Akumulatory fotowoltaiczne – zasada działania

akumulatory fotowoltaiczne
storage

Akumulatory fotowoltaiczne – ten temat stał się znowu popularny po zaprezentowaniu przez Teslę nowego domowego systemu magazynowania energii. Czy warto zdecydować się na ich zakup?

W akumulatory mogą być wyposażone zarówno systemy pracujące autonomicznie, jak i te przyłączone do sieci. W drugim przypadku, systemu magazynowania zapewniają ciągłość w dostawach prądu, niezależnie od warunków pogodowych oraz ewentualnej awarii sieci elektroenergetycznej.

Problemem przy zakupie akumulatorów była zawsze ich wysoka cena, niewystarczająca sprawność i krótka żywotność. Powerwall zaprezentował względnie konkurencyjne rozwiązanie.

Podstawowe parametry Powerwalla:

  • technologia: litowo-jonowa
  • pojemność: 7 kWh i 10 kWh
  • cena: 3 000 dolarów i 3 500 dolarów
  • gwarancja: 10 lat (z możliwością rozszerzenia)
  • zakres dopuszczalnych temperatur pracy: -20 do 43 st. C
  • montaż: na zewnątrz i wewnątrz budynku

Akumulatory fotowoltaiczne w systemie PV

Jeśli system fotowoltaiczny posiada akumulator, niezbędny będzie montaż kontrolera ładowania.  Produkowana przez panele fotowoltaiczne energia jest najpierw kierowana do właśnie kontrolera, który następnie przekazuje ją do akumulatora, a dopiero później do inwertera. Na rynku dostępne są kontrolery PWM odłączające panel po osiągnięciu stanu pełnego naładowania oraz takie z funkcją MPPT, która pozwala na utrzymanie napięcia na idealnym poziomie. Te drugie są uważane za bardziej skuteczne.

Kontroler ładowania wydłuża żywotność akumulatorów i zabezpiecza je przed uszkodzeniem, kontrolując stopień naładowania odpowiednio do jego temparatury (nie doprowadza do zbyt głębokiego rozładowania ani przeładowania). W niektórych kontrolerach przewidziano nawet trójpoziomowy algorytm ładowania z kompensacją temperaturową.

Dobór akumulatora

Wybierając akumulatory fotowoltaiczne do systemu domowego, należy wziąć pod uwagę:

  • konieczność posiadania zapasu energii (zakłada się ok. 2-3 dni latem i 3-5 dni zimą)
  • zmienność natężenia padającego promieniowania
  • brak korelacji między szczytem zapotrzebowania a najwyższym stopniem produkcji

W celu przedłużenia żywotności akumulatora, pokrycie zapotrzebowania na energię warto przewidywać z 50 % zapasem. Dzięki temu wyeliminujemy problem głębokiego rozładowania.

Pojemność akumulatora obliczane jest za pomocą wzoru: C= (2 x W x F) / U

Gdzie:

W- dzienne zapotrzebowanie na energię [Wh]

F – współczynnik związany z rezerwą energii (min. 2,5 latem i 4 zimą)

U – napięcie systemu [V]

Rodzaje akumulatorów

Akumulatory dedykowane dla fotowoltaiki muszą spełniać konkretne wymagania. Muszą być przygotowane na ciągłą pracę cykliczną i na głębokie rozładowania, a także mieć szeroki zakres temperatur pracy.  Najbardziej popularne są akumulatory w technologii litowo-jonowej oraz kwasowo-ołowiowej.

 Akumulatory kwasowo-ołowiowe

– klasyczne – jeśli je wybieramy, zaleca się zastosowanie dodatniej płyty pancernej

– żelowe – mają wysoką sprawność ładowania, ale są również droższe

– AGM –  doskonale nadają się do pracy buforowej

Akumulatory litowo-jonowe

Charakteryzują się wysoką gęstością energii, niewielkimi gabarytami, a także wysokim napięciem jednostkowym i brakiem efektu pamięciowego. Więcej informacji: Magazyny energii: akumulatory litowo-jonowe. 

Zastanawiając się nad rentownością zastosowania systemu magazynu energii, należy przeliczyć, czy koszt magazynowania jest droższy niż jej zakup z sieci. Można również porównać koszty magazynowania energii w akumulatorze z kosztem magazynowania w sieci elektroenergetycznej (net-metering). Pamiętajmy również, że żywotność akumulatorów to średnio 10 lat, a bilansowanie w net-meteringu też jest obciążone pewnymi kosztami.

W przypadku chęci skorzystania z systemu akumulatorów, możemy liczyć na wyższy poziom wsparcia w programie finansowania Prosument. Narodowy Fundusz oferuje dodatkowe 5000 zł za kWh pojemności akumulatora.