+48 572 372 372Magazyn energii to duży powerbank, który ma wiele zastosowań. Może być podstawą, dodatkiem lub częścią domowej instalacji elektrycznej. Dlatego w Bison Energy używamy określenia “systemy magazynowania energii” (ESS – energy storage system), aby precyzyjnie oddać charakter rozwiązania. W tym artykule rzetelnie opisujemy magazyny energii i systemy magazynowania energii. Omawiamy różnice między nimi, zastosowania i szkodliwe mity na ten temat.
Dlaczego to jest ważne?
Popularność tematu magazynowania energii jest tak duża, że dyskusje o nim wykraczają poza branżę. Nic dziwnego, gdy temat jest bardzo złożony. Energia elektryczna drożeje, a konsumenci zaczynają szukać oszczędności. Zmieniły się zasady rozliczeń prądu w gospodarstwach domowych z fotowoltaiką (pisaliśmy o tym tutaj). Przed nami zagrożenie nagłymi przerwami w dostawach prądu – tzw. blackoutami – spowodowane zmianami klimatycznymi, stanem sieci dystrybucyjnych i sektora wytwarzania energii. Niepewność energetyczna rośnie wraz z agresją Rosji na Ukrainę i coraz trudniejszą sytuacją geopolityczną w Europie. Równocześnie polski rząd coraz silniej promuje autokonsumpcję (więcej informacji znajdziecie tutaj).
Wszystkie wymienione kwestie łączy temat przechowywania i zarządzania energią. Jako specjaliści w zwiększaniu efektywności energetycznej chcemy zabrać głos, aby pomóc Wam zrozumieć część tego zagadnienia. Przedstawić rzetelne wprowadzenie w temat magazynowania energii. Przekazać wiedzę przydatną zarówno laikom, jak i osobom chcącym uwiarygodnić posiadane informacje.
Czego dowiecie się z artykułu?
Rozpoczniemy zarysem historii i nakreśleniem sytuacji rynkowej. Następnie przejdziemy do omówienia podstawowych definicji:
- magazyn energii elektrycznej,
- „off-grid” – system wyspowy,
- instalacja elektryczna z funkcją „backup” lub UPS,
- autokonsumpcja.
Definicje opiszemy praktycznie – wzbogacimy je o zastosowania systemów magazynowania energii z perspektywy użytkownika. Artykuł zakończymy komentarzem odnośnie szerzenia dezinformacji ze szkodami dla użytkownika końcowego – konsumenta. Do dzieła!
ESS kiedyś i dziś
Mało kto zdaje sobie sprawę, że temat magazynowania energii elektrycznej jest tak stary, jak samo jej odkrycie. Wyzwania z nim związane podejmujemy od kilkuset lat. Tym bardziej szokujące może być, że w 2022 roku dalej mamy problem z jej efektywnym gromadzeniem. Niestety, musimy sobie uświadomić, że gromadzenie energii to ogromne wyzwanie z czysto technologicznego punktu widzenia. To prawa fizyki sprawiają, że znacznie łatwiej energię wytworzyć, przekazać dalej lub przyjąć, niż bezpiecznie i bezstratnie zmagazynować.
Mówi się, że potrzeba jest matką wynalazku. I tak też stało się w tym przypadku. Istotność tematu przechowywania energii elektrycznej wzrosła wraz z liczbą urządzeń, budynków, instytucji i branż, których działanie zależy od jej stałego i stabilnego dostępu. Mowa tutaj przede wszystkim o infrastrukturze krytycznej, łodziach, czy miejscach znacznie oddalonych od aglomeracji i skupisk ludzkich. To głównie dzięki nim w ostatnich kilkudziesięciu latach rozwijała się zaawansowana technologia magazynowania energii.
RYNEK MAGAZYNOWANIA ENERGII
A jak jest dzisiaj? Krytyczne obszary życia tzw. “cywilizacji zachodniej” zostały energetycznie zabezpieczone, więc przyszła pora na “zwykłego konsumenta”. Popularyzacja ESS odpowiada na niespotykane wcześniej potrzeby, jak zaawansowany przenośny sprzęt elektroniczny, energochłonne rozwiązania w gospodarstwach domowych czy elektromobilność. Te sektory powodują wręcz logarytmiczny wzrost zapotrzebowania na magazyny energii, a to znowu pociąga nowe rozwiązania w tym obszarze.
Technologia akumulatorowa zyskuje nową dynamikę również w obecnej sytuacji geopolitycznej Europy i kontekście napaści Rosji na Ukrainę. Zarządzanie energią na poziomie lokalnym i globalnym oraz odczuwalne wzrosty cen prądu na świecie jeszcze silniej motywują naukowców i inżynierów ESS do poszukiwania i rozwoju tej technologii.
Branża energetyczna w całej swojej okazałości znacząco przyspiesza, ale w przypadku ESS jesteśmy właśnie świadkami “rynkowej rewolucji”. To bez wątpienia wpłynie na jakość naszego życia i postrzeganie codziennego dostępu do energii.
Fizyka, ludzkie potrzeby, bezpieczeństwo, polityka – temat gromadzenia energii z użyciem tych haseł zyskuje na nośności. Pozostaje jednocześnie skomplikowany, dlatego omówmy go jasno i rzetelnie.
Praktyczne definicje
Poniżej zebraliśmy przydatne definicje, które pomogą w lepszym zrozumieniu tematu magazynowania energii:
Magazyny energii to rozwiązania pozwalające na gromadzenie energii. Zazwyczaj pod tym hasłem rozmówcy mają na myśli banki energii, czyli część systemu, która „przechowuje prąd”. Natomiast w myśl aktualnej nowelizacji ustawy „Prawo energetyczne” – „magazyn energii elektrycznej to instalacja umożliwiająca magazynowanie energii elektrycznej i wprowadzenie jej do sieci elektroenergetycznej”. Tu nasz ustawodawca, w naszej opinii nieco zbyt pochopnie, nadał temu rozwiązaniu już pewne cechy, które są możliwe do zrealizowania, ale nie są elementem niezbędnym dla tej technologii.
W Bison Energy mówimy otwarcie, że sam magazyn energii elektrycznej to tylko element, który nie wystarczy do zaopatrzenia firmy lub domu w energię podczas, gdy chwilowo nie ma jej w sieci (backup), bądź jesteśmy sieci stale pozbawieni (off-grid). Sam magazyn nie posiada również zdolności technologicznej do współpracy z naszym odnawialnym źródłem energii (fotowoltaiką), czy też wymianą energii z zewnętrzną siecią dystrybucyjną.
Aby zapewnić wszystkie powyższe cechy, albo wyselekcjonować te, na których zależy w danej sytuacji, należy utworzyć kompletne i dedykowane rozwiązanie magazynowania energii.
Pełny system może składać się z magazynu energii (akumulatorów przechowujących), infrastruktury przesyłającej, urządzeń zarządzających magazynowaniem i opcjonalnie zużyciem. Magazyny energii mogą współpracować z zewnętrzną siecią dystrybucyjną, instalacją fotowoltaiczną lub alternatywnymi generatorami prądu (np.: agregatem paliwowym).
Samo zastosowanie magazynowania energii jest bardzo szerokie – jest ono niezbędne lub wysoce przydatne do:
- bezpieczeństwo budynku i domowników
- zwiększania autokonsumpcji energii elektrycznej
- zyskania niezależności od zakładu energetycznego
- zwiększenia niezależności od pogody
- poprawy stabilności dostaw energii
- poprawy parametrów sieci elektrycznej
- generowania oszczędności
Off-grid to sieć funkcjonująca w 100% niezależnie (“off-”) od zewnętrznych dostawców energii (“-grid”). W takim systemie, aby korzystać z prądu, potrzebne jest urządzenie generujące go – obecnie najpopularniejszymi w gospodarstwach domowych są fotowoltaika, turbina wiatrowa, czy klasyczny agregat (generator paliwowy). Najczęściej dla zapewnienia ciągłości pracy systemu jest to połączenie tych wszystkich źródeł wytwarzania.
W “off-gridzie” dołączenie magazynu energii pozwala na przechowanie nadwyżek produkcji i użycie ich w okresie zapotrzebowania. Aby jednak do tego doszło dodatkowo potrzebne są również urządzenia do zarządzania energią – tą zużywaną na bieżąco i tą przechowywaną w magazynie.
Off-grid jest rozwiązaniem dla konsumentów, którzy chcą uniezależnić się od sieci energetycznej lub nie mają możliwości podłączenia się do niej. Jednocześnie należy pamiętać, że takie rozwiązanie narzuca użytkownikom szereg ograniczeń, a w oparciu o odnawialne źródła energii zwiększa naszą zależność od pogody, która – ostatnio niemniej jak działania wielkich spółek z rynku energetycznego – lubi zaskakiwać.
Back-up zabezpiecza obiekty przed chwilową utratą zasilania z sieci. W sytuacji przerwy w dostawie prądu nasza instalacja odbiorcza (lub jej wydzielona część) działa dzięki zgromadzonej przez nas wcześniej energii. Większość dzisiejszych technologii pozwala zapewnić back-up krytycznym obwodom przez ograniczony czas. Rozwiązania podtrzymujące całą instalację przez całą dobę są dostępne na rynku, ale wymagają znacznie większego nakładu finansowego. Możliwe jest również rozbudowanie systemu back-up o własny generator energii, gdy ta magazynowana się skończy.
Magazynowanie energii jest kluczowe dla systemów back-up, ale równie ważna jest odpowiednio zaprojektowana złożona infrastruktura. Ważną rolę odgrywają też urządzenia zarządzające systemem zasilania. Generatory prądu alternatywnego mogą być tutaj dodatkowym wsparciem.
Magazyny back-up mają na celu zapewnienie ciągłości dostaw energii. To ważne dla odbiorców z obszarów o trudnych warunkach pogodowych lub niestabilnych sieciach energetycznych. Należy dodać, że system back-up znajduje zastosowanie w zwiększaniu niezależności od pogody.
Autokonsumpcja to ostatnia z definicji, która jako jedyna nie oznacza systemu, ale sposób pożytkowania energii, którego celem jest jak największy udział energii przez nas produkowanej w ilości energii przez nas zużywanej. I choć wymieniamy ten element dopiero na trzecim miejscu to jest on rozwiązaniem najpowszechniejszym i najczęściej stosowanym w połączeniu z własną fotowoltaiką.
Magazynowanie energii jest niezbędne przy zwiększaniu autokonsumpcji z uwagi na to, że czas wytwarzania energii w małym stopniu pokrywa się z czasem jej zwiększonego zużycia. Inteligentne zarządzanie zużyciem i odkładanie nadwyżkowej energii “gdzieś na potem” pozwala obejść asynchroniczność produkcji i konsumpcji prądu.
W sytuacji, gdy zależy nam na oszczędnościach autokonsumpcja jest pierwszą odpowiedzią. Prąd niewprowadzony do sieci i prąd niepobrany, to dwa rodzaje najtańszego prądu (oczywiście poza tym, którego nie zużyjemy). Zużywanie własnej energii to też jej najmniejsze straty, najprostsza obsługa, a co za tym idzie największa przyjazność dla środowiska.
Manipulowanie informacją
Niestety tam, gdzie pojawia się popularny temat, tam pojawiają się populiści i manipulatorzy. Tak jest i w przypadku magazynów energii. Licząc na skorzystanie z rosnącego zapotrzebowania, wiele osób “doradza” konsumentom błędnie. W przyszłości opublikujemy szerszy materiał o mitach dotyczących gromadzenia energii, a na ten moment wybraliśmy dwa najczęściej powtarzane w naszym otoczeniu.
MIT 1: Każdy magazyn energii zapewni bezpieczeństwo w trakcie awarii sieci
Nie każdy zaprojektowany magazyn energii będzie działał jako backup lub w trybie off-grid. Większość “falowników hybrydowych” proponowanych przez wielu producentów nie spełni nawet roli zasilania awaryjnego kilku odbiorników. Dlaczego? Bo najczęściej falownik hybrydowy z baterią w tzw. “pakiecie” reklamowany często jako plug&play może posłużyć jedynie autokonsumpcji. Jego zadaniem jest „wydłużenie pracy słońca”, czyli ładowanie w ciągu dnia i rozładowywanie wieczorem lub w nocy. A w sytuacji awarii zasilania sieci dystrybucyjnej, nasz magazyn energii wyłączy się razem z falownikiem hybrydowym, natomiast energia w nim zgromadzona pozostanie nie do odzyskania do czasu powrotu zasilania.
MIT 2: Gotowe rozwiązanie plug&play dla Twojej rodziny
Gotowe rozwiązania z magazynami energii sprawdzają się na powtarzalnych i niewielkich układach np. w latarniach, na łodziach czy w kamperach. Systemy te charakteryzują się ograniczoną liczbą odbiorników o określonej mocy i najczęściej bardzo wysokiej świadomości użytkowników. Natomiast w przypadku układów o nieco większej mocy – np. w domach jednorodzinnych – konieczne jest dokładne zbadanie całego układu, jego odbiorników i przede wszystkim potrzeb energetycznych i profilu zużycia użytkowników. To zaawansowany proces projektowy oparty o pomiary i wywiad, bez którego nie można zapewnić gwarancji i ciągłości pracy systemu w określonym czasie. Inne potrzeby energetyczne będzie miała rodzina, której dom ogrzewany jest pompą ciepła, a w garażu ładuje się samochód elektryczny, od takiej, która ogrzewa się gazem i porusza samochodem spalinowym.
Podsumowanie
Wiemy już skąd przechowywanie i zarządzanie energią pojawiły się “na językach”. Wiemy jak długo naukowcy i inżynierowie pracują nad doskonaleniem tej technologii. Znamy najważniejsze definicje i zastosowanie systemów do magazynowania energii. Wspomnieliśmy też o mitach, na które należy uważać w rozmowie ze “specjalistami”.
Ta wiedza wystarczy, aby przyswajać kolejne detale omawianych systemów. Jeżeli ciekawią Was kryteria, które są kluczowe przy doborze systemu do zapotrzebowania – przeczytacie o tym w następnym artykule. Serię trzech tekstów kończymy porównaniem dwóch systemów w formie case study – na podstawie zapytania, które otrzymaliśmy w temacie magazynowania energii.
Jeżeli potrzebujecie rzetelnego wsparcia w tym temacie, skontaktujcie się z Bison Energy. Z inżynierską precyzją pomożemy Wam w doborze najlepszego rozwiązania, odpowiemy na pytania i zwrócimy uwagę na kluczowe z Waszego punktu widzenia kwestie. W instalatorstwie najwyższej jakości decydują detale.