Magazyny energii, cz. I – instalacje off-grid

Jak działają akumulatory w instalacjach typu off-grid?

Systemy magazynowania energii w ostatnim czasie zyskują na popularności. W związku z dynamicznym rozwojem odnawialnych źródeł energii, w tym instalacji fotowoltaicznych, Inwestorzy szukają najlepszych dla siebie rozwiązań. Magazyny energii gwarantują niezależność energetyczną, pozwalając na gromadzenie i przechowywanie wygenerowanych nadwyżek energii i wykorzystywanie ich w przypadku większego zapotrzebowania. W związku z tym, że docierają do nas pierwsze sygnały z rządu o możliwości uruchomienia dotacji na magazyny energii, warto zapoznać się z ich działaniem.

Jak działają magazyny energii?

Mechanizm działania instalacji typu off-grid (inaczej wyspowej lub autonomicznej), czyli takiej, która nie jest przyłączona do sieci elektrycznej, jest stosunkowo prosty. Energia elektryczna, która nie jest od razu zużyta na bieżące potrzeby, trafia do akumulatorów – można z niej korzystać w razie niedoborów, np. wieczorem lub w pochmurny dzień. W przypadku gospodarstwa domowego bezpośrednie zużycie prądu wytworzonego w instalacji fotowoltaicznej wynosi średnio ok. 30%, głównie z tej przyczyny, że produkcja prądu największa jest w ciągu dnia, gdy często nikogo nie ma w domu. W tej sytuacji warto skorzystać z możliwości, jakie oferują magazyny energii.

Mechanizm działania przedstawiamy na poniższym schemacie:

Moduły fotowoltaiczne przekształcają energią słoneczną w prąd stały. Aby możliwe było korzystanie z tak wytworzonej energii, konieczny jest inwerter solarny (falownik – na naszym schemacie Fronius), przy pomocy którego prąd stały zostaje przekształcony w prąd przemienny o parametrach zgodnych z parametrami sieci publicznej – czyli na taki, jaki znajduje się w naszych gniazdkach elektrycznych. W systemach z akumulatorami typu off-grid energia, która nie zostanie wykorzystana na bieżące potrzeby, przez inwerter wyspowy trafia do baterii, z której może być pobierana w przypadku niedoborów.

Rodzaje magazynów energii

Najbardziej rozpowszechnionymi magazynami energii w życiu codziennym są akumulatory. Ciekawostką może być fakt, że istnieje wiele innych urządzeń, które z powodzeniem mogą spełniać tę rolę. Dzielą się one na technologie magazynowania bezpośredniego – w polu elektrycznym i magnetycznym – oraz technologie magazynowania pośredniego – które wykorzystują konwersję energii elektrycznej na inny rodzaj, np. energię chemiczną czy kinetyczną.

Najczęściej wykorzystywane są akumulatory, pracujące na tej samej zasadzie, jak te zasilające telefony komórkowe czy laptopy. Działanie akumulatorów opiera się na gromadzeniu i uwalnianiu energii elektrycznej w efekcie działania odwracalnych reakcji chemicznych zachodzących w elektrolicie. Do dostępnych na rynku akumulatorów należą kwasowo-ołowiowe w technologii AGM i żelowej oraz litowo-jonowe, które z roku na rok zyskują coraz większą popularność, ze względu na długi możliwy czas użytkowania. Często stosowanym rozwiązaniem są również akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe – żywotniejszy, bezpieczniejszy i bardziej wydajny wariant akumulatorów litowo-jonowych.

Z czego składa się instalacja typu off-grid?

Akumulatorowy system fotowoltaiczny składa się z

• modułów fotowoltaicznych,
• akumulatorów,
• regulatora ładowania lub inwertera, który zapewnia poprawne ładowanie i zapobiega nadmiernemu ładowaniu, przeładowaniu oraz cofaniu się prądu z akumulatora do ogniwa solarnego,
• inwertera wyspowego.

Inną możliwością wykorzystania akumulatorów jest system magazynowania energii współpracujący z siecią publiczną. Ten temat przybliżymy w następnym materiale o magazynach energii na naszym blogu.

Zobacz, jak prezentują się nasze instalacje z akumulatorami!