Sposób działania instalacji PV z magazynem energii

W obliczu dynamicznie rosnących wymagań związanych z dekarbonizacją sektora energetycznego oraz wyzwaniami stawianymi przez zmiany klimatyczne, systemy fotowoltaiczne (PV) zintegrowane z magazynami energii stają się strategicznym narzędziem w dążeniu do zrównoważonego rozwoju. Dla profesjonalistów z branży energetycznej, rozumienie złożoności oraz optymalnych warunków działania tych systemów jest kluczowe w planowaniu efektywnej transformacji energetycznej. 

Połączenie instalacji fotowoltaicznej z magazynami energii nie tylko zwiększa autokonsumpcję i stabilność sieci, ale także umożliwia elastyczne zarządzanie obciążeniami w kontekście niestabilności generacji odnawialnych. W niniejszym artykule szczegółowo omówimy zasady działania tych zaawansowanych technologii, ich wpływ na sektor energetyczny oraz konkretne korzyści wynikające z ich zastosowania, co stanowi istotny wkład w budowanie bardziej odpornych systemów energetycznych w skali globalnej. 

Jak działa instalacja PV?

Instalacja fotowoltaiczna składa się z paneli, które przekształcają energię promieniowania słonecznego w energię elektryczną za pomocą efektu fotowoltaicznego. Proces ten można opisać w kilku krokach:

1. Absorpcja światła słonecznego: Panele fotowoltaiczne wykonane są z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej krzemu, które absorbują promienie słoneczne.
2. Generowanie prądu stałego (DC): Pod wpływem światła słonecznego w półprzewodniku dochodzi do ruchu elektronów, co generuje prąd stały (DC).
3. Inwerter: Prąd stały jest przekształcany na prąd zmienny (AC) za pomocą inwertera, co pozwala na jego wykorzystanie w gospodarstwie domowym lub przesył do sieci.
4. Magazynowanie nadmiaru energii: W momencie, gdy produkcja energii z paneli przewyższa zapotrzebowanie, nadwyżka może być zmagazynowana w magazynach energii do późniejszego wykorzystania.

Zalety połączenia instalacji fotowoltaicznej z magazynem energii

Tradycyjna instalacja PV jest zależna od warunków atmosferycznych i produkcja energii nie zawsze odpowiada bieżącym potrzebom użytkownika. Magazyn energii rozwiązuje ten problem, umożliwiając przechowywanie nadmiaru energii na późniejszy czas, co wiąże się z wieloma korzyściami:

• Niezależność energetyczna: Możliwość korzystania z własnej energii nawet w nocy lub w pochmurne dni.
• Redukcja kosztów energii: Magazynowanie energii pozwala na unikanie zakupu droższej energii w godzinach szczytu.
• Optymalizacja zużycia: System może zarządzać zużyciem energii w sposób bardziej efektywny, zwiększając autokonsumpcję wyprodukowanej energii.
• Zabezpieczenie przed przerwami w dostawie prądu: W przypadku awarii sieci, magazyn energii może pełnić funkcję awaryjnego źródła zasilania.

Wydajność instalacji PV z magazynem energii – dane i statystyki

Wydajność instalacji PV połączonych z magazynem energii zależy od wielu czynników, takich jak lokalizacja geograficzna, warunki atmosferyczne, a także specyfikacja samego magazynu i instalacji. Przyjrzyjmy się kilku istotnym aspektom:

• Autokonsumpcja: Średnia autokonsumpcja energii w systemach fotowoltaicznych bez magazynu energii wynosi około 30-40%. Oznacza to, że większość energii generowanej przez instalację jest przesyłana do sieci i konsumowana przez innych użytkowników. W przypadku systemów z magazynem energii, ta autokonsumpcja może wzrosnąć do poziomu 60-80%, co znacząco poprawia efektywność systemu.
• Oszczędności: W Polsce przeciętne gospodarstwo domowe zużywa około 3000-4000 kWh energii elektrycznej rocznie. Instalacja PV o mocy 5 kW może wygenerować około 4500-5000 kWh rocznie, co oznacza, że gospodarstwo może pokryć niemal 100% swojego zapotrzebowania energetycznego z energii odnawialnej. Magazyn energii pozwala na wykorzystanie nadmiaru wyprodukowanej energii w godzinach wieczornych, co dodatkowo zwiększa oszczędności – przeciętne oszczędności mogą wynosić od 2000 do 3000 zł rocznie.
• Koszt instalacji: Cena zakupu i montażu magazynu energii o pojemności 10 kWh waha się od 25 000 do 40 000 zł, co stanowi znaczący koszt, jednak w perspektywie długoterminowej inwestycja taka może się zwrócić w ciągu 10-12 lat. Dla porównania, cena standardowej instalacji PV bez magazynu energii wynosi od 20 000 do 30 000 zł za instalację o mocy 5 kW.
• Zwrot z inwestycji: Według analiz rynkowych, zwrot z inwestycji (ROI) dla instalacji fotowoltaicznej z magazynem energii wynosi około 6-12 lat, w zależności od poziomu autokonsumpcji, kosztów energii oraz dostępnych dotacji. Systemy te stają się coraz bardziej konkurencyjne, zwłaszcza w krajach o wysokich cenach energii elektrycznej.

Przykład zastosowania instalacji PV z magazynem energii

Jednym z najbardziej obrazowych przykładów zastosowania instalacji PV z magazynem energii są projekty w Niemczech, które są liderem w dziedzinie energetyki odnawialnej. W roku 2022 w Niemczech zainstalowano ponad 80 000 systemów magazynujących energię, co stanowiło wzrost o 25% w porównaniu z rokiem poprzednim. Wiele z tych systemów to małe instalacje domowe, które zintegrowano z panelami fotowoltaicznymi. Dzięki temu przeciętne gospodarstwo domowe zwiększyło swoją niezależność energetyczną i zmniejszyło zużycie energii z sieci nawet o 70%.