W artykule opisujemy popularne zastosowania magazynów energii. Pokazujemy, w jaki sposób posiadając magazyn energii zyskać zapasowe zasilenie w przypadku awarii publicznej sieci energetycznej. Zdradzamy też, jak w praktyce wykorzystać magazyn energii do obniżenia rachunków za prąd.

Magazyny energii mogą być stosowane w systemach instalacji fotowoltaicznych. Świetnie sprawdzają się zarówno w instalacjach podłączonych do publicznej sieci energetycznej (on-grid), jak i kompletnie od niej niezależnych (off-grid). Pozwalają nie tylko na magazynowanie energii wytwarzanej przez panele fotowoltaiczne, ale także na eliminację negatywnych skutków rozliczania w systemie net-billingu.

Zapraszamy także do lektury innych artykułów z serii:

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?

Magazyny energii mają też kolosalne znaczenie w przypadku korzystania z taryf wielostrefowych w sieci operatora. Dzięki nim możemy ładować akumulator tanim prądem z sieci (np. w nocy). Skorzystamy z tej energii w okresie „szczytu”, kiedy chwilowa cena za kilowatogodzinę energii elektrycznej potrafi kosztować wielokrotnie więcej. Więcej informacji na temat potencjalnych oszczędności znajdziecie w artykule na naszym blogu – Korzyści ze stosowania magazynów energii.

Zastosowania magazynów energii są różne. W instalacjach podłączonych do publicznej sieci (on-grid) spełniają one dwa główne cele. Magazynują nadwyżki energii generowanej przez moduł fotowoltaiczny, a także zapewniają zasilanie w czasie przerw w dostawie energii elektrycznej. W instalacjach „wyspowych”, bez podłączenia do sieci operatora (off-grid), obok modułu fotowoltaicznego stanowią główne źródło energii elektrycznej.

Czym różni się net-metering od net-billingu?

Większość instalacji fotowoltaicznych jest w stanie produkować więcej energii, niż wynoszą chwilowe potrzeby gospodarstwa domowego. Pojawia się zatem pytanie – co zrobić z nadwyżką energii? Przed 2022 rokiem większość posiadaczy instalacji PV transferowało nadmiar energii do sieci operatora. W zamian, uzyskiwali oni „kredyt” do wykorzystania w przyszłości. W przypadku popularnych instalacji o mocy poniżej 10kW, było to najczęściej 80% przekazanej do sieci energii. Pozostała część pokrywała koszt eksploatacji sieci operatora oraz stanowiła wynagrodzenie za „magazynowanie” przesłanej energii.

Rozwiązanie to nazywa się net–metering. Operator sieci rozlicza w nim jedynie ilość przesłanej energii pomiędzy instalacją PV a siecią publiczną. Takie rozwiązanie było wygodne i relatywnie opłacalne dla posiadaczy instalacji. Po pierwsze, umożliwiało im nieskrępowaną produkcję nadmiaru energii, z gwarancją długoterminowego magazynowania. Energia uzyskana dzisiaj z instalacji PV była dostępna do wykorzystana w dowolnym momencie w ciągu rocznego okresu rozliczeniowego. Jedynym kosztem był wspomniany odsetek pobierany przez operatora. Po drugie, gwarantowało ono utrzymanie tych zasad przez 15 lat, co pozwalało prosumentom na racjonalne planowanie inwestycji w fotowoltaikę.

Minusem tego rozwiązania był potencjalny przepadek nie wykorzystanej nadwyżki po rocznym rozliczeniu „balansu”. Nie jest to jednak wielki problem – mowa o uzyskanej „za darmo” energii, której gospodarstwo domowe i tak nie jest w stanie zużyć.

Sytuacja zmieniła się jednak po I kwartale 2022 roku. Nowo przyłączane instalacje nie mogą już korzystać z opisanego wyżej schematu. W zamian zaproponowano inne rozwiązanie, tzw. net–billing. Nie jest to rozwiązanie równie korzystne dla posiadaczy instalacji PV. Zamiast rozliczania samej ilości przesłanej energii, operator sieci wprost „odkupuje” nadwyżkę energii. Różnica pojawia się w chwili, gdy uzysk z instalacji fotowoltaicznej nie zaspokaja potrzeb gospodarstwa domowego. Gdy z powrotem „odkupujemy” energię od operatora, jej cena jest już 2-3 razy wyższa. Co więcej, operator nie gwarantuje cen zakupu oraz odkupu w przyszłości – zależeć będą one od cen rynkowych.

Magazynowanie nadwyżki energii z fotowoltaiki w systemach on-grid

Spadająca opłacalność odsprzedaży nadmiaru energii elektrycznej nie musi jednak być problemem. Zamiast przekazywać nadwyżkę uzysku do sieci, bardziej opłaca się ją lokalnie zmagazynować w celu auto-konsumpcji. Takie lokalne magazynowanie nie oznacza przechowywania energii przez długi czas. Zazwyczaj nadwyżkę energii uzyskanej w ciągu dnia konsumuje się w porach wieczornych i nocnych. Wtedy cena energii z sieci operatora jest najwyższa, zatem oszczędności są niemałe.

W tym scenariuszu (zazwyczaj w instalacjach o relatywnie mniejszej mocy, na potrzeby pojedynczego gospodarstwa domowego) zazwyczaj stosuje się pojedynczy inwerter, jednak w celu zwiększenia mocy możliwe jest także podłączenie kaskadowe kolejnych inwerterów oraz baterii. Obecna generacja inwerterów Huawei SUN2000 umożliwia jednoczesne kaskadowe połączenie trzech urządzeń. To pozwala na elastyczną rozbudowę posiadanej instalacji w przyszłości. Jedynym ograniczeniem jest konieczność podłączenia inwerterów do sieci w tej samej fazie.

Przykładowy schemat modułu fotowoltaicznego oraz zastosowania magazynów energii z przyłączem do sieci:

Istotne elementy przedstawione na schemacie, przykład z wykorzystaniem paneli fotowoltaicznych Renevo i urządzeń Huawei:

A – moduł fotowoltaiczny Renevo
C – inwerter Huawei SUN2000
F – Huawei Smart Meter
H – magazyn energii Huawei LUNA2000
N – urządzenia w gospodarstwie domowym

Zapewnienie nieprzerwanego zasilania krytycznych urządzeń w czasie blackoutu

Wiele gospodarstw domowych znajduje się w lokalizacjach, gdzie stabilność sieci operatora nie jest optymalna. Często są to obszary wiejskie, gdzie infrastruktura energetyczna jest relatywnie stara. Do przerw w dostarczaniu energii dochodzi w czasie niekorzystnych warunków pogodowych lub okresowych przeciążeń. Wystarczy jedno drzewo powalone w czasie burzy, aby przerwać sieć dystrybucyjną i wywołać wielogodzinny lub kilkudniowy blackout.

W takich przypadkach posiadanie lokalnego magazynu energii chroni gospodarstwo domowe przed przerwami w zasilaniu. Inwerter, współpracując z dodatkowym urządzeniem Backup Box, jest w stanie samodzielnie przełączyć się pomiędzy źródłami energii – modułem fotowoltaicznym i siecią operatora. Dzięki temu nawet podczas przerw w dostarczaniu energii z sieci, gospodarstwo domowe może cieszyć się nieprzerwanym dostępem do energii elektrycznej. Po przywróceniu awarii system sam dokona powtórnego przełączenia, bez konieczności ingerencji użytkownika.

Co więcej, taki scenariusz pozwala na wyróżnienie zasilanych urządzeń uważanych za krytyczne. W razie wystąpienia przerwy w dostawie energii z sieci operatora, Backup Box zapewni im energię z modułu PV lub magazynu energii. W praktyce, najczęściej takimi urządzeniami są elementy systemu grzewczego (np. ogrzewanie pomieszczeń lub wody), chłodzącego (np. lodówka) oraz wybrane komponenty oświetlenia.

Również w tym scenariuszu możliwe jest kaskadowe połączenie maksymalnie trzech inwerterów, pracujących w tej samej fazie. Przykładowy schemat modułu fotowoltaicznego oraz zastosowania magazynów energii w tym scenariuszu:

Istotne elementy przedstawione na schemacie, przykład z wykorzystaniem paneli fotowoltaicznych Renevo i urządzeń Huawei:

A – moduł fotowoltaiczny Renevo
C – inwerter Huawei SUN2000
F – Huawei Smart Meter
H – magazyn energii Huawei LUNA2000
N – urządzenia nie będące krytycznymi
O – urządzenia krytyczne
P – Backup Box

Magazyn energii jako źródło energii w instalacjach off-grid

Trzeci scenariusz magazynowania energii ma miejsce w instalacjach, które użytkowane są bez jakiegokolwiek połączenia z publiczną siecią. Gdy moduł fotowoltaiczny generuje energię elektryczną, system pożytkuje ją na bieżące zasilanie urządzeń, a nadwyżkę magazynuje w magazynie energii. Gdy moduł fotowoltaiczny nie dostarcza wystarczającej ilości energii do zaspokojenia bieżących potrzeb, magazyn energii zapewnia dostawę energii, aby pokryć niedobór.

Należy starannie dobrać parametry instalacji off-grid, tak aby w długim okresie czasu uzysk z modułu fotowoltaicznego w połączeniu ze zmagazynowaną lokalnie energią zapewnił dopływ niezbędnej ilości energii elektrycznej. Szczególnie istotna jest pojemność magazynu energii – w miesiącach zimowych uzysk energii z fotowoltaiki będzie znacznie niższy niż w lecie.

W tym scenariuszu nie ma możliwości połączenia ze sobą kaskadowo kilku inwerterów. Moc instalowanego modułu fotowoltaicznego, inwertera, a także magazynu należy dostosować tak, aby zapewnić dostateczną ilość energii. Magazyny energii Huawei LUNA2000 można elastycznie rozbudować w przyszłości dzięki ich budowie modułowej – więcej na ten temat przeczytacie w artykule na naszym blogu – Budowa modułowa magazynów energii.

Przykładowy schemat połączenia modułu fotowoltaicznego i zastosowania magazynów energii bez przyłącza do sieci:

Istotne elementy przedstawione na schemacie, przykład z wykorzystaniem paneli fotowoltaicznych Renevo i urządzeń Huawei:

A – moduł fotowoltaiczny Renevo
C – inwerter Huawei SUN2000
H – magazyn energii Huawei LUNA2000
N – zasilane urządzenia

Podsumowanie

Zmiany w systemie rozliczania wymiany energii pomiędzy systemem fotowoltaicznym a publiczną siecią energetyczną mogą znacznie zmniejszyć opłacalność korzystania z sieci operatora jako długoterminowego magazynu nadwyżki energii. Posiadacze nowych instalacji fotowoltaicznych nie mogą już wybrać korzystnego rozliczenia w systemie net-metering. Jednym z najlepszych rozwiązań chroniących prosumentów przed zmniejszoną opłacalnością rozliczenia net-billing jest zainstalowanie lokalnego magazynu energii.

W naszej serii artykułów na temat magazynów energii odpowiadamy na najważniejsze pytania, które powinien zadać sobie każdy kto rozważa instalację magazynu energii:

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?

W niniejszym artykule przedstawiliśmy trzy najpopularniejsze zastosowania magazynów energii, wraz z przykładowymi schematami kompletnego systemu zasilania. Niezależnie od potrzeb oraz wybranego wariantu, panele fotowoltaiczne Renevo w połączeniu z urządzeniami Huawei zapewniają wydajną produkcję energii elektrycznej oraz realny zwrot z inwestycji.