]
Mówimy tutaj zarówno o magazynach domowych jak również przemysłowych. Wg wielu źródeł globalna pojemność magazynowania energii w domach osiągnie 70 GWh do 2025 r. Zasadniczo systemy takie traktuje się z układem PV oraz pompami ciepła oraz samochodem elektrycznym jako całość systemu elektryfikacji obiektów mieszkalnych [4][8][13].Rys. 2. Rozdzielność funkcji w energetyce kontra system oparty na połączonym systemie energetycznym
W Polsce rynek magazynów energii dopiero raczkuje i ma go „rozpędzić” realizowany właśnie program Mój Prąd. Czy tak się stanie? Zobaczymy. Spójrzmy na rynek „za miedzą” tzn. rynek niemiecki. Według niemieckiego stowarzyszenia branżowego Bundesverband Energiespeicher (BVES) łączna pojemność magazynów energii w niemieckich domach na koniec 2020 r. miała wynosić 2,3 GWh. W tym roku, już w kwietniu osiągnęła blisko 2,3 GWh. W Niemczech pod koniec tego roku będzie już 700 tyś gospodarstw domowych z magazynami energii. Przyrosty roczne tego rynku wynoszą 50-60% [9].Rys. 3. Struktura rynku domowych magazynów energii - wzrost rynku magazynów energii w Niemczech [9]
Rys. 4. Struktura rynku domowych magazynów energii: - wartość rynku magazynów energii w Niemczech [9]
Energia elektryczna z sieci kosztuje prywatne gospodarstwa domowe w Niemczech natomiast około trzy razy więcej! Biorąc pod uwagę te warunki ekonomiczne, nie dziwi fakt, że liczba i pojemność nowo zainstalowanych systemów gwałtownie wzrosła w ciągu ostatnich pięciu lat. Oczywiście wsparły ten rozwój również dotacje. Według ostatnich danych nawet w trudnych warunkach pandemii COVID-19, w pierwszej połowie 2021 roku w Niemczech zainstalowano około 73 000 domowych systemów bateryjnych. To o 59% więcej niż w tym samym okresie poprzedniego roku [14]. W Niemczech rynek magazynowy zdominowało czterech producentów: marki Sonnen, BYD, E3/DC i Senec mają łącznie trzy czwarte udziału w rynku. Wszyscy pozostali producenci systemów pamięci masowej osiągają udziały w rynku poniżej 10% [12][15].Rys. 5. Podział rynku magazynów energii w Niemczech [12][15]
Na rozwoju niemieckiego rynku domowych magazynów energii najbardziej korzysta wywodzący się z Bawarii producent Sonnen, który ma blisko 1/5 rynku magazynów energii w Niemczech wartego już ponad 11mld EURO. BVES wskazuje również, że w Niemczech biorąc pod uwagę, że magazyny się produkuje oraz montuje to liczna miejsc pracy związana z tym sektorem wynosi blisko 20 000 etatów! Myślę, że to cenna wskazówka dla naszego rządu jak wspierać branże które z jednej strony są korzystne dla systemu energetycznego i generują miejsca pracy oraz wspierają rodzimych producentów [9].Rys. 6. Rozwój rynku domowych magazynów energii w Europie [14]
Magazyny energii dla prosumentów funkcjonujących w opuście na zasadach net meteringu
Wracając na polski rynek. Wydaje się analiza opłacalności wykorzystania magazynów energii będzie uzależniona przede wszystkim od formy rozliczania prosumenta. Pierwszym potencjalnym odbiorcą, którego przeanalizujemy w dzisiejszym artykule pod względem atrakcyjności magazynu energii będą dotychczasowi prosumenci funkcjonujący na zasadach net meteringu (u nas nazwano to opustem). Przypomnijmy tutaj zasady są czytelne przez następne 15 lat. W pierwszej kolejności energia produkowana przez instalację fotowoltaiczną jest zużywana na własne potrzeby a niewykorzystana energia trafia do sieci, z możliwością odbioru 80% energii w okresie 365 dni. Dla instalacji poniżej 10 kWp 80% energii oddanej do sieci można było odebrać i 70% nadwyżki dla instalacji od 10 do 50kWp. Każdy taki prosument ma już w zasadzie wirtualny magazyn energii (ładowany dodatkowo w układzie rocznym) nie musi go kupować operator pobiera jednak opłatę za jego wykorzystywanie (wcale niemałą) [6][7][16].
Takich prosumentów jest wcale niemało. Dane wskazują że mamy około 1 mln prosumentów rozliczających się z operatorem na zasadzie opustu. Inwestycja w magazyn energii odpowiedniej wielkości może bilans opłacalności poprawić przez zwiększenia tzw. poziomu autokonsumpcji, czyli wykorzystywaniu produkowanej energii na bieżąco, do zasilania wszelkich urządzeń elektrycznych. Przedstawiono to na schemacie poniżej. Czy gra jest warta świeczki? W Internecie pojawiło się już sporo analiz w tym zakresie. Zdania są podzielone. Ja skłaniam się ku tezie, że wydatek kilkudziesięciu tysięcy złotych na rzecz zwiększenia autokonsumpcji przez zastosowanie magazynu energii może być nieuzasadniony ekonomicznie.
Rys. 7. Przykład nastaw trybów ładowania i rozładowania magazynu energii dla domu jednorodzinnego w celu zwiększenia autokonsumpcji [16]
Autokonsumpcję możemy zwiększyć innymi metodami i taniej przez zastosowanie inteligentnych systemów sterowania do załączania sprzętów domowych w okresie maksymalnej produkcji z PV w ciągu dnia (zmywarki, pralki) lub zastosowanie magazynu energii w formie zbiornika ciepłej wody użytkowej (warunek jeden: sporo tej ciepłej wody użytkowej zużywamy np. rodzina 2+2).
Inne cechy magazynów energii w domach?
Jednak autokonsumpcja to nie jedyny cel, który uzasadnia zakup magazynu energii przez prosumenta. Domowe magazyny energii dają ich użytkownikom przede wszystkim dużo większą stabilność energetyczną. Pozwalają na unikanie powszechnych zjawisk, takich jak nagłe wzrosty i spadki obciążenia w sieci energetycznej. Dodatkowo posiadacze magazynów energii z odpowiednią funkcją back-up przy zaniku energii z sieci, nadal tę energię mają, tworząc tak zwaną wyspę energetyczną. Zapomnijmy o bezrefleksyjnie podawanych przykładach, że magazyn energii zasili nam przez dłuższy okres czasu np. kilku godzin cały dom z pompą ciepła lub innymi dużymi odbiornikami mocy!! Najczęściej ekonomicznie i technicznie jest to uzasadnione dla wydzielonych obwodów, a nie całego domu, ale funkcja nawet tak okrojona gwarantuje na bezpieczeństwo zasilania obwodów krytycznych: lodówka, elektronika, elektrycznie otwierana brama wjazdowa itd. [8]
Rys. 8. System funkcjonowania magazynu energii w celu zapewnienia autonomii energetycznej: back-up dla wybranych krytycznych odbiorników [2]
Rys. 9. System funkcjonowania magazynu energii w układzie różnic cen za energię elektryczną w ciągu doby [2]
Magazyny energii w systemie net bilingu mogą stać się jednym z najbardziej opłacalnych sposobów na zwiększenie autokonsumpcji. Dzięki nim nadwyżki energii, zamiast być sprzedane po niekorzystnym kursie, będą magazynowane i mogą zostać wykorzystane na własne potrzeby w godzinach, kiedy ceny energii są najdroższe. Dodatkowo coraz częściej będziemy też spotykać się z sytuacją, że magazyn będzie po prostu konieczny z uwagi na fakt, że sieć, będąca dziś w fazie rozbudowy, może nie być w stanie odebrać wytworzonej energii od prosumenta [8][10][11][16][17].Rys. 10. System funkcjonowania magazynu energii w układzie net bilingu – sprzedaż energii w godzinach w których ma ona wysoką cenę – wykres dla rynkowej ceny energii w Polsce w dniu 27 czerwca 2022 [2]
Podsumowanie
Przeciętny koszt magazynu dla przydomowej instalacji fotowoltaicznej o pojemności ok. 5-6 kWh wynosi około 20-25 tys. złotych netto, jednak im lepsze komponenty, większa pojemność i moc urządzenia, tym oczywiście wyższa cena końcowa. To kryterium na pewno zaporowe dla potencjalnych inwestorów w Polsce [8].
W przypadku chęci istotnego zwiększenia poziomu autokonsumpcji lub np. doładowywania auta elektrycznego czy hybrydowego należy rozważyć inwestycje w magazyny o pojemności 10–20 kWh. To bardzo duży wydatek! To jednak inwestycja z dłuższą stopą zwrotu, ale przy odpowiedniej konfiguracji może to być ruch niezwykle korzystny finansowo [6][8][10][12].
Stopy zwrotu z inwestycji w magazyny prosumenckie w Polsce są zmienne uzależnione od poziomu dotacji i kształtują się na poziomie 6–8 lat i na pewno będą się skracać [10][12]. Sądzę, że potrzebne są w Polsce działania samych operatorów na rzecz rozbudowy magazynów domowych. Tak dzieje się w innych krajach! Bazowanie na działaniach konsumentów nie spowoduje efektu skali. Przydałby się na rynku polski producent magazynów energii oferujący tańsze produkty – może nie super zaawansowane technologicznie, ale budowane pod polski rynek.
Jak będzie się rozwijał rynek domowych magazynów energii w Polsce? Trend jest dość przewidywalny. W ciągu najbliższych kilku lat analitycy przewidują, że ceny magazynów będą nadal spadać. Oczekuje się, że do 2030 r. cena akumulatorów litowo-jonowych osiągnie połowę tego, co jest dzisiaj. Z drugiej strony, obecnie rosnące ceny instalacji fotowoltaicznych i domowych systemów magazynowania baterii są uważane za przejściowy trend wywołany covidem oraz wojną na Ukrainie. Po dostosowaniu łańcuchów dostaw należy oczekiwać, że sytuacja w pewnym momencie musi się unormować.
Źródła
Ekspert ds OZE - dr inż. Adam Mroziński
Dr inż. Adam Mroziński - naukowiec, działacz na rzecz biznesu, dydaktyk.
Dr inż. Adam Mroziński - naukowiec, wspiera rozwój relacji uczelnia-biznes, dydaktyk. Autor patentów z zakresu ekologii i OZE nagradzanych na wystawach krajowych i międzynarodowych. Wykładowca Politechniki Bydgoskiej, Wydział Inżynierii Mechanicznej oraz Dyrektor Centrum Kompetencji - Interdyscyplinarnego Centrum Odnawialnych Źródeł Energii na PB
więcej informacji o autorze
Używamy plików cookies, aby ułatwić Ci korzystanie z naszego serwisu oraz do celów statystycznych. Jeśli nie blokujesz tych plików, to zgadzasz się na ich użycie oraz zapisanie w pamięci urządzenia. Pamiętaj, że możesz samodzielnie zarządzać cookies, zmieniając ustawienia przeglądarki.
Polityka Prywatności i Polityka Cookies