Akumulatory do fotowoltaiki

Konieczność wykorzystywania energii solarnej stała się faktem. Rozwój technologiczny sprawił, że zapotrzebowanie na prąd wciąż rośnie i będzie rosło w kolejnych latach, jednak z oczywistych względów wykorzystywanie paliw kopalnych odchodzi do przeszłości.

Tekst MARIUSZ GÓRSKI

Pozyskiwanie energii z fotowolta­iki odznacza się sezonowością i dużymi fluktuacjami nawet w ciągu jednego dnia. Dlatego jej magazynowanie i przechowywanie stało się jednym z najbardziej palących wyzwań technologicznych. Tu w sukurs przychodzą akumulatory do fotowoltaiki. Czym są i jak działają?

JAK DZIAŁAJĄ AKUMULATORY DO INSTALACJI FOTOWOLTAICZNYCH?

Magazyny energii służą do akumulowania wyprodukowanych nadwyżek prądu do późniejszego wykorzystania, jednak już poza siecią energetyczną. Wykorzystywa­ne są w instalacjach typu off-grid, ale też on-grid. Akumulatory używane jako maga­zyny energii w fotowoltaice zbudowane są z ogniw galwanicznych. Są to ogniwa wtórne, które w przeciwieństwie do ogniw pierwotnych mogą być wielokrotnie ła­dowane i rozładowywane. Wszystkie do­stępne na rynku rodzaje akumulatorów elektrycznych gromadzą, a następnie uwalniają energię elektryczną dzięki od­wracalnym reakcjom chemicznym, które to zachodzą w elektrolicie i na połączeniu – granicy elektrolitu i elektrod.

Właściwie skonfigurowany magazyn energii zbiera nadwyżkę prądu wyprodu­kowaną przez moduły w ciągu dnia i jest w stanie oddać ją od razu wieczorem lub wczesnym rankiem, kiedy nowy cykl pro­dukcji jeszcze się nie rozpoczął ze względu na brak słońca. Tym samym akumulator po­zwala na efektywne zwiększenie autokon­sumpcji, a to przekłada się bezpośrednio na zwiększenie zysków prosumenta z instalacji fotowoltaicznej. Akumulator, a raczej cały ich zespół jest niezbędnym elementem instalacji off-grid, która pozostaje autono­miczna wobec sieci energetycznej. Duża liczba paneli produkuje duże nadwyżki prą­du, które muszą być gdzieś magazynowe, aby skutecznie zaspokajały potrzeby ener­getyczne wtedy, gdy słońca brak i zjawisko fotowoltaiczne nie zachodzi.

JAKI WYBRAĆ AKUMULATOR?

Istnieje kilka sposobów doboru wielkości akumulatora. Jeśli inwestor musi taką de­cyzję podejmować szybko, to najczęściej popełnia błąd i decyduje się na dobór ta­kiej samej mocy akumulatora jak moc instalacji PV. Przykładowo, jeśli instalacja fotowoltaiczna ma moc 8 kWp to decy­ duje się na zakup akumulatora 8 kWh. To błędne postępowanie. Moc i pojemność magazynu energii można dobrać dokład­niej. Jak? Dobór ten powinien opierać się na decyzji, co będzie zasilane awaryjnie i jak długo. Nie można bowiem oczekiwać, że magazyn energii pokryje całe zapotrze­bowanie energetyczne domu od kilku do kilkudziesięciu godzin. Zasilane mogą być tylko wybrane kluczowe elementy, takie jak lodówka, 2-3 gniazdka, kuchenka czy ogrzewanie w jednym lub dwóch wybra­nych pomieszczeniach. Taki akumulator powinien móc zakumulować od 25 do 50% dziennego zapotrzebowania na prąd w da­nym gospodarstwie domowym. I to zimą.

CZY TO SIĘ OPŁACA?

Jeśli prosument przez następne 15 lat będzie objęty starym systemem rozliczeń w ramach net-meteringu to zakup akumu­latora może wydawać się nieatrakcyjny finansowo. Jeśli jednak prosument prze­analizuje dokładnie tempo wzrostu cen prądu i weźmie pod uwagę konsekwencje nowego systemu rozliczeń w ramach net­-billingu i/lub chce użyć akumulatora jako zasilania awaryjnego, to jak najbardziej zakup tego urządzenia będzie opłacalny. Tym bardziej, że zapowiadane jest jego dofinansowywanie w ramach programu Mój Prąd.

JAKIE SĄ TYPY AKUMULATORÓW DO FOTOWOLTAIKI?

Akumulatory zwane dziś częściej magazy­nami energii to urządzenia, które przecho­wują i oddają prąd elektryczny wykorzy­stując do tego celu zjawiska chemiczne. Zachodzą one w elektrodach zanurzonych w elektrolicie.

Akumulatory żelowe. Są przykładem tego jak szybko rozwija się technologia. Jesz­cze nie tak dawno były nowością, dziś po­woli są wycofywane z rynku. Stosowany w nich elektrolit ma postać gęstego żelu. Głównymi zaletami są wysoka sprawność i szybki czas ładowania, a także możli­wość pracy w różnych położeniach i długi czas samorozładowania. Ten typ akumu­latora sprawdzi się najlepiej, gdy prosu­ment ma z niego zamiar zasilać sprzęty AGD i RTV.

Akumulatory litowo-jonowe. Technolo­gia litowo-jonowa to lekkość konstruk­cji, odporność na wibracje, nawet kilka tysięcy cykli ładowania i rozładowania, a jeśli o tym mowa, to akumulator może osiągnąć 80% mocy już po niespełna go­

dzinie ładowania. Małe ogniwa połączone w swego rodzaju paczki są sterowane przez elektronikę. Technologia ta dominu­je w dzisiejszej elektronice. Nic więc dziw­nego, że znalazła zastosowanie również w fotowoltaice do magazynowania energii słonecznej.

AKUMULATORY ŻELOWE – DOSKONAŁE ŹRÓDŁO ENERGII

A może jednak nie tak doskonałe? Gdy były nowością, chwalono je między innymi dlatego, że wolno się rozładowują i mogą pozostawać rozładowane nawet kilka miesięcy, co nie wpłynie na ich ponowny rozruch. Ceniono też to, że są fabrycznie przygotowane do użytku i nie trzeba ich uzupełniać elektrolitem. Wraz z rozwojem technologii dziś dostrzega się głównie ich dużą masę – są ciężkie. Problematyczna jest też ich mała liczba cykli ładowania oraz wąskie zakresy ładowania i rozłado­wania. Na współczesne potrzeby ich para­metry to za mało.

Akumulatory w technologii litowo- -jonowej radzą sobie dużo lepiej. Są one doskonałym rozwiązaniem dla firm. Przede wszystkim dlatego, że zapewnia­ją stabilność procesów technologicz­nych, szczególnie w sytuacjach, kiedy mamy do czynienia z automatyzacją produkcji. Nawet najmniejsze przerwy w dostawie prądu mogą prowadzić do poważnych zakłóceń, a w zwykłym gospodarstwie domowym skutkować uszkodzeniem często bardzo wartościo­wego osprzętu.

MONTAŻ I EKSPLOATACJA AKUMULATORÓW

By podłączyć magazyny do instalacji PV, potrzebne są same akumulatory i regula­tor ładowania dobrane odpowiednio do modułów fotowoltaicznych i ich wielkości. Wszystkim steruje regulator i elektronika. Jeżeli jednak prosument chce ładować magazyn bezpośrednio z PV, musi zasto­sować falownik hybrydowy.

Falownik hybrydowy pełni jednocze­śnie trzy funkcje. Pierwsza to oczywiście inwerter fotowoltaiczny, przekształcający prąd stały na przemienny. Druga to łado­warka akumulatorów. Natomiast trzecia to przetwornica konwertująca prąd DC na AC.

POPULARNE MARKI AKUMULATORÓW DO INSTALACJI FOTOWOLTAICZNEJ

SolaX jest jednym z absolutnych liderów rynku – marka jest dostępna w ponad 120 krajach. Magazyny składają się z wielu ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych (LFP, Li-FePO4) – to jedna z najbezpiecz­niejszych technologii na rynku.

LG Chem to jeden z najbardziej doświad­czonych producentów nowoczesnej elek­troniki i systemów akumulatorowych na świecie. Technologia Li-on umożliwia bardzo głębokie rozładowanie, o czym już wspominaliśmy.

Tesla Powerwall. Tesli jako marki nikomu chyba przedstawiać nie trzeba. Magazyn Powerwall sam wykrywa przerwy w do­stawie prądu i automatycznie staje się źródłem energii. To inteligentne rozwią­zanie współpracuje zarówno z siecią, jak i instalacją PV.

Enphase baterry to technologia solarna wprost z Doliny Krzemowej. Akumulatory te to technologia pamięci masowej trzeciej generacji. Mają budowę modułową bez czę­ści ruchomych i wszystkie są wyposażone w mikroinwertery dwukierunkowe. Dzięki czemu po sprawnym ich podłączeniu rów­nie szybko są w stanie podjąć pracę.

---