Akumulatory do instalacji PV – jaki akumulator do fotowoltaiki wybrać?

Akumulatory do instalacji PV – jaki akumulator do fotowoltaiki wybrać?

Funkcjonalność i opłacalność instalacji fotowoltaicznej zależą w znacznej mierze od sposobu zagospodarowania powstających nadwyżek energii. Do tej pory w Polsce najpopularniejsze były instalacje on-grid umożliwiające korzystne rozliczenie z dostawcą energii. Obecnie jednak coraz więcej osób inwestuje w magazyny energii elektrycznej zapewniające większe zyski i niezależność. Dowiedz się, jaki akumulator do fotowoltaiki wybrać i czy jest to korzystne rozwiązanie.

Akumulator fotowoltaiczny to rodzaj baterii, która może być ładowana „nadmiarową” energią z fotowoltaiki, a następnie wykorzystywana do zasilania dowolnych urządzeń czy systemów. Jest to więc sposób na „przechowanie” wyprodukowanego prądu w celu skorzystania z niego w późniejszym terminie. Odpowiedni dobór akumulatora pozwala zwiększyć funkcjonalność instalacji fotowoltaicznej oraz zapewnia użytkownikowi niezależność. Dlaczego warto zainwestować w tę metodę magazynowania energii? Czym się kierować, wybierając akumulator? Czytaj dalej, aby się dowiedzieć.

Jak działa akumulator fotowoltaiczny?

Akumulatory do instalacji fotowoltaicznych stanowią rodzaj ogniw galwanicznych, które mogą być wielokrotnie ładowane i rozładowywane. Realizują dwa różne cykle pracy. Podczas ładowania pełnią funkcję odbiorników energii elektrycznej. W ich wnętrzu jest ona przetwarzana na energię chemiczną. Następnie przy pobieraniu energii z akumulatora stanowi on źródło prądu elektrycznego. Wówczas energia chemiczna jest ponownie przetwarzana na energię elektryczną. Wraz z poborem energii dochodzi do stopniowego rozładowywania się baterii. Skutki uboczne reakcji zachodzących podczas jej naprzemiennego ładowania i rozładowywania prowadzą do stopniowej utraty parametrów. To właśnie dlatego należy zwracać uwagę na żywotność akumulatora i liczbę cykli ładowania, które jest w stanie obsłużyć.

Oczywiście ważna jest również pojemność akumulatora, która decyduje o tym, ile energii jest w stanie „przechować”. Ponadto poszczególne modele różnią się między innymi:

• budową,
• wymiarami,
• wykorzystywanymi technologiami,
• odpornością na rozmaite czynniki zewnętrzne,
• wymaganiami co do miejsca montażu.

Dlatego też wybór akumulatora do paneli słonecznych wcale nie jest prostą sprawą.

Akumulator do fotowoltaiki – wymagania

Wobec urządzeń stosowanych jako magazyny energii przy instalacjach fotowoltaicznych stawia się bardzo konkretne wymagania. Różnią się one od tych stawianych akumulatorom stosowanym na przykład w elektroenergetyce czy telekomunikacji. Tryb pracy jest bowiem w tym przypadku dość specyficzny. Akumulator podłączony do instalacji fotowoltaicznej i używany jako główna metoda magazynowania energii rzadko będzie pozostawać w stanie całkowitego naładowania. Takie urządzenie powinno być też przystosowane do użytkowania w szerokim zakresie temperatur i ciągłej pracy cyklicznej. To dlatego panele fotowoltaiczne należy uzupełniać wyłącznie o dedykowane akumulatory. Są to urządzenia zróżnicowane pod względem parametrów, ale łączy je możliwość pracy w charakterystycznych dla fotowoltaiki warunkach. Przy instalacjach fotowoltaicznych można stosować zarówno klasyczne akumulatory kwasowo-ołowiowe, jak i nowocześniejsze litowo-jonowe. Dodatkowo każdy z tych typów może być wykonany w różnych technologiach.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe

Akumulatory kwasowo-ołowiowe to klasyczny wybór do fotowoltaiki. Tego typu urządzenia są ciężkie i dość masywne, ich atutem jest za to niska cena. Wyróżniają się przystosowaniem do pracy w szerokim zakresie temperatur i świetnie znoszą zimno. Ich sprawność i żywotność są zróżnicowane, chociaż ogólnie straty energii podczas magazynowania są dość duże, co uniemożliwia jej wykorzystanie w 100%. Zazwyczaj niemożliwe jest również doprowadzenie ich do stanu głębokiego rozładowania. Tego rodzaju akumulator fotowoltaiczny musi być ponadto zamontowany w osobnym, wentylowanym pomieszczeniu. W tej kategorii dostępne są akumulatory klasyczne, żelowe i AGM.

• Akumulatory klasyczne mają ciekły elektrolit – jest to wodny roztwór kwasu siarkowego. Elektrody wykonywane są natomiast z ołowiu i tlenku ołowiu. Najlepiej stosować je z dodatkowym wyposażeniem, a w szczególności z rekombinatorami gazów, które pozwalają ograniczyć wymagania względem wentylacji w miejscu montażu oraz zmniejszyć częstotliwość przeprowadzania przeglądów serwisowych. Do instalacji fotowoltaicznych poleca się wyłącznie akumulatory klasyczne z pancerną płytą dodatnią.
• Akumulatory żelowe różnią się od klasycznych konsystencją elektrolitu, który ma postać żelu. Dzięki temu urządzenie wyróżnia się wyższą sprawnością ładowania. Prowadzi to również do zmniejszenia ryzyka wycieku elektrolitu. Ponadto nie występuje efekt rozwarstwiania elektrolitu w procesie powolnego ładowania, a wymagania co do wentylacji są ograniczone. Na rynku dostępne są akumulatory żelowe, które można bez szwanku doprowadzić do stanu głębokiego rozładowania.
• Akumulatory AGM (ang. Absorbent Glass Mat) mają najbardziej zaawansowaną konstrukcję. Elektrolit jest w tym przypadku skupiony w separatorach w postaci mat z włókna szklanego umieszczonych pomiędzy ołowiowymi płytami. Zwiększa to bezpieczeństwo użytkowania ze względu na brak ryzyka wycieku elektrolitu. Podczas przeładowania akumulatora i nadmiernego wzrostu ciśnienia nagromadzonych gazów otwarty zostaje jednokierunkowy zawór ciśnieniowy (VRLA), który reguluje ciśnienie, zapewniający zachowanie wysokiej sprawności procesu tzw. rekombinacji wewnętrznej. Akumulatory AGM są tańsze od żelowych, a jednocześnie umożliwiają uzyskanie większej wartości natężenia prądu oraz mocy w przypadku krótkich czasów wyładowania. Zastosowane technologie umożliwiają też skuteczne odprowadzenie ciepła powstającego podczas przepływu prądu. Trzeba jednak wiedzieć, że średnia żywotność akumulatora wykonanego w technologii AGM jest krótsza niż w przypadku innych typów baterii. Są one przewidziane na znacznie mniej cykli ładowania i krótszy okres eksploatacji.

Akumulatory litowo-jonowe

Modele litowo-jonowe to nowocześniejsze akumulatory do fotowoltaiki. Cechują się szybkim ładowaniem, dużą pojemnością, mniejszą wagą i niższymi wymaganiami co do miejsca montażu. Są droższe, ale pod wieloma względami wygodniejsze i bezpieczniejsze w użytkowaniu. Co ważne, możliwe jest ich częste głębokie rozładowywanie bez degradacji parametrów. Ponadto wśród modeli litowo-jonowych można z łatwością znaleźć praktycznie bezobsługowy akumulator, który jednocześnie będzie bardzo trwały. Nic więc dziwnego, że mimo wciąż dość wysokich cen akumulatory litowo-jonowe powoli wypierają te żelowe.

Podobnie jak w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych, tutaj również można wyróżnić kilka typów konstrukcji. Na rynku są dostępne modele oznaczone między innymi jako:

• LFP,
• NMC,
• LTO,
• NCA.

Najbardziej obiecująca jest technologia LFP nazywana też LiFePO4 lub litowo-żelazowo-fosforanową. Wykonane w ten sposób baterie są bardzo trwałe i przystosowane do wielu cykli ładowania oraz rozładowania. Nieużytkowane przez dłuższy czas rozładowują się samoczynnie znacznie wolniej niż inne akumulatory do fotowoltaiki. Świetnie sprawdzają się w zastosowaniach wymagających dużej mocy. Co więcej, są najbezpieczniejsze w użytkowaniu. Z całą pewnością zainteresowanie tego typu modelami w instalacjach fotowoltaicznych będzie rosnąć.

Jak dobrać odpowiedni akumulator do instalacji fotowoltaicznej?

Akumulator do instalacji PV to świetny sposób na to, aby we własnym zakresie zagospodarować nadwyżkę energii powstającą przy wysokiej produkcji i niskim zapotrzebowaniu. Jest to rozwiązanie szczególnie korzystne tam, gdzie zużycie energii w ciągu dnia jest znikome. Co więcej, akumulator do fotowoltaiki zapewnia ciągłość zasilania nawet w przypadku awarii sieci, a więc pożądaną przez wielu niezależność. Nic więc dziwnego, że na tego rodzaju dodatek do instalacji PV decyduje się coraz więcej firm, gospodarstw rolnych oraz osób prywatnych.

Odpowiedni akumulator do fotowoltaiki może być świetną inwestycją. Należy jednak pamiętać o kluczowych kryteriach wyboru. Z całą pewnością należą do nich:

• wymagania dotyczące mocy,
• pojemność akumulatora,
• budżet,
• ładowanie akumulatora,
• szczególne wymagania dotyczące możliwości głębokiego rozładowania lub przechowywania nieużytkowanej baterii (naładowanej lub rozładowanej) przez dłuższy czas,
• warunki środowiskowe (na przykład zakres temperatur),
• przewidywany okres eksploatacji.

Aby do maksimum wykorzystać energię elektryczną, którą produkuje instalacja fotowoltaiczna, najlepiej postawić na nowoczesny akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy. Dość często wybierane są również baterie w technologii AGM, które jednak są znacznie słabsze w zakresie trwałości. Ekonomiczny wybór będzie natomiast stanowić akumulator żelowy. W zakresie doboru odpowiedniego typu oraz pojemności akumulatora zawsze warto poradzić się fachowców. Cały czas zmieniają się bowiem zarówno dostępne technologie, jak i wymagania stawiane tego typu urządzeniom.

Montaż i eksploatacja akumulatora do fotowoltaiki

Prawidłowy dobór akumulatora jest bardzo ważny, ale nie można zapominać również o jego odpowiednim montażu i uważnej eksploatacji. Przed montażem należy pamiętać o sprawdzeniu wszystkich ogniw baterii pod względem:

• zgodności numeru fabrycznego,
• ewentualnych uszkodzeń mechanicznych,
• prawidłowego wykonania połączeń,
• właściwej polaryzacji.

Montażu powinien dokonywać fachowiec z odpowiednimi uprawnieniami. Ważne jest sprawdzenie prawidłowości wszystkich połączeń z uwzględnieniem odpowiednich biegunów. Nie bez znaczenia jest również dopasowanie innych elementów instalacji – w tym falownika oraz całego osprzętu.

Prawidłowa eksploatacja zależy w znacznej mierze od typu akumulatora. Niektóre z nich absolutnie nie nadają się do całkowitego rozładowania. Niebezpieczne bywa też doprowadzenie do przeładowania akumulatora. Powinno się stale kontrolować napięcie poszczególnych ogniw. Pomiarów należy dokonywać przynajmniej raz na pół roku. Jeśli napięcie różni się od średniej wartości napięcia ładowania konserwującego o +0,2 V lub o -0,1 V, należy wezwać profesjonalny serwis. Raz na pół roku wskazane jest też dokonywanie pomiarów temperatury w pomieszczeniu i temperatury powierzchni kilku wybranych ogniw. Raz na rok należy sprawdzić temperaturę wszystkich ogniw, stan złączy śrubowych i wentylację w pomieszczeniu. Powinno się również regularnie czyścić baterię z kurzu wilgotną szmatką.

Akumulatory do fotowoltaiki – dostępne dopłaty

Osoby chcące zainwestować w akumulatory do fotowoltaiki powinny rozważyć podjęcie tego kroku jak najszybciej. Obecnie dostępne są bowiem dopłaty w ramach programu Mój Prąd 4.0. Można uzyskać na ten cel nawet 7500 zł (nie więcej niż 50% kosztów). Oczywiście nadal są dostępne również dotacje na zakup fotowoltaiki. Razem pozwala to uzyskać naprawdę dużą kwotę w formie bezzwrotnego dofinansowania. Dzięki temu inwestycja zwróci się znacznie szybciej!