Fotowoltaika jesienią i zimą produkuje mniej. Co wtedy dzieje się z magazynem energii?

Magazyn energii najczęściej kojarzy się z latem: fotowoltaika produkuje dużo prądu w ciągu dnia, akumulator gromadzi nadwyżki, a wieczorem dom wykorzystuje zgromadzoną energię zamiast pobierać ją z sieci. Gdy jednak dni stają się krótsze, a produkcja z paneli wyraźnie spada, pojawia się naturalne pytanie: czy magazyn energii jesienią i zimą nadal ma sens?

Tak — choć jego zadanie w chłodniejszych miesiącach wygląda nieco inaczej niż latem. Jesienią i zimą magazyn nie musi pracować wyłącznie jako „zbiornik” na nadwyżki z fotowoltaiki. Może pomagać w optymalizacji kosztów energii, współpracować z pompą ciepła, zwiększać wykorzystanie własnej produkcji z PV, a w odpowiednio zaprojektowanej instalacji także zabezpieczać dom na wypadek awarii sieci.

Sprawdź nasz poradnik: Na ile naprawdę wystarczy w domu magazyn energii 10 kWh? Liczymy na konkretnym przykładzie – e-magazyny.pl

Zimą fotowoltaika produkuje mniej. Czy magazyn ma wtedy co magazynować?

Produkcja energii z instalacji fotowoltaicznej jest mocno uzależniona od pory roku. Jesienią i zimą dni są krótsze, słońce znajduje się niżej nad horyzontem, częściej pojawia się zachmurzenie, a śnieg może czasowo ograniczać pracę modułów. Nie oznacza to jednak, że instalacja PV przestaje produkować energię.

W pogodny zimowy dzień panele nadal mogą pracować bardzo sprawnie. Niska temperatura sama w sobie nie jest dla fotowoltaiki problemem — moduły fotowoltaiczne nie potrzebują wysokiej temperatury, lecz promieniowania słonecznego. W chłodnych i słonecznych warunkach ich sprawność może być bardzo dobra. Problem polega na czymś innym: okno produkcji energii jest zimą znacznie krótsze.

Jeżeli domownicy przebywają w ciągu dnia poza domem, część energii wyprodukowanej przez PV nadal może zostać oddana do sieci. Magazyn pozwala zatrzymać ją na później i wykorzystać wieczorem, kiedy zużycie w gospodarstwie domowym zazwyczaj rośnie. To szczególnie ważne w systemie net-billing, w którym energia oddana do sieci i energia pobrana z niej później nie są rozliczane w prostym stosunku.

Magazyn energii jesienią może pracować inaczej niż latem

Latem podstawowy schemat pracy jest prosty:

fotowoltaika → magazyn energii → wieczorne zużycie domu.

Jesienią i zimą coraz większego znaczenia nabiera drugi scenariusz:

tania energia z sieci → magazyn → wykorzystanie energii w droższych godzinach.

Oznacza to, że nawet w okresie słabszej produkcji z fotowoltaiki magazyn może być aktywnie wykorzystywany. Dużo zależy jednak od taryfy, sposobu rozliczania energii oraz możliwości technicznych falownika i systemu zarządzania magazynem.

Taryfa strefowa lub dynamiczna może zwiększyć znaczenie magazynu zimą

Jednym z najciekawszych zastosowań magazynu energii poza sezonem letnim jest tzw. arbitraż cenowy. W praktyce chodzi o bardzo prosty mechanizm: akumulator jest ładowany wtedy, gdy energia jest tańsza, a następnie rozładowywany w okresach, gdy koszt poboru energii z sieci jest wyższy.

Przykładowo magazyn może zostać zaprogramowany tak, aby:

• ładować się w godzinach obowiązywania tańszej strefy,
• wykorzystywać energię z akumulatora podczas wieczornego szczytu,
• pozostawiać część pojemności na nadwyżki produkowane przez fotowoltaikę,
• zachować określony poziom naładowania jako rezerwę awaryjną.

W przypadku taryf dynamicznych możliwości są jeszcze większe, ponieważ cena energii może zmieniać się w poszczególnych godzinach doby. Nie oznacza to jednak, że każda różnica cen automatycznie przekłada się na oszczędność. Trzeba uwzględnić między innymi sprawność całego cyklu ładowania i rozładowania, koszty dystrybucyjne, sposób rozliczenia taryfy oraz zużycie akumulatora.

Dlatego kluczowa jest inteligentna automatyka, która nie tylko ładuje magazyn wtedy, gdy energia jest tania, ale również analizuje przewidywaną produkcję z PV i zapotrzebowanie domu.

Magazyn energii i pompa ciepła — dobre połączenie na zimę?

W domach ogrzewanych pompą ciepła sytuacja wygląda szczególnie interesująco. Z jednej strony zimą fotowoltaika produkuje mniej energii. Z drugiej — właśnie wtedy zapotrzebowanie pompy ciepła na prąd jest największe. Dobrze skonfigurowany magazyn może pomóc przesuwać zużycie energii w czasie.

Jeżeli obowiązuje taryfa z tańszymi godzinami, akumulator może zostać częściowo naładowany z sieci, a następnie wspierać pracę pompy ciepła podczas droższych okresów. Możliwy jest również bardziej zaawansowany scenariusz. W słoneczny zimowy dzień nadwyżka z fotowoltaiki może zostać skierowana do magazynu, a następnie wykorzystana po zachodzie słońca do zasilania urządzeń domowych lub częściowego pokrycia zapotrzebowania ogrzewania.

Warto jednak pamiętać, że pompa ciepła jest urządzeniem o stosunkowo dużym zapotrzebowaniu na energię. Niewielki magazyn nie będzie w stanie zasilać jej przez całą noc. Może natomiast ograniczyć pobór z sieci w wybranych godzinach. Dlatego przy projektowaniu instalacji znaczenie ma nie tylko pojemność magazynu wyrażona w kWh, ale również jego moc ładowania i rozładowania wyrażona w kW.

Magazyn energii jako awaryjne źródło zasilania

Jesień i zima to również okres, w którym częściej pojawiają się trudne warunki atmosferyczne: silny wiatr, mokry śnieg, oblodzenie czy uszkodzenia infrastruktury energetycznej. W takim przypadku magazyn energii może pełnić drugą funkcję — zwiększać bezpieczeństwo energetyczne domu.

Trzeba jednak podkreślić bardzo ważną rzecz: nie każdy magazyn energii automatycznie zapewnia zasilanie podczas awarii sieci. Standardowa instalacja fotowoltaiczna ze względów bezpieczeństwa wyłącza się po zaniku napięcia w sieci. Aby akumulator mógł wtedy zasilać dom, instalacja musi być wyposażona w odpowiednią funkcję zasilania awaryjnego, często określaną jako backup, EPS lub backup power.

W zależności od konstrukcji systemu może ona zasilać cały budynek albo wyłącznie wydzielony obwód awaryjny. Do takiego obwodu najczęściej podłącza się najważniejsze urządzenia:

• lodówkę,
• router i urządzenia komunikacyjne,
• oświetlenie,
• automatykę domu,
• system alarmowy,
• sterowanie kotłem,
• pompy obiegowe,
• wybrane elementy instalacji grzewczej.

W domu z pompą ciepła trzeba dokładnie sprawdzić, czy moc magazynu i falownika pozwala na jej awaryjne uruchomienie. Szczególnie istotny może być chwilowy pobór mocy urządzenia.

Czy magazyn energii ochroni dom podczas całonocnej awarii?

To zależy przede wszystkim od jego pojemności i zużycia energii. Magazyn o pojemności użytkowej około 10 kWh może przez wiele godzin zasilać podstawowe urządzenia domowe, ale sytuacja wygląda zupełnie inaczej, jeżeli jednocześnie pracują płyta indukcyjna, bojler elektryczny i pompa ciepła.

Dlatego system backupu najlepiej projektować nie na zasadzie „zasilimy wszystko”, lecz w oparciu o urządzenia, które rzeczywiście muszą działać podczas awarii. Często bardziej praktyczne jest wydzielenie kilku najważniejszych obwodów niż próba utrzymania całego domu bez żadnych ograniczeń.

Co dzieje się z magazynem, gdy przez kilka dni nie ma słońca?

To jedno z najczęstszych pytań dotyczących zimowej eksploatacji. Jeśli magazyn współpracuje wyłącznie z fotowoltaiką, podczas długiego okresu pochmurnej pogody może nie mieć wystarczającej ilości energii do pełnego naładowania. W nowoczesnych systemach możliwe jest jednak ładowanie akumulatora również z sieci.

Dzięki temu magazyn może przykładowo:

1. naładować się w tańszej strefie taryfowej,
2. zachować część energii na wieczorny szczyt,
3. pozostawić rezerwę na wypadek zaniku napięcia.

W bardziej rozbudowanych systemach sterowanie może dodatkowo korzystać z prognozy pogody. Jeśli system „wie”, że następnego dnia spodziewana jest wysoka produkcja PV, może pozostawić więcej wolnej pojemności akumulatora. Jeśli prognozowane są dwa pochmurne dni, może wcześniej zwiększyć poziom naładowania z sieci.

To właśnie takie inteligentne zarządzanie sprawia, że magazyn energii przestaje być jedynie dodatkiem do paneli fotowoltaicznych, a zaczyna pełnić rolę domowego systemu zarządzania energią.

Czy magazyn energii jesienią i zimą się opłaca?

Nie ma jednej odpowiedzi dla każdego gospodarstwa domowego. Opłacalność zależy przede wszystkim od tego, jak magazyn będzie wykorzystywany.

Jeżeli urządzenie przez większą część zimy pozostaje prawie bezczynne, okres zwrotu inwestycji może być długi. Jeśli natomiast magazyn codziennie przesuwa energię z tańszych godzin na droższe, zwiększa autokonsumpcję z PV, współpracuje z pompą ciepła i dodatkowo zapewnia backup, jego wykorzystanie jest znacznie większe.

Przed zakupem warto przeanalizować:

• roczne zużycie energii elektrycznej,
• zużycie w poszczególnych godzinach doby,
• moc i orientację instalacji fotowoltaicznej,
• rzeczywistą produkcję PV jesienią i zimą,
• rodzaj taryfy,
• możliwość ładowania magazynu z sieci,
• pojemność użytkową akumulatora,
• maksymalną moc jego ładowania i rozładowania,
• sprawność całego systemu,
• obecność pompy ciepła lub innych dużych odbiorników,
• możliwość uzyskania dofinansowania,
• potrzebę posiadania zasilania awaryjnego.

Dopiero zestawienie tych parametrów pozwala ocenić realne oszczędności.

Jaki magazyn energii wybrać na jesień i zimę?

Nie istnieje jedna uniwersalna pojemność odpowiednia dla każdego domu. Magazyn powinien być dopasowany przede wszystkim do profilu zużycia energii, a nie wyłącznie do mocy instalacji fotowoltaicznej.

Jeżeli dom zużywa wieczorem 4–5 kWh energii, zakup bardzo dużego akumulatora może nie mieć ekonomicznego uzasadnienia. Z kolei w budynku z pompą ciepła, ogrzewaniem elektrycznym, samochodem EV i dużą instalacją PV zapotrzebowanie może być znacznie wyższe. Przed wyborem urządzenia warto więc odpowiedzieć na kilka pytań:

Ile energii zużywa dom od zachodu do wschodu słońca?

Jak duży jest pobór podczas wieczornego szczytu?

Czy magazyn ma służyć również jako zasilanie awaryjne?

Czy będzie ładowany z sieci?

Czy system ma współpracować z taryfą dynamiczną?

Odpowiedzi na te pytania są zwykle znacznie bardziej wartościowe niż kierowanie się zasadą „im większy magazyn, tym lepiej”.

Magazyn energii zimą nie musi stać bezczynnie

Przekonanie, że magazyn energii przydaje się wyłącznie od wiosny do końca lata, jest zbyt dużym uproszczeniem. Rzeczywiście, jesienią i zimą fotowoltaika produkuje mniej energii, dlatego zmniejsza się ilość nadwyżek dostępnych do magazynowania. Jednocześnie jednak rośnie znaczenie innych funkcji systemu.

Magazyn może przesuwać zużycie energii pomiędzy tańszymi i droższymi godzinami, wspierać instalację grzewczą, zwiększać wykorzystanie nawet niewielkiej zimowej produkcji z PV oraz zapewniać rezerwowe zasilanie podczas awarii sieci.

Jeżeli system jest dobrze dobrany i właściwie sterowany, jesień oraz zima wcale nie muszą być dla magazynu energii martwym sezonem. W niektórych domach właśnie w tym okresie jego dodatkowe funkcje stają się najbardziej odczuwalne.