Opcje magazynowania energii dla fotowoltaiki

Co zrobić z nadmiarem energii z paneli fotowoltaicznych, lub odwrotnie, co zrobić w sytuacjach, gdy system fotowoltaiczny nie produkuje wystarczającej ilości energii elektrycznej, aby pokryć zużycie w gospodarstwie domowym?

W przypadku systemu (on-grid lub hybrydowego) nadmiar energii elektrycznej może trafić do sieci publicznej, a w razie niedoboru możemy pobierać potrzebną energię bezpośrednio z sieci. Inną opcją zagospodarowania nadmiaru energii z systemu fotowoltaicznego jest jej bezpośrednie magazynowanie w akumulatorach lub pośrednia konwersja energii elektrycznej na ciepło w zbiorniku na ciepłą wodę.


Akumulatory
Jeśli energia elektryczna produkowana przez system fotowoltaiczny przekracza bieżące zużycie, warto tę energię magazynować.

Jednym ze sposobów bezpośredniego magazynowania energii elektrycznej jest przechowywanie jej w akumulatorze. Pojemność akumulatora jest kluczowym wskaźnikiem tego, ile energii można zmagazynować na późniejsze potrzeby.

Jak to działa? Panele fotowoltaiczne nigdy nie są podłączone bezpośrednio do akumulatorów, lecz zawsze przez tzw. półprzewodnikowe ładowarki (regulatory ładowania). Zapewniają one optymalne ładowanie akumulatora zgodnie z wymaganymi parametrami, co gwarantuje maksymalną żywotność akumulatorów. Obecnie na rynku dostępny jest szeroki wybór akumulatorów i regulatorów ładowania o różnych parametrach i jakości. Wybór odpowiedniego sprzętu pomoże zoptymalizować żywotność wszystkich urządzeń i zmniejszyć koszty utrzymania.

Akumulatory dostarczają napięcie prądu stałego (DC), zazwyczaj o poziomie napięcia wyjściowego 12 lub 24 woltów.

Jeśli w domu zainstalowano oddzielny system okablowania 12V lub 24V, możliwe jest zasilanie urządzeń bezpośrednio z akumulatora.

Jeśli taki system nie jest obecny w domu, to napięcie prądu stałego można przekształcić w standardowe napięcie przemienne 230V (400V) za pomocą tzw. inwerterów, które umożliwiają zasilanie wszystkich standardowych urządzeń domowych za pośrednictwem istniejącej instalacji elektrycznej.

Zalety
Maksymalne wykorzystanie wyprodukowanej energii elektrycznej–nadmiar energii z paneli fotowoltaicznych nie trafia do publicznej sieci elektroenergetycznej, lecz jest magazynowany w akumulatorach.

Wady
Ograniczona żywotność akumulatorów (5 do 15 lat)–ich żywotność zależy głównie od rodzaju użytego akumulatora, typu regulatora ładowania oraz warunków klimatycznych, w jakich pracuje akumulator–wysokie temperatury otoczenia skracają żywotność. Spadek pojemności akumulatorów w zależności od ich wieku.


Magazynowanie ciepła
Inną formą magazynowania energii jest pośrednie magazynowanie energii elektrycznej w postaci energii cieplnej w tzw. jednostkach magazynujących ciepło.

Nadmiar energii elektrycznej, która nie może zostać natychmiast zużyta w domu, jest automatycznie przekierowywany do jednostki magazynującej, gdzie jest przekształcany w energię cieplną za pomocą elektrycznej grzałki oporowej i magazynowany w postaci gorącej wody w jednostce magazynującej.

Natomiast w przypadku niedoboru energii elektrycznej dla gospodarstwa domowego podgrzewanie wody jest automatycznie wyłączane, a priorytet zostaje nadany dostarczaniu energii elektrycznej do gospodarstwa domowego.

Priorytet podgrzewania wody lub dostarczania energii elektrycznej do gospodarstwa domowego można ustawić tak, aby wyprodukowana energia elektryczna była wykorzystywana jak najefektywniej w każdych warunkach.

Przekształcanie energii elektrycznej w ciepło odbywa się za pomocą elektrycznej grzałki oporowej, która może być zaprojektowana do zasilania bezpośrednio prądem stałym lub standardowym napięciem prądu przemiennego (w tym przypadku jednak wymagany jest falownik napięcia).
W przypadku wystarczająco dużej elektrowni fotowoltaicznej połączonej z odpowiednio pojemnym zbiornikiem wody, możliwe jest tymczasowe zapewnienie ogrzewania budynków. Zbiornik posiada wężownicę z wejściem i wyjściem do podgrzewania wody użytkowej oraz dodatkową wężownicę do podgrzewania wody używanej do celów grzewczych.

Jeśli w zbiorniku zgromadzono wystarczającą ilość ciepła, podgrzana woda może być wykorzystana nie tylko jako woda użytkowa, ale również jako woda do ogrzewania.

Zalety
Maksymalna wykorzystanie wyprodukowanej energii elektrycznej. Nadmiar energii z paneli fotowoltaicznych nie trafia do publicznej sieci energetycznej, lecz jest pośrednio magazynowany w zbiorniku ciepła.

Wady
Brak możliwości przekształcenia energii cieplnej z powrotem w energię elektryczną. Większe wymagania przestrzenne w zależności od rozmiaru zbiornika ciepła.