Na ile naprawdę wystarczy w domu magazyn energii 10 kWh? Liczymy na konkretnym przykładzie

Magazyn energii o pojemności 10 kWh dla wielu osób brzmi enigmatycznie. Bo co tak naprawdę kryje się pod tą wartością i jakie ma to znaczenie dla Twojego domu? Czy energii wystarczy na cały dzień, a może tylko na parę godzin? Odpowiedź zależy w dużym stopniu od tego, jakie urządzenia będą zasilane. Pokazujemy na prostym przykładzie, na ile może wystarczyć przydomowy magazyn energii.

Czy pojemność 10 kWh oznacza realną liczbę kilowatogodzin do wykorzystania?

Warto odróżnić na początku pojemność nominalną od energii, którą naprawdę można wykorzystać. Zanim przejdziemy do konkretnych obliczeń, poczyńmy na potrzebny naszego przykładu pewne założenia. W uproszczeniu przyjmijmy, że analizujemy przydomowy magazyn energii o pojemności nominalnej 10 kWh, z których możesz wykorzystać 9 kWh.

Musimy w tym miejscu zaznaczyć, że w rzeczywistej instalacji pojemność użytkowa zależy od konstrukcji magazynu, ustawień producenta, dopuszczalnej głębokości rozładowania oraz strat energii.

Warto wiedzieć💡

NREL w jednym z opracowań dot. modelowania magazynów podaje dokładnie taki sam przykład. Bateria 10 kWh pracuje przy 90-procentowej głębokości rozładowania i ma 9 kWh użytecznej pojemności.

Co właściwie oznacza, że magazyn ma 10 kWh?

Dość łatwo wpaść w jedno z najczęstszych nieporozumień, jeśli chodzi o podawane jednostki. Należy wyraźnie wskazać, że:

• kWh – to kilowatogodziny, które mówią o ilości energii,
• kW – to kilowaty, określające moc, czyli tempo, w jakim energia jest pobierana lub oddawana.

Departament Energii USA wyjaśnia tę zależność na przykładzie dwóch magazynów. Bateria, która posiada określoną ilość energii może zasilać mniejszą moc przez dłuższy czas albo większa przez krótszy. Oczywiście, o ile pozwala na to maksymalna moc urządzenia.

W Twoim domu działa dokładnie ta sama zasada. Jeśli urządzenia pobierają razem średnio 0,5 kW, a magazyn ma 9 kWh dostępnej energii prosty rachunek przedstawia się następująco:

9 kWh ÷ 0,5 kW = 18 h

Teoretyczny czas pracy przy niezmiennym poborze mocy wyniósłby więc 18 godzin. Ważne zastrzeżenie: jest to wartość przy założeniu, że 9 kWh oznacza energię dostępną już po przejściu przez falownik, obciążenie jest stałe, bateria startuje pełna i pomijamy pobór własny systemu.

Jak to wygląda, gdy spędzasz spokojny wieczór w domu?

Kolejne założenie dot. urządzeń pracujących w domu. Zdajemy sobie sprawę, że każde gospodarstwo domowe posiada nieco inne wyposażenie, a poszczególne modele i rozmiary sprzętów RTV i AGD różnią się od siebie, także pod kątem mocy i ilości energii potrzebnej do pobrania. Nie można zatem stworzyć listy z takimi danymi dla jednego domu i uznać tego za wytyczną obowiązującą wszędzie.

Dlatego zakładamy hipotetycznie, że w domu, którego użyjemy tylko na potrzeby przykładu, po zachodzie słońca pracują następujące urządzenia:

• lodówka – 50 W,
• router – 10 W,
• oświetlenie – 100 W,
• telewizor – 100 W,
• komputer -150 W,
• pozostałe drobne odbiorniki – 90 W.

Po zsumowaniu da nam to 500 W, czyli 0,5 kW.

Przy takim obciążeniu i magazynie energii 9 kWh wychodzi, że energii wystarczyłoby na wcześniej wyliczone 18 godzin.

Jest to jednak model bardzo uproszczony. Zarówno lodówka, jak i telewizor, komputer czy jakikolwiek inny sprzęt nie pobiera stale identycznej mocy. Sprzęty zazwyczaj nie pracują też przez całą noc (może z wyjątkiem lodówki). Trzeba też brać pod uwagę taki niuans, że domownicy o różnej porze doby mogą włączać różne urządzenia i korzystać z nich przez różny czas. Dlatego bardzo ważne są indywidualne wyliczenia dla konkretnego domu z uwzględnieniem realnych sprzętów i ich faktycznego wykorzystania w danym czasie.

Dlaczego wynik dla tego samego domu może być bardzo odmienny?

Gdy zmieniają się nieco założenia, zmienia się także optyka. Wyobraźmy sobie urządzenie o mocy 2 kW, które pracuje przez godzinę. Pierwsze obliczenie jest bardzo proste, wyjdą nam bowiem 2 kWh. A to oznacza, że jeśli zaczynaliśmy z 9 kWh dostępnej energii, to po takim zużyciu pozostanie 7 kWh.

Przy podstawowym obciążeniu 0,5 kW wystarczyłoby ono już na:

7 kWh ÷ 0,5 kW = 14 godzin

Jak więc widać nie można rzetelnie wskazać, na ile starczy magazyn 10 kWh jeśli nie mamy informacji o urządzeniach.

Trzy domy, jeden magazyn

Przyjrzyjmy się teraz trzem hipotetycznym scenariuszom.

W pierwszym wieczór spędzasz dość oszczędnie. Pracuje głównie lodówka, router i mała elektronika. Średnie obciążenie będzie relatywnie niskie, więc magazyn pokryje zapotrzebowanie na wiele godzin.

Drugi scenariusz zakłada wariant tzw. normalny. Do tego, co działa w wariancie oszczędnym dołącza telewizor, komputer, kuchenka i zmywarka oraz inne AGD. Zużycie energii rośnie już dynamicznie, więc 9 kWh zniknie w szybszym tempie.

W scenariuszu wysoce energochłonnym bohaterem jest dom w trakcie zimy, ogrzewany energią elektryczną. Prócz tego wszystkiego, co dotąd opisaliśmy musimy uwzględnić także pracę pompy ciepła, a wtedy magazyn pokrywa w znacznej mierze także ten pobór energii. Wynik będzie zależał od wielu czynników. Przy temperaturze 5^oC domu nie trzeba ogrzewać tak intensywnie jak przy – 15^oC. Poza tym każdy budynek ze względu na swoje rozmiary i konstrukcję ma inne zapotrzebowanie na ciepło. Wydajność pracy urządzenia także ma znaczenie.

Krótko mówiąc, jedna uniwersalna wartość dla każdej pompy ciepła po prostu nie istnieje.

Pojemność to nie wszystko. Ważna jest także moc magazynu

Warto pamiętać, że magazyn może mieć wprawdzie dużo energii, ale jednocześnie ograniczoną moc oddawania. Co to znaczy w praktyce?

Otóż, jeżeli dom w danym momencie potrzebuje 7 kW, a system magazynowania jest w stanie dostarczyć 5 kW, sama pojemność 10 kWh nie rozwiązuje problemu. Brakującą moc musi zapewnić inne źródło albo część odbiorników nie będzie mogła pracować jednocześnie.

Dlatego przy wyborze magazynu należy patrzeć zarówno na kilowatogodziny jak i kilowaty. DOE podkreśla właśnie tę różnicę, bo ilość zgromadzonej energii i maksymalna moc jej oddawania opisują dwie różne cechy systemu.

Czy możesz samemu obliczyć, jakiego magazynu potrzebujesz?

Jeśli zamierzasz wykonać wstępne, proste obliczenia to nie potrzebujesz ani specjalistycznej wiedzy ani superkalkulatora. Pamiętaj tylko, by koniecznie spisać wszystkie urządzenia, które w Twoim domu będą pobierać moc z magazynu. Sprawdź, jaką moc ma każde z nich, postaraj się oszacować czas pracy w ciągu 24 godzin.

Dla każdego urządzenia zastosuj ten wzór:

moc urządzenia x czas pracy = zużyta energia

Spróbujmy zastosować to na kolejnym przykładzie. Zakładamy, że posiadamy urządzenie o mocy 500 W, czyli inaczej 0,5 kW, które pracuje bez przerwy przez 4 godziny. W tym czasie zużyje:

0,5 kW x 4 h = 2 kWh

Analogicznie można postąpić z każdym urządzeniem w domu. Potem wyniki należy zsumować i tak uzyskaną wartość porównać z użyteczną pojemnością magazynu.

Zwróć uwagę, że nie da się powiedzieć, na ile wystarczy magazyn 10 kWh, dopóki nie wiadomo, co ma zasilać. Dla jednego domu będzie miał zapas energii na całą noc. Dla innego zaledwie kilka godzi przy intensywnym zużyciu. Zanim więc dokonasz zakupu popatrz nie tylko na cenę, ale też na Twój indywidualny profil zapotrzebowania na energię.