Jak wszyscy wiemy, model energetyczny oparty na paliwach kopalnych, który był stosowany przez tak długi czas, jest nie do utrzymania. Wynika to z ograniczonych zasobów paliw kopalnych i ich niezwykle dużego wpływu na środowisko. Mając to na uwadze, logiczne jest, że wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych, takich jak energia słoneczna lub wiatrowa, staje się coraz bardziej powszechne.

Wytwarzanie energii tymi metodami ma jednak poważną wadę, którą jest to, że nie zawsze jest ona dostępna wtedy, kiedy jest potrzebna. Instalacja modułów fotowoltaicznych nie wytwarza energii elektrycznej w nocy a w bardzo pochmurne dni produkcja jest ograniczona, a zapotrzebowanie nadal występuje. Aby uniknąć tego problemu, opracowano koncepcję magazynu energii: urządzenia zdolnego do przechowywania energii, a następnie wykorzystywania jej w czasie, gdy jest potrzebna. Stopniowo pomysł ten ewoluował w stosowane dziś akumulatory do przechowywania energii. W instalacjach fotowoltaicznych te systemy magazynowania energii słonecznej stają się jeszcze potężniejsze ze względu na wspomnianą wcześniej wadę. Potrzebny jest sposób, aby ten rodzaj energii był dostępny przez cały czas, a sposobem na to są akumulatory.

Jak działa system fotowoltaiczny z magazynem energii?

Ogólne działanie systemu magazynowania energii słonecznej jest następujące:

1. Moduły są odpowiedzialne za wytwarzanie energii. Energia ta jest wykorzystywana do zasilania obecnej konsumpcji, a nadwyżka, która nie jest wykorzystywana w danym momencie, jest odprowadzana do akumulatora, gdzie będzie przechowywana.
2. Bateria przechowuje całą tę nadwyżkę energii. Należy wyjaśnić, że systemy te mogą mieć różną pojemność i mogą być łączone w celu zwiększenia całkowitej pojemności akumulacyjnej, w zależności od potrzeb każdego użytkownika.
3. W tych okresach, kiedy występuje zapotrzebowanie na energię elektryczną, a nie ma możliwości jej wytworzenia przez instalację, energia zgromadzona w akumulatorze jest wykorzystywana w celu zaspokojenia potrzeb energetycznych.
4. Ładowanie akumulatora opiera się na reakcji elektrochemicznej, zwanej redoks lub redukcja-utlenianie, która polega na wymianie elektronów między biegunami akumulatora. Po podłączeniu urządzeń wymagających prądu powstaje prąd, który powoduje, że te elektrony przechodzą z bieguna ujemnego do dodatniego, uwalniając zgromadzoną energię. Z drugiej strony, aby naładować akumulator, potrzebne jest zewnętrzne źródło energii (np. energia słoneczna, która w danym momencie nie jest wykorzystywana), co powoduje, że elektrony podążają w przeciwnym kierunku.

Rodzaje magazynów energii do systemu fotowoltaicznego

Obecnie istnieje wiele rodzajów magazynów energii, ale najważniejsze są następujące:

• Ołowiowo-kwasowe: były najczęściej stosowane w przeszłości. Ze względu na wysoką toksyczność ołowiu, warto poszukać innych alternatyw.
• Niklowo-kadmowe: oferują dobrą wydajność, ale ze względu na wysoki koszt i krótką żywotność nie są zwykle najbardziej odpowiednim rozwiązaniem.
• Litowo-jonowe: charakteryzują się wysoką wydajnością, dużą liczbą cykli ładowania/rozładowania, niskimi wymaganiami konserwacyjnymi oraz łatwością recyklingu odpadów litowych.
• Elektrolity stałe: działanie jest bardzo podobne do poprzednich, z tą różnicą, że elektrolit jest stały zamiast ciekłego. Dzięki temu mają mniejsze rozmiary i wagę oraz są bardziej energooszczędne. Obecnym problemem jest ich bardzo wysoki koszt, co powoduje, że nie są one jeszcze opłacalnym rozwiązaniem. Biorąc to wszystko pod uwagę, najlepszą opcją są dziś akumulatory litowo-jonowe.

Istnieją trzy bardzo ważne koncepcje, gdy mowa o magazynach energii, których powinieneś być świadomy przed wyborem tego, który najlepiej pasuje do Twojej instalacji słonecznej:

• Pojemność ładowania: jest to ilość energii, którą może dostarczyć system magazynowania. Jak wspomniano wyżej, połączenie kilku akumulatorów może tworzyć zestaw zwiększający możliwości ładowania instalacji fotowoltaicznej.
• Głębokość rozładowania – Procent całkowitej pojemności wykorzystany w cyklu ładowania lub rozładowania.
• Żywotność – odnosi się do liczby cykli ładowania/rozładowania, które akumulator może wytrzymać przy zachowaniu pojemności powyżej 80% pojemności nominalnej.

Zalety magazynowania energii słonecznej

Odpowiedni system magazynowania energii słonecznej może przynieść konsumentowi tylko korzyści. Co prawda wzrasta cena instalacji (około 20% w instalacjach fotowoltaicznych), ale trzeba wziąć pod uwagę, że przy tych systemach uda się uzyskać znacznie większe oszczędności, gdyż zapewniają one większe zużycie energii z odnawialnych źródeł. Główne zalety systemu magazynowania energii słonecznej z akumulatorami litowo-jonowymi są następujące:

• Możliwość spersonalizowanego zarządzania energią słoneczną, co oznacza większe oszczędności.
• Są to systemy, które można w każdej chwili rozbudować, więc ich elastyczność w tym aspekcie jest wielką zaletą.
• Mają kompaktowe i niewielkie rozmiary w porównaniu do konwencjonalnego banku akumulatorów.
• Niskie wymagania dotyczące konserwacji.
• Oferują dobrą wydajność w niskich i wysokich temperaturach.