Czy magazyn energii do fotowoltaiki się opłaca? Jak działa i jaki wybrać do domu jednorodzinnego

Magazyn energii w instalacji PV służy tak naprawdę nie tylko do jej gromadzenia na później. Ponadto pełni rolę bufora, kompensującego krótkotrwałe różnice w wielkości produkcji energii z paneli. Tak więc w praktyce magazyn energii umożliwia ciągłe zasilanie różnych urządzeń wyłącznie własnym prądem. Ostatecznie dzięki niemu kupujemy znacznie mniej drogiego prądu z sieci oraz w mniejszym stopniu przekazujemy tam własny – oddawany po niekorzystnych stawkach. 

Fotowoltaika z magazynem energii

Autokonsumpcja to słowo, które coraz częściej pojawia się w dyskusjach o fotowoltaice i magazynach energii. Generalnie chodzi o to, żeby jak najwięcej z wytwarzanego na miejscu prądu było też na miejscu zużywane. To najkorzystniejsze pod względem ekonomicznym dla właściciela takiej mikroinstalacji. Ale również dla całego systemu elektroenergetycznego, który w coraz większym stopniu szwankuje z powodu niemożności zagospodarowania nadmiaru energii ze źródeł OZE – przede wszystkim fotowoltaiki oraz farm wiatrowych. Dla właścicieli mikroinstalacji PV w domach jednorodzinnych coraz bardziej pożądanym rozwiązaniem staje się montaż magazynów energii.

Magazyn energii - czy się opłaca? Fotowoltaika z magazynem energii pozwoli na zwiększenie zużycia wyprodukowanej energii. Magazyny energii gromadząc chwilowe nadwyżki do późniejszego wykorzystania – mogą obniżyć rachunki za prąd, gdyż kupują mniej drogiego prądu z sieci. Ponadto nawet niewielki magazyn energii, to świetny sposób na zapewnienie zasilania rezerwowego na wypadek awarii sieci przesyłowej. Jednak dopasowanie takiego magazynu energii do potrzeb oraz możliwości finansowych nie jest wcale proste. Cena magazynu energii 5 kWh wynosi ok. 15 000 zł, natomiast magazyn energii 10 kWh (bez montażu) to koszt już około 25 000 zł. Wyjaśniamy, jaki wybrać magazyn energii do domu jednorodzinnego.

Konieczny falownik do magazynu energii

Podstawowym warunkiem umożliwiającym korzystanie z magazynu energii jest posiadanie nie tylko jego samego, ale również odpowiedniego rodzaju falownika. Najpopularniejsze i najtańsze przy tym modele typu On-grid nie są przystosowane do współpracy z akumulatorami, a w razie wyłączenia sieci uniemożliwiają także korzystanie z własnego prądu z paneli.

Jeżeli chcemy zainwestować w magazyn energii, to musimy mieć falownik hybrydowy. Modele typu On-grid tego nie umożliwiają (fot. FRONIUS)

Falownik (inwerter) do którego podłączymy magazyn energii musi być więc urządzeniem hybrydowym lub Off-grid. Te pierwsze mogą zarówno współpracować z siecią, jak i z magazynem energii oraz panelami. Natomiast modele Off-grid działają całkowicie poza siecią. Nie umożliwiają więc ani czerpania prądu z sieci, ani oddawania go do niej. W naszym klimacie takie falowniki nie są zbyt popularne, używa się ich jednak czasem na jachtach, w przyczepach kempingowych, domkach letniskowych.

Jaki magazyn energii do domu jednorodzinnego?

Szczegółowe opisywanie występujących na rynku rodzajów magazynów energii, ze względu na użyte do ich budowy rodzaje ogniw, przekraczałoby wielokrotnie ramy tego artykułu. Ponadto byłoby mało zrozumiałe dla większości właścicieli mikroinstalacji PV. Dlatego najważniejsze jest tu zapamiętanie kilku podstawowych zasad przy wyborze magazynu energii do domu jednorodzinnego.

Przede wszystkim, dla amatora najbezpieczniejszym rozwiązaniem jest zakup magazynu energii, który uzyskał certyfikat kompatybilności od producenta falownika. Nie ma wówczas wątpliwości, że jest on właściwego rodzaju, pracuje w dopuszczalnym zakresie napięcia i natężenia prądu itd. Ponadto nie powinno być wówczas problemów z uznaniem gwarancji takiego magazynu energii. 

Wybierając magazyn energii do fotowoltaiki, należy wystrzegać się produktów niepewnego pochodzenia, sprzedawanych przez firmy bez doświadczenia i pewnej renomy na rynku. Inaczej możemy trafić na magazyn energii całkiem przyzwoity albo na zupełny chłam. Czyli minimum kilka tysięcy złotych za magazyn energii nieznanego producenta wyrzucimy w błoto.

Uważaj na tani magazyn energii

Wybierając magazyn energii do domu, nie należy też ulegać radom w stylu „Kup najtańszy magazyn energii, byle tylko o dużej pojemności”. Po pierwsze, dlatego że może to tak naprawdę oznaczać przypadek opisany powyżej, czyli kupimy magazyn energii fatalnej jakości, o dobrych parametrach wyłącznie na papierze. Po drugie, niska cena magazynu energii może wynikać z wykonania go w technologii, która nie bardzo pasuje do współpracy instalacją PV. Jeżeli np. magazyn energii będzie bazował na technologii akumulatorów kwasowo-ołowiowych (do niej zaliczają się również AGM i żelowe), to aby jego żywotność zapewniała przynajmniej kilka lat pracy, nie powinien on być rozładowywany bardziej niż do połowy nominalnej pojemności (a najlepiej jeszcze mniej). Z tej perspektywy, przeliczenie ceny za 1 kWh pojemności akumulatora litowo-jonowego lub litowo-żelazowo-fosforanowego (LiFePO4), w których można bezpiecznie wykorzystywać 80–90% nominalnej pojemności, wygląda zupełnie inaczej.

Magazyn energii 2 kWh, 5 kWh, 10 kWh, 20 kWh: jaka pojemność do domu jednorodzinnego

Magazyn energii 2 kWh, 5 kWh? Magazyn energii 10 kWh na ile wystarczy? Nie ma jednej prostej reguły, pozwalającej dobrać optymalną wielkość (pojemność) magazynu energii. Można mówić raczej o pewnym zbiorze zasad, o których należy pamiętać. Jednak ostatecznie potrzebne jest indywidualne podejście do każdego przypadku związanego z wyborem magazynu energii.

Magazyn energii najczęściej ma obudowę modułową, dlatego można je rozbudowywać, zwiększając w ten sposób ich pojemność. (fot. SOLPLANET/DORJAN-ENERGIA)

Generalnie, najmniejsze magazyny energii stosowane w domach jednorodzinnych mają od 2 do 5 kWh, największe zaś rzadko przekraczają kilkanaście kWh. Wprawdzie pod względem technicznym nie ma większych przeszkód, żeby korzystać z magazynów energii nawet kilkadziesiąt kWh, jednak barierą są finanse. Taki zestaw kosztowałby bowiem dziesiątki tysięcy zł, kilka razy więcej, niż typowy zestaw PV w domu jednorodzinnym, gdzie moc zainstalowana paneli fotowoltaicznych nie przekracza zwykle 10 kW.

Na ile wystarczy magazyn energii? Czy można je rozbudować?

Zastanawiając się, jaki wybrać i na ile wystarczy magazyn energii, warto wiedzieć, że można je powiększać. Bardzo dużą zaletą magazynów energii jest możliwość ich łatwej rozbudowy, gdyż najczęściej mają konstrukcję modułową. Oznacza to, że na początek kupujemy np. tylko jeden moduł baterii o pojemności 5 kWh oraz sterujący jej pracą moduł elektroniczny (tzw. BMS). Jeżeli zaś po jakimś czasie dojdziemy do wniosku, że taki magazyn energii to dla nas zbyt mało, to dokupujemy kolejny moduł baterii. W ten sposób można powiększyć pojemność magazynu energii np. 4-krotnie (5–20 kWh). Ponadto można łączyć także kolejne magazyny energii, gdy w jednym osiągniemy już maksymalną dopuszczalną liczbę modułów. Z tych względów warto zacząć chociażby od takiego zestawu minimum (jeden moduł baterii plus BMS), a potem powiększać go w razie potrzeby. Trzeba tu jednak mieć na uwadze dwie rzeczy.

Po pierwsze, chcą zainwestować w magazyn energii do fotowoltaiki należy kupić zarówno falownik, jak i sam magazyn energii od solidnego producenta. Nie będzie pożytku z teoretycznie modułowego zestawu, jeżeli po roku czy dwóch firma je oferująca zniknie z rynku, albo przestanie wspierać swoje starsze modele. Poważni producenci oferują tak naprawdę nie tylko sam magazyn energii czy falownik, ale również wieloletnie wsparcie techniczne, dostęp do części zamiennych itd.

Po drugie, sam falownik musi być przystosowany do współpracy z magazynem energii o odpowiednio zróżnicowanej pojemności, czy nawet umożliwiać podłączenie drugiego magazynu. Zróżnicowanie oferty jest pod tym względem znaczne. Nawet poszczególne modele magazynów energii tej samej firmy mogą mieć zupełnie inne możliwości.

Jak działa i jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki

Jak działa magazyn energii? I jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki? Przede wszystkim trzeba podkreślić, że nie ma prostej zależności pomiędzy mocą mikroinstalacji oraz pojemnością magazynów energii. Ważne jest bowiem nie tylko to ile energii uzyskujemy i zużywamy, ale również kiedy to robimy i do czego ją wykorzystujemy. Na przykład, jeżeli w dużej mierze służy ona do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.), to inwestowanie w duży magazyn energii nie ma sensu. Wystarczy bowiem zasobnik ciepłej wody znacznej pojemności, tak abyśmy mogli swobodnie dysponować zapasem c.w.u. przez całą dobę. To w jakich godzinach w ciągu dnia będzie ona podgrzewana nie ma w takim układzie praktycznie żadnego znaczenia. Zresztą duży zasobnik wody będzie poza wszystkim innym o wiele tańszy, niż jakikolwiek magazyn prądu. Na zasobnik też można dostać przy tym dofinansowanie.

Podobnie, jeżeli mamy np. pompę ciepła, która współpracuje z typowym ogrzewaniem podłogowym, to próby jej zasilania gromadzoną na zapas energią z magazynu nie mają sensu. Nawet ze względów czysto technicznych, bo ciężka wylewka podłogowa świetnie działa jako magazyn ciepła na później. 

Drugi powód jest przede wszystkim natury finansowej. Nawet niewielkiej mocy pompa ciepła wyczerpie zapas energii z magazynu 5 kWh w dwie godziny. Kocioł elektryczny albo kuchenka na prąd zrobią to jeszcze szybciej. Tak więc dłuższe zasilanie co bardziej energochłonnych urządzeń wymagałoby ogromnego – i proporcjonalnie drogiego – magazynu energii. Oczywiście, jak na skalę domów jednorodzinnych. Kilkadziesiąt kWh to nie jest wcale dużo nawet w budynku biurowym, nie wspominając już o zakładach przemysłowych.

W praktyce, odpowiadając na pytanie jak dobrać magazyn energii do fotowoltaiki, bardzo duże znaczenie ma sposób zarządzania energią w budynku, w pierwszym rzędzie energią pozyskiwaną z paneli PV. Żeby efektywnie wykorzystywać ją na miejscu, nie zawsze potrzebny jest wielki magazyn energii. Można nawet powiedzieć, że im lepiej przemyślane, a w praktyce także zautomatyzowane, jest korzystanie z różnych urządzeń, tym wyższy jest poziom autokonsumpcji energii, nawet gdy wykorzystujemy niezbyt duży zestaw akumulatorów. Znaczenie ma przede wszystkim to, kiedy uruchamiane są rozmaite urządzenia. Nawet te typowe – zmywarka, pralka, klimatyzatory – mogą przecież działać w tych godzinach, gdy uzysk prądu z paneli fotowoltaicznych jest największy. Nie ma przecież nic złego w tym, że zmywarka umyje naczynia w środku dnia, zamiast w nocy. Podobnie, uruchomienie klimatyzatorów wczesnym popołudniem, zanim jeszcze wrócimy z pracy, da nie gorszy efekt, niż włączenie ich dopiero wieczorem. Automatyka, w programie „Mój Prąd” określana skrótami HEMS oraz EMS, sama o to zadba. W takiej sytuacji magazyn energii także będzie tak naprawdę potrzebny, lecz będzie on działał głównie jako swoisty bufor, kompensując wahania ilości pozyskiwanej przez panele prądu. Dlatego  pojemność magazynu energii będzie mogła więc być dużo mniejsza, niż gdyby zużywana energia miała być czerpana tylko z niego.

Wreszcie, nie można zapominać, że i sama instalacja PV może być lepiej lub gorzej przystosowana do dostarczania energii przez wiele godzin w ciągu dnia. Przede wszystkim chodzi o ustawienie paneli względem stron świata. Wariant klasyczny, czyli skierowanie wszystkich wprost na południe, daje sumarycznie najwięcej energii. Jednak jeżeli celem jest uzyskanie możliwie zrównoważonego uzysku energii elektrycznej w ciągu całego dnia, lepsze będzie skierowanie części paneli również na wschód i zachód. Oczywiście, taki układ jest bardziej skomplikowany i może wymagać użycia falownika (lub tzw. mikrofalowników) o bardziej zaawansowanych opcjach konfiguracyjnych.

Przydomowy magazyn energii moc ładowania i rozładowania - porada eksperta

Dlaczego w magazynach energii ważna jest nie tylko ich nominalna pojemność? - na pytanie odpowiada ekspert Jakub Bajorski, Technical Support Engineer SOLPLANET.

- Nominalna pojemność magazynu energii (wyrażana w kilowatogodzinach – kWh) określa maksymalną ilość energii, jaką może on przechowywać - czyli pełne naładowanie magazynu energii, od zera do maksimum jego możliwości. Jest to podstawowy parametr, na który zwraca uwagę większość osób. Jednak nominalna pojemność to nie to samo co pojemność użytkowa magazynu energii, a to ona pokazuje nam jaką ilością energii tak naprawdę będziemy mogli dysponować. Zazwyczaj, przy najpopularniejszej obecnie technologii ogniw do takich magazynów energii czyli LFP (LiFePO4), pojemność użytkowa to około 90% pojemności nominalnej. Dzieje się tak ponieważ rozładowanie magazynu energii do zera grozi trwałym uszkodzeniem. Dlatego 10% jest pozostawionych jako „żelazna” rezerwa. Bywa to również określane jako głębokość rozładowania, czyli DoD (Depth of Discharge). Jeżeli DoD wynosi 85% to znaczy, że z 10 kWh pojemności nominalnej tak naprawdę możemy pobrać 8,5 kWh (85%).
Z kolei prąd (wyrażony w kW) oraz powiązana z tą wartością moc ładowania i rozładowania magazynu energii określa, jak szybko energia może być wprowadzana do magazynu energii lub z niego pobierana. Jest to kluczowa wartość, szczególnie w przypadku zmiennych warunków pracy instalacji fotowoltaicznych, kiedy to walczymy, aby zmaksymalizować autokonsumpcję, jak również, aby jak najwięcej energii z nadwyżek zebrać do magazynu energii.
Z mocą nierozłącznie powiązany jest prąd ładowania/rozładowania. Jeśli falownik, do którego jest przyłączony magazyn energii, ma niski prąd lub moc ładowania/rozładowania, może to prowadzić do sytuacji, w której nie będzie w stanie szybko dostarczyć wystarczającej ilości energii podczas wysokiego zapotrzebowania, choćby jej ilość w magazynie była wystarczająca. Z kolei podczas słonecznych dni, gdy produkcja energii z paneli fotowoltaicznych jest najwyższa, część energii będzie musiała być oddawana do sieci, bo jej przepływ pomiędzy falownikiem i magazynem energii również będzie niewystarczający.

Czy magazyn energii się opłaca? Co z taryfami dynamicznymi?

Prosumenci przyłączeni do sieci po 1 kwietnia 2022 r. rozliczani są zgodnie z zasadami systemu zwanego Net-bilingiem. Polega on na tym, że sami pobierając prąd z sieci, płacą za niego według normalnych stawek wynikających z taryfy, wraz z opłatami dystrybucyjnymi. Natomiast oddając prąd do sieci, pomniejszają swoje rachunki, lecz jedynie o giełdową wartość samej energii, bez opłat za przesył. Ostatecznie jest to nawet ponad 4 razy mniej, niż sami płacą. Cena giełdowa jest przy tym określana jako średnia z całego poprzedniego miesiąca.

Ten system miał zostać zmieniony już od 1 lipca 2024 r. Średnia cena energii miesięczna miała zostać zastąpiona giełdową ceną godzinową. Właśnie to nazwano popularnie taryfami dynamicznymi lub cenami dynamicznymi. Na razie jednak mamy sytuację, którą należałoby określić jako totalny chaos, zarówno informacyjny, jak i prawny.

Pod koniec czerwca 2024 r. wciąż nie było tak naprawdę wiadomo kiedy te zmiany zaczną funkcjonować, kogo obejmą obowiązkowo, dla kogo będą dobrowolne oraz jakie będą szczegółowe regulacje.

Największe spółki energetyczne przekazują swoim klientom informację, że podpisywanie nowych umów będzie możliwe dopiero po 24 sierpnia 2024 r. Jednak ich wzorów wciąż nie ma. Ponadto umowy podpisywane najwcześniej na przełomie sierpnia i września 2024 r. nie zaczną przecież obowiązywać wcześniej niż późną jesienią.
Co więcej, pierwotnie zapowiadano, że na ceny dynamiczne będą musieli przejść wszyscy prosumenci rozliczający się w ramach Net-billingu. Ze strony rządu padła jednak deklaracja (i to już wiosną), że przejście na ceny dynamiczne będzie dobrowolne. Ale są to tylko nieoficjalne informacje, gdyż konkretnych przepisów wciąż nie przyjęto. Nie wiadomo również, jak zostaną potraktowani nowi prosumenci, którzy dopiero budują swoje mikroinstalacje. Prędzej czy później, taryfy dynamiczne najpewniej obejmą jednak wszystkich. Ewentualne przejście na ceny dynamiczne oznacza ogromną zmianę. Już teraz giełdowe ceny energii w ciągu doby zmieniają się bowiem od ponad 1 zł/kWh do kilkunastu groszy, a nawet cen ujemnych.

Dofinansowanie do magazynu energii

Chcą dostać dofinansowanie do magazynu energii warto wiedzieć, że minimalna wielkość magazynu energii, na którą można otrzymać dotację z programu „Mój Prąd” wynosi 2 kWh. Wprawdzie nie ogłoszono oficjalnie, jakie będą zasady kolejnej edycji tego programu Mój Prąd 6.0, lecz nie należy się raczej spodziewać obniżenia tego progu. Ponadto jak zapowiada rząd w 2024 roku, żeby dostać dofinansowanie do fotowoltaiki, obowiązkowy będzie również zakup magazynu energii. 

W poprzedniej wersji programu Mój Prąd można było dostać dofinansowanie do magazynu energii, według kryterium:

• magazynowania energii elektrycznej  - (magazyn energii elektrycznej – akumulator o pojemności minimalnej 2 kWh, cena za 1 kWh nie może przekroczyć 6 tys. zł) - maksymalna kwota dofinansowania wynosi 16 tys. zł na jedno przedsięwzięcie związane z zakupem i montażem magazynu energii.

Warto wiedzieć, że nie dostaniemy dofinansowania do magazynu energii z programu Czyste Powietrze 2024.

Magazyn energii do fotowoltaiki: podsumowanie

Bez magazynu energii oraz dobrego systemu zarządzania energią, prąd może być bardzo drogi. Tani zaś tylko, jeżeli będziemy decydować, kiedy pobieramy prąd z sieci, a kiedy korzystamy ze zgromadzonego zapasu. Jeżeli chcemy korzystać z magazynu energii, to musimy mieć falownik hybrydowy. Modele typu On-grid tego nie umożliwiają. Magazyny energii zwykle mają budowę modułową, dlatego bez trudu można je rozbudowywać, zwiększając w ten sposób ich pojemność. Opłacalność magazynu energii dodatkowo może być zwiększona przez możliwość dofinansowania do jego zakupu i montażu w ramach programu Mój Prąd.

Fot. otwierająca: Creaton Polska