Podczas wyboru magazynu energii do instalacji fotowoltaicznej warto uwzględnić kilka istotnych aspektów, takich jak typ urządzenia oraz cel, jaki ma spełniać w danym systemie. Różne technologie magazynowania energii oferują odmienne właściwości, które wpływają na sposób działania, trwałość oraz sposób integracji z instalacją. Wśród dostępnych rozwiązań znajdują się m.in. akumulatory kwasowo-ołowiowe, litowo-jonowe, sodowo-jonowe, niklowo-kadmowe oraz modele przepływowe. W przypadku instalacji fotowoltaicznych największym zainteresowaniem cieszą się obecnie systemy litowo-jonowe, które łączą dużą pojemność z relatywnie niewielkimi rozmiarami. Mogą one pracować zarówno z prądem stałym, jak i zmiennym.
Przeczytaj także:
- Jaki kabel do fotowoltaiki wybrać? Jak obliczyć jego przekrój?
- Co to jest zestyk elektryczny w fotowoltaice?
- Produkcja wodoru z fotowoltaiki
Jakie są rodzaje magazynów energii?
Dekadę temu wybór magazynów energii był ograniczony głównie do technologii kwasowo-ołowiowej, która w tamtym czasie stanowiła standard w systemach przechowywania energii. Od tego momentu nastąpił dynamiczny rozwój w tej dziedzinie, a najczęściej wybieraną opcją do zastosowań domowych stały się baterie litowo-jonowe.
Choć obecnie to one dominują na rynku, w przeszłości nie było pewności, że właśnie ta technologia zyska największe uznanie. Wśród rozwiązań, które również miały potencjał, znajdują się baterie sodowo-jonowe, modele oparte na technologii niklowej, systemy przepływowe oraz nadal używane akumulatory kwasowo-ołowiowe.
Każdy z tych typów oferuje odmienne właściwości, co pozwala na ich zastosowanie w różnych konfiguracjach instalacji fotowoltaicznych. Różnice między technologiami dotyczą m.in. trwałości, kosztów, pojemności energetycznej oraz sposobu integracji z systemem. Dobór odpowiedniego rozwiązania powinien być poprzedzony analizą warunków eksploatacji oraz potrzeb użytkownika.
Baterie litowo-jonowe
Akumulatory litowo-jonowe, mimo że są na rynku od niedawna w kontekście domowego magazynowania energii, szybko zyskały popularność jako sprawdzone rozwiązanie do współpracy z instalacjami fotowoltaicznymi. Rosnące zainteresowanie elektromobilnością przyczyniło się do intensywnego rozwoju tej technologii, co pozwoliło na jej adaptację w systemach zasilania budynków.
Tego typu baterie charakteryzują się wysoką gęstością energetyczną oraz możliwością głębszego rozładowania bez utraty trwałości, co czyni je wyjątkowo efektywnymi w codziennym użytkowaniu. Dzięki tym właściwościom użytkownicy mogą korzystać z większej ilości zmagazynowanej energii. Przekłada się to na lepszą samowystarczalność energetyczną. W dzisiejszych realiach większość dostępnych magazynów energii do instalacji domowych opiera się na technologii litowo-jonowej. Choć nie jest to rozwiązanie całkowicie pozbawione ograniczeń, to jednak przewaga pod względem kosztów, sprawności i trwałości sprawiła, że inne technologie są wybierane znacznie rzadziej.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe
Akumulatory kwasowo-ołowiowe od dawna stanowią jedną z podstawowych technologii wykorzystywanych do magazynowania energii. Ich obecność na rynku sięga XIX wieku, co świadczy o ich trwałości i sprawdzonym działaniu w wielu zastosowaniach. Ze względu na swoją konstrukcję dobrze sprawdzają się w instalacjach niezależnych od sieci energetycznej oraz jako wsparcie w sytuacjach awaryjnych, gdy dochodzi do przerw w dostawie prądu.
Pomimo długiej historii użytkowania, technologia ta ma swoje ograniczenia. Urządzenia te charakteryzują się dużymi rozmiarami i mogą wymagać regularnej konserwacji, co nie zawsze jest wygodne w warunkach domowych. Choć początkowy koszt zakupu może wydawać się korzystny, częsta potrzeba wymiany sprawia, że całkowity koszt użytkowania staje się wyższy w porównaniu do nowszych rozwiązań.
Mimo że ich znaczenie w systemach fotowoltaicznych stopniowo maleje, wiele osób nadal decyduje się na ich stosowanie ze względu na znajomość technologii i długoletnie doświadczenie z jej eksploatacją. To właśnie poczucie przewidywalności sprawia, że w niektórych przypadkach akumulatory kwasowo-ołowiowe wciąż znajdują zastosowanie.
Baterie sodowo-jonowe
Technologia sodowo-jonowa zyskuje coraz większe zainteresowanie jako potencjalna alternatywa dla obecnie dominujących baterii litowo-jonowych w systemach magazynowania energii. Głównym atutem tego rozwiązania jest wykorzystanie sodu, który jest znacznie łatwiej dostępny i tańszy od litu. Z tego względu wiele uwagi poświęca się możliwościom dalszego rozwoju tej technologii, zwłaszcza w kontekście jej zastosowania w gospodarstwach domowych.
Jednym z wyzwań pozostaje większa masa baterii sodowo-jonowych, jednak w przypadku systemów stacjonarnych, takich jak domowe magazyny energii, nie stanowi to istotnej przeszkody. Pierwsze urządzenia wykorzystujące ten typ ogniw pojawiły się już na rynku, m.in. w Chinach, zarówno w pojazdach elektrycznych, jak i w domowych instalacjach.
Zespół badaczy z Uniwersytetu Stanforda wskazuje jednak, że przewaga cenowa sodu nie wystarczy do szybkiego zdobycia rynku. Gwałtowne spadki cen litu oraz rozwój produkcji akumulatorów litowo-jonowych utrudniają konkurencję. Przyszłość technologii sodowo-jonowej zależy więc nie tylko od kosztów surowców, ale przede wszystkim od postępu technicznego i opłacalności produkcji na większą skalę. Czy ta technologia znajdzie szerokie zastosowanie, okaże się w nadchodzących latach.
Baterie niklowo-kadmowe
Akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd) nie należą do najczęściej wybieranych rozwiązań w domowych systemach magazynowania energii, jednak znajdują zastosowanie w bardziej wymagających środowiskach. Po raz pierwszy pojawiły się pod koniec XIX wieku, a ich właściwości znacznie poprawiły się w latach 80. XX wieku, kiedy zwiększono ich zdolność do przechowywania energii. Dzięki wysokiej odporności na trudne warunki pracy i dużej trwałości, technologia ta zyskała uznanie w branży lotniczej oraz w zastosowaniach przemysłowych, gdzie niezawodność i żywotność są szczególnie istotne. Choć rzadko spotykane w instalacjach domowych, akumulatory te są nadal stosowane w dużych systemach, gdzie ich właściwości mogą zostać w pełni wykorzystane.
Akumulatory przepływowe
Technologia przepływowych magazynów energii stanowi jedno z nowszych rozwiązań w dziedzinie przechowywania energii elektryczne. Systemy wykorzystują ciekły elektrolit, który krąży pomiędzy dwoma oddzielnymi zbiornikami, umożliwiając zachodzenie reakcji chemicznych odpowiedzialnych za gromadzenie i oddawanie energii. Choć rozwiązanie to zyskuje coraz większe zainteresowanie, obecnie znajduje zastosowanie głównie w projektach o większej skali, takich jak systemy przemysłowe czy infrastruktura energetyczna. Większe rozmiary urządzeń i wyższe koszty wdrożenia sprawiają, że nie są jeszcze powszechnie stosowane w gospodarstwach domowych. Niemniej jednak, rozwój technologii może w przyszłości doprowadzić do szerszej dostępności również dla mniejszych instalacji.
Czy magazyn energii do fotowoltaiki może pełnić funkcję zasilania awaryjnego?
Magazyn energii może pełnić funkcję zasilania awaryjnego w przypadku przerwy w dostawie energii z sieci. Takie rozwiązanie wiąże się jednak z wyższym kosztem instalacji oraz mniejszą efektywnością ekonomiczną. Część pojemności baterii musi być bowiem stale zarezerwowana na potrzeby sytuacji awaryjnych, co ogranicza możliwości jej pełnego wykorzystania na co dzień. Im dłuższy czas pracy w trybie rezerwowym ma być zapewniony, tym większy margines bezpieczeństwa należy zachować.
Działanie instalacji w trybie awaryjnym uzależnione jest od mocy falownika, która stanowi górną granicę dla wszystkich podłączonych odbiorników – niezależnie od dostępności prądu z sieci. W praktyce nie stanowi to przeszkody dla podstawowych urządzeń, takich jak oświetlenie czy lodówka, ale może prowadzić do trudności przy uruchamianiu urządzeń o wyższych prądach rozruchowych, jak sprężarki czy silniki w klimatyzatorach i pompach ciepła.
W zależności od rodzaju falownika hybrydowego, dostępne są różne poziomy obsługi zasilania awaryjnego. W niektórych przypadkach funkcja ta jest całkowicie niedostępna, w innych możliwe jest ograniczone działanie magazynu energii elektrycznej, na przykład przy zmniejszonej mocy lub braku możliwości ładowania akumulatora z instalacji fotowoltaicznej. Najbardziej zaawansowane systemy pozwalają na ładowanie magazynu również w czasie pracy w trybie awaryjnym, co zapewnia większą elastyczność w zarządzaniu energią w sytuacjach kryzysowych.
