Jaki magazyn energii wybrać? Jak uniknąć pułapek?

Magazyn-energii-Huawei-LUNA2000-2

Jaki magazyn energii wybrać? Jak uniknąć pułapek?

Z roku na rok rośnie popularność magazynów energii. Są one znakomitym uzupełnieniem instalacji fotowoltaicznej, pozwalającym na zwiększenie autokonsumpcji energii i obniżenie rachunków. Jeśli zastanawiacie się, jaki magazyn energii wybrać – zapraszamy do lektury ostatniego artykułu z naszej serii.

W poprzednich artykułach omówiliśmy kilka tematów związanych z magazynami energii. Bez odpowiedzi pozostaje jednak najważniejsze pytanie – jaki magazyn energii wybrać, aby zapewnić nie tylko obniżenie rachunków za energię elektryczną, ale też cieszyć się bezawaryjnym działaniem i wydajnością która nie spadnie po paru latach.

Na polskim rynku dostępne są magazyny energii niemal wszystkich renomowanych producentów. Ilość modeli i ich parametrów może wprawić jednak w osłupienie każdego z nas. Jednocześnie są to urządzenia drogie, a taka inwestycja będzie zwracać się przez kilka lat. W związku z tym kluczowe jest zwrócenie uwagi na kilka aspektów, które pomogą podjąć odpowiedzialną decyzję.

W tym artykule omówimy kluczowe czynniki, jakie należy wziąć pod uwagę wybierając magazyn energii. Są nimi parametry techniczne, bezpieczeństwo, możliwość rozbudowy oraz jakość gwarancji i serwisu producenta. Zapraszamy także do lektury innych artykułów na temat magazynów energii na naszym blogu:

  1. Jak zbudowane są i jak działają magazyny energii?
  2. Jakie korzyści płyną ze stosowania magazynów energii?
  3. Jakie są zastosowania magazynów energii?
  4. Czy stosowanie magazynów energii jest bezpieczne?
  5. Jaki magazyn energii wybrać?

Istotne parametry techniczne magazynów energii

Technologia ogniw – jakie wybrać?

Sercem magazynu energii, jak każdego akumulatora, są ogniwa. Obecnie, w magazynach energii najczęściej stosuje się ogniwa z katodą litowo-żelazowo-fosforanową. Są one zarówno wydajne, jak i bezpieczne, a dzięki dużej popularności ich cena przez kilka ostatnich lat znacząco się obniżyła. W specyfikacjach technicznych magazynów energii są one oznaczane symbolem LFP lub LiFePO4.

Niektórzy producenci magazynów energii stosują ogniwa z katodą wykonaną z kobaltu, manganu i niklu. Takie ogniwa są najczęściej oznaczane jako Lithium NMC, a używane są np. przez markę LG, a także Tesla (w ich magazynie Powerwall). Takie ogniwa także są nowoczesne oraz wydajne, aczkolwiek uważa się je obecnie za nieco mniej trwałe od ognie LFP.

Biorąc pod uwagę trwałość ogniw, a także bezpieczeństwo ich stosowania, żaden z dwóch typów ogniw nie jest wyraźnie lepszy. Uważa się, że ogniwa LFP lepiej radzą sobie lepiej w niskich stanach naładowania, oraz że mniej się nagrzewają. Ma to znaczenie szczególnie podczas pracy przy dużym obciążeniu (gdy akumulator dostarcza energię elektryczną o mocy bliskiej maksymalnej).

Z kolei ogniwa NMC często charakteryzują się nieco niższą ceną. Wynika to choćby z ekonomii skali – są one obecne na rynku dłużej i koszt ich wytworzenia zdążył się zmniejszyć. Magazyny energii oparte na ogniwach NMC mają często także mniejszy rozmiar. Nie są to znaczne różnice, jednak warto mieć je na uwadze.

Sprawność akumulatora

Szukając magazynu energii należy skupić się na urządzeniach, oferujących jak najwyższy parametr sprawności. Wskaźnik ten określany jest procentowo przez stosunek ilości energii dostarczonej do magazynu energii celem jego naładowania, do ilości energii jaką możemy uzyskać z magazynu energii podczas zasilania urządzeń.

Obecnie większość renomowanych produktów na rynku oferuje wskaźnik sprawności na poziomie minimum 90%. Oznacza to, że użytkownik ma do dyspozycji 90% nominalnej pojemności akumulatora. Pozostałe 10% stanowi „koszt” wygenerowany przez sam fakt działania magazynu energii.

Drugim istotnym czynnikiem jest możliwość realnego użycia energii zgromadzonej w magazynie energii. Naładowany do 100% magazyn energii niekoniecznie „odda” całość tej energii. Wiele magazynów energii posiada limit, który w praktyce umożliwi użycie zaledwie 80-90% zmagazynowanej energii. W ich przypadku pełne rozładowanie może spowodować uszkodzenie ogniw.

Trzecim ważnym wskaźnikiem ilustrującym wydajność magazynu energii jest współczynnik C (zwany C-rate). Ilustruje on minimalny czas w jakim można bezpiecznie naładować oraz rozładować magazyn energii. Aby go obliczyć, należy znać pojemność akumulatora oraz generowaną przez niego maksymalną moc wyjściową.

Przykładowo, magazyn energii o pojemności 5 kWh oraz maksymalnej mocy wyjściowej 2.5 kW posiada współczynnik C-rate na poziomie 2 godzin. To minimalny czas w jakim możemy bezpiecznie taki magazyn energii w pełni naładować lub rozładować.

Pojemność magazynu energii – jak wybrać?

Przede wszystkim należy wziąć pod uwagę moc instalacji fotowoltaicznej oraz orientacyjny poziom zużycia energii przez podłączone urządzenia. Tylko w ten sposób dobierzemy optymalną pojemność i unikniemy przeskalowania urządzenia, co wiąże się ze zbędnym wydatkiem.

Dobrym punktem wyjścia jest generalna zasada, zgodnie z którą pojemność magazynu energii (liczona w kilowatogodzinach) powinna odzwierciedlać moc wyjściową modułu fotowoltaicznego (liczoną w kilowatopikach). W uproszczeniu zatem, dobór magazynu energii do instalacji o mocy 10kWp powinniśmy rozpocząć od wartości wyjściowej 10 kWh.

Najbardziej istotne jest zidentyfikowanie krytycznych urządzeń oraz oszacowanie ich rzeczywistych potrzeb w czasie. Do odbiorników krytycznych zazwyczaj zaliczają się urządzenia służące do ogrzewania (wody oraz wnętrz), chłodzenia (lodówka, klimatyzacja), zapewnienia dostępności (bramy i drzwi automatyczne) oraz minimum warunków życiowych (pralka, wybrane komponenty oświetlenia, ładowanie urządzeń przenośnych).

Polecamy każdemu wykonanie obliczeń dla własnego domu. Najprościej zsumować moc krytycznych urządzeń (przykłady powyżej) – szczególnie tych, które użytkujemy w ciągu dnia/nocy w sposób ciągły. Następnie policzmy, przez ile godzin w ciągu doby zasilane jest dane urządzenie. W ten sposób otrzymamy przybliżony dobowy pobór mocy każdego z urządzeń. Znając uśredniony pobór mocy w ciągu doby, a także moc posiadanej instalacji fotowoltaicznej, wykonanie symulacji jest dość proste.

Przykładowo, posiadając instalację fotowoltaiczną o mocy 5 kWp oraz magazyn energii o pojemności 10kWh i C-rate na poziomie dwóch godzin, jesteśmy w stanie naładować go w takim czasie przy użyciu 100% energii z uzysku fotowoltaicznego. Jeśli do dyspozycji będziemy mieć połowę uzysku z modułu PV, naładowanie magazynu energii potrwa cztery godziny. Następnie, taki magazyn energii będzie w stanie zasilać podłączone do niego urządzenia. Jeśli łączna suma mocy tych urządzeń wynosi 2 kW, magazyn energii o pojemności 10kWh i sprawności 100% zapewni im ciągłe zasilanie przez około 5 godzin. Przy sprawności 80%, czas ten skraca się do 4 godzin.

Bezpieczeństwo magazynów energii

Montaż i rozruch

Każde urządzenie elektryczne jest tak bezpieczne, jak bezpieczna jest jego budowa oraz montaż (przyłączenie do sieci). W przypadku instalacji fotowoltaicznych oraz magazynów energii absolutnie kluczowy jest wybór profesjonalnego instalatora. Większość problemów związanych z eksploatacją instalacji fotowoltaicznych oraz magazynów energii wynika z błędów popełnionych podczas montażu i przyłączenia do sieci.

W zależności od docelowego położenia magazynu energii (wewnątrz lub na zewnątrz), urządzenie powinno spełniać odpowiednie normy (klasy) szczelności. Większość magazynów energii zapewnia pyłoszczelność (szczelna obudowa zapobiega wnikaniu cząstek stałych z powietrza do wnętrza urządzenia), a także ograniczoną wodoszczelność. Wartości te odpowiadają w przybliżeniu klasie IP55. Jeśli jednak chcemy móc zainstalować magazyn energii na zewnątrz, warto wybrać urządzenie spełniające wyższą normę wodoodporności. Optymalna klasa ochrony to IP65 lub IP66 – oferuje ona całkowitą pyłoszczelność oraz odporność nawet na ulewne deszcze.

Jeśli chodzi o sam montaż magazynu energii, warto zwrócić uwagę jak producent urządzenia zabezpiecza wszelkie gniazda, jaki rodzaj złącz stosuje, oraz czy razem z urządzeniem dostarczany jest komplet kabli i przewodów. W przeciwnym razie nie możemy mieć pewności co do ich jakości i będziemy zdani jedynie na profesjonalizm ekipy instalacyjnej.

Użytkowanie

Użytkowanie magazynu energii, tak jak każdego innego akumulatora, wiąże się ryzykiem porażenia prądem a także zapłonem spowodowanym nadmierną temperaturą. Ryzyko porażenia prądem skutecznie minimalizuje się przez stosowanie szczelnych obudów oraz bezpiecznych złącz (np. MC4). Z kolei za eliminację ryzyka przegrzania ogniw, szczególnie podczas intensywnej eksploatacji, odpowiadają zastosowane czujniki temperatury oraz algorytmy reagujące na przekroczenie bezpiecznych limitów termicznych.

Wybierając magazyn energii koniecznie sprawdź, jakie rozwiązania stosuje producent w celu zapobiegania nadmiernemu przegrzaniu ogniw. Najlepsze magazyny energii są wyposażone w wiele czujników temperatury, zlokalizowanych bezpośrednio przy ogniwach. Niektórzy producenci stosują dodatkowe czujniki temperatury także w module zarządzającym magazynem energii. Warto zwrócić też uwagę, czy istnieje możliwość podglądu wskazań czujników w czasie rzeczywistym, na przykład w dedykowanej aplikacji lub na panelu kontrolnym w przeglądarce.

Raportowanie temperatury modułów baterii oraz zarządzania w portalu Huawei FusionSolar

Możliwość rozbudowy magazynów energii

Nawet najlepiej dobrany magazyn energii może z czasem okazać się nie wystarczający. Ilość urządzeń elektrycznych zasilanych w naszych domach ciągle się zwiększa. Nie inaczej będzie w przyszłości – wystarczy pomyśleć choćby o potencjalnej potrzebie ładowania samochodu elektrycznego lub instalacji dodatkowych urządzeń, takich jak klimatyzacja lub kocioł do grzania wody.

Jaki magazyn energii zapewni możliwość rozbudowy?

Ważną cechą magazynu energii jest możliwość rozszerzenia go bez konieczności zakupu kolejnego urządzenia. Aby zapewnić sobie tą elastyczność, warto wybrać magazyn energii o budowie modułowej. Wielu producentów oferuje urządzenia zaprojektowane tak, aby można było w łatwy sposób zwiększyć pojemność bez wymiany całego magazynu energii.

Możliwości elastycznego zarządzania pojemnością magazynu energii Huawei LUNA2000

A jeśli mowa o dodawaniu kolejnych modułów baterii do istniejącego magazynu energii, istotna również jest kwestia odpowiedniego zarządzania akumulatorami w różnym wieku. Niezależnie od obietnic producenta, będą one charakteryzować się różnymi wskaźnikami SoH (state of health). Istotne jest, aby system zarządzający magazynem energii potrafił w pełni wykorzystać dostępną pojemność każdego z akumulatorów, nie obniżając pojemności ani sprawności całego układu.

Gwarancja, serwis i awaryjność

Gwarancja na pojemność

Ponieważ, co do zasady działania, magazyn energii jest po prostu dużą baterią, efektywna (dostępna) pojemność ogniw baterii będzie się z czasem zmniejszać. Tempo utraty pojemności w czasie zależy nie tylko od typu zastosowanego ogniwa, ale także jakości jego wykonania.

Ponieważ planowany czas życia magazynu energii wynosi zazwyczaj minimum 10 lat, koniecznie warto zwrócić uwagę na gwarantowane wartości utrzymania pojemności w tym czasie. W zależności od producenta, po takim okresie możemy mieć do dyspozycji zaledwie 50% początkowej pojemności. Urządzenia wielu marek gwarantują utrzymanie 80% i więcej początkowej pojemności po 10 latach eksploatacji, jednak w przypadku mniej znanych producentów należy podchodzić do takich deklaracji z rezerwą.

Dostępność i jakość serwisu

Zgodnie z przepisami obowiązującymi na terenie Polski, każde urządzenie elektryczne musi posiadać minimum dwuletnią gwarancję. W przypadku instalacji fotowoltaicznych, a także magazynów energii, już na pierwszy rzut oka jest to wartość mało satysfakcjonująca. Jest ona także dużo krótsza, niż przewidywany okres zwrotu z inwestycji. Większość renomowanych producentów magazynów energii oferuje co najmniej 10-letni okres gwarancyjny. Jednak w zależności od marki, ta informacja nie zawsze oznacza to samo.

Warto sprawdzić, czy wskazywany okres gwarancji oznacza zobowiązanie producenta sprzętu (przez cały czas obowiązywania gwarancji), czy jedynie zobowiązanie dystrybutora. To istotne w przypadku urządzeń oferowanych przez firmy, które istnieją stosunkowo krótko na rynku. Pamiętajmy, że producent może wiele obiecać, ale po jakimś czasie marka może zniknąć z rynku i to dystrybutor będzie podmiotem odpowiedzialnym za realizację napraw. Stanowczo odradzamy wybór marek, które nie posiadają własnej sieci dystrybucyjnej na terenie Polski. Przy jakiejkolwiek awarii będziemy musieli zdać się na doraźną pomoc instalatora, lub konieczne może być wysłanie urządzenia do centrum gwarancyjnego producenta. Może ono znajdować się w innym kraju, a nawet poza Europą.

Najlepsi producenci magazynów energii nie tylko posiadają własną sieć dystrybucyjną w Polsce. Mają też wypracowane przejrzyste procedury serwisowe, a zgłoszenie awarii jest możliwe przy użyciu kilku kanałów komunikacji, także w języku polskim. Ponadto, 20-letnia gwarancja oferowana przez firmę istniejącą na rynku od 10 lat po prostu nie jest wiarygodna.

Podsumowanie

Wybór magazynu energii to jedna z najistotniejszych decyzji przy planowaniu niezależności energetycznej. Oprócz istotnych parametrów technicznych, równie ważne jest bezpieczeństwo użytkowania oraz jakość oraz warunki obsługi gwarancyjnej i serwisowej. Wielu producentów, zwłaszcza tych mniejszych lub mniej znanych, może oferować wyśrubowane parametry. Są one często jednak tylko teorią, która nie ma pokrycia w praktyce.

Wybierając magazyn energii należy kierować się zdrowym rozsądkiem. Są to urządzenia relatywnie drogie, zatem okres zwrotu z inwestycji będzie bezpośrednio związany z ich rzeczywistą wydajnością i bezawaryjnością. Nabywane urządzenie ma pracować nieprzerwanie przez wiele lat, bez istotnej utraty sprawności oraz pojemności.