Integrarea sistemelor de stocare în instalațiile fotovoltaice permite stocarea surplusului de energie produsă și neconsumată, aducând numeroase avantaje atât în ceea ce privește durabilitatea mediului, cât și reducerea costurilor: pe lângă scăderea facturilor, sunt prevăzute mecanisme specifice de stimulare (superbonus, ecobonus etc.).
Pentru a putea beneficia de aceste avantaje, este necesară calibrarea corectă a capacității bateriilor în raport cu consumul, în caz contrar sistemul de stocare ar putea să nu răspundă nevoilor de energie și investiția să eșueze.
Pentru a evita acest risc, este recomandat să utilizezi un software special de proiectare fotovoltaică care îți permite să configurezi corect sistemul de stocare.
În plus, evaluarea completă a condițiilor locației și analiza profilului de consum – luând în considerare pierderile de conversie și variațiile sezoniere – sunt esențiale pentru optimizarea performanței sistemului.
Să descoperim caracteristicile, avantajele și costurile sistemelor de stocare pentru sistemele fotovoltaice.
Ce este sistemul de stocare fotovoltaic?
Sistemele de stocare fotovoltaice sunt baterii speciale reîncărcabile încorporate în sistem, care permit ca energia produsă și neconsumată să fie stocată și pusă la dispoziție seara/noaptea sau în perioadele de radiație solară scăzută.
Utilizarea imediată a energiei produse de un sistem fotovoltaic nu este întotdeauna posibilă, deoarece cererea apare adesea în momente diferite de producție și, în medie, doar 30% din energia produsă este autoconsumată.
Un alt aspect important este faptul că sistemul de stocare poate asigura, de asemenea, o sursă de energie de rezervă în caz de pene de curent, sporind astfel siguranța energetică.
Sisteme de stocare fotovoltaice: tipuri
Sistemele de stocare pentru sistemele fotovoltaice pot fi clasificate în:
- unidirecționale sau bidirecționale în funcție de caracteristici;
- partea de producție sau partea de post-producție, în funcție de poziția lor în cadrul instalației.
Sistemele unidirecționale sunt încărcate numai de PV, în timp ce sistemele bidirecționale pot fi încărcate atât de PV, cât și de rețea.
Sistemele din partea de producție sunt montate pe partea de curent continuu, între panourile fotovoltaice și invertor, care controlează simultan sistemul și bateriile.
Pe de altă parte, sistemele post-producție sunt instalate în aval de invertor, pe partea de curent alternativ.
Primele au mai puține pierderi datorate transformării energiei electrice; pe de altă parte, cele din urmă reprezintă o soluție convenabilă pentru sistemele fotovoltaice existente, deoarece bateria poate fi integrată fără a fi necesară înlocuirea invertorului existent.
În plus, sistemele DC – ce permit o interconectare directă a bateriilor cu panourile – pot asigura o eficiență mai ridicată, prin reducerea pierderilor de conversie în comparație cu soluțiile AC.
Sistem fotovoltaic cu stocare integrată
Prin urmare, un sistem fotovoltaic cu stocare indică un sistem solar echipat cu următoarele elemente
- panouri solare;
- sistem de stocare (acumulator/baterie);
- invertor;
- regulator de încărcare.
La acestea se adaugă un contor de producție și un contor de schimb în cazul unui sistem conectat la rețea.
Acest tip de integrare permite o monitorizare centralizată a producției și consumului de energie, facilitând optimizarea dinamică a fluxurilor energetice.
Tipuri de sisteme fotovoltaice cu stocare: off grid și on grid
Până în prezent, sistemele de stocare sunt implementate în principalele tipuri de sisteme fotovoltaice:
- sistem fotovoltaic autonom;
- sistem fotovoltaic conectat la rețea sau, mai degrabă, sistem de stocare solară conectat la rețea.
Mai exact, vorbim de sisteme fotovoltaice off-grid dacă sunt izolate de rețeaua națională și on-grid dacă sunt conectate la rețea.
Sistem fotovoltaic de sine stătător sau autonom cu stocare
Un sistem fotovoltaic autonom sau “stand-alone” este un sistem off-grid care nu este conectat la rețeaua națională; în consecință, acesta este în mod necesar echipat cu un sistem autonom de stocare care stochează și înmagazinează surplusul de energie auto produsă și apoi îl returnează utilizatorului atunci când este necesar, garantând continuitatea furnizării de energie electrică.
Sistem fotovoltaic conectat la rețea
O instalație fotovoltaică conectată la rețea este o instalație solară conectată la rețeaua națională de electricitate.
În acest tip de instalație, rețeaua națională devine un rezervor de stocare infinit în care energia din surse regenerabile este introdusă atunci când instalația produce și consumatorul nu consumă, și din care energia electrică este extrasă atunci când este necesar, când instalația nu produce (noaptea).
Sistem fotovoltaic conectat la rețea cu stocare
Un sistem fotovoltaic cu stocare conectat la rețea este un sistem fotovoltaic hibrid: conectat la rețeaua națională, dar în același timp echipat cu un sistem de stocare tip baterie.
Acesta constituie un sistem inovator în care energia produsă este mai întâi stocată în sisteme de stocare și, odată ce capacitatea bateriilor a fost atinsă, energia rămasă este introdusă în rețeaua națională.
Tipul de conexiune a sistemului de stocare
Sistemele de stocare pot fi aplicate atât instalațiilor fotovoltaice existente, cât și celor noi și există diferite scheme de conectare:
- Sistem de stocare tip curent alternativ: un sistem de stocare cu o conexiune independentă de sistemul fotovoltaic în care există două invertoare: unul care gestionează sistemul fotovoltaic, altul care gestionează sistemul de stocare; pachetul de baterii și sistemul de gestionare a energiei de stocare sunt instalate după invertorul fotovoltaic, adică prin curent alternativ (CA);
- Sistem de stocare tip curent alternativ – all-in-one: sistemul de stocare pe partea de curent alternativ în care invertorul care gestionează sistemul de stocare și pachetul de baterii sunt incluse într-un singur dispozitiv; Sistemele „all-in-one” oferă avantajul unei integrări compacte, reducând costurile suplimentare de instalare și facilitând întreținerea;
- Sistem de stocare tip curent continuu: sistemul de stocare este parte integrantă a sistemului fotovoltaic, invertorul care gestionează stocarea și producția de energie din sistemul fotovoltaic este o singură mașină, chiar dacă invertorul și bateria nu sunt cuprinse într-un singur dispozitiv;
- Sistem de stocare tip curent continuu lateral – all-in-one: sistem de stocare de curent continuu în care bateria este integrată în invertor, prin urmare bateria și invertorul sunt incluse într-un singur dispozitiv.
Cum funcționează sistemul fotovoltaic cu stocare
Un sistem fotovoltaic cu un sistem de stocare funcționează după pașii următori:
- Energia solară este captată de panourile solare sub formă de energie electrică continuă;
- Energia continuă este transformată în energie alternativă de către invertor;
- Energia alternativă este utilizată imediat de către utilizator sau, dacă nu este autoconsumată, este păstrată în sistemul de stocare, din care este retrasă atunci când sistemul nu produce energie electrică.
În plus, sistemele cu stocare integrată pot regla automat fluxul de energie astfel încât să maximizeze autoconsumul în perioadele de cerere intensă.
Cum funcționează sistemele integrate de stocare
În sistemele conectate la rețea, se implementează de obicei un sistem de stocare integrat care permite stocarea energiei electrice prin intermediul bateriilor și utilizarea acesteia la o dată ulterioară, atunci când sistemul fotovoltaic nu produce.
Un sistem de stocare conectat la rețea funcționează astfel:
- în timpul zilei, panourile solare fotovoltaice reîncarcă bateriile de stocare și, atunci când bateriile au atins capacitatea lor maximă, energia produsă și neconsumată este introdusă în rețea;
- în timpul orelor de seară sau de noapte, energia este furnizată de acumulator, în deplină autonomie față de rețea; atunci când acumulatorul rămâne fără energie și bateriile sunt descărcate, sistemul electric casnic este alimentat din nou de la rețea, în mod complet automat și fără discontinuitate de operare.
Un alt avantaj al acestei configurații este posibilitatea de a beneficia de tarife reduse în anumite intervale orare, prin stocarea energiei produse în exces.
Tipuri de baterii de stocare fotovoltaice
Există diferite tipuri de baterii de stocare pentru integrarea în sistemele fotovoltaice și este posibil să le distingem în funcție de tehnologia utilizată pentru producerea lor.
Principalele tipuri de baterii de stocare sunt:
- baterii cu litiu;
- baterii cu gel;
- baterii staționare;
- baterii plumb-acid;
- baterii AGM;
- baterii cu nichel.
Tehnologiile moderne tind să favorizeze soluțiile litiu-ion, care, deși au un cost inițial mai mare, oferă o densitate energetică superioară și o eficiență de ciclu mai ridicată.
Baterii plumb-acid vs. baterii litiu-ion
Până în prezent, cele mai comune baterii sunt bateriile plumb-acid și bateriile litiu-ion.
Bateriile plumb-acid sunt foarte voluminoase, au o durată de viață în medie între 3 și 5 ani, pot fi descărcate doar până la 50-60%; cu toate acestea, ele sunt ieftine.
Bateriile litiu-ion, pe de altă parte, sunt mai eficiente și au o capacitate de descărcare mai mare (90 %), astfel încât să optimizeze autoconsumul la cel mai înalt nivel.
Acestea sunt mai puțin voluminoase decât bateriile plumb-acid și durează în medie între 10 și 12 ani; cu toate acestea, au un preț mai mare.
Aceste diferențe influențează alegerea bateriei în funcție de aplicații specifice și de bugetul investit.
Cum să alegi o baterie de stocare fotovoltaică?
Pentru a alege bateria care se potrivește cel mai bine nevoilor tale, este important să iei în considerare 3 aspecte fundamentale:
- capacitatea, cantitatea de energie electrică pe care este capabilă să o stocheze și să o livreze [kWh];
- puterea, viteza la care acumulatorul este capabil să stocheze sau să elibereze energie;
- numărul de cicluri, numărul minim de cicluri pentru care bateria rămâne în starea specificată de producător.
Alegerea necesită, de asemenea, calcularea profilului de consum de energie electrică pentru a avea date certe cu privire la cantitatea de energie necesară pentru a-ți satisface nevoile.
Așadar, îți recomand să efectuezi acest calcul cu ajutorul unui software special pentru fotovoltaice, care îți permite să calculezi dimensionarea corectă a bateriei în funcție de necesarul de energie al locuinței tale și de utilități.
Este important să iei în calcul atât nevoile actuale, cât și estimările de consum pe termen lung, pentru a dimensiona corect sistemul și a evita subdimensionarea sau supradimensionarea.
Ce durată de viață au bateriile de stocare fotovoltaice?
Într-un sistem echipat cu un sistem de stocare, un aspect important este autonomia bateriilor care acționează ca un acumulator fotovoltaic; autonomia acestora depinde de diverși factori, cum ar fi tehnologia utilizată și calitatea și caracteristicile modulelor din sistem.
Cele mai bune sisteme de stocare de pe piață sunt proiectate să suporte 10 000-12 000 de cicluri complete de încărcare, oferind uneori o garanție de 10-20 de ani.
Durata de viață potențială a stocării este, de asemenea, influențată de utilizarea acesteia: dacă un sistem este utilizat frecvent, stocarea se va încărca și descărca mai frecvent, iar durata sa de viață va fi mai scurtă.
Pentru a maximiza durata de viață a acumulatorilor, este necesară o manipulare adecvată, depozitarea lor într-un loc uscat și, uneori, protejarea lor de căldura excesivă cu un sistem special de răcire.
De asemenea, este recomandată monitorizarea periodică a parametrilor bateriei și efectuarea întreținerii preventive, pentru a putea interveni rapid în caz de degradare a performanței.
Când este rentabilă combinația de panouri fotovoltaice cu baterii de stocare: avantaje și costuri
Combinația este o formulă pentru a obține cel mai bun randament de la un sistem fotovoltaic.
Sistemul fotovoltaic cu stocare este deosebit de avantajos în cazurile în care există o cerere mare de energie electrică, costuri ridicate la factura de energie electrică, incapacitatea de a transfera surplusul de energie electrică în rețea și instabilitatea ridicată a producției de energie electrică din sistemul fotovoltaic.
Pentru a înțelege cât de avantajoasă este implementarea unui sistem de stocare în instalație, este recomandat să se efectueze o analiză economică în faza de proiectare cu ajutorul unui software specific de proiectare fotovoltaică.
Principalele avantaje ale instalării bateriilor într-un sistem fotovoltaic sunt:
- economii la consumul de energie electrică prin utilizarea integrală a energiei electrice generate de sistemul fotovoltaic pentru a reduce costul facturii de energie electrică și a economisi la costurile energetice;
- consumatori autosuficienți de energie electrică;
- energie electrică optimizată pentru sarcinile preferate;
- o mai mare durabilitate a mediului prin utilizarea unei cantități mai mari de energie electrică generată local dintr-o sursă regenerabilă, cum ar fi energia solară, pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră.
În plus, sistemul de acumulare permite reducerea costurilor asociate cu variațiile tarifare prin stocarea energiei produse în perioadele cu tarife reduse, devenind astfel o soluție atractivă în contextul stimulentelor și subvențiilor disponibile.
Cât costă bateriile fotovoltaice cu stocare
Sistemele fotovoltaice echipate cu sisteme de stocare reprezintă o investiție cu costuri destul de ridicate. Concret, prețul bateriilor de stocare este influențat de diverși factori:
- tehnologia (litiu sau plumb-acid);
- nivelul de eficiență energetică și dimensiunea;
- capacitatea de încărcare;
- celulele modulelor de baterii.
În general, prețul bateriilor poate varia de la câteva sute de lei la peste 5000 de RON.
Având în vedere mecanismele de stimulare ale plafonului cheltuielilor totale, inclusiv costul și instalarea, TVA, cheltuielile tehnice și orice alte cheltuieli necesare pentru instalare, este de 5 000 RON/kWh de capacitate.
Pentru a obține cheltuieli sustenabile, îți sugerăm să folosești, în faza de simulare economică, un soft dedicat sistemelor fotovoltaice care să îți permită să calculezi beneficiile pentru implementarea sistemelor fotovoltaice echipate cu sisteme de stocare.
O analiză comparativă a costurilor pe termen lung trebuie să includă și costurile de întreținere și eventuale înlocuiri, iar în anumite regiuni subvențiile pot reduce semnificativ costul efectiv per kWh stocat.
Cum se proiectează un sistem fotovoltaic cu stocare
Proiectarea unui sistem fotovoltaic cu sistem de stocare trebuie efectuată cu atenție; prin urmare, este ideal să utilizezi un software specific de proiectare fotovoltaică care să te poată sprijini eficient în alegerile privind tipul de sistem de stocare și dimensionarea acestuia.
Să vedem cum să proiectăm un sistem fotovoltaic optimizând producția de energie în câțiva pași simpli.
În primul pas, trebuie definită prezența sistemului de stocare și caracteristicile acestuia.
Se trece apoi la definirea tipului de stocare și la dimensionarea corespunzătoare .
Din acel moment, se poate obține automat diagrama circuitului, în care este prezentat și sistemul de stocare.
În continuare, software-ul permite efectuarea analizei economice pentru a evalua rentabilitatea investiției pe termen lung.
Această analiză a beneficiului energetic al sistemului de stocare poate fi găsită în rapoartele tehnice și economice, în care poate fi vizualizat și bugetul anual.
După cum am văzut, proiectarea unui sistem fotovoltaic cu un sistem de stocare implică numeroase calcule și diverse analize care necesită o precizie ridicată.
Pentru proiectare, este esențială utilizarea unor modele de simulare avansate care să integreze variabile meteorologice, pierderi de conversie și fluctuații ale consumului.
Evaluarea detaliată a locației, inclusiv condițiile de umbrire și orientare, contribuie semnificativ la optimizarea dimensionării și a randamentului sistemului.
Pentru a te asigura că proiectezi corect un sistem fotovoltaic cu stocare și că obții eficiență energetică maximă, îți recomandăm să folosești softul fotovoltaic cu ajutorul căruia poți realiza proiectarea 3D, dimensionarea, analiza economică și diagrama unifilară pentru fiecare tip de sistem.