Magazyn energii do domu - kiedy naprawdę się opłaca, a kiedy to strata pieniędzy? Poradnik ekspercki

Podstawowy podział systemów instalacji fotowoltaicznych opiera się na tym, w jaki sposób współpracują one z siecią energetyczną. Ściśle wiąże się z tym rodzaj używanego falownika (inwertera), który z kolei determinuje możliwość używania magazynu energii lub jej brak.

Które falowniki mogą współpracować z magazynami energii?

Falownik jest zaś w praktyce niezbędny w każdej instalacji fotowoltaicznej, gdyż to on umożliwia zmianę prądu stałego (DC) powstającego w panelach, na prąd przemienny (AC), którym zasilana jest większość domowych urządzeń. Inwertery oraz mikroinstalacje PV dzielimy w związku z tym na trzy kategorie.

Czy instalacja on-grid współpracuje z magazynem energii?

On-grid pracują połączone z siecią i tylko wówczas, gdy płynie w niej prąd. W razie awarii sieci nie możemy więc korzystać z własnego prądu, chociaż panele faktycznie nadal są w stanie go pozyskiwać. Jednak inwerter się wyłącza. Tu z założenia nie ma możliwości korzystania z magazynu energii. Nie możemy więc skierować do niego nadmiaru własnego prądu (musi trafić do sieci), ani zapewnić zasilania awaryjnego. W praktyce można jednak przezwyciężyć ten problem dodając działający równolegle falownik hybrydowy.

Dlaczego falownik hybrydowy to dobry wybór do magazynu energii?

Instalacje fotowoltaiczne hybrydowe współpracują z siecią, czyli wysyłamy do niej lub pobieramy prąd. Jednak mogą też działać niezależnie, przez co awaria sieciowa nie pozbawia nas możliwości korzystania z własnego prądu. Z założenia takie falowniki obsługują magazyny energii. Z jednej strony umożliwia to lepsze wykorzystywanie własnego prądu (decydujemy czy go zmagazynować, czy oddać do sieci), z drugiej zaś pozwala na zapewnienie zasilania awaryjnego. Co bardzo ważne nie musimy od razu kupować falownika hybrydowego wraz z akumulatorami. Bez magazynu energii będzie on po prostu pracował analogicznie jak wersja on-grid. Magazyn możemy zaś łatwo dodać do systemu w dowolnym momencie. Możemy także stopniowo rozbudowywać posiadany magazyn zwiększając jego pojemność.

To od rodzaju falownika zależy, czy możemy w ogóle dodać magazyn energii, fot. FRONIUS

Magazyn energii w systemie off-grid - konieczność czy pułapka?

Off-grid to falowniki i systemy działające bez połączenia z siecią. Oznacza to niezależność od dostawcy energii, jednak równocześnie narzuca tyle ograniczeń, że nie są one popularne. To raczej wariant dla pasjonatów lub tych, którzy nie mają możliwości korzystania z sieci, np. w domku letniskowym czy w przyczepie kempingowej. Podstawowy problem polega na tym, że wytworzoną energię elektryczną musimy albo od razu zużyć, albo skierować do magazynu energii. Pojemność magazynu jest zaś ograniczona, natomiast jego cena dość wysoka (obecnie magazyn energii kosztuje w granicach 1000-2000 zł za 1 kWh pojemności). Tak więc posiadanie dużego i kosztownego magazynu energii staje się w tym wariancie po prostu koniecznością. Jednak nawet to nie zapewni stabilnego, całorocznego zasilania. Szczególnie w sezonie zimowym, gdy nasłonecznienie jest bardzo słabe, zaś nasze zapotrzebowanie na energię jest dla odmiany najwyższe.

Jaki magazynu energii wybrać do domu? Nie kupuj tradycyjnych akumulatorów!

Gdy ktoś pyta jakiego magazynu energii powinien użyć, nadal w wielu miejscach można spotkać się z odpowiedziami w rodzaju jakiegokolwiek, byle o jak największej pojemności. Łącznie z poradami, że w zupełności wystarczą nawet zwykłe akumulatory samochodowe (rozruchowe). To jednak nieprawda! Kierując się takimi „mądrościami” najpewniej wydamy wcale niemałe pieniądze na magazyn energii, który będzie nieefektywny i do tego mało trwały. Co więcej, może on być jeszcze do tego niebezpieczny.

Jakie ogniwa są najlepsze do magazynu energii?

Praca magazynu energii w systemie PV wymaga bowiem spełnienia kilku podstawowych warunków. Musi on być przystosowany do pracy cyklicznej i tzw. głębokiego rozładowania. W pierwszym rzędzie ważny jest tu sam typ ogniw. Takie cechy mają dominujące obecnie modele LiFePo4 (litowo-żelazowo-fosforanowe) oraz Li-Ion (litowo-jonowe).

Takie akumulatory znoszą po kilka tysięcy cykli pełnego (czy raczej w całym deklarowanym zakresie) ładowania i rozładowywania. Co oznacza, że mając np. magazyn energii o pojemności 10 kWh, faktycznie możemy z niego zaczerpnąć 10 kWh. Natomiast akumulatorów kwasowo-ołowiowych, szczególnie tych typowych samochodowych nie powinno się rozładowywać o więcej niż 30-50% nominalnej pojemności. Inaczej ich trwałość drastycznie spada. W praktyce oznacza to jednak, że taki magazyn teoretycznie 10 kWh, będzie miał faktycznie użyteczną pojemność zaledwie 3-5 kWh. Opłacalność ich zakupu staje się więc wątpliwa.

Co to jest BMS i dlaczego decyduje o trwałości magazynu energii?

Niezbędny jest dobry układ elektroniczny, tzw. BMS (Battery Management System), nadzorujący działanie magazynu energii. Chodzi tu zarówno o charakterystykę samych procesów ładowania i rozładowywania jak i monitorowanie stanu poszczególnych ogniw.

Marny BMS może bardzo skrócić żywotność baterii, zaś w skrajnych przypadkach doprowadzić nawet do jej uszkodzenia. Jest to więc element niezwykle ważny, chociaż zwykle niedoceniany. Trzeba koniecznie zwrócić uwagę na to co kupujemy pod nazwą magazyn energii. Mogą to być np. same moduły energetyczne, zaś BMS trzeba dokupić oddzielnie. Ale bywa i tak, że pod nazwą magazynu sprzedawany jest właśnie BMS wraz z obudową, lecz bez ogniw i trzeba dokupić ich określony typ. Wreszcie należy sprawdzić, jak duży zestaw ogniw i w jakiej konfiguracji może obsłużyć posiadany BMS. To determinuje możliwość późniejszej rozbudowy.

Parametry elektryczne magazynu energii muszą być zgodne z parametrami elektrycznymi posiadanego falownika. Przede wszystkim chodzi tu o dopuszczalny zakres napięcia pracy oraz maksymalny prąd, jakim można ładować i rozładowywać magazyn.

Problemów tego rodzaju nie będzie, jeżeli kupimy zestaw certyfikowany przez producenta falownika. Jednak często kupowany jest magazyn energii zupełnie innej firmy i wówczas trzeba samemu zadbać o kompatybilność elementów.

Rozsądne wykorzystywanie net-billingu z rozliczaniem godzinowym wymaga planowania zużycia z wyprzedzeniem, daleko idącej kontroli nad domowymi urządzeniami, fot. FRONIUS

Dlaczego maksymalny prąd (natężenie) pracy magazynu energii ma znaczenie?

Druga bardzo ważna kwestia to maksymalny prąd (jego natężenie) pracy magazynu energii. Ono determinuje przede wszystkim maksymalną moc, którą magazyn jest w stanie przyjąć. To z kolei może stać się wąskim gardłem utrudniającym pełne wykorzystanie prądu dostarczanego przez panele fotowoltaiczne. W domowych instalacjach dominują magazyny energii niskonapięciowe, w których napięcie wynosi ok. 50 V. Jeżeli taki magazyn jest w stanie przyjąć prąd o maksymalnym natężeniu 100 A to znaczy, że nie przejmie on więcej niż 5 kW mocy wytwarzanej w danym momencie przez panele. Moc prądu stałego jest bowiem iloczynem napięcia i natężenia prądu, mamy więc:

50 V × 100 A = 5000 W = 5 kW.

Magazyn oraz falownik o takich parametrach sprawdzą się więc tylko w małej instalacji PV (do 5 kW).

Na to wszystko trzeba zwracać uwagę wybierając magazyn energii, a jest to tak naprawdę tylko drobna część zagadnienia. Prawidłowy dobór magazynu energii wymaga wiedzy i doświadczenia. W praktyce duże znaczenie ma również zaufanie do danej marki oraz renoma producenta. Tym bardziej, że obecnie zróżnicowanie cen jest bardzo duże. Orientacyjnie możemy przyjąć, że cena za magazyn energii wynosi 1000-2000 zł za 1 kWh pojemności. Przy czym kupowanie taniego magazynu z niepewnego źródła, takiego jak azjatyckie sklepy internetowe, jest zakupem wysokiego ryzyka. Warto też wiedzieć, że na magazyn energii można otrzymać dofinansowanie z rządowych programów wsparcia modernizacji instalacji i inwestycji w OZE.

Jak sposób rozliczania prądu z fotowoltaiki wpływa na opłacalność magazynów energii?

Obecnie właściciele małych domowych systemów PV są ze względu na sposób rozliczania podzieleni na aż trzy grupy.

Net-metering dostępny jest dla tych, którzy przyłączyli swoje mikroinstalacje do sieci (pierwszy raz wprowadzili do niej prąd) do 31 marca 2022 r. Za każdą 1 kWh energii przekazanej do sieci prosument może później pobrać z niej 0,8 kWh (instalacje do 10 kW) lub 0,7 kWh (instalacje ponad 10 kW). Co ważne, nie płaci przy tym ani za samą energię, ani za jej przesył (dystrybucję). Pozostają tylko opłaty stałe. Uprawnieni do tego sposobu rozliczania prosumenci zachowują to prawo przez 15 lat i jest to gwarancja zawarta w ustawie OZE.

Net-billing dla tych, którym nie przysługuje prawo do net-meteringu, ale uruchomili instalacje przed 1 lipca 2024 r. Rozliczają się oni samemu płacąc pełną stawkę za pobierany prąd (cena energii plus opłaty za przesył). Natomiast każda 1 kWh przekazana do sieci obniża ich rachunek o rynkową wartość energii, obliczaną na podstawie średniej miesięcznej ceny (RCEm) na tzw. rynku dnia następnego. Jednak jest to stawka tylko za samą energię, bez opłat dystrybucyjnych (za przesył) oraz innych obciążeń. W efekcie jest ona nawet kilka razy niższa od ceny za jaką gospodarstwo domowe kupuje prąd z sieci.

Net-billing dla prosumentów, których instalacje przyłączono 1 lipca 2024 r. lub później. Różni się od poprzedniego wariantu tym, że zamiast średniej stawki miesięcznej uwzględnia się w rozliczeniach ceny giełdowe zmieniające się co godzinę (RCE). W związku z tym zróżnicowanie stawek jest jeszcze większe, niż w poprzednim przypadku. Znaczenia nabiera to kiedy w ciągu doby pobieramy energię.

Kiedy magazyn energii to strata pieniędzy? Poznaj wyjątki

Przede wszystkim trzeba stwierdzić, że dla osób korzystających z net-meteringu nieopłacalna jest nie tylko zmiana sposobu rozliczania, ale również sam zakup magazynu energii. Z zastrzeżeniem, że piszemy tu o opłacalności w sensie ścisłym, czysto finansowym. Czyli patrzymy jedynie na wydatki inwestycyjne oraz wynikające z nich oszczędności.

Osobną sprawą będą zaś pozostałe korzyści. Czyli przede wszystkim możliwość zapewnienia zasilania awaryjnego, na wypadek wyłączenia zasilania z sieci oraz zyskanie w jakimś stopniu niezależności od dostawcy energii. Jeżeli to te czynniki ktoś postrzega jako priorytetowe, to wówczas magazyn własnej energii tak czy inaczej warto mieć.

Gdy rozliczmy się w starym systemie net-meteringu dodanie magazynu energii nie jest opłacalne ze względów finansowych. W tym układzie to sieć staje się faktycznie naszym magazynem, fot. VAILLANT

Natomiast nie ma co liczyć na znaczące obniżenie rachunków dzięki dodaniu magazynu energii, jeżeli rozliczamy się w ramach net-meteringu. Niezaprzeczalnym faktem jest wprawdzie to, że tracimy 20 lub 30% przekazywanej do sieci energii. Dlatego skierowanie przynajmniej części z niej zamiast tego do akumulatorów przyniesie pewne oszczędności. Ale musimy pamiętać, że choćby samo ładowanie i rozładowywanie akumulatorów wiąże się z pewnymi stratami energii. Jednak co najważniejsze, magazynu energii nie dostajemy przecież za darmo. Ponadto nie będzie on wieczny, przestanie spełniać swe funkcje po kilku lub kilkunastu latach, zależnie od jego jakości i sposobu eksploatacji. Tak więc w tym okresie osiągnięte korzyści (oszczędności) powinny przynajmniej zrównoważyć poniesione nakłady. W sytuacji, gdy możemy traktować system elektroenergetyczny (sieć) jak wielki magazyn energii, bardzo trudno będzie to osiągnąć. Jednak powtórzmy jeszcze raz - własny magazyn energii zapewnia także korzyści inne niż finansowe.

Net-billing miesięczny vs. godzinowy - kiedy opłaca się magazyn energii?

Z kolei dla rozliczanych w ramach net-billingu kwestia opłacalności zakupu i użytkowania magazynu energii jest znacznie bardziej skomplikowana i wielowątkowa. Tu należy wziąć pod uwagę choćby to, czy ceny za energię wyznaczane są jako średnia miesięczna (RCEm), czy stawki godzinowe (RCE). Szczególnie w tym drugim przypadku wiele może zmienić przemyślany dobór odpowiedniej wielkości magazynu energii, następnie zaś mądre używanie zarówno jego samego, jak i rozmaitych domowych urządzeń elektrycznych. Nie obejdzie się bez planowania zużycia energii, zastosowania różnego rodzaju automatyki sterującej oraz pogodzenia się z pewnymi ograniczeniami.

Przede wszystkim chodzi oto, że nawet zużywając w ciągu doby dokładnie taką samą ilość energii elektrycznej możemy zapłacić za nią drogo lub przeciwnie - nie wydać prawie nic. Bowiem zdarza się i tak, że w niektórych godzinach giełdowe ceny energii są niezwykle niskie lub nawet ujemne. Co z kolei oznacza, że w tym czasie prądem czerpanym z sieci za bezcen upieczemy ciasto, doładujemy samochód elektryczny itp.

Jednak znaczy to również, że jeżeli sami będziemy w tym czasie oddawać do niej nadmiar energii, to zrobimy to za darmo. Na szczęście, ujemne ceny nie obciążają prosumentów - przynajmniej na razie.

Kto naprawdę potrzebuje magazynu energii w domu?

W przypadku cen giełdowych energii liczonych jako średnia miesięczna, kwota za jaką wysyłamy prąd do sieci będzie znacznie bardziej stabilna. Jednak generalnie będą to stawki niezwykle niskie, np. w granicach 1/4 ceny zakupu prądu. Dlatego zużywanie energii pozyskanej z paneli PV do zasilania domowych urządzeń i posiłkowanie się przy tym magazynem energii jest w pełni uzasadnione. Warto przy tym zauważyć, że korzystanie ze średniej ceny miesięcznej jest atrakcyjne przede wszystkim dla tych, którzy nie mają sił, chęci i możliwości, aby precyzyjnie planować zużycie prądu z godziny na godzinę w ciągu doby. Dla nich magazyn energii będzie pełnił funkcję swoistego bufora. Używając go będą swobodnie czerpać energię wtedy, gdy jej potrzebują, nie przejmując się przy tym zmieniającymi się nieustannie cenami. Oczywiście, wszystko to w granicach rozsądku. Przecież nawet duży jak na warunki domowe magazyn 15 kWh nie wystarczy na długo, jeżeli np. zechcemy ogrzewać budynek prądem.

Jak dodać magazyn energii do już działającej instalacji fotowoltaicznej?

Nie trzeba wymieniać działającej instalacji PV, żeby dodać magazyn energii - wyjaśnia ekspert Mariusz Jackiewicz, Technical Support Manager w firmie SOLPLANET. Wystarczy zastosować tzw. AC Coupling - czyli podłączyć falownik hybrydowy z baterią po stronie prądu zmiennego, równolegle do istniejącego falownika on-grid. To dobre rozwiązanie np. przy mikroinwerterach, instalacjach gruntowych czy objętych dotacjami, które wykluczają modyfikacje.

AC Coupling działa niezależnie od tego, jakiej marki był pierwotny system. Nie wymaga zmian po stronie paneli PV ani okablowania DC. Dzięki temu modernizacja instalacji fotowoltaicznej z dodaniem magazynu energii jest szybsza i tańsza. Falownik hybrydowy - np. taki, jaki oferuje Solplanet - monitoruje pracę instalacji i przechowuje nadwyżki energii w baterii. Gdy nastąpi przerwa w dostawie prądu, automatycznie przełącza się w tryb awaryjny i zasila wybrane obwody, np. lodówkę, router, oświetlenie. Taki system można też rozbudować o agregat prądotwórczy, który automatycznie się uruchomi, gdy poziom naładowania baterii będzie zbyt niski. Dzięki temu dom zyskuje większą niezależność energetyczną bez konieczności przebudowy istniejącej instalacji PV.