Magazyny energii

Magazyny energii (1)

%AM, %10 %369 %2017 %08:%Sty

Domowy magazyn energii zimą

Napisał

Panele fotowoltaiczne pokryte śniegiem           Zima w naszym klimacie to dla instalacji fotowoltaicznej trudny okres, w którym mało jest słońca, a zapotrzebowanie na energię zwykle jest większe niż latem. W przypadku systemu podłączonego do stabilnej zewnętrznej sieci energetycznej nie stanowi to dla użytkownika większego problemu. Niedobór energii kupowany jest wówczas od dostawcy, który zapewnia stałość zasilania. Znacznie gorsza jest sytuacja gdy pojawiają się przerwy w dostawach energii spowodowane np. silnymi wiatrami i opadami śniegu. W takich sytuacjach doskonale sprawdzają się układy, w których- oprócz paneli fotowoltaicznych i generatorów wiatrowych- zainstalowane są akumulatory umożliwiające magazynowanie wytworzonej przez nie energii.

            Ze względu na znaczne różnice w warunkach w jakich pracują akumulatory zainstalowane w systemach odnawialnych źródeł energii (w lecie i w zimie) uzasadnione jest aby w każdej z tych pór roku spełniły one różne funkcje. Latem, a szerzej rzecz ujmując w okresach gdy ilość produkowanej energii jest duża, a energia wykorzystywana jest zarówno w dzień jak i w nocy, w większości przypadków głównym zadaniem akumulatorów jest optymalizacja zużycia własnego energii. Energia elektryczna, która nie zostanie zużyta w dzień magazynowana jest w akumulatorach, które oddają ją w nocy, gdy nie ma produkcji, a zużycie jest największe. Zwykle, z dużym prawdopodobieństwem, można założyć, że następnego dnia akumulatory zostaną ponownie naładowane wyprodukowaną przez instalację PV energią. Nawet wtedy gdy z powodu chmur następnego dnia to nie nastąpi, z pewnością w ciągu kilku najbliższych dni, gdy pogoda się poprawi ilość wytworzonej energii umożliwi pełne naładowanie akumulatorów. Jest więc pewne, że odstępy czasu pomiędzy kolejnymi momentami, gdy akumulatory będą w pełni naładowane będą niewielkie. Jest to szczególnie ważne w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych, do których zaliczają się akumulatory mokre, żelowe i AGM, które nie powinny długo znajdować się w stanie rozładowania. Pozostawienie ich przez dłuższy czas w stanie rozładowania skutkuje zasiarczeniem elektrod, zmniejszeniem pojemności i znacznym skróceniem ich życia. O ile więc instalacja podłączona jest do niezawodnej sieci energetycznej, w której przerwy w dostawie są rzadkie i krótkie można w okresie letnim mocno rozładowywać akumulatory, nawet do 80%, pozostawiając w nich tylko niewielką ilość energii niezbędną ze względu na zabezpieczenie akumulatorów przed nadmiernym rozładowaniem. 

Całkowicie inna sytuacja jest zimą gdy dzień jest krótki, ilość promieniowania docierającego do paneli znacznie mniejsza, a liczba pochmurnych dni zdecydowanie większa. Działanie systemu według tego samego schematu co latem jest w przypadku większości systemów zainstalowanych w instalacjach domowych niemożliwe, gdyż nie ma możliwości zbilansowania energii zużytej po zachodzie słońca z energią wyprodukowanej przez panele w ciągu dnia. Prowadzi to do sytuacji, gdy akumulatory znajdują się w stanie permanentnego rozładowania lub niedoładowania. Jeśli doładowanie akumulatorów odbywa się wyłącznie z energii wytworzonej przez panele fotowoltaiczne, to czas pomiędzy kolejnymi pełnymi doładowaniami może być bardzo długi lub nawet pełne naładowanie może nie nastąpić przez cały okres zimy.- w przypadku gdy pojemność magazynu energii jest duża, a moc instalacji PV stosunkowo niewielka. W sytuacjach takich stosuje się czasem okresowe (np. raz w miesiącu) pełne doładowanie akumulatorów z sieci zewnętrznej. Pozytywnie wpływa to na sprawność akumulatorów, ale wydaje się, że lepszym rozwiązaniem jest niedopuszczanie do nadmiernego rozładowania. Dzięki temu, że akumulatory pozostaną w dużym procencie stale naładowane wydłuży się ich czas życia, a użytkownik zyska bezpieczeństwo w przypadku awarii zewnętrznej sieci. Ewentualne straty (związane z niewykorzystaniem wyprodukowanej przez siebie energii) rekompensowane są zmniejszoną degradacją akumulatorów. Zwykle zimą opłaca się więc znacznie ograniczyć wykorzystanie akumulatorów traktując je w tym okresie głównie jako źródło zasilania awaryjnego. W krytycznej sytuacji gdy wskutek awarii sieci spowodowanej np. silnym wiatrem i mrozem, użytkownik zapewnione ma zasilanie z własnego niezależnego źródła. W przypadku systemu hybrydowego umożliwiającego pracę w mikrosieci, przy odpowiednio zaprojektowanym systemie i oszczędnym gospodarowaniu energią, nawet zimą użytkownik ma możliwość zasilania z akumulatorów wspomaganych dodatkową energią produkowana na bieżąco przez instalację PV podstawowych odbiorników, takich jak oświetlenie lub zasilanie sterowania pieca grzewczego.

Ciekawe możliwości pod względem optymalizacji zużycia własnego energii z wykorzystaniem różnego typu akumulatorów  daje nowa konfiguracja systemów zasilania firmy Victron Energy dostępna pod nazwą ESS (Energy Storage System). System pracujący z wykorzystaniem wielofunkcyjnych urządzeniach MultiPlus i Quatro firmy Victron umożliwia podłączenie paneli fotowoltaicznych w różnych konfiguracjach, dając projektantowi dużą swobodę w dostosowaniu systemu do istniejących warunków i potrzeb użytkownika.

Energy Storage System - Victron Energy

Konfiguracja ESS pozwala również, między innymi ustawić maksymalne poziomy rozładowania akumulatorów - Minimum Discharge SoC (unless grid fails). Ustawienie tego parametru (np. na poziomie 20%) daje informację systemowi, że w żadnym przypadku nie może on rozładować podłączonych do niego akumulatorów bardziej niż do poziomu 20% naładowania (SoC - state of discharge). Oznacza to, że w akumulatorach zawsze pozostanie 20% energii, która może być jeszcze wykorzystana w przypadku awarii sieci zasilającej. Ustawienie takie stosowane jest często w przypadku niezawodnych sieci energetycznych, w których awarie występują rzadko, a użytkownikowi nie zależy szczególnie na wykorzystaniu systemu jako źródła awaryjnego zasilania. W przypadku systemów działających w warunkach dużego narażenia na przerwy w dostawie lub bardzo złej jakości energii np. w Afryce Południowej, konieczne może być podniesienie tego „poziomu bezpieczeństwa” nawet do poziomu 70%. Wówczas 30% pojemności akumulatorów wykorzystywane jest w celu optymalizacji zużycia własnego (self consumption), a aż 70% magazynowane jest na wypadek awarii zasilania zewnętrznego. Oprócz opisanej funkcji umożliwiającej ręczne ustawienie minimalnego poziomu naładowania akumulatorów system ESS automatycznie dostosowuje swoje działanie do warunków produkcji energii. Wartość parametru Actual state of charge limit wyświetlana jest na panelu konfiguracyjnym i informuje użytkownika o tym jaki jest wyliczony przez system aktualny minimalny poziom naładowania akumulatorów zapewniający optymalne działanie magazynu energii. Jeżeli ilość generowanej energii jest w jakimś okresie mniejsza od dobowego zużycia, system automatycznie zwiększa limit minimalnego poziomu naładowania. Dzięki takiemu rozwiązaniu akumulatory zawsze mają możliwość pracy w stanie doładowania, co pozytywnie wpływa na długość ich użytkowania.

Jeśli jesteś zainteresowany tą tematyką lub zainstalowaniem systemu energii odnawialnej z magazynem energii skontaktuj się z nami. Pomożemy zaprojektować system optymalny do Twoich potrzeb.