1. WSTĘP 


Zagadnienie magazynowania energii we własnym zakresie jest w centrum zainteresowania użytkowników instalacji fotowoltaicznych od samego początku ich pojawienia się. Nawet jeżeli korzystali oni z prosumenta i możliwości magazynowania energii w sieci energetycznej, to mimo korzystnej formy nadal wiązało się to z kosztem 20/30% energii. Co zrobić, aby nie płacić? Magazynować!  

ALE JAK?


2. RODZAJE MAGAZYNÓW ENERGII - CZYLI JAK MAGAZYNOWAĆ ENERGIĘ?


a) Grzanie wody z nadwyżek prądu. Na to są rozwiązania systemowe takie jak Wattrouter, albo ELWA-E. Jest to dobre rozwiązanie, ale nie zastosujemy go wszędzie i zawsze będzie się ograniczało do ciepłej wody. Takim „magazynem” nie zasilimy lodówki czy laptopa.  

b) Elektrownia szczytowo-pompowa. Super rozwiązanie… tylko musimy przy domu zbudować sobie małą górę. To drogie rozwiązanie zarezerwowane wyłącznie dla tych najbardziej zmotywowanych. 

c) Baterie chemiczne – to domyślne rozwiązanie które większości z nas przychodzi do głowy, kiedy słyszymy o bankach/magazynach energii. Rozwiązanie najbardziej uniwersalne, powtarzalne, proste we wdrożeniu, ale i najdroższe w przeliczeniu na kWh zmagazynowanej energii. 


3. OFFTOPIC O SAMYCH BATERIACH 


Bateria baterii nierówna. Jak więc dobrać akumulator? Zacznijmy może od tego, czego od niego oczekujemy: 

a) Częstego i głębokiego rozładowywania (w dzień ładujemy na maksa, wieczorem rozładowujemy prawie do zera) 

b) Wysokiej wydajności mocowej, żeby zasilały nie tylko długo, ale też wiele urządzeń jednocześnie.  

c) Długiej żywotności, czyli co najmniej 10, a jeszcze lepiej 20 lat. 

d) Bezpieczeństwa, żeby móc postawić je w domu/garażu i nie bać się, że pies wypije elektrolit, a byle awaria doprowadzi do poważnego, niepowstrzymanego pożaru. 

e) Wysokiej gęstości energii, żeby akumulator był możliwie jak najmniejszy i najlżejszy. 

Najpopularniejsze „duże” baterie, łatwo dostępne i w relatywnie przystępnych cenach, to akumulatory samochodowe (kwasowe). Taki o pojemności 0,72 kWh (akumulator samochodowy 60Ah) kosztuje ok 300 zł brutto, więc 7,2kWh (x10szt) to koszt 3000 PLN. Nie jest źle, tak więc dlaczego systemy magazynowania do PV kosztują 20-30 tyś PLN, a mają przecież 5/7/10kWh? Tu właśnie dochodzimy do technologii akumulatora, a więc spełniania przyjętych wcześniej założeń. Akumulatory tradycyjne nie są przystosowane do głębokiego ładowania i rozładowywania codziennie. Jeśli weźmiemy klasyczne akumulatory, to ich pojemność skończy się po kilku miesiącach – szacuje się, że 6-12 m-cy. Ponadto nie mamy do dyspozycji żadnej kontroli stanu akumulatora, więc jak jedno ogniwo / akumulator padnie, to prawdopodobnie cały system przestanie działać i czeka nas wymiana akumulatorów. Istnieją co prawda akumulatory tradycyjne do tzw. głębokiego rozładowywania, ale nadal nie jest to rozwiązanie na lata.  

Polecamy artykuł na ten temat: 
https://www.cleanenergyreviews.info/blog
/2014/9/7/clean-energy-storage-types-batteries
To jest jeden przykład zastosowanej w bateriach chemii, żeby unaocznić zjawisko.  

Rynek, znając kryteria, które sobie już określiliśmy, w 2021r. proponuje baterie LiFePO4 inaczej nazywane LFP.  


4. CO NAM DAJE MAGAZYN ENERGII?

Kiedy w Polsce zaczął się boom na fotowoltaikę, to wielu ludzi spodziewało się, że skoro energia elektryczna będzie pozyskiwana z modułów, to nawet jak energetyka wyłączy prąd to i tak w domu będzie światło. Tak nie będzie, bo trzeba jeszcze dodać do tego baterię.

I WTEDY BĘDZIE PRĄD, NAWET JAK ENERGETYKA GO WYŁĄCZY?

a) Dla wielu ludzi jest oczywiste, że magazyn energii zawsze posiada opcję zasilania awaryjnego. Należy pamiętać, że nie dzieje się tak w każdym przypadku. 

b) Oprócz tego magazyn energii zabezpiecza przed wyłączaniem się elektrowni PV w momentach szczytowej produkcji, czyli kiedy mamy do czynienia ze zjawiskiem podbijania napięcia. Co prawda nie możemy oddawać energii do sieci, ale możemy ładować własny akumulator 

c) No i największa zaleta, czyli większa oszczędność. Nie musimy się z nikim dzielić wyprodukowaną przez nas energią, a możemy spożytkować ją samemu. 

5. RODZAJE TOPOLOGII MAGAZYNOWANIA PRĄDU

Wbrew pozorom to nie jest kwestia tylko zamontowania baterii. Potrzebny jest również osprzęt energoelektroniczny do kontroli i obsługi. Przechodzimy więc do clue całej wycieczki. Magazynować możemy równolegle do instalacji fotowoltaicznej lub na jej bazie.  

AC Coupling - mam instalacje PV i chce mieć baterię 

Pierwszą grupą zainteresowaną rozbudową instalacji PV o bank energii są obecni prosumenci, którzy po doświadczeniu oszczędności chcą więcej … oszczędności. Jeżeli nie ma się do tego specjalnego inwertera to podobno się nie da. 

Właściwie to się da i nazywa się to AC Coupling, albo Retro-FIT.

Jest to rozwiązanie, w którym podłączamy drugie urządzenie do sieci AC (instalacja domowa) w dowolnym punkcie instalacji. Taki drugi inwerter, tylko podłączony do baterii, a nie paneli fotowoltaicznych. W zestawie potrzebny jest EnergyMeter, który: 

a) Jak wykryje wypływ energii do sieci, to zaczyna ładować baterie, tak żeby nadmiarem ładować magazyn energii. 

b) W przypadku wykrycia poboru prądu z energetyki uaktywnia inwerter i oddaje energie z baterii do użytku własnego.  

Innymi słowy nadmiar magazynuje, braki uzupełnia. 

Podsumowując zalety: 

a) Dodajemy, a nie wymieniamy. 

b) Łatwo dodać baterie do instalacji on-grid – montujemy zestaw, gdzie nam pasuje. 

c) Jest to najtańszy system magazynowania energii na rynku. 

Ewentualne wady: 

a) Dostępne tylko w odmianie 1 fazowej – do pełnej optymalizacji potrzebne są 3 – po jednym na każdą z faz (z wyjątkiem rozwiązania SolaX) 

b) Zasilanie awaryjne (backup) jeśli występuje, to tylko 1 fazowo i to małej mocy do 16A 

c) Ma niższą sprawność, bo DC z paneli przetwarzamy na AC, potem z AC ładujemy baterie (AC->DC) i z baterii robimy na końcu AC - 3 procesy przetwarzania energii – tu fizyki nie pokonamy. 

d) Potrzebny jest drugi inwerter 

Tak właśnie działa urządzenie typu Yetti – TeslaPowerWall. Yetti czyli wszyscy słyszeli, nikt nie widział.

DC COUPLING - FULL WYPAS

Po zmianie prawa z kwietnia 2022, które kończy złotą erę systemu upustów większość nowych instalacji będzie miało systemy zwiększające auto konsumpcje (czyli np. magazyny energii), albo będą przystosowane do współpracy z nimi. Skoro od początku projektuje się instalacje do współpracy z bateriami to do gry wchodzą inwertery hybrydowe. Są one oparte o DC Coupling, czyli prąd z paneli zaopatruje nasz dom w prąd, a górka ładuje baterie. Systemy zaopatrzone są w układ przełączający na zasilanie awaryjne i możemy w przypadku zaniku napięcia po stronie sieci całkowicie zasilać się z naszej fotowoltaiki i energii z magazynu (np. w nocy). Kompletne rozwiązanie! Jakieś ale? No właśnie żadnego, dlatego jest to wersja full wypas.  

Jeszcze słowo komentarza 

Da się zrobić systemy AC coupling, które działają z hybrydami i DC coupling, które dopinamy między panele, a inwerter. Technicznie nie ma do tego przeciwskazań, jednak wg. wiedzy autora rynek i jego rozwiązania przyjęły 2 opisane wyżej modele i nie ma innych implementacji. Nie oznacza to, że nie istnieją. Jeżeli wiecie, którzy producenci stosują coś innego, to skontaktujcie się z nami. 

6. PODSUMOWUJĄC


Trzeba sobie odpowiedzieć czego w danym momencie potrzebujesz, a dobry i wyedukowany instalator pomoże dobrać sprzęt, bo jak wynika z treści artykułu to wszystko nie jest jednowymiarowe, że kupujemy baterię i ona po prostu pracuje.

Każda kreska to kabel, przejdź się po domu i pomyśl, gdzie co postawisz/powiesisz. W praktyce wygląda to tak:

A to jest przecież wersja pokazowa w jednym pomieszczeniu, bo rozdzielnia główna pewnie jest w innymi pomieszczeniu niż będzie inwerter.  

Potrzebujemy miejsca i to nie byle jakiego – baterie muszą stać w dodatniej temperaturze, ważą 50-100kg i nie są małe. W domkach, gdzie nie ma pomieszczenia gospodarczego postawienie instalacji on-grid z magazynem może być kłopotliwe. 

Ten problem rozwiązuje propozycja SolaX-a, czyli system G4, gdzie wszystkie łączenia odbywają się w skrzynce kablowej zwanej matebox, która jest elementem obudowy inwertera. Do tego tylko baterie SolaX mogą pracować w ujemnych temperaturach, więc można zrobić ustawić je na zewnątrz. 

Zdobić nie będzie, ale przynajmniej nie szpeci. Nie masz miejsca w domu? Wystaw inwerter z bateriami na dwór. 

Treść na podstawie:
https://www.cleanenergyreviews.info/blog
/ac-coupling-vs-dc-coupling-solar-battery-storage

1. WSTĘP 


Zagadnienie magazynowania energii we własnym zakresie jest w centrum zainteresowania użytkowników instalacji fotowoltaicznych od samego początku ich pojawienia się. Nawet jeżeli korzystali oni z prosumenta i możliwości magazynowania energii w sieci energetycznej, to mimo korzystnej formy nadal wiązało się to z kosztem 20/30% energii. Co zrobić, aby nie płacić? Magazynować!  

ALE JAK?


2. RODZAJE MAGAZYNÓW ENERGII - CZYLI JAK MAGAZYNOWAĆ ENERGIĘ?


a) Grzanie wody z nadwyżek prądu. Na to są rozwiązania systemowe takie jak Wattrouter, albo ELWA-E. Jest to dobre rozwiązanie, ale nie zastosujemy go wszędzie i zawsze będzie się ograniczało do ciepłej wody. Takim „magazynem” nie zasilimy lodówki czy laptopa.  

b) Elektrownia szczytowo-pompowa. Super rozwiązanie… tylko musimy przy domu zbudować sobie małą górę. To drogie rozwiązanie zarezerwowane wyłącznie dla tych najbardziej zmotywowanych. 

c) Baterie chemiczne – to domyślne rozwiązanie które większości z nas przychodzi do głowy, kiedy słyszymy o bankach/magazynach energii. Rozwiązanie najbardziej uniwersalne, powtarzalne, proste we wdrożeniu, ale i najdroższe w przeliczeniu na kWh zmagazynowanej energii. 


3. OFFTOPIC O SAMYCH BATERIACH 


Bateria baterii nierówna. Jak więc dobrać akumulator? Zacznijmy może od tego, czego od niego oczekujemy: 

a) Częstego i głębokiego rozładowywania (w dzień ładujemy na maksa, wieczorem rozładowujemy prawie do zera) 

b) Wysokiej wydajności mocowej, żeby zasilały nie tylko długo, ale też wiele urządzeń jednocześnie.  

c) Długiej żywotności, czyli co najmniej 10, a jeszcze lepiej 20 lat. 

d) Bezpieczeństwa, żeby móc postawić je w domu/garażu i nie bać się, że pies wypije elektrolit, a byle awaria doprowadzi do poważnego, niepowstrzymanego pożaru. 

e) Wysokiej gęstości energii, żeby akumulator był możliwie jak najmniejszy i najlżejszy. 

Najpopularniejsze „duże” baterie, łatwo dostępne i w relatywnie przystępnych cenach, to akumulatory samochodowe (kwasowe). Taki o pojemności 0,72 kWh (akumulator samochodowy 60Ah) kosztuje ok 300 zł brutto, więc 7,2kWh (x10szt) to koszt 3000 PLN. Nie jest źle, tak więc dlaczego systemy magazynowania do PV kosztują 20-30 tyś PLN, a mają przecież 5/7/10kWh? Tu właśnie dochodzimy do technologii akumulatora, a więc spełniania przyjętych wcześniej założeń. Akumulatory tradycyjne nie są przystosowane do głębokiego ładowania i rozładowywania codziennie. Jeśli weźmiemy klasyczne akumulatory, to ich pojemność skończy się po kilku miesiącach – szacuje się, że 6-12 m-cy. Ponadto nie mamy do dyspozycji żadnej kontroli stanu akumulatora, więc jak jedno ogniwo / akumulator padnie, to prawdopodobnie cały system przestanie działać i czeka nas wymiana akumulatorów. Istnieją co prawda akumulatory tradycyjne do tzw. głębokiego rozładowywania, ale nadal nie jest to rozwiązanie na lata.  

Polecamy artykuł na ten temat: 
https://www.cleanenergyreviews.info/blog
/2014/9/7/clean-energy-storage-types-batteries
To jest jeden przykład zastosowanej w bateriach chemii, żeby unaocznić zjawisko.  

Rynek, znając kryteria, które sobie już określiliśmy, w 2021r. proponuje baterie LiFePO4 inaczej nazywane LFP.  


4. CO NAM DAJE MAGAZYN ENERGII?

Kiedy w Polsce zaczął się boom na fotowoltaikę, to wielu ludzi spodziewało się, że skoro energia elektryczna będzie pozyskiwana z modułów, to nawet jak energetyka wyłączy prąd to i tak w domu będzie światło. Tak nie będzie, bo trzeba jeszcze dodać do tego baterię.

I WTEDY BĘDZIE PRĄD, NAWET JAK ENERGETYKA GO WYŁĄCZY?

a) Dla wielu ludzi jest oczywiste, że magazyn energii zawsze posiada opcję zasilania awaryjnego. Należy pamiętać, że nie dzieje się tak w każdym przypadku. 

b) Oprócz tego magazyn energii zabezpiecza przed wyłączaniem się elektrowni PV w momentach szczytowej produkcji, czyli kiedy mamy do czynienia ze zjawiskiem podbijania napięcia. Co prawda nie możemy oddawać energii do sieci, ale możemy ładować własny akumulator 

c) No i największa zaleta, czyli większa oszczędność. Nie musimy się z nikim dzielić wyprodukowaną przez nas energią, a możemy spożytkować ją samemu. 

5. RODZAJE TOPOLOGII MAGAZYNOWANIA PRĄDU

Wbrew pozorom to nie jest kwestia tylko zamontowania baterii. Potrzebny jest również osprzęt energoelektroniczny do kontroli i obsługi. Przechodzimy więc do clue całej wycieczki. Magazynować możemy równolegle do instalacji fotowoltaicznej lub na jej bazie.  

AC Coupling - mam instalacje PV i chce mieć baterię 

Pierwszą grupą zainteresowaną rozbudową instalacji PV o bank energii są obecni prosumenci, którzy po doświadczeniu oszczędności chcą więcej … oszczędności. Jeżeli nie ma się do tego specjalnego inwertera to podobno się nie da. 

Właściwie to się da i nazywa się to AC Coupling, albo Retro-FIT.

Jest to rozwiązanie, w którym podłączamy drugie urządzenie do sieci AC (instalacja domowa) w dowolnym punkcie instalacji. Taki drugi inwerter, tylko podłączony do baterii, a nie paneli fotowoltaicznych. W zestawie potrzebny jest EnergyMeter, który: 

a) Jak wykryje wypływ energii do sieci, to zaczyna ładować baterie, tak żeby nadmiarem ładować magazyn energii. 

b) W przypadku wykrycia poboru prądu z energetyki uaktywnia inwerter i oddaje energie z baterii do użytku własnego.  

Innymi słowy nadmiar magazynuje, braki uzupełnia. 

Podsumowując zalety: 

a) Dodajemy, a nie wymieniamy. 

b) Łatwo dodać baterie do instalacji on-grid – montujemy zestaw, gdzie nam pasuje. 

c) Jest to najtańszy system magazynowania energii na rynku. 

Ewentualne wady: 

a) Dostępne tylko w odmianie 1 fazowej – do pełnej optymalizacji potrzebne są 3 – po jednym na każdą z faz (z wyjątkiem rozwiązania SolaX) 

b) Zasilanie awaryjne (backup) jeśli występuje, to tylko 1 fazowo i to małej mocy do 16A 

c) Ma niższą sprawność, bo DC z paneli przetwarzamy na AC, potem z AC ładujemy baterie (AC->DC) i z baterii robimy na końcu AC - 3 procesy przetwarzania energii – tu fizyki nie pokonamy. 

d) Potrzebny jest drugi inwerter 

Tak właśnie działa urządzenie typu Yetti – TeslaPowerWall. Yetti czyli wszyscy słyszeli, nikt nie widział.

DC COUPLING - FULL WYPAS

Po zmianie prawa z kwietnia 2022, które kończy złotą erę systemu upustów większość nowych instalacji będzie miało systemy zwiększające auto konsumpcje (czyli np. magazyny energii), albo będą przystosowane do współpracy z nimi. Skoro od początku projektuje się instalacje do współpracy z bateriami to do gry wchodzą inwertery hybrydowe. Są one oparte o DC Coupling, czyli prąd z paneli zaopatruje nasz dom w prąd, a górka ładuje baterie. Systemy zaopatrzone są w układ przełączający na zasilanie awaryjne i możemy w przypadku zaniku napięcia po stronie sieci całkowicie zasilać się z naszej fotowoltaiki i energii z magazynu (np. w nocy). Kompletne rozwiązanie! Jakieś ale? No właśnie żadnego, dlatego jest to wersja full wypas.  

Jeszcze słowo komentarza 

Da się zrobić systemy AC coupling, które działają z hybrydami i DC coupling, które dopinamy między panele, a inwerter. Technicznie nie ma do tego przeciwskazań, jednak wg. wiedzy autora rynek i jego rozwiązania przyjęły 2 opisane wyżej modele i nie ma innych implementacji. Nie oznacza to, że nie istnieją. Jeżeli wiecie, którzy producenci stosują coś innego, to skontaktujcie się z nami. 

6. PODSUMOWUJĄC


Trzeba sobie odpowiedzieć czego w danym momencie potrzebujesz, a dobry i wyedukowany instalator pomoże dobrać sprzęt, bo jak wynika z treści artykułu to wszystko nie jest jednowymiarowe, że kupujemy baterię i ona po prostu pracuje.

Każda kreska to kabel, przejdź się po domu i pomyśl, gdzie co postawisz/powiesisz. W praktyce wygląda to tak:

A to jest przecież wersja pokazowa w jednym pomieszczeniu, bo rozdzielnia główna pewnie jest w innymi pomieszczeniu niż będzie inwerter.  

Potrzebujemy miejsca i to nie byle jakiego – baterie muszą stać w dodatniej temperaturze, ważą 50-100kg i nie są małe. W domkach, gdzie nie ma pomieszczenia gospodarczego postawienie instalacji on-grid z magazynem może być kłopotliwe. 

Ten problem rozwiązuje propozycja SolaX-a, czyli system G4, gdzie wszystkie łączenia odbywają się w skrzynce kablowej zwanej matebox, która jest elementem obudowy inwertera. Do tego tylko baterie SolaX mogą pracować w ujemnych temperaturach, więc można zrobić ustawić je na zewnątrz. 

Zdobić nie będzie, ale przynajmniej nie szpeci. Nie masz miejsca w domu? Wystaw inwerter z bateriami na dwór. 

Treść na podstawie:
https://www.cleanenergyreviews.info/blog
/ac-coupling-vs-dc-coupling-solar-battery-storage