Planowanie systemów bateryjnych

4 lipca, 2022   /   : PROSUN  / Kategorie :  Autokonsumcja, Energia słoneczna, Systemy bateryjne
Magazynowanie energii

W normalnych warunkach energię słoneczną wytworzoną przez instalację fotowoltaiczną można tylko częściowo wykorzystać bezpośrednio w gospodarstwie domowym. Typowe trzyosobowe gospodarstwo domowe, posiadające instalację sieciową o mocy 5 kW, zużywa bezpośrednio około 20 do 30 % energii słonecznej wyprodukowanej przez tą instalację

W takim przypadku nadmiar energii słonecznej wypływa do sieci energetycznej (nadwyżka w stosunku do zużytej energii). Dlatego biorąc pod uwagę aktualnie obowiązujący system net-billingu sensowne jest wykorzystanie własnej energii słonecznej do autokonsumpcji.
Autokonsumcpję energii z fotowoltaiki można zwiększyć (ponad 20-30 %) w przypadku korzystania z systemów magazynowania baterii, ponieważ oznacza to, że energia słoneczna może być zużywana, gdy słońce już nie świeci. Tym samym systemy bateryjne umożliwiają wykorzystanie energii elektrycznej w godzinach porannych i wieczornych, kiedy system fotowoltaiczny wytwarza niewiele energii elektrycznej lub nie wytwarza jej wcale. Zastosowanie systemów bateryjnych może przyczynić się do odciążenia sieci oraz pomóc w absorpcji szczytów mocy systemów fotowoltaicznych występujących w godzinach południowych (między godziną 10:00 i 14:00). Niektóre systemy bateryjne zapewniają dostęp do energii elektrycznej również w przypadku awarii zasilania zasilania sieciowego – zasilanie backup.
Wysoki poziom autokonsumpcji przy dobrym stosunku kosztów do korzyści można osiągnąć, gdy pojemność akumulatorów jest dobrze dopasowana do wydajności systemu fotowoltaicznego i do zapotrzebowania na energię elektryczną w gospodarstwie domowym.

Podczas planowania systemu bateryjnego na każde 1000 kWh rocznego zużycia energii można planować co najmniej 1 kWp mocy wyjściowej systemu fotowoltaicznego oraz co najmniej 1 kWh pojemności systemu magazynowego. W takim przypadku będziemy w stanie osiągnąć poziom autokonsumpcji w granicach 50 – 60 procent.

Polecamy kalkulator pozwalający obliczenie podstawowych parametrów instalacji bateryjnej:

Dodatkowy wzrost poziomu autokonsumpcji można osiągnąć dzięki celowemu włączaniu odbiorników energii elektrycznej w godzinach produkcji energii przez instalację fotowoltaiczną (autokonsumpcja może osiągnąć wartość na poziomie 80 %).

Do sterowania procesem ładowania baterii niezbędny jest kontroler ładowania baterii, który kontroluje ładowanie i rozładowywanie baterii.

Akumulator można zainstalować przed falownikiem po stronie prądu stałego instalacji fotowoltaicznej (przetwornice DC/DC) lub za nim i wtedy będzie podłączony po stronie AC (przetwornice AC/DC). Podłączanie systemów bateryjnych po stronie AC cechuje występowanie większych strat konwersji podczas ładowania. Z drugiej strony często uzyskują one wyższą wydajność podczas rozładowywania w porównaniu z systemami DC. Dodatkowo systemy podłączane do prądu przemiennego AC nadają się szczególnie do modernizacji istniejących systemów fotowoltaicznych, ponieważ można je bardzo elastycznie projektować pod kątem podłączenia do istniejącej instalacji fotowoltaicznej. Systemy magazynowania energii można zintegrować z siecią domową jako system jednofazowy lub trójfazowy.

Systemy bateryjne nigdy nie przechowują energii słonecznej bez strat. W trakcie procesów ładowania i rozładowania nawet 20 % energii elektrycznej jest tracone bezpowrotnie. Wyższy poziom strat uzyskiwany jest w systemach bateryjnych niskonapięciowych, w których występują wyższe wartości prądów ładowania/rozładowania (tym samym występują wyższe straty cieplne), w stosunku do systemów wysokonapięciowych (napięcie systemu bateryjnego wynosi min. 98 V).

Rynek oferuje głównie systemy magazynowania z bateriami litowo-jonowych z przeznaczeniem do gospodarstw domowych. Dodatkowo na rynku dostępne są również akumulatory ołowiowe, które nie pasują do wszystkich inwerterów hybrydowych występujących na rynku. Jednocześnie w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych musimy się liczyć z prawie dwukrotnie większą pojemnością (aby uzyskać podobne ilości magazynowania energii).

Parametry pracy baterii

Ważnymi specyfikacjami producenta dotyczącymi projektowania rozmiaru akumulatora są maksymalna głębokość rozładowania i użyteczna pojemność akumulatora. W przypadku akumulatorów LION głębokość rozładowania osiąga wartości 80 %, które są zdecydowanie wyższe niż w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych (w drugim przypadku wynosi ok. 50 %). Dodatkowo baterie cechuje również liczba cykli (liczba cykli ładowania i rozładowania), po których pojemność akumulatora osiąga ok. 80 % pierwotnej pojemności. W przypadku baterii LION starzenie kalendarzowe zazwyczaj określa koniec ich żywotności przed możliwą liczbą cykli wynoszącą od 2000 do nawet 15 000 cykli ładowania. W przypadku domowych systemów magazynowania energii można przyjąć żywotność od 10 do 15 lat. W przypadku baterii kwasowo-ołowiowych liczba cykli wynosi ok 600-1000 cykli.

Przeciętne gospodarstwo domowe osiąga około 250 cykli ładowania-rozładowania rocznie.

Ponieważ baterie starzeją się szybciej w wyższych temperaturach dlatego warto aby systemy baterie pracowały w temperaturach nie przekraczających 25-40 stopni Celsjusza. Dlatego bardzo istotny jest właściwy dobór lokalizacji systemu magazynowego (w zastosowaniach domowych najlepszym miejscem lokalizacji systemu bateryjnego jest piwnica, przy czym zawsze należy pamiętać o właściwej wentylacji tego pomieszczenia).

Systemy magazynowania energii LION kosztują od 7500 do 9000 PLN/kWh, w tym na baterię oraz systemy do jej zarządzania przypada kwota ok. 4500 PLN/kWh (co najmniej 40 % całkowitych kosztów). Spadek kosztów systemu magazynowego można uzyskać w przypadku baterii kwasowo-ołowiowych, ale w takim przypadku spada nam również jego żywotność (500 – 2000 cykli ładowanie-rozładowanie).

Systemy bateryjne

  • Odwiedź nas:

You may also like


Wybór systemów grzewczych

Wybór systemów grzewczych

Planując ogrzewać dom lub mieszkanie w sposób przyjazny dla środowiska, przy wyborze systemu grzewczego należy zwrócić szczególną uwagę na emisję CO2 źródła energii. Dwutlenek węgla powstaje na przykład podczas spalania paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny. Przy wysokich stężeniach dwutlenek węgla (CO2) jest nie tylko szkodliwy dla mieszkańców, ale także sprzyja […]

Przeczytaj całość
Autokonsumcja w fotowoltaice

Autokonsumcja w fotowoltaice

Autokonsumpcja oznacza wykorzystanie energii elektrycznej w miejscu wytworzenia. Tym samym energia elektryczna jest kierowana z instalacji fotowoltaicznej bezpośrednio do odbiorników w domu. Mogą to być różnego rodzaju urządzenia (pralka, piec akumulacyjny, płyta indukcyjna, wentylator), względnie może zostać zmagazynowana w systemie bateryjnym. Systemy fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną z promieniowania słonecznego, jeśli tylko świeci słońce (względnie jest […]

Przeczytaj całość