Magazyn energii off grid – jak działa?

Magazyn energii – podłączenie do sieci jest konieczne?

W odniesieniu do magazynów energii wiele mówiło się w drugiej połowie 2022 roku o warunkach przyłączenia i zgłoszenia magazynu energii do sieci elektroenergetycznej. Największą wątpliwość budził fakt interpretowania magazynu energii przez OSD jako źródła wytwórczego w mikroinstalacji i tym samym zwiększającego jej łączną moc. Ostatecznie kwestie te uregulowano poprzez nowelizację przepisów ustawy Prawo energetyczne, które doprecyzowały, iż moc magazynu energii nie może być sumowana z mocą instalacji fotowoltaicznej, do której jest on podłączony. W kontekście wykonawstwa tego przepisu wyszczególniono jednak dwa warunki. Moc magazynu energii i fotowoltaiki nie będzie sumowana jeżeli:

• Moc zainstalowana magazynu energii elektrycznej będzie nie większa niż moc zainstalowana elektryczna mikroinstalacji;
• Łączna moc możliwa do wprowadzenia do sieci dystrybucyjnej przez mikroinstalację w połączeniu z magazynem energii nie będzie przekraczać zainstalowanej mocy mikroinstalacji.

Kanwą dla wszystkich powyższych działań był obowiązek zgłoszenia każdego magazynu energii współpracującego z fotowoltaiką do lokalnego Operatora Systemu Dystrybucyjnego (OSD). Dotyczyło to oczywiście instalacji on-grid, a więc podłączonych do sieci i wymieniających z nią energię elektryczną (pobieranie w razie potrzeby i oddawanie nadwyżki wyprodukowanej przez mikroinstalację). Powstałe zamieszanie legislacyjne i interpretacyjne, a także indywidualne dążenia konsumentów do niezależności energetycznej sprawiły, iż zaczęli oni szukać informacji na temat rozwiązań pozwalających korzystać z fotowoltaiki niepodłączonej do sieci we współpracy z magazynem energii off-grid. W takiej instalacji bowiem akumulator jest elementem adekwatnie niezbędnym. Czy jednak korzystanie z fotowoltaiki off-grid, a tym samym magazynu energii niepodłączonego do sieci elektroenergetycznej jest możliwe i legalne?

Magazyn energii w instalacji off grid – jak działa?

Zasada funkcjonowania magazynu off-grid jest oczywiście bardzo podobna do zasady działania magazynu energii, który współpracuje w ramach instalacji podłączonej do sieci publicznej. Wynika to z faktu ogólnego przeznaczenia tego typu urządzeń oraz ich stosunkowo prostej konstrukcji. Tym, co różni magazyn energii off-grid i magazyn energii on-grid, jest brak opcji oddawania nadwyżki energetycznej do sieci w przypadku, w którym pojemność akumulatora nie pozwala na jej zgromadzenie na przykład w okresach szczególnie wzmożonej produkcji mikroinstalacji.

Dopóki zatem nowy system rozliczania prosumentów net-billing jest dla nich opłacalny, magazyn energii pozostaje dla takich odbiorców jedynie opcją, choć znacząco zwiększającą poziom autokonsumpcji wyprodukowanej przez fotowoltaikę energii. W przypadku niezależnej energetycznie instalacji off-grid, współpracujący z nią magazyn energii wydaje się być koniecznością, szczególnie o ile wolumen dostarczanej przez OZE energii nie jest pożytkowany na bieżąco.

Instalacja off-grid z magazynem energiii – z czego się składa?

Magazyn energii off-grid, który nie współpracuje z zewnętrzną siecią elektroenergetyczną, musi zostać podłączony do innego źródła energii, by mógł optymalnie funkcjonować w systemie i spełniać swoją rolę. Trzeba bowiem pamiętać, iż inwestycja w magazyn energii będzie opłacalna wówczas, gdy zapewni mu się warunki do efektywnej i bezpiecznej dla jego konstrukcji pracy. Oznacza to, iż system, w którym funkcjonuje magazyn energii off-grid musi zostać wyposażony w kilka dodatkowych elementów. Warto pamiętać, iż instalacje takie mogą być bardzo uproszczone i składać się jedynie z paneli fotowoltaicznych i akumulatora z wbudowanym falownikiem, a inne będą oferować dodatkowe możliwości wykorzystania poprzez integrację z innymi urządzeniami.

Przykładem instalacji, w której magazyn energii działa w trybie off-grid jest system zaprezentowany przez firmę Renevo. Wykorzystuje on panele fotowoltaiczne własnej marki oraz podzespoły firmy Huawei, które są szczególnie cenione na rynku za doskonały stosunek jakości do ceny.

Magazyn energii off-grid – schemat instalacji; Źródło: renevo.pl

Najważniejszymi elementami instalacji off-grid na przedstawionym powyżej schemacie są następujące elementy:

• Panele fotowoltaiczne firmy Renevo (oznaczone na rysunku literą A);
• Falownik Huawei SUN2000 (oznaczony na rysunku literą C);
• Magazyny energii Huawei LUNA2000 (oznaczone na rysunku literą H);
• Bezpieczniki i inne zabezpieczenia prądowe (oznaczone na rysunku jako B, D, E);
• Urządzenia wymagające zasilania (oznaczone na rysunku literą N).

W tym przykładowym schemacie uwzględnione zostały także funkcje komunikacyjne oferowane przez falownik Huawei SUN2000, dzięki których można na bieżąco monitorować i kontrolować działanie systemu. Niezwykle pomocnym jest tu także fakt, iż magazyny energii Huawei również w ramach instalacji off-grid wyposażone są w system BMS (ang. Battery Management System), który zabezpiecza urządzenia przed nadmiernym rozładowaniem, przeładowaniem, czy przegrzewaniem się magazynów energii. Tak rozbudowane instalacje wraz z magazynami energii off-grid mogą sprawdzić się świetnie w codziennym, bieżącym zasilaniu gospodarstw domowych pozbawionych dostaw prądu z sieci. Trzeba jednak pamiętać o optymalnym dobraniu parametrów wszystkich urządzeń tak, aby ograniczyć sytuacje, w których zabraknie energii do zasilania kluczowych sprzętów i systemów.

Innym przykładem instalacji, w której funkcjonuje magazyn energii off-grid, są najprostsze systemy składające się ze źródła energii oraz połączonego z nim akumulatora wyposażonego w przetwornicę. Tego typu instalacje często wykorzystują mobilne magazyny energii, które zapewniają zapas energii elektrycznej w podróży, czy miejscach bez dostępu do infrastruktury energetycznej. Przykładem bardzo nowoczesnego rozwiązania tego typu jest zestaw solarny od firmy GoalZero, który składa się z turystycznych paneli fotowoltaicznych o wybranej mocy oraz mobilnego magazynu energii (stacji energii) o dostosowanej do potrzeb inwestora pojemności. Akumulator wyposażony jest w sinusoidalną przetwornicę 230 V oraz kilka różnych portów, do których można podłączyć urządzenia wymagające zasilania. Taki system off-grid charakteryzuje się dużą elastycznością wykorzystania, jednak najczęściej w charakterze doraźnym, a nie jako instalacja off-grid w bieżącym użytkowaniu.

Zestaw solarny off-grid; Źródło: goalzero24.pl

Magazyn energii off-grid – kiedy się sprawdzi?

Magazyn energii off-grid współpracuje z instalacją, która nie jest podłączona do publicznej sieci elektroenergetycznej. Oznacza to, iż urządzenie tego typu sprawdzi się w przede wszystkim w określonych sytuacjach oraz przy zachowaniu optymalnych w stosunku do zapotrzebowania parametrów systemu. Po spełnieniu tych warunków można jednak zapewnić sobie niezależność energetyczną i brak konieczności zgłaszania instalacji i magazynu energii do OSD, co najczęściej generuje wiele uciążliwych formalności. Kiedy zatem magazyn energii off-grid może okazać się optymalnym rozwiązaniem? Wówczas, gdy:

• Gospodarstwo domowe ma stosunkowo niewielkie zapotrzebowanie energetyczne – choć pojemność magazynów energii można rozbudowywać, a nowoczesne urządzenia umożliwiają dokładanie modułów bateryjnych bez konieczności zakupu kolejnego akumulatora, to warto pamiętać o ograniczonych możliwościach w zakresie łączenia kolejnych inwerterów w systemie off-grid. Ponadto duże zapotrzebowanie energetyczne, szczególnie takie, które generowane jest przez strategiczne sprzęty i instalacje może być zbyt wymagającym wyzwaniem dla magazynu energii i instalacji off-grid;
• Występują częste przerwy w dostawie prądu z sieci – magazyn energii off-grid doskonale sprawdzi się jako awaryjne źródło zasilania w sytuacjach, w których system energetyczny narażony jest na częste blackouty odcinające odbiorców od zasilania z publicznej infrastruktury. Należy wówczas zadbać o naładowanie akumulatora oraz jego odpowiednią pojemność i moc w stosunku do wymagań najważniejszych układów wymagających zasilania w trakcie awarii sieci;
• Nie ma dostępu do energii elektrycznej z sieci – akumulatory off-grid często wykorzystywane są w domkach letniskowych, kwaterach wakacyjnych, na łodziach mieszkalnych, a także jako magazyn energii do kampera. W takich miejscach jest to często jedyny sposób na zabezpieczenie dostaw energii elektrycznej na dłuższy czas. Dobranie odpowiedniej pojemności baterii, a także połączenie jej z turystyczną fotowoltaiką może zapewnić zasilanie niezbędnych sprzętów choćby przez kilka dni;
• Występuje zapotrzebowanie na energię elektryczną w trasie – z gniazdek samochodowych nie zawsze da się zapewnić zasilanie wymagane przez niektóre sprzęty czy elektronikę użytkową. W szczególności o ile zasilania wymaga kilka urządzeń naraz. Przenośny magazyn energii off-grid będzie niezastąpiony w takich sytuacjach. Jego zalety można wykorzystać także w bardzo popularnych food-truckach, czy innych pojazdach użytkowych.

Magazyn energii off-grid – jaki wybrać?

Chcąc zapewnić sobie pełnię korzyści, jakie daje magazyn energii off-grid w instalacji niepodłączonej do sieci publicznej warto zwrócić uwagę na kilka kluczowych aspektów dotyczących specyfikacji i parametrów funkcjonowania takiego urządzenia. By inwestycja w magazyn energii off-grid spełniła oczekiwania użytkownika powinien on pamiętać o:

• Odpowiedniej pojemności magazynu energii – w instalacji off-grid pojemność magazynu energii jest kluczowa zarówno pod względem kompatybilności z zapotrzebowaniem energetycznym użytkownika, jak i brakiem możliwości oddawania nadwyżek energetycznych do sieci;
• Dostatecznej mocy akumulatora – moc magazynu energii określa ile sprzętów o danym poborze mocy i przez jaki czas jest w stanie zasilić akumulator. Planując używać magazyn energii w trybie off-grid trzeba skrupulatnie rozważyć ten aspekt i pozostawić odpowiedni zapas mocy;
• Możliwości rozbudowy systemu – zapotrzebowanie energetyczne zmienia się wraz z pojawieniem się nowych sprzętów czy instalacji. Warto wziąć to pod uwagę i zainwestować w magazyn energii o modułowej konstrukcji, co pozwoli swobodnie zwiększać jego pojemność;
• Wbudowanym systemie BMS – celem utrzymania ogniw bateryjnych w dobrej kondycji zapewnienia bezpieczeństwa funkcjonowania instalacji elektrycznej, współpracujący z nią magazyn energii off-grid musi dawać użytkownikowi możliwość monitorowania i kontroli swojej pracy;
• Kompatybilności z innymi elementami instalacji off-grid – decydując się na zakup magazynu energii warto upewnić się, czy będzie on bez przeszkód pracował jako urządzenie off-grid i wykazywał kompatybilność z innymi podzespołami systemu.

Czy magazyn energii off-grid się opłaca?

Inwestorzy zainteresowani magazynami energii off-grid zwykle planują budowę niezależnego systemu elektroenergetycznego, który pozwoli im samodzielnie ustalać warunki pozyskiwania energii elektrycznej na własne potrzeby. Taka niezależność nie byłaby adekwatnie możliwa bez magazynu energii, który dodatkowo optymalizuje proces dystrybucji prądu pozyskanego z mikroinstalacji. Magazyn energii off-grid może być także doskonałym źródłem awaryjnego zasilania w miejscach narażonych na przerwy dostaw prądu z sieci lub jedynym źródłem zasilania w przypadku zupełnego braku możliwości podłączenia do infrastruktury publicznej. Mobilny magazyn energii off-grid to także elastyczność i niezależność energetyczna w podróży.

Magazyn energii off-grid jest adekwatnie niezbędnym elementem instalacji niepodłączonej do sieci i jego opłacalność w tym przypadku jest raczej bezdyskusyjna. Inaczej jest w przypadku samej instalacji, a decyzja o tym, czy optymalna dla danego przypadku będzie instalacja on-grid czy off-grid powinna być zawsze konsultowana ze specjalistami. Trzeba pamiętać, iż kosztowny skądinąd magazyn energii w instalacji podłączonej do sieci jest przez cały czas opcją, a w systemie off-grid bliżej mu do wymogu. Trzeba też pamiętać, iż na magazyn energii off-grid nie przysługują systemowe dofinansowania do magazynów energii. Jednym z warunków otrzymania dopłat jest podłączenie akumulatora do sieci publicznej.