Jaki magazyn energii do fotowoltaiki – wzory, kalkulator, straty

Jaki magazyn energii do fotowoltaiki? To pytanie w rzeczywistości o to, jaka wielkość, pojemność magazynu energii odpowiadać będzie mocy instalacji fotowoltaicznej. Źle dobrany magazyn energii do fotowoltaiki skutkuje tym, że spada opłacalność inwestycji w energooszczędność. Zbyt duża pojemność magazynu to duży wydatek, który może nie zostać w pełni wykorzystany. Zbyt mała z kolei może nie wystarczyć do przechowania wszystkich nadwyżek energii wyprodukowanych przez instalację PV. 

Artykuł odpowiada na zagadnienia:

• kroki, jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki;
• straty finansowe, przy źle dobranym magazynie;
• wzory, jak obliczyć odpowiednią pojemność magazynu energii do danej mocy instalacji PV.

Źle dobrany magazyn energii do fotowoltaiki a opłacalność inwestycji i energooszczędność

Żeby poznać wartość, a właściwie straty inwestycyjne, wynikające ze źle dobranego magazynu do fotowoltaiki, zaczniemy od podstaw.   Jaką rolę pełni magazyn energii? Magazyn energii elektrycznej przechowuje nadmiarową energię wyprodukowaną przez zestaw fotowoltaiczny, aby później ją wykorzystać, na przykład w nocy czy podczas awarii sieci (jako zasilanie awaryjne). 

Mówiąc bardziej technicznie, jego rolą jest z jednej strony przyjmowanie, przechowywanie wyprodukowanej przez fotowoltaikę energii. A z drugiej strony – jej oddawanie na potrzeby gospodarstwa domowego. W takim kontekście tworzy się energooszczędność i opłacalność magazynu energii. Oto przykłady tego, co się dzieje, jak magazyn do fotowoltaiki zostanie źle dobrany:

 1. Niewykorzystana energia z fotowoltaiki przepada – inwestycja zwraca się dłużej

Inwestycja w panele fotowoltaiczne to nie jest wydatek na poziomie codziennych zakupów i w związku z tego typu wydatkiem naturalnie pojawia się oczekiwanie, żeby zwrot z inwestycji w tego typu pojawił się jak najszybciej. Jeśli magazyn energii jest o zbyt małej pojemności to nie pomieści całej nadwyżki wyprodukowanej energii przez fotowoltaikę. Skutek: część prądu zostanie oddana do sieci po nie zawsze korzystnej cenie, co zmniejsza opłacalność inwestycji w OZE.

2. Niedobory energii w kluczowych momentach

Inną konsekwencją, która ma związek z tą powyżej, że za mały magazyn energii może nie wystarczyć na zasilenie domu wieczorem, w nocy czy podczas awarii prądu. Oczywiście, możesz się wówczas ratować prądem z sieci. Jednak zwrot z poniesionych kosztów na montaż instalacji fotowoltaicznej czy na duet fotowoltaika i magazyn energii rozciągają się znacznie w czasie. A chyba nie o to chodzi.

3. Zwiększone koszty inwestycji przy przewymiarowaniu

Cena magazynu energii rośnie wraz z jego pojemnością – im większa pojemność magazynu energii, tym większa jego cena. Warto, by poniesione koszty się zwróciły. To kolejny powód, by skorzystać z pomocy, np. doradcy energetycznego, który pomoże dobrać magazyn do fotowoltaiki takiej pojemności, która będzie pasować do obecnych oraz przyszłych potrzeb “energetycznych” użytkowników domu.

4. Skrócenie żywotności baterii, a więc…dodatkowe koszty

Żywotność magazynu energii ma swoje ograniczenia. Ta wyrażana jest w latach albo w cyklach ładowania. Częste przeładowywanie lub głębokie rozładowywanie baterii (np. przy źle dobranej technologii lub pojemności) skraca ich żywotność. A co za tym idzie, pojawia się konieczność szybszej wymiany magazynu. Czyli dodatkowy koszt.

5. Problemy z kompatybilnością = dodatkowe koszty

Dobór magazynu energii do fotowoltaiki to nie tylko kwestia odpowiednio dobranej mocy. To także kwestia integracji i konfiguracji omawianego tu urządzenia. Magazyn niepasujący do rodzaju falownika (np. inwerter sieciowy zamiast hybrydowego wymaga wymiany . Często zgłaszają się do nas osoby, które dokonały zakupu na własną rękę. Klienci, którzy zdecydowali się na taki krok bez konsultacji z ekspertem, niejednokrotnie musieli ponieść dodatkowe koszty związane z adaptacją lub integracją magazynu energii z instalacją fotowoltaiczną. 

6. Brak możliwości rozbudowy

Brak możliwości rozbudowy magazynu energii lub instalacji PV może w przyszłości oznaczać konieczność kosztownej modernizacji całego systemu. 

7. Niższa efektywność i wydajność

Źle dobrany magazyn może działać z niską sprawnością (np. przez zbyt wysokie temperatury pracy, niedopasowany inwerter, zbyt niskie napięcie wejściowe). Efekt: większe straty energii i wciąż wysokie  rachunki mimo posiadania systemu fotowoltaicznego.

Jak dobrać magazyn energii do instalacji fotowoltaicznej, żeby się opłacało bardziej?

Co zrobić z nadwyżką energii z fotowoltaiki, jeśli nie zużyjesz jej na potrzeby gospodarstwa domowego? Rozwiązań jest kilka, ale tylko jedno z nich daje znaczące oszczędności. Tylko jedno przyśpiesza zwrot z inwestycji w fotowoltaikę czy w duet w postaci: fotowoltaika z magazynem energii. 

1. Nadmiarową energię z fotowoltaiki możesz przekazać do sieci energetycznej. Po prostu. W ramach tego rozwiązania w Polsce istnieją 3 modele rozliczeń:
   1. net-metering (niedostępny dla nowych prosumentów) – czyli system opustów, w którym nadwyżki energii są przesyłane do sieci energetycznej. Obowiązywał dla instalacji uruchomionych przed 1 kwietnia 2022 roku. Każdy prosument mógł odbierać tę energię w ciągu kolejnych 12 miesięcy, bez dodatkowych opłat;
   2. net-billing – obowiązkowy dla osób, które zainwestowały w fotowoltaikę od dnia 1 kwietnia 2022 roku. Prosument sprzedaje nadwyżki wyprodukowanej przez siebie energii, a w razie potrzeby ją kupuje. Należy zaznaczyć, że cena sprzedaży jest niższa niż cena kupna (ta zawiera m.in. opłaty dystrybucyjne), dlatego w tej opcji sprzedaż energii jest nieopłacalna.
   3. dynamiczne bilansowanie energii z fotowoltaiki z gwarancją 1:1 – w ramach tego modelu za każdy 1 kWh energii, który użytkownik fotowoltaiki wprowadza do sieci, odbiera dokładnie tyle samo. 1kWh za 1 kWh. Może ją odebrać na potrzeby pompy ciepła, by zimą ogrzewać dom. Jest on najbardziej opłacalnym rozwiązaniem w porównaniu do dwóch wcześniej omówionych opcji. 

2. Nadamiarową energię można przechowywać we własnym magazynie energii. Co to daje i jak działa w połączeniu z systemem zarządzania energią Columbus Intelligence?

• Nie tylko przechowuje energię, ale samodzielnie pobiera lub sprzedaje ją do sieci, tak by zapewnić Ci jak najwyższe oszczędności. To rozwiązanie, które działa na Twoją korzyść 24 godziny na dobę, przez cały rok.
• Zwiększenie autokonsumpcji – system automatycznie zarządza darmową energią z Twojej instalacji fotowoltaicznej, aby jak najefektywniej wykorzystać ją w Twoim domu.
• Obniżenie kosztów energii – Columbus Intelligence kontroluje ładowanie i rozładowywanie magazynu energii, gromadząc energię, gdy ceny są niskie, abyś mógł ją wykorzystać w godzinach, gdy ceny są wyższe.
• Maksymalizacja produkcji energii – dzięki zaawansowanemu zarządzaniu nadwyżkami energii, Columbus Intelligence zapewnia stabilną pracę Twojej instalacji, niezależnie od wahań napięcia w sieci energetycznej.
• Dostosowany do taryf wielostrefowych i dynamicznych – system automatycznie sprzedaje energię z Twojej fotowoltaiki, gdy ceny są najwyższe, a kupuje, gdy ceny spadają do minimum, co pozwala maksymalizować zyski i zmniejszać Twoje rachunki.

Magazynowanie energii to zatem inwestycja, która może znacząco zwiększyć efektywność energetyczną, oszczędności i opłacalność instalacji PV. Pod warunkiem, że proces ten realizowany jest z odpowiednio technologicznie zaawansowanym systemem zarządzania energią. W kolejnych sekcjach przyjrzymy się dokładnie, jak dobrać jego pojemność, jakie technologie są dostępne i na co zwrócić uwagę przy zakupie.

Pojemność magazynu czy moc magazynu?

Pytając, jaki magazyn do fotowoltaiki, pytasz o pojemność magazynu czy o moc magazynu? Wprowadzając to pytanie, chcemy zwrócić Twoją uwagę, że dobór magazynu do fotowoltaiki można dokonywać z perspektywy dwu wspomnianych tu pojęć.

Pojemność magazynu = ile energii elektrycznej może być w nim zgromadzone i mierzona w kilowatogodzinach (kWh). Ta miara sugeruje, ile magazyn może pomieścić niewykorzystanej energii wytwarzanej przez instalację fotowoltaiczną.

Natomiast moc magazynu = maksymalna szybkość jego ładowania i rozładowywania i mierzona w jest kilowatach (kW). Ta jednostka z kolei oznacza wydajność dostarczania energii z magazynu do urządzeń gospodarstwa domowego. A więc, ile w praktyce urządzeń jednocześnie może zasilić.

Jak się się do kwestii doboru magazynu energii do fotowoltaiki?

Wzory na to, jak obliczyć pojemność magazynu energii do fotowoltaiki

W branży OZE można znaleźć kilka metod wyliczania pojemności magazynu energii do fotowoltaiki.A) Mocy instalacji PV oraz/lub na B) zapotrzebowanie na energię elektryczną mieszkańców domu (także tę potrzebną w przyszłości). 

Spotykane są różne podejścia. Można spotkać ogólne zalecenie dotyczące 1 kWh pojemności magazynowania na 1 kW zainstalowanej mocy instalacji PV. Czyli dla instalacji 5–10 kWp przypada magazyn 5–10 kWh.

Wzór: moc instalacji PV = pojemność magazynu energii

Inne zwraca uwagę na to, że pojemność magazynu powinna być dostosowana do szczytowej mocy instalacji PV. Zaleca się przyjęcie wskaźnika od 1 do 1,5 kWh na każdy 1 kWp mocy szczytowej instalacji. Na przykład, dla instalacji o mocy 6 kWp, właściwy magazyn energii powinien mieć pojemność od 6 do 9 kWh (bo 6 x 1,5 = 9 kWh).

Wzór: moc instalacji PV x 1,5 = pojemność magazynu energii

Jeszcze inne podejście uwzględnia zapotrzebowanie energetyczne domu. Wówczas zapotrzebowanie roczne dzielimy przez liczbę dni (365). 

Wzór: zapotrzebowanie roczne domu / 365 = pojemność magazynu energii

No i ostatnie podejście ma na uwadze takie dobranie magazynu energii do fotowoltaiki celem zwiększenia autokonsumpcji., jakie warto wspomnieć, ma na celu gdy chcemy dobrać pojemność magazynu do zwiększenia autokonsumpcji. W tym przypadku przyjmuje się, że:

• średnie dzienne zużycie energii = suma rocznego zużycia energii / 365 dni;
• poziom autokonsumpcji – ile energii chcesz pokryć z magazynu (np. 0,5 dla 50%).

Wzór: średnie dzienne zużycie energii × poziom autokonsumpcji = pojemność magazynu (kWh)

Dobór pojemności magazynu energii to jednak znacznie szerszy temat, niż może się wydawać na pierwszy rzut oka. To decyzja, która powinna być podejmowana indywidualnie, z uwzględnieniem wielu czynników technicznych i użytkowych. Doświadczony doradca energetyczny bierze pod uwagę nie tylko Twoje obecne zużycie energii, ale również planowane zmiany – na przykład zakup pompy ciepła, klimatyzacji czy ładowarki do samochodu elektrycznego. 

Kluczowe znaczenie ma również charakterystyka domowych urządzeń elektrycznych, a także parametry posiadanej lub planowanej instalacji fotowoltaicznej. Uwzględnia się również taryfę energetyczną, sposób korzystania z energii w ciągu doby oraz ewentualną chęć wykorzystania magazynu jako zabezpieczenia awaryjnego (backup). Tylko kompleksowe podejście pozwala dobrać magazyn o pojemności, która będzie faktycznie opłacalna i dopasowana do Twoich potrzeb – teraz i w przyszłości.

Kroki, jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki (ujęcie bardzo ogólne)

Generalnie, dobór optymalnej wielkości magazynu energii nie jest prosty i ilu instalatorów tyle metod doboru magazynu do fotowoltaiki. 

W internecie można spotkać bardzo uproszczoną odpowiedź na interesujące nas. Mówi się, by – po pierwsze – zdefiniować średnie zapotrzebowanie domu na energię elektryczną w ciągu doby. A następnie określić uśrednioną, dobową ilość prądu wytwarzaną przez instalację fotowoltaiczną. I to wystarczy do tego, by dobrze dobrać magazyn energii do fotowoltaiki.

Są jednak i tacy prosumenci, dla których to podejście jest niewystarczające, gdyż pytań i zagadnień pojawia się więcej. W wersji mniej uproszczonej, żeby dobrać bank energii do PV należy określić, ale także wskazać, jaki będzie ostateczny koszt magazynu energii, należy wziąć pod uwagę:

• nie tylko obecną, ale i przyszłą cenę prądu;
• poziom zużycia prądu przez mieszkańców domu dziś, jak i w przyszłości;
• cenę zakupu i montażu magazynu energii danej marki,
• trwałość baterii magazynu energii,
• rozmieszczenie modułów fotowoltaicznych i moc instalacji PV,
• dostępność ewentualnych dofinansowań.

Jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki w 6 krokach (ujęcie bardziej precyzyjne)

Dobór magazynu energii do instalacji fotowoltaicznej wymaga czasem przeprowadzania audytu przez doradcę energetycznego. Poniżej przedstawiamy bardziej szczegółowo, jak do sprawy podejść.

1. Ustalenie średniego dziennego zużycia energii w domu

Dom to nie tylko budynek, ale także konkretna liczba osób i ich indywidualne potrzeby energetyczne. Kluczowe znaczenie ma to, ile energii elektrycznej zużywają obecnie oraz ile będą zużywać w przyszłości, np. gdy dzieci podrosną lub pojawią się nowe urządzenia elektryczne w gospodarstwie domowym. Zatem pierwszym krokiem jest dokładne zdefiniowanie ilości energii zużywanej przez domowników w ciągu dnia. Przejrzyj swoje rachunki za prąd z ostatnich miesięcy lub skorzystaj z systemów monitoringu zużycia energii, jeśli takie posiadasz. Zwróć uwagę na różnice między dniami roboczymi a weekendami oraz zwróć się na sezony grzewcze i miesiące letnie, gdy zużycie może się różnić. Weź pod uwagę, czy planujesz dołożyć inne energochłonne urządzenia..

2. Określenie nadwyżek energii do magazynowania

Następnie przeanalizuj, ile energii Twoja instalacja fotowoltaiczna produkuje w ciągu dnia i ile z tego zużywasz bezpośrednio. Różnica między produkcją a bieżącym zużyciem to potencjalna nadwyżka, którą można magazynować (np. na potrzeby ładowania samochodu wieczorem, gdy wrócisz z pracy). Warto tu uwzględnić zmienność produkcji w zależności od pory roku i warunków pogodowych.

3. Cel magazynowania energii – autokonsumpcja czy niezależność?

Zastanów się, jaki jest Twój główny cel posiadania magazynu energii. Czy jest to zwiększenie autokonsumpcji – czyli chcesz maksymalnie wykorzystać energię wyprodukowaną przez instalację PV i zmniejszyć rachunki, magazyn powinien być dostosowany do codziennych nadwyżek. Jeśli celem jest również większa niezależność energetyczna, potrzebujesz większego magazynu, który zapewni Ci zasilanie nawet podczas awarii sieci. 

4. Dobór optymalnej pojemności – ile kWh na kWp mocy instalacji?

Na ten temat wspomniano już w powyżej. Gdyż kwestię, jak wybrać magazyn energii do fotowoltaiki niektórzy sprowadzają do pytania o dostosowanie pojemności magazynu do mocy instalacji. Ale jak już wiesz, taka kalkulacja nie jest wystarczająca i należy skontaktować się z doradcą energetycznym.

5. Uwzględnienie strat magazynowania, czyli sprawność baterii

Pamiętaj, że procesy ładowania i rozładowywania baterii wiążą się ze stratami energii. Większość nowoczesnych magazynów ma sprawność na poziomie 90-95%, co oznacza, że niewielka część energii jest tracona podczas cyklu ładowania. Uwzględnij to w swoich kalkulacjach, aby magazyn mógł w pełni pokryć Twoje zapotrzebowanie.

Podsumowując, czy chodzi o odpowiedź na pytanie, jakie magazyn energii o domu jest najlepszy, czy jaki magazyn do fotowoltaiki, najlepszym rozwiązaniem jest skontaktowanie się z doradcą fotowoltaicznym lub energetycznym Columbus Energy.