Instalacja fotowoltaiczna bez magazynu energii produkuje prąd wtedy, gdy słońce świeci, a nie wtedy, gdy jest on potrzebny. Magazyn energii zmienia ten rachunek i pozwala zagospodarować nadwyżki zamiast oddawać je do sieci po niskich stawkach. Wybór technologii akumulatorowej do takiej instalacji to decyzja na kilkanaście lat i warto ją podjąć ze świadomością tego, czym różnią się dostępne opcje.
Warto zaznaczyć na wstępie, że akumulatory stosowane w fotowoltaice to w przeważającej większości technologie litowe i przepływowe, nie ołowiowo-kwasowe. Te ostatnie pojawiają się jeszcze w starszych lub budżetowych instalacjach, ale ich rola w nowych systemach magazynowania energii wyraźnie się zmniejsza.
Ile wytrzymuje akumulator w instalacji PV?
Przed omówieniem technologii warto ustalić, jak mierzy się żywotność akumulatora w tym zastosowaniu. W fotowoltaice używa się pojęcia cykli ładowania i rozładowania. Jeden cykl to pełne naładowanie i rozładowanie akumulatora. Producenci podają gwarantowaną liczbę cykli, po których pojemność nie spadnie poniżej określonego progu, zwykle osiemdziesięciu procent pojemności nominalnej. Liczba ta różni się znacząco między technologiami i jest jednym z kluczowych parametrów przy wyborze.
LFP, czyli litowożelazowo-fosforanowe
Technologia LFP to aktualnie najpopularniejszy wybór w nowych instalacjach magazynowania energii dla fotowoltaiki zarówno w zastosowaniach domowych jak i komercyjnych. Akumulatory LFP charakteryzują się wysoką liczbą cykli, dobrą odpornością termiczną i brakiem kobaltu w składzie, co przekłada się na niższe ryzyko termicznego rozprzężenia, czyli sytuacji, w której ogniwo zaczyna się nagrzewać w niekontrolowany sposób.
LFP znosi głębokie rozładowania lepiej niż starsze technologie litowe i dobrze radzi sobie z codziennym cyklem ładowania przy zmiennym profilu produkcji energii słonecznej. To ostatnie ma znaczenie, bo instalacja PV rzadko ładuje akumulator równomiernie, intensywność ładowania zmienia się wraz z nasłonecznieniem przez cały dzień.
NMC, czyli litowo-niklowo-manganowo-kobaltowe
NMC to technologia o wyższej gęstości energii niż LFP, co oznacza że akumulator o tej samej pojemności jest mniejszy i lżejszy. To czyni ją popularną tam, gdzie przestrzeń jest ograniczona. Wadą jest niższa odporność termiczna i wyższa wrażliwość na głębokie rozładowania w porównaniu z LFP. W zastosowaniach domowych NMC nadal się pojawia, ale w nowych projektach coraz częściej ustępuje miejsca LFP.
Akumulatory przepływowe
Technologia przepływowa, zwana też flow battery, działa na zupełnie innej zasadzie niż akumulatory litowe. Energia jest magazynowana w elektrolicie ciekłym przepompowywanym przez ogniwa elektrochemiczne. Pojemność takiego systemu można zwiększyć przez dodanie większych zbiorników z elektrolitem, bez wymiany samego ogniwa.
To rozwiązanie stosowane przede wszystkim w dużych instalacjach komercyjnych i przemysłowych, gdzie pojemność liczona jest w setkach kilowatogodzin. W instalacjach domowych praktycznie nie występuje ze względu na rozmiary i koszt systemu. Zaletą jest bardzo wysoka liczba cykli i brak degradacji pojemności porównywalnej z ogniwami stałymi przy długiej eksploatacji.
Akumulatory ołowiowo-kwasowe w fotowoltaice
Technologia ołowiowo-kwasowa, w wariantach AGM i żelowym, przez lata była standardem w off-gridowych instalacjach solarnych. Niski koszt zakupu i dostępność to jej główne zalety. Wady to niska liczba cykli w porównaniu z technologiami litowymi, większa masa przy tej samej pojemności i wrażliwość na głębokie rozładowania, które trwale obniżają pojemność.
W nowych instalacjach AGM i GEL trafiają głównie do prostych systemów awaryjnych, domków letniskowych lub małych instalacji off-grid, gdzie koszt inwestycji jest priorytetem, a liczba cykli w roku jest ograniczona. Przy codziennym ładowaniu i rozładowaniu w typowej instalacji domowej żywotność akumulatora ołowiowo-kwasowego jest wyraźnie krótsza niż LFP.
Na co zwrócić uwagę przy wyborze technologii?
Liczba cykli i gwarantowana pojemność po określonej liczbie cykli to pierwszy parametr do porównania. Drugi to zakres temperatur pracy, bo akumulator instalowany w nieogrzewanym garażu lub na zewnątrz musi radzić sobie w warunkach, których nie zapewnia salon. Trzeci to wymagania dotyczące systemu zarządzania baterią, czyli BMS. Każda instalacja fotowoltaiczna powinna mieć BMS dopasowany do technologii akumulatorowej, który chroni ogniwa przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem i przegrzaniem.
Decyzja o wyborze technologii powinna uwzględniać profil zużycia energii, dostępną przestrzeń, warunki temperaturowe miejsca instalacji i planowany horyzont eksploatacji. Tańszy akumulator z krótszą żywotnością może okazać się droższy w perspektywie dziesięciu lat niż droższa technologia z wyższą liczbą cykli.
