Czym jest magazyn energii? Na jakiej zasadzie działa?

Społeczeństwo coraz bardziej jest świadome mających obecnie miejsce zmian klimatycznych, z tego powodu więcej osób stawia na rozwiązania przyjazne dla środowiska. Odnawialne Źródła Energii to technologie, które pozwalają zminimalizować ślad węglowy, a jednym z najlepszym przykład OZE są panele fotowoltaiczne. To właśnie one redukują emisję CO2 w gospodarstwach domowych i rolnych. Także przedsiębiorcy korzystają z tej opcji, dzięki czemu mogą zmniejszyć rachunki za prąd. Istnieje też możliwość pójścia o krok dalej i zainstalowania magazynu energii.

Czym dokładnie jest magazyn energii oraz na jakiej zasadzie działa? W tym artykule podejmujemy te kwestie i podpowiadamy, czy warto zainwestować w to rozwiązanie. 

Magazynowanie energii to spore wyzwanie

W Polsce Odnawialne Źródła Energii cieszą się coraz większą popularnością, w szczególności fotowoltaika. Gliwice przeżywają prawdziwy boom fotowoltaiczny, do czego przyczyniła się zachęta w postaci dofinansowań. Aktualnie można skorzystać z różnorodnych programów, do których zalicza się m.in. program Mój Prąd, Czyste Powietrze, Energia Plus bądź – przeznaczona dla rolników – Agroenergia.

Dlaczego Polacy tak chętnie inwestują w odnawialne źródła energii z naciskiem na fotowoltaikę? Główną przyczyną jest chęć uniezależnienia się od rosnących cen prądu, zaoszczędzenie na rachunkach oraz ochrona środowiska. Odnawialne Źródła Energii niezaprzeczalnie mają wiele atutów – jednak ich sporą wadą jest duża zmienność, technologia ta działa inaczej w zależności od pory dnia lub panujących warunków atmosferycznych. 

Najkorzystniejsze dla użytkownika jest bieżące wykorzystywanie energii. Ta opcja nie zawsze jest jednak możliwa, ponieważ zapotrzebowanie różni się w zależności od pory dnia. Najwięcej energii wytwarzane jest latem oraz w okolicach południa, co może nie pokrywać się z zapotrzebowaniem użytkowników, którzy mogą najwięcej energii używać rano, bądź wieczorem. Z tego powodu magazynowanie energii pełni tak ważną funkcję. Aktualnie wyróżnia się trzy systemy magazynowania energii z paneli fotowoltaicznych. Są to:

• net-billing,
• maksymalne dostosowanie domowego zużycia energii w stosunku do tej wyprodukowanej,
• magazynowanie za pomocą wyodrębnionego urządzenia.

Magazynowanie energii – definicja

Wzrost popularności Odnawialnych Źródeł Energii przyczynił się do rozwoju sektora magazynów energii. To właśnie dzięki nim gospodarstwa domowe oraz przedsiębiorstwa mają szansę osiągnąć do nawet 90% samowystarczalności energetycznej. Polskie prawo zunifikowało definicje magazynu energii. 

Aktualnie Prawo energetyczne (a dokładniej art. 3 pkt 10k) definiuje magazyn energii jako: instalację umożliwiającą magazynowanie energii elektrycznej i wprowadzenie jej do sieci elektroenergetycznej.

Z kolei przed unifikacją Ustawa o rynku mocy oraz Ustawa o OZE definiowały magazyn energii według własnych zasad, co w efekcie nastręczało sporo problemów natury prawnej i formalnej.

Magazyn energii pozwala przechowywać prąd w momencie, gdy produkcja energii elektrycznej poprzez instalację fotowoltaiczną jest większa niż jej zużycie. Bardzo często taką sytuację określa się mianem „odłożenia konsumpcji energii elektrycznej w czasie”. Nadwyżki te są niezwykle istotne, przydają się w momentach zwiększonej konsumpcji. Można więc powiedzieć, że magazyn energii pozwala:

• skumulować wyprodukowaną energii – użytkownicy instalacji PCV, którzy nie korzystają z magazynu energii, oddają nadwyżkę do sieci i to na mało atrakcyjnych warunkach rozliczeniowych. Z kolei magazyn umożliwia korzystanie z całej zebranej energii.
• Uzyskać niezależność – wyposażając się w magazyn energii, właściciel zabezpiecza gospodarstwo domowe, rolne lub przedsiębiorstwo przed przerwami w dostawie energii. Nie musi on także martwić się takimi kwestiami jak awaria zasilania, anomalie pogodowe oraz innymi, nieprzewidzianymi wydarzeniami.

5 rodzajów magazynów energii

Na rynku można znaleźć pięć technologii magazynowania energii. Wyróżniamy magazynowanie:

• mechaniczne,
• elektrochemiczne,
• chemiczne,
• termiczne,
• elektryczne.

Oprócz wyżej wymienionych technologii magazynowanie dzielone jest na dwie kategorie: bezpośrednie (pole magnetyczne oraz elektryczne) i pośrednie (do tej grupy zaliczana jest m.in. konwersja energii elektrycznej w inny rodzaj energii, na przykład w potencjalną, kinetyczną lub chemiczną). 

Najpopularniejszym rozwiązaniem jest kumulacja nadwyżki w ładowanych bateriach i akumulatorach. Z kolei gospodarstwa domowe najchętniej stawiają na elektrochemiczny sposób przetwarzania energii. Duże farmy fotowoltaiczne preferują mechaniczne oraz chemiczne magazynowanie energii.

Na jakiej zasadzie działa magazyn energii?

Magazyny energii nie należą do nowinek technologicznych, tak naprawdę to rozwiązania znane jest od ponad stu lat. Na przykład elektrownie szczytowo-pompowe, mimo że zawierają w nazwie słowo elektrownia, są niczym innym jak właśnie magazynami energii. Do magazynowania energii wykorzystywane są także akumulatory w telefonach komórkowych lub samochodowych. To tylko przykłady, lista ta jest znacznie dłuższa.

Wykorzystanie akumulatorów jako sposób magazynowania energii to najpowszechniejsze rozwiązanie. Akumulatory składają się z ogniw wtórnych (to rodzaj ogniwa galwanicznego), które w przeciwieństwie do ogniw pierwotnych można wielokrotnie ładować prądem elektrycznym, a co za tym idzie, można korzystać z nich wiele razy. Przy czym należy zaznaczyć, że niezależnie od rodzaju akumulatorów uwalniają one energię elektryczną, dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym. 

Oprócz pożądanych reakcji chemicznych mają w akumulatorze miejsce także nieodwracalne reakcje uboczne. W efekcie akumulatory mogą, lecz nie muszą, tracić swoje właściwości. 

Na rynku dostępne są rozmaite rodzaje akumulatorów, które różnią się budową elektrod oraz składu elektrolitu. Wymienić tutaj można takie akumulatory jak:

• akumulator kwasowo-ołowiowy, 
• akumulator litowo-jonowy, 
• akumulator litowo-polimerowy,
• akumulator niklowo-kadmowy. 

Najpowszechniejsze są akumulatory kwasowo-ołowiowe. Z kolei do najlżejszych zalicza się akumulatory litowo-jonowe. Ze względu na swoje właściwości są one chętnie wykorzystywane w samochodach elektrycznych lub w sprzęcie elektronicznym.

Powody, dla których warto magazynować energię

Rozwój fotowoltaiki w Polsce jest spory, a firmy takie jak InstaPV https://instapv.pl/ z roku na rok montują coraz więcej instalacji fotowoltaicznych. Mimo satysfakcjonujących wyników Ministerstwo Klimatu zauważa problem niewykorzystywania w pełni potencjału, jaki wynika z produkcji energii. Skutkiem sporego przyrostu paneli PV mogą być problemy z odbiorem nadwyżek od prosumentów, z którymi będą musieli zmierzyć się operatorzy. Dlatego tak istotne jest to, aby nadwyżki wyprodukowane w słoneczne dni były magazynowane, a nie oddawane do sieci. Przełoży się to na lepsze bilansowanie popytu i sprzedaży, a także większą elastyczność całego systemu.