Energia odnawialna, a szczególnie energia słoneczna z instalacji fotowoltaicznych, zyskuje na znaczeniu na całym świecie jako kluczowy element transformacji energetycznej. Jednak sama produkcja energii elektrycznej z paneli PV jest zależna od niestałych czynników takich jak pogoda, pory dnia czy sezonowość. Dlatego też coraz większego znaczenia nabierają nowoczesne technologie magazynowania energii, które umożliwiają efektywne przechowywanie nadwyżek energii i wykorzystywanie jej w okresach niedoborów.
Magazyny energii – charakterystyka
Magazyny energii to urządzenia lub zestawy urządzeń, których zadaniem jest gromadzenie i przechowywanie energii elektrycznej w celu późniejszego wykorzystania. Zgodnie z definicją ustawową, magazyny energii to systemy, które pozwalają na przechowywanie energii przyłączonej do sieci i dostarczanie jej z powrotem do systemu, bez powodowania szkodliwej emisji do środowiska. Innymi słowy, magazyny energii działają niczym akumulatory, pozwalając na magazynowanie nadwyżek energii elektrycznej i odzyskiwanie jej w razie potrzeby.
Główne funkcje magazynów energii obejmują:
-
Przechowywanie nadwyżek energii elektrycznej, np. z instalacji fotowoltaicznych, na okres, gdy produkcja jest niewystarczająca
-
Zapewnienie ciągłości dostaw energii elektrycznej w przypadku awarii sieci lub przerw w dostawach
-
Wyrównywanie wahań popytu i podaży energii elektrycznej, co poprawia stabilność i efektywność systemu energetycznego
-
Umożliwienie większego wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych poprzez magazynowanie nadwyżek
Rodzaje magazynów energii
Istnieje wiele różnych technologii magazynowania energii, które różnią się pod względem zastosowanych rozwiązań, parametrów technicznych, kosztów oraz efektywności. Najpopularniejszymi rozwiązaniami stosowanymi obecnie w przydomowych instalacjach są:
Akumulatory litowo-jonowe
Akumulatory litowo-jonowe to obecnie najpowszechniej wykorzystywane magazyny energii w fotowoltaice. Charakteryzują się one wysoką gęstością energii, długą żywotnością, brakiem efektu pamięci oraz możliwością szybkiego ładowania. Istnieje kilka podtypów akumulatorów litowo-jonowych, takich jak LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe), LCO (litowo-kobaltowe), LMO (litowo-manganowe) czy NCA (litowo-niklowo-kobaltowo-glinowe), które różnią się składem chemicznym i właściwościami.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe
Akumulatory kwasowo-ołowiowe to tańsze, ale mniej wydajne rozwiązanie w porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi. Cechują się one niższą gęstością energii, krótszą żywotnością oraz wolniejszym ładowaniem. Mimo to wciąż znajdują zastosowanie w mniejszych instalacjach fotowoltaicznych.
Akumulatory redoks – przepływowe
Akumulatory redoks-przepływowe to rozwiązanie oparte na reakcjach chemicznych zachodzących w dwóch różnych roztworach elektrolitu. Charakteryzują się one wysoką pojemnością, długą żywotnością oraz możliwością niemal pełnego rozładowania bez negatywnego wpływu na trwałość. Jednak ich zastosowanie w małych instalacjach fotowoltaicznych jest ograniczone ze względu na wysokie koszty.
Magazyny termiczne
Magazyny termiczne to rozwiązanie oparte na gromadzeniu energii w postaci ciepła lub chłodu. Znajdują one zastosowanie głównie w systemach grzewczych lub chłodniczych, rzadziej w instalacjach fotowoltaicznych.
Na jakiej zasadzie działają magazyny energii?
Niezależnie od zastosowanej technologii, zasada działania magazynów energii jest podobna. Energia elektryczna produkowana przez instalację fotowoltaiczną jest w pierwszej kolejności wykorzystywana na bieżące potrzeby gospodarstwa domowego. Nadwyżki energii są natomiast gromadzone w akumulatorach lub innych systemach magazynowania.
Gdy produkcja energii z paneli PV jest niewystarczająca, np. w nocy lub podczas pochmurnej pogody, energia zgromadzona w magazynie jest uwalniana i trafia do odbiorców.
Konwersja energii elektrycznej na energię chemiczną (lub inną formę) i z powrotem na energię elektryczną odbywa się za pośrednictwem czterech podstawowych elementów magazynu:
-
Anoda (biegun ujemny) – gdzie zachodzi reakcja utleniania
-
Katoda (biegun dodatni) – gdzie zachodzą procesy redukcji
-
Elektrolit – substancja chemiczna umożliwiająca transport jonów między elektrodami
-
Separator – materiał porowaty oddzielający elektrodę ujemną od dodatniej
Proces ładowania i rozładowywania magazynu odbywa się w sposób cykliczny, w zależności od aktualnego zapotrzebowania na energię elektryczną.
