Kryteria oceny i procedury doboru domowego magazynu energii elektrycznej

Kryteria oceny i procedury doboru domowego magazynu energii elektrycznej

Stale rosnąca w ostatnich kilku latach popularność instalacji PV w Polsce niewątpliwie wpłynęła na rozwój zainteresowania magazynami energii. Wszystko za sprawą tego, iż instalacje PV w ciągu doby produkują zmienne ilości prądu z energii słonecznej w zależności od stopnia nasłonecznienia danego obszaru oraz pory dnia. Dodatkowo zakres wsparcia dla Prosumentów zdecydowanie się zmienił. Nie da się już magazynować energii w tzw. wirtualnym magazynie czyli w sieci. Jeśli zdecydujemy na się na domowy magazyn energii to na co należy zwrócić uwagę?

Magazyny energii elektrycznej w Europie i na świecie – dynamiczny rozwój rynku

Systemy magazynowania energii będą odgrywać fundamentalną rolę w integracji energii odnawialnej z infrastrukturą energetyczną i pomogą utrzymać bezpieczeństwo sieci poprzez kompensację bardzo dużych wzrostów wahań produkcji energii odnawialnej. Nasze zapotrzebowanie na energię w domach jest dziś coraz większe. Współczesny świat wyewoluował w kierunku uzależnienia się układów elektrycznych i elektronicznych. Rośnie też udział zmiennych w zakresie poziomu produkcji systemów OZE. To spowodowało duże zapotrzebowanie na aplikacje do magazynowania energii w zakresie od ogromnych systemów podłączonych do sieci na poziomie wytwórców i operatorów energii po małe indywidualne jednostki w domach i zakładach pracy. Przewiduje się rynek ten będzie coraz większy. Zagadnienie to przedstawiono na wykresie poniżej Szymański B.: Rola magazynów energii w rozwoju fotowoltaicznego rynku prosumenckiego i komercyjnego. Prezentacja podczas konferencji PV GIGACON - Nowoczesne farmy energii. 7 lipca 2022r. (https://www.gigacon.org/pv-gigacon---lipiec-2022)IRENA - International Renewable Energy Agency: Behind-the-meter batteries innovation landscape brief - https://www.irena.org/publications/2019/Sep/Behind-the-meter-batteries (dostęp - 10.2022r.)Pudlik T.: Zasady działania hybrydowych instalacji fotowoltaicznych i sieciowych z magazynami energii. Prezentacja podczas Kongresu Fotowoltaiki i Magazynowania Energii - PV CON 2022. 8-9.06.2022r. (https://pvcon.pl/pv-con-2022/)https://www.pv-magazine.com/2021/04/13/strong-growth-ahead-for-battery-storage/ (dostęp - 10.2022r.).

Kryteria oceny i procedury doboru domowego magazynu energii elektrycznejRys. 1. Przewidywany rozwój światowego rynku magazynów energii ze względu na ich zastosowanie https://www.pv-magazine.com/2021/04/13/strong-growth-ahead-for-battery-storage/ (dostęp - 10.2022r.)

Jeśli chodzi o technologię to w przypadku systemów przydomowych oczekuje się, że w najbliższym okresie segment litowo-jonowy będzie miał największy udział w rynku i będzie najszybciej rozwijającym się rynkiem z malejącymi kosztami akumulatorów litowo-jonowych i wysoką wydajnością. Ponadto polityka i przepisy dotyczące ochrony środowiska również napędzą wzrost rynku magazynowania energii litowo-jonowej w sektorze mieszkaniowym. Głównymi graczami na rynku mieszkaniowych magazynów energii są firmy: Huawei (Chiny), Samsung SDI Co. Ltd. (Korea Południowa), Tesla (USA), LG Chem (Korea Południowa), SMA Solar Technology (Niemcy), BYD (Chiny), Siemens (Niemcy), Eaton (Irlandia), Schneider Electric (Francja) i ABB (Szwajcaria). Co napędza tak opisany rynek magazynowania energii w układach przydomowych? Należy tutaj wskazać następujące czynniki https://www.solarpowerworldonline.com/2021/01/the-energy-storage-market-is-blowing-up-in-the-united-states/ (dostęp – 10.2022r.)https://www.cnbc.com/2019/12/30/battery-developments-in-the-last-decade-created-a-seismic-shift-that-will-play-out-in-the-next-10-years.html (dostęp - 10.2022r.)https://www.gramwzielone.pl/magazynowanie-energii/108365/ieo-magazyny-ciepla-to-swietne-rozwiazanie-dla-prosumentow (dostęp - 10.2022r.)https://www.gramwzielone.pl/energia-sloneczna/107108/magazyny-energii-zwieksza-oplacalnosc-domowej-fotowoltaiki (dostęp - 10.2022r.)https://wysokienapiecie.pl/39945-magazyn-energii-dla-domowej-fotowoltaiki-jak-wybrac/ (dostęp – 10.2022r.)https://www.bves.de/wp-content/uploads/2022/04/BVES-Branchenanalyse-2022_en.pdf (dostęp - 10.2022r.):

  1. Globalny ruch w kierunku odnawialnych źródeł energii na świecie. Szerokie poparcie dla energii odnawialnej i redukcji emisji napędza również przyjęcie rozwiązań w zakresie magazynowania energii. Jest to szczególnie widoczne w przemyśle oraz domach mieszkalnych.

  2. Modernizacja sieci energetycznych bez magazynów energii nie ma sensu. Rozwój magazynowania baterii idzie w parze z wysiłkami na rzecz modernizacji sieci, w tym z przejściem na inteligentne sieci. Magazyny energii pomagają uwolnić pełny potencjał inteligentnych technologii i na odwrót.

Kryteria oceny i procedury doboru domowego magazynu energii elektrycznej Rys. 1. Spadek cen akumulatorów litowo-jonowych o 80% w latach 2010-2017 - Bloomberg New Energy Finance, Lithium-Ion Battery Price Survey https://www2.deloitte.com/nl/nl/pages/energy-resources-industrials/articles/challenges-and-opportunities-of-battery-storage.html

  1. Spadek kosztów i poprawa wydajności magazynów energii - w szczególności w odniesieniu do akumulatorów litowo-jonowych. Segment ten napędza dodatkowo branża elektromobilności. Zmiany w tym zakresie będą się zwiększały w związku z efektem skali produkcji i wydajności.

  2. Uczestnictwo magazynowania energii w hurtowych rynkach energii elektrycznej. Magazynowanie energii może pomóc zrównoważyć sieć i poprawić jakość energii niezależnie od źródła wytwarzania. Prawie każdy kraj na świecie zmienia strukturę rynku hurtowego, aby umożliwić magazynom energii zapewnienie pojemności i usług pomocniczych w zakresie rynku energii.

  3. Polityka ukierunkowana na rozwój magazynów energii – trend ku niezależności energetycznej. Wiele krajów zwiększa systemy magazynowania energii odnawialnej, aby zmniejszyć zależność od importu energii, zwiększyć niezawodność i odporność swoich systemów oraz dążyć do założonych celów środowiskowych i dekarbonizacji. Liderami w tym zakresie są Chiny i USA.

  4. Finansowe zachęty dla instalacji magazynów energii. Wiele krajów zwiększa dostępność zachęt finansowych do inwestycji w magazyny energii. Odzwierciedla to rosnącą świadomość decydentów w zakresie korzyści, jakie może zapewnić magazynowanie energii w całym łańcuchu wartości energii elektrycznej.

  5. Stopniowe wycofywanie taryf gwarantowanych wsparcia OZE. Staje się to w niektórych krajach motorem wdrażania domowych magazynów energii, ponieważ klienci starają się uzyskać maksymalną wartość z instalacji PV na dachach w przypadku braku tych zachęt.

  6. Pragnienie samowystarczalności i bezpieczeństwa. Motywacje do zakupu systemów magazynowania energii nie mają charakteru czysto finansowego. Na przykład w Niemczech za motywacje uważa się pobudki ekologiczne, niezależność od systemów sieciowych. Podobnie, samowystarczalność jest silnym motorem napędowym we Włoszech, Wielkiej Brytanii i Australii.


Jakie parametry domowych magazynów energii są ważne?

W zakresie wyboru magazynu energii do swojego domu należy wziąć pod uwagę szereg czynników. Podaje się przede wszystkim parametry techniczne: moc układu, ilość magazynowanej energii, sprawność pełnego cyklu, powierzchnia zajmowana przez instalację, gęstość energii, okres eksploatacji, sposób przyłączenia do systemu energetycznego, poziom niezawodności. Nie mniej istotne są koszty inwestycyjne i eksploatacyjne (jednostkowe i całkowite). Inwestorzy biorą często pod uwagę stopień zaawansowania technologii magazynowania energii i jej wpływ na środowisko. W ramach przeprowadzonej analizy wybrano następujące parametry https://www.takomabattery.com/top-10-powerwall-manufacturers-for-home-energy-storage-in-the-world/ (dostęp – 10.2022r.)https://www.ees-europe.com/market-trends/five-countries-driving-growth-in-the-european-storage-system-market (dostęp - 10.2022r.)https://www.sonnenseite.com/en/energy/the-german-market-for-residential-energy-storage-systems-grows-by-one-third-in-the-first-half-of-2019/ (dostęp – 10.2022r.)https://magazynfotowoltaika.pl/podstawowe-parametry-przydomowych-magazynow-energii/ (dostęp – 10.2022r.)https://www.gramwzielone.pl/magazynowanie-energii/107939/jak-dobrac-magazyn-energiihttps://e-magazyny.pl/baza-wiedzy/akumulatory-w-instalacjach-fotowoltaicznych/ (dostęp – 10.2022r.):

  1. Moc znamionowa magazynu energii. W magazynach energii moc znamionowa jest parametrem, który określa ilość energii, jaką zdolne są dostarczyć w danym momencie zastosowane w nich najczęściej akumulatory litowo jonowe lub kwasowo-ołowiowe. Wyrażona jest ona w kilowatach (kW). Parametr ten jest o tyle istotny, iż w przypadku zbyt małej mocy znamionowej magazynu energii ilość urządzeń, jakie będzie on w stanie zasilić jednocześnie, jest znacznie ograniczona. Dlatego też tak istotne jest dobranie go pod względem indywidualnych potrzeb przyszłych użytkowników magazynu energii.

  2. Pojemność magazynu energii. Kolejną istotną kwestią jest pojemność urządzenia do magazynowania energii z instalacji fotowoltaicznej, określana także jako moc pojemnościowa lub po prostu moc magazynu. Wyrażana jest ona w kilowatogodzinach (kWh) i jest ona iloczynem napięcia, w jakim pracuje urządzenie magazynujące oraz amperogodzin baterii. Parametr ten wskazuje natomiast to, ile dany magazyn będzie w stanie jej skumulować. Warto wspomnieć, że pojemność magazynu energii może być swobodnie rozbudowywana poprzez dołożenie do jego instalacji kolejnej baterii połączonej szeregowo. W przypadku pojemności warto zwracać uwagę także na moc znamionową. Oba te parametry powinny być bowiem odpowiednio dobrane względem siebie, ponieważ magazyn energii bazujący na akumulatorach litowo jonowych o dużej pojemności oraz małej mocy znamionowej będzie w stanie zasilić niewielką ilość urządzeń, jednak przez długi czas. Z kolei ten o małej pojemności i dużej mocy znamionowej zasili nam dużą ilość urządzeń jednocześnie, jednak wyłącznie na krótko. Standardowa pojemność magazynu powinna być dobrana na podstawie średniego dziennego zapotrzebowania na energię elektryczną, z uwzględnieniem użytecznej pojemności magazynu, a nie jego pojemności nominalnej. Przy założeniu, że średnie dzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi np. 15 kWh, magazyn również powinien oscylować przy takiej wartości.

  3. Sprawność baterii. Decydując się na montaż magazynu energii, warto także pamiętać o tym, że ilość znajdującego się w nim prądu poprzez naładowanie baterii za pomocą instalacji PV nigdy nie jest odbierana w 100%. Wszystko zależy bowiem od sprawności zastosowanych w urządzeniu baterii. Dlatego też w ostatnich latach coraz popularniejsze stają się magazyny energii li-ion, oparte o akumulatory litowo-jonowe, których sprawność wynosi około 95%. Oznacza to więc, że z każdych 10 kWh dostarczonych do niego, będzie można z powodzeniem odebrać 9,5 kWh. Dla porównania akumulatory kwasowo-ołowiowe cechują się sprawnością na poziomie 75%.

  4. Głębokość rozładowania. Jeśli chodzi o możliwość wykorzystania ilości energii wyprodukowanej i zmagazynowanej w bateriach, ważna jest także głębokość rozładowania określana przez producenta. Wskazuje ona bowiem poziom, do jakiego w bezpieczny sposób mogą być rozładowane akumulatory litowo jonowe lub kwasowo ołowiowe, bez wpływu na jego pojemność i późniejszą sprawność. Wobec tego, jeśli zainstalowany magazyn energii posiada pojemność 10 kWh, a jego producent wskazał, że głębokość rozładowania wynosi dla niego 90%. Oznacza to więc, że nie należy rozładowywać akumulatora poniżej 2 kWh. Czyli jego użytkownicy mają do dyspozycji tylko 8 kWh energii pomimo 10 kWh znajdującej się w magazynie. Dodatkowo głębokość rozładowania wskazuje także na klasę zastosowanego akumulatora. Dlatego też im jej wartość jest wyższa, tym jest on droższy.

  5. Żywotność zastosowanej w magazynie energii baterii. Innym wartym uwagi podczas wybierania tego urządzenia jest natomiast żywotność baterii. Magazyny energii ładowane energią produkowaną za pomocą instalacji fotowoltaicznych za dnia oraz rozładowywane podczas zmniejszonej ich wydajności na przykład nocą, działają na podobnej zasadzie jak baterie w naszych telefonach czy laptopach. Każdy pełen cykl zmniejsza więc ich sprawność oraz pojemność. Dlatego też producenci magazynów energii najczęściej oferując na nie swoją gwarancję, określają ją nie tylko w latach, ale także ilości pełnych cykli ładowania. Przy czym należy wiedzieć, że obowiązująca z nich jest wyłącznie ta, która skończy się wcześniej. Wobec tego, jeśli nasz magazyn energii bazujący na akumulatorach litowo jonowych ma gwarancję na 10 lat oraz 8000 pełnych cykli (ładowania i rozładowania), jeśli w 8 roku jego użytkowania nastąpi 8001 pełen cykl, sprzęt nie jest już objęty gwarancją. Reasumując warto sobie zdawać sprawę, że niektórzy producenci wskazują długą gwarancję kalendarzową, natomiast zapisy w karcie gwarancyjnej wskazują krótsze zużycie magazynu z uwagi na ograniczoną liczbę cykli

  6. Fachowe wykonanie instalacji magazynowanie energii. Czynnik może nie związany z aspektami technicznymi samego magazynu. Jednak bardzo ważne jest aby instalacje magazynu wykonywał doświadczony instalator. Powinien on zagwarantować obsługę posprzedażową i wsparcie na etapie eksploatacji magazynu. Ważne jest również zagwarantowanie przez dostawcę kompatybilności magazynu energii z inwerterem oraz cała instalacją PV i domową instalacją domową - możliwość ewentualnej rozbudowy.

  7. Bezpieczeństwo eksploatacji magazynu energii. Temat bezpieczeństwa domowych magazynów energii jeszcze kilka lata temu był istotnym zagadnieniem. Wpływ na to miało stosowanie w magazynach energii baterii litowo-jonowych. Akumulatory litowe to relatywnie nowa technologia – zaczęto je wykorzystywać dopiero na początku lat 90. w urządzeniach przenośnych. Dla porównania – akumulatory kwasowo-ołowiowe miały swój debiut rynkowy około sto lat wcześniej. Przeładowanie akumulatorów litowych grozi pożarem, a ich przewożenie obostrzone jest warunkami dotyczącymi materiałów niebezpiecznych. Wszystko to powodowało, że w sytuacji, kiedy akumulatory litowo-jonowe zaczęto stosować w domowych magazynach energii, już nie jako małe jednostki w telefonie, kamerze czy laptopie, tylko jako zasobniki o znacznie większej pojemności, pojawiły się wątpliwości, czy nie stanowi to zagrożenia dla mieszkańców domu.

Podsumowanie

Jak wybrać magazyn energii? Na to pytanie nie ma idealnej odpowiedzi. Wszystko zależy od tego jakie dokładnie zapotrzebowanie na energię ma dany dom. Równie istotne jest to, ile energii elektrycznej potrafi wyprodukować we własnym zakresie dzięki instalacji PV i ile z tego musi magazynować, aby to było optymalne. Poniżej przedstawiono to zadnienie na schemacie. Dobór jest efektem szczegółowej analizy relacji pojemności magazynu, wielkości i charakterystyki godzinowej zużycia energii oraz w naszym domu oraz wielkości posiadanej instalacji PV.

Kryteria oceny i procedury doboru domowego magazynu energii elektrycznejRys. 3. Proponowane kryteria doboru magazynu energii w przypadku funkcjonowania instalacji PV Szymański B.: Rola magazynów energii w rozwoju fotowoltaicznego rynku prosumenckiego i komercyjnego. Prezentacja podczas konferencji PV GIGACON - Nowoczesne farmy energii. 7 lipca 2022r. (https://www.gigacon.org/pv-gigacon---lipiec-2022)

Warto zdawać sobie sprawę, że technologia magazynowania energii cały czas się rozwija. To dziś napisaliśmy w niniejszym artkule może za kilka lat być nieaktualne. Najpopularniejsze obecnie magazyny energii, składające się z akumulatorów LiFePo4, gwarantują długą żywotność, dużą liczbę cykli rozładowania, a ich sprawność sięga nawet 90%. Mają one mniejszą wagę i posiadają większą odporność na niskie temperatury niż rozwiązania sprzed kilku lat.

Zapraszam do obejrzenia wykładu na temat domowych magazynów energii

Źródła

  1. Szymański B.: Rola magazynów energii w rozwoju fotowoltaicznego rynku prosumenckiego i komercyjnego. Prezentacja podczas konferencji PV GIGACON - Nowoczesne farmy energii. 7 lipca 2022r. (https://www.gigacon.org/pv-gigacon---lipiec-2022)

  2. IRENA - International Renewable Energy Agency: Behind-the-meter batteries innovation landscape brief - https://www.irena.org/publications/2019/Sep/Behind-the-meter-batteries (dostęp - 10.2022r.)

  3. Pudlik T.: Zasady działania hybrydowych instalacji fotowoltaicznych i sieciowych z magazynami energii. Prezentacja podczas Kongresu Fotowoltaiki i Magazynowania Energii - PV CON 2022. 8-9.06.2022r. (https://pvcon.pl/pv-con-2022/)

  4. https://www.pv-magazine.com/2021/04/13/strong-growth-ahead-for-battery-storage/ (dostęp - 10.2022r.)

  5. https://www.solarpowerworldonline.com/2021/01/the-energy-storage-market-is-blowing-up-in-the-united-states/ (dostęp – 10.2022r.)

  6. https://www.cnbc.com/2019/12/30/battery-developments-in-the-last-decade-created-a-seismic-shift-that-will-play-out-in-the-next-10-years.html (dostęp - 10.2022r.)

  7. https://www.gramwzielone.pl/magazynowanie-energii/108365/ieo-magazyny-ciepla-to-swietne-rozwiazanie-dla-prosumentow (dostęp - 10.2022r.)

  8. https://www.gramwzielone.pl/energia-sloneczna/107108/magazyny-energii-zwieksza-oplacalnosc-domowej-fotowoltaiki (dostęp - 10.2022r.)

  9. https://wysokienapiecie.pl/39945-magazyn-energii-dla-domowej-fotowoltaiki-jak-wybrac/ (dostęp – 10.2022r.)

  10. https://www.bves.de/wp-content/uploads/2022/04/BVES-Branchenanalyse-2022_en.pdf (dostęp - 10.2022r.)

  11. https://globenergia.pl/jak-duzy-magazyn-energii-bedzie-odpowiedni-dla-domu-jednorodzinnego/ (dostęp – 10.2022r.)

  12. https://www.cleanenergyreviews.info/blog/best-solar-battery-systems (dostęp - 10.2022r.)

  13. https://www.gramwzielone.pl/magazynowanie-energii/104070/te-magazyny-energii-najczesciej-kupuja-niemieccy-prosumenci (dostęp - 10.2022r.)

  14. https://www.takomabattery.com/top-10-powerwall-manufacturers-for-home-energy-storage-in-the-world/ (dostęp – 10.2022r.)

  15. https://www.ees-europe.com/market-trends/five-countries-driving-growth-in-the-european-storage-system-market (dostęp - 10.2022r.)

  16. https://www.sonnenseite.com/en/energy/the-german-market-for-residential-energy-storage-systems-grows-by-one-third-in-the-first-half-of-2019/ (dostęp – 10.2022r.)

  17. https://www.raconteur.net/new-storage-technologies-for-energy-on-demand/ (dostęp – 10.2022r.)

  18. https://forsal.pl/artykuly/1017389,przelomowe-odkrycie-naukowcow-elektryczne-tankowanie-w-kilka-minut.html (dostęp -10.2022r.)

  19. https://www.irena.org/newsroom/articles/2020/Mar/Battery-storage-paves-way-for-a-renewable-powered-future (dostęp - 10.2022r.)

  20. https://wysokienapiecie.pl/68974-fotowoltaika-i-systemy-magazynowania-energii-nowe-przepisy-od-1-kwietnia-2022r/ (dostęp – 10.2022r.)

  21. https://www.gramwzielone.pl/magazynowanie-energii/108061/oplacalnosc-inwestycji-w-domowy-magazyn-energii-na-co-zwrocic-uwage (dostęp - 10.2022r.)

  22. https://www2.deloitte.com/nl/nl/pages/energy-resources-industrials/articles/challenges-and-opportunities-of-battery-storage.html (dostęp - 10.2022r.)

  23. https://www.caiso.com/Documents/EnergyStorage-PerspectivesFromCalifornia-Europe.pdf (dostęp - 10.2022r.)

  24. https://magazynfotowoltaika.pl/podstawowe-parametry-przydomowych-magazynow-energii/ (dostęp – 10.2022r.)

  25. https://www.gramwzielone.pl/magazynowanie-energii/107939/jak-dobrac-magazyn-energii

  26. https://e-magazyny.pl/baza-wiedzy/akumulatory-w-instalacjach-fotowoltaicznych/ (dostęp – 10.2022r.)

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
Zostań partenrem i sprzedawaj fotowoltaikę

Kontakt

Spytaj o bezpłatną wycenę lub umów się na spotkanie.

Zostaw nam swoje dane, a my oddzwonimy do Ciebie w przeciągu 24h. Nasz ekspert może przyjechać do Ciebie i omówić szczegóły przy ciepłej kawie i to całkowicie za darmo. Zapraszamy do kontaktu.

Flixenergy.pl

Zadzwoń lub napisz

56 665 14 00

kontakt@flixenergy.pl

Nasz adres

ul. Szosa Bydgoska 60a
87-100 Toruń

Nasze punkty obsługi klienta

Oddział Bydgoszcz

ul. Szajnochy 2
85-738 Bydgoszcz
56 665 15 50

godziny otwarcia:
poniedziałek - piątek ⟩ 10.00 - 18.00
sobota ⟩ 10:00 - 14:00

Oddział Przysiek k. Torunia

ul. Leśna 3b
87-134 Przysiek
56 665 15 51

godziny otwarcia:
poniedziałek - piątek ⟩ 9.00 - 17.00
sobota ⟩ 10:00 - 14:00

Ciasteczka


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
Akceptuj
ładowanie strony...