Szukaj
Close this search box.

Magazyn energii

Odnawialne źródła energii są niesamowitymi wynalazkami pozwalającymi produkować czystą energię elektryczną. Mają szereg zalet. Ale mają też jedną zasadniczą wadę: produkują energię w sposób niestabilny. I tu na scenę wkracza magazyn energii. Urządzenie zdolne do przechowywania energii elektrycznej i oddawania jej w dogodnym dla konsumenta momencie. Warto się jednak najpierw zastanowić, jak działa to urządzenie, jakie ma korzyści i wady.

Dlatego żeby przybliżyć kwestię magazynów w kompletny i dostępny sposób, w tym artykule przeczytasz:

  1. Co to jest magazyn energii?
  2. Jakie są rodzaje magazynów energii?
  3. Jak działa magazyn energii?
  4. Na prąd stały czy przemienny?
  5. Zalety magazynów energii,
  6. Wady magazynów energii,
  7. Jak dobrać magazyn energii?
  8. Ile kosztuje magazyn energii?
  9. Czy magazyn energii Ci się opłaca?

Co to jest magazyn energii?

Magazyn energii to urządzenie, które pobiera, gromadzi i przechowuje energię elektryczną oraz umożliwia jej późniejsze wykorzystanie w dogodnym momencie. W zasadzie jest większą wersją powerbanku lub używanych przez nas akumulatorków (ładowalnych wersji baterii). Magazyny energii mają bardzo duże znaczenie w kontekście współpracy z OZE. Źródła te są uzależnione od zmiennych warunków atmosferycznych i pór roku. Przykładowo fotowoltaika więcej prądu wytwarza latem, kiedy jest więcej słońca. Żeby racjonalnie zarządzać produkcją energii elektrycznej, uniezależnić się od awarii sieci, zniwelować wpływ nadprodukcji i zmniejszonej produkcji energii elektrycznej w różnych porach dnia/roku i zwiększyć poziom autokonsumpcji, stosuje się właśnie magazyny energii.

Jakie są rodzaje magazynów energii?

Jeśli znasz się trochę na bateriach i akumulatorach, to wiesz, że każde z nich występuje w różnych postaciach i formach w zależności od funkcji, jaką mają pełnić oraz ich pojemności. Tak samo magazyn energii może być oparty na różnych sposobach przechowywania energii, głównie akumulatorach. Z punktu widzenia konsumenta detalicznego największe znaczenie będą miały:

Akumulatory litowo-jonowe (Li-ion)

Obecnie najpopularniejsze.  Zbudowane są z jednej elektrody węglowej i z drugiej elektrody z tlenków metali. Całość zanurzona jest w elektrolicie zawierającym sole litowe. Akumulatory te charakteryzują się wysoką sprawnością, brakiem efektu pamięci oraz możliwością rozładowania praktycznie do zera. W zależności od technologii konstrukcji elektrody dodatniej i ujemnej wyróżnić możemy kilka podtypów tego akumulatora, np. LMO, LFP, NMC, NCA. Do zastosowań jako domowy magazyn energii najlepszy będzie typ LFP ze względu na bezpieczeństwo – nie pali się i nie wybucha po pęknięciu.

Bateria litowo-jonowa w laptopie
Bateria litowo-jonowa do laptopa źródło: Kristoferb, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons

Akumulatory kwasowo-ołowiowe

Znają je wszyscy posiadacze samochodów (oczywiście ci, którzy zaglądają od czasu do czasu pod maskę 😉 ). Znajdują zastosowanie w pojazdach, ponieważ są odporne na zimno.  Technologia jest tańsza niż akumulatorów litowo-jonowych, jednak do pracy wymagają odpowiedniej wentylacji. Charakteryzuje je niestety stosunkowo niska sprawność i fakt, że nie mogą być rozładowywane poniżej 50%. Oznacza to, że są mniej wydajne niż litowo-jonowe.

Baterie przepływowe

Prawdopodobnie przyszłość magazynowania energii będzie należała m.in. do tego typu baterii. Zbudowane są z dwóch zbiorników zawierających roztwory chemiczne. Między zbiornikami znajduje się membrana półprzepuszczalna umożliwiająca wymianę jonów pomiędzy obiema substancjami. Baterię tą charakteryzuje niska cena, wysoka gęstość mocy i możliwość przechowywania energii przez długi czas. Wielkość zbiornika decyduje o pojemności baterii. Szacuje się, że może ona również pracować nawet do 30 lat. Schemat takiej baterii zamieszczam na poniższej ilustracji:

bateria przepływowa - magazyn energii
źródło: Wysokie Napięcie, CC BY 4.0

Baterie przepływowe typu redoks

Wykorzystuje się w nich reakcję redukcji i utleniania (in. oksydacji). Zasada działania takiej baterii jest bardzo prosta. W efekcie reakcji chemicznej atomy jednej substancji (reagenta) ulegają redukcji, czyli tracą elektrony, z kolei atomy drugiej substancji ulegają oksydacji, czyli zyskują elektrony. W związku z czym następuje ruch elektronów, a jak wiadomo ruch ten stanowi podwalinę prądu elektrycznego (bo wg definicji prąd elektryczny to uporządkowany przepływ ładunków elektrycznych – dzięki ci teorio obwodów 😉 ).

Wodorowy magazyn energii

Technologie wodorowe zyskują dziś na popularności. Jednak magazyny tego typu czeka jeszcze długa droga, nim staną w domu przeciętnego Kowalskiego. Jak na razie są drogie i mają małą sprawność. Choć z drugiej strony są żywotne, a wodór zaliczany jest do ekologicznych źródeł energii.

Jak działa magazyn energii?

Magazyn może działać nie tylko wtedy kiedy współpracuje z fotowoltaiką. Dlatego poniżej omówię dwa warianty działania urządzenia, w zależności od tego, czy jest połączony z OZE:

Magazyn energii + fotowoltaika

Jest to raczej opcja najszerzej stosowana. W tym wypadku energia wyprodukowana z PV w pierwszym kroku jest przeznaczana na autokonsumpcję, czyli bieżące wydatki energetyczne. Jeśli produkcja przewyższa podaż, nadmiar energii wysyłany jest do magazynu energii. Dopiero po jego pełnym naładowaniu nadmiar energii trafia do sieci elektroenergetycznej.

Co jednak w sytuacji, gdy dzień jest pochmurny, a Twój magazyn jest pusty? Wtedy istnieje możliwość jego naładowania bezpośrednio z sieci.

No to teraz czas na awarię sieci. Co w takiej sytuacji? Normalnie nie miałbyś dostępu do prądu. Musiałbyś czekać na usunięcie awarii, czasem nawet kilka godzin. Nawet jeśli miałbyś zainstalowaną fotowoltaikę, nie mógłbyś korzystać z wyprodukowanej przez nią energii, ponieważ z powodów bezpieczeństwa osób pracujących w sieci, przy braku zasilania inwerter odcina instalację.

Jeśli jednak masz magazyn energii, jesteś szczęściarzem. W tym wypadku stanowi on rezerwowe źródło zasilania (oczywiście jeśli jest naładowany), a Ty możesz cieszyć się, że w tym trudnym momencie masz światło (także w lodówce 😉 ).

Magazyn energii bez fotowoltaiki

W takim przypadku magazyn stanowi jedynie awaryjne źródło zasilania. Pobiera on energię z sieci i się ładuje. Energię tę możesz następnie wykorzystać w czasie awarii i braku zasilania. Jednak cały czas pozostajesz w pewnym stopniu uzależniony od sieci i kosztów energii elektrycznej.

System zarządzania baterią (BMS)

Niezależnie od tego, w jakiej konfiguracji zastosowany został magazyn energii, kluczowym elementem jego działania jest System zarządzania baterią (BMS – ang. Battery Management System). Jak sama nazwa wskazuje, służy on do monitorowania i zarządzania pracą magazynu. Monitoruje on szereg parametrów, takich jak: poziom naładowania, prąd, napięcie,  temperatura pracy. BMS stoi na straży baterii dbając o jej prawidłowe naładowanie, zabezpiecza ją przed nadmiernym naładowaniem, zbytnim rozładowaniem i innymi czynnikami, które mogłyby stanowić zagrożenie dla magazynu.

Na prąd stały czy przemienny?

W energetyce prąd stały określa się mianem DC (od angielskiej nazwy Direct Current), z kolei prąd przemienny to AC (od angielskiego Alternating Current). Żeby nie zagłębiać się za bardzo w szczegóły, napiszę tylko, że prąd przemienny mamy w gniazdkach elektrycznych w domu i jest on niezbędny do zasilenia większości urządzeń domowych i przemysłowych. Prąd stały natomiast jest produkowany np. przez odnawialne źródła energii. W bezpośredni sposób służy on do zasilenia niewielkiej liczby urządzeń i to raczej niewystępujących w przeciętnym gospodarstwie domowym. Żeby uczynić go przydatnym do naszych zastosowań, niezbędna jest jego przemiana w falowniku.

Wybór między magazynem DC a AC jest dość prosty:

jeśli nie masz i nie chcesz mieć instalacji fotowoltaicznej, wybierz AC. Bez inwestycji w dodatkowy sprzęt tylko ten magazyn naładujesz z sieci,

jeśli masz już instalację PV, ale nie przewidujesz specjalnie wymieniać inwertera pod zakup magazynu, wybierz AC,

jeśli zamierzasz zainwestować w fotowoltaikę, lub kupić ją razem z magazynem, wybierz rozwiązanie DC.

W tym ostatnim przypadku będziesz miał specjalny inwerter hybrydowy. Będzie on wspólny dla instalacji PV i magazynu. Dzięki temu całkowity koszt będzie mniejszy i całość zajmie mniej miejsca – zamiast dwóch inwerterów osobno dla każdego urządzenia, będziesz miał jeden.

panele fotowoltaiczne na dachu

Zalety magazynów energii

Bądźmy szczerzy, magazyn energii najlepiej sprawdza się (w zastosowaniach domowych) w pracy z fotowoltaiką (lub innym źródłem energii odnawialnej). Dlatego też część zalet wynika właśnie z takiej współpracy. A więc:

Uniezależnienie się od sieci energetycznej

Przede wszystkim uniezależnienie się od rosnących cen prądu (za które w dużym stopniu odpowiada oparcie polskiej energetyki na przestarzałym, nieekologicznym i drogim źródle energii, jakim jest węgiel). Największe korzyści pojawiają się tu, jeśli masz panele PV. Do 2022r. obowiązywał system net-metering, według którego nadwyżki wyprodukowanej przez prosument energii trafiały do sieci i mogły zostać odebrane w zmniejszonym stopniu w przyszłości (70% lub 80% w zależności od rozmiaru instalacji). W taki sposób bilansowała się energia.

Jednak od niedawna prosumenci są zobowiązani rozliczać się na zasadzie net-billing. Nadmiar energii zostaje odsprzedany zakładowi energetycznemu po cenie rynkowej. Kwota sprzedaży trafia na wirtualne konto prosumenta. Może on tymi środkami uregulować należność za pobraną z sieci energię (np. pobraną w nocy, kiedy fotowoltaika nie działa). Jednak kwota z konta nie pokrywa opłat stałych zawartych w rachunku. Sumarycznie prosumenci rozliczający się wg net-billing płacą więcej za prąd niż ci rozliczający się wg net-metering. Jeśli prosument ma magazyn energii, wtedy mniej energii musi kupować.

Posiadanie źródła awaryjnego

Być może w miastach są to sytuacje rzadsze, ale mieszkańcy wsi i mniejszych miasteczek wiedzą o co chodzi. Awarie sieci zdarzają się od czasu do czasu. Są też uzależnione od pogody oraz stanu sieci. Ta pierwsza jest coraz bardziej zmienna oraz nieprzewidywalna i coraz częściej wywołuje braki zasilania na dużych obszarach. Z kolei stan polskiej sieci energetycznej jest … no cóż, nie najlepszy. Choć to raczej zbyt łagodne określenie.

Co istotne, z rozwiązania tego mogą korzystać także osoby nieposiadające instalacji wytwarzającej energię elektryczną. Możliwe jest magazynowanie energii pobranej z sieci i wykorzystanie jej w dowolnym momencie, np. podczas awarii sieci. Wtedy magazyn działa na zasadzie olbrzymiego powerbanku.

Ekologia

OZE to ekologia. Ale co z tego, jeśli w czasie niedoboru energii (noc, pochmurny dzień) musisz ją pobierać z sieci energetycznej. A ta energia pochodzi wtedy w przeważającej mierze ze spalania węgla. Przekłada się to na zwiększoną emisję CO2. Dlatego magazyn energii zapewni Ci ciągły dostęp do czystego prądu.

Wsparcie zasilania samochodu elektrycznego lub hybrydowego

Punkt ten zostawiłam na koniec, ponieważ wiem, że w naszym kraju samochody elektryczne to raczej promil wszystkich aut. Jest to związane nie tylko z niskim poziomem dofinansowania oraz ogólnymi wysokimi kosztami takich samochodów. Niemniej jednak posiadanie magazynu energii może pomóc posiadaczom takich pojazdów, zwłaszcza w nocy, kiedy ładują oni swoje pojazdy.

Wady magazynów energii

Magazyn energii mimo wielu zalet nie jest również pozbawiony wad. Oto najważniejsze:

Koszty

Inwestycja w magazyn energii wiąże się ze sporymi wydatkami. Mimo dofinansowań ze strony państwa (np. program Mój prąd), koszty nadal są duże. O aktualnych dofinansowaniach przeczytasz w tym miejscu – Aktualne dofinansowania.

Żywotność

Każdy magazyn energii charakteryzowany jest liczbą cykli ładowania. W zależności od zastosowanej technologii może ona wynieść od kilku do kilkunastu tysięcy tych cykli. Za średnią można przyjąć ok. 6 tysięcy cykli. Zakładając, że dziennie będziemy mieli do czynienia z jednym pełnym cyklem, to żywotność magazynu wyniesie około 15 lat. Zwykle jednak gwarancje opiewają na maksymalnie 10 lat. Po tym czasie zapewne przyjdzie nam poszukać nowego urządzenia.

Proces produkcji i utylizacja

Proces produkcji jakichkolwiek baterii i akumulatorów nie pozostaje obojętny dla środowiska. W przypadku najpopularniejszych obecnie baterii litowo-jonowych głównym problemem jest produkcja litu. Jak na razie nie jest to proces ekologiczny. Jego wytworzenie wymaga dużej ilości wody pitnej i elektryczności. Oczywiście wzrost zapotrzebowania na baterie i lit prowadzi do poszukiwania nowych, ekologiczniejszych sposobów produkcji.

Jak dobrać magazyn energii?

Dobór magazynu wcale nie jest rzeczą łatwą. Istotny wpływ na wybór konkretnego urządzenia ma wiele czynników, takich jak system pracy, Twoje zapotrzebowanie na energię, pojemność magazynu i jeszcze kilka innych. Ważna jest także opłacalność i czas zwrotu inwestycji. Żeby ułatwić Ci podjęcie decyzji, poniżej zebrałam najważniejsze kwestie:

System pracy

Pierwszy punkt, jaki musisz rozważyć, to czy Twoja instalacja ma pracować jako przyłączona do sieci (on grid), czy kompletnie od sieci niezależna (off grid). Dokładnie różnice te opisałam w tym artykule: Słownik pojęć OZE. Do systemu off grid będziesz musiał dobrać większy magazyn, ponieważ przy niedostatku energii, nie będziesz jej mógł pobrać z sieci.

Pojemność magazynu

Drugi krok to pojemność magazynu energii. Możesz ją obliczyć dzieląc roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną Twojego domu (wykorzystaj w tym celu rachunki za prąd z ostatniego roku) przez 365. W ten sposób uzyskasz średnie dzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną. Oczywiście dobór pojemności magazynu do tej wartości wyliczonej nie zawsze jest sensowny. Po pierwsze dlatego, że jeśli zdarzy się poważna awaria sieci, która potrwa kilka dni, nie starczy Ci energii z magazynu. Drugi powód jest taki, że wraz z upływem czasu magazyn może tracić na sprawności i zacząć oddawać mniej energii niż na początku pracy. Wtedy dzienne zapotrzebowanie w oczywisty sposób nie będzie pokrywane.

Jeśli masz fotowoltaikę, przyjdzie Ci również zdecydować, czy magazyn ma mieć pojemność mniejszą, równą czy większą niż moc zainstalowanych paneli. Sytuacja prezentuje się następująco:

pojemność magazynu energii

Oczywiście trzecia opcja, czyli dobranie pojemności magazynu równego mocy fotowoltaiki, stanowi kompromis pomiędzy tymi dwiema opcjami. Jest to zwykle najbezpieczniejszy wybór dla niezdecydowanych i opcja często polecana przez firmy zajmujące się projektowaniem i montażem domowej fotowoltaiki.

Zwykle do zastosowań domowych dobiera się magazyn w przedziale od 3 kWh do 10 kWh.

Moc przyłączeniowa

Koniecznie zwróć uwagę na ten element w swojej umowie z zakładem energetycznym. Pojęciem tym określa się całkowitą pobieraną z sieci lub do niej oddawaną moc czynną. Moc magazynu włącza się do mocy przyłączeniowej. Jeśli sumaryczna moc Twojej instalacji PV wraz z magazynem energii przekroczy wartość mocy przyłączeniowej, to jesteś zobligowany do złożenia do operatora wniosku o wzrost mocy przyłączeniowej.

Żywotność magazynu energii

Przyjmuje się obecnie, że standardem jest 6 tys. cykli ładowania dla urządzenia. Zakładając jeden taki cykl dziennie, to wartość ta odpowiada około 16 latom pracy. Istotne jest jednak również to, że z czasem magazyn traci swoją sprawność. Dlatego po 10 latach może się okazać, że dysponuje już tylko 70% swojej początkowej pojemności. Nic również nie stoi na przeszkodzie, żeby urządzenie posłużyło nam ponad 20 lat. Wszystko zależy od otoczenia pracy oraz sposobu jego wykorzystywania.

Budowa

Co ciekawe, na rynku dostępne są magazyny energii o budowie modułowej. Umożliwia to ich późniejszą rozbudowę, w razie gdyby zwiększyły się Twoje potrzeby. Dlatego jeśli masz w planach zmianę sposobu ogrzewania np. na pompę ciepła lub ogrzewanie elektryczne, albo zakup samochodu elektrycznego, koniecznie weź pod uwagę możliwość rozbudowy swojego urządzenia.

Ile kosztuje magazyn energii?

Doszliśmy bodaj do jednego z najważniejszych, o ile nie najważniejszego dla wielu punktu, czyli ceny magazynu energii. W 2023 trzeba było średnio zapłacić:

20 tys. zł za magazyn o pojemności 5 kWh,

30 tys. zł za magazyn o pojemności 10 kWh,

60 tys. zł za magazyn o pojemności 20 kWh.

Ceny te dotyczą urządzeń renomowanych marek. Z pewnością da się zainwestować mniej wybierając produkt nieznanej firmy. Wtedy jednak musisz liczyć się z problemami, np. krótsza gwarancja, większy spadek pojemności po określonym czasie, krótsza żywotność sprzętu, itp.

Musisz przyznać, że są to wysokie koszty i wielu osób nie stać na taki jednorazowy wydatek. Dlatego też w Polsce dostępnych jest kilka programów dofinansowania inwestycji m.in. w magazyny energii. Więcej o aktualnych na 2023 r. dofinansowaniach przeczytasz w tym artykule: Aktualne dofinansowania.

Przykładowo ostatnia edycja programu Mój Prąd (Mój Prąd 5.0) pozwalała uzyskać dofinansowanie w wysokości do 50% kosztów magazynu energii, ale nie więcej niż 16 tys. złotych. W związku z tym średnie ceny magazynów wyglądały w następujący sposób:

magazyn energii - poziom dofinansowana

Powyższe ceny są cenami brutto oraz zawierają już koszty montażu.

Poza tym rozliczając zeznanie podatkowe za rok, w którym inwestowałeś w magazyn energii, możesz odliczyć sobie koszty w ramach tzw. ulgi termomodernizacyjnej. Dzięki temu dodatkowo obniżysz koszty inwestycji.

Zasilanie awaryjne

Przedstawione powyżej ceny dotyczą samego magazynu energii bez funkcji zasilania awaryjnego. Za taką przyjemność przyjdzie Ci dopłacić średnio około 10 tys. zł. Wliczamy tu takie koszty, jak dodatkowe urządzenia (przekształtnik częstotliwości, rozłącznik wyspowy) oraz prace instalacyjne (minimalnie jest to wydzielenie obwodów, w skrajnych wypadkach przeprojektowanie całej instalacji).

Instalacja z fotowoltaiką

Najbardziej skorzystasz, jeśli zainwestujesz w magazyn energii równocześnie z inwestycją w fotowoltaikę. Wtedy koszty będą najmniejsze i systemy będą ze sobą jak najbardziej kompatybilne. Nie będziesz musiał wymieniać niektórych komponentów systemu i zastępować ich innymi, np. od razu zamontujesz inwerter hybrydowy.

Pewne jest, że wraz z rozwojem technologii ceny magazynów będą spadać, prawdopodobnie wydłuży się także ich żywotność.

Czy magazyn energii Ci się opłaca?

Nie chcę w tym miejscu odpowiadać, jak większość firm zajmujących się sprzedażą i montażem magazynów, czyli „Oczywiście, że tak”. Wszystko zależy od Twojej sytuacji i potrzeb, jakie masz w stosunku do zasilania swojego domu. Dlatego też stworzyłam poniższą tabelę. Po lewej stronie znajdziesz czynniki przemawiające za tym, żebyś zainwestował w magazyn energii. Po prawej z kolei znalazły się argumenty przemawiające za tym, żebyś takiej inwestycji nie dokonywał. Im więcej pozycji w danej kolumnie zaznaczysz, tym bardziej odpowiedź jest oczywista.

Tabelka stanowi jednak tylko i wyłącznie sugestię. Nie musisz i wręcz nie powinieneś bazować na niej w 100% podejmując decyzję. Zakup magazynu energii musi wynikać z Twoich potrzeb i wewnętrznych chęci.

magazyn energii - czy się opłaca, porównanie

Podsumowanie

Niewątpliwie magazyn energii jest niesamowitym urządzeniem. Posiada szereg zalet, ale nie jest też pozbawiony wad.  Pamiętaj, że przed podjęciem decyzji o kupnie, musisz przemyśleć wszelkie „za” i „przeciw”. Zgłoś się do kilku firm zajmujących się sprzedażą i montażem magazynów i porównaj ich oferty.

W dzisiejszych czasach, kiedy ceny energii idą mocno w górę, a coraz więcej urządzeń domowych, niezbędnych nam do życia, jest zasilana z sieci, magazyn energii to niemal must have. Już dzisiaj na rynku dostępnych jest wiele modeli, które jeszcze kilka lat temu były niedostępne zwykłemu Kowalskiemu. Jestem jednak przekonana, że za naszego życia skok technologiczny będzie jeszcze większy, a ceny urządzeń niższe.

Jeśli po przeczytaniu tego artykułu masz jeszcze jakieś pytania, nie wahaj się ich zadać. Chętnie pomogę (jeśli będę mogła 😉 ). Możesz je napisać w komentarzu lub wysłać do mnie bezpośrednio.

PODOBAJĄ CI SIĘ ARTYKUŁY NA BLOGU?

Chcesz mieć dostęp do większej ilości treści takich jak ta powyżej? Świetnie! W takim razie kliknij poniższy przycisk i zapisz się do newslettera. Będę informowała Cię na bieżąco, co w trawie piszczy.

Komentarze
Subscribe
Powiadom o
guest

0 komentarzy
najstarszy
najnowszy oceniany
Inline Feedbacks
View all comments