Fotowoltaika hybrydowa, czyli jaka?
Zacznijmy od wyjaśnienia, na czym polega fotowoltaika hybrydowa - jest to instalacja, która łączy w sobie cechy systemu on-grid i off-grid. Innymi słowy, jest to system fotowoltaiczny, który może współdziałać zarówno z siecią, jak i z magazynem energii.
Systemy sieciowe są popularne, bo mają dwie podstawowe zalety - są proste w wykonaniu i stosunkowo tanie (a na pewno tańsze od instalacji off-grid). Mają jednak jedną, dużą wadę - fotowoltaika on-grid nie działa w przypadku awarii sieci. Do tego dochodzą obserwowane ostatnio problemy z wyłączaniem instalacji fotowoltaicznych.
System off-grid daje użytkownikowi całkowitą niezależność od sieci, jednak całą wyprodukowaną energię trzeba gdzieś “upchnąć” - konkretnie w sporym magazynie energii. A ten z kolei będzie wiązał się z niemałymi kosztami.
W instalacji fotowoltaicznej hybrydowej wyeliminowano wady obu systemów. Fotowoltaika hybrydowa może działać również podczas awarii sieci (zyskujemy niezależność), a dzięki podłączeniu do sieci, nie ma konieczności przechowywania całej energii w akumulatorach. Magazyn energii do fotowoltaiki hybrydowej może być więc mniejszy i tańszy.
Fotowoltaika hybrydowa jest tak zaprogramowana, że dąży do osiągnięcia trzech celów:
- jak największej autokonsumpcji - maksymalnego wykorzystywania wyprodukowanej energii w obrębie i na potrzeby budynku,
- minimalizacji poboru energii z sieci energetycznej,
- minimalizacji odprowadzania nadwyżek do sieci.
Podczas gdy fotowoltaika sieciowa pozwala na bieżąco wykorzystać ok. 10-30% wyprodukowanej energii, w przypadku fotowoltaiki hybrydowej autokonsumpcja może sięgnąć nawet 95%. Jak to możliwe?
Falownik hybrydowy - zasada działania
Standardowy, sieciowy falownik w instalacji fotowoltaicznej służy przede wszystkim do przetwarzania wyprodukowanego przez panele prądu stałego na prąd zmienny, wykorzystywany przez większość urządzeń codziennego użytku. Oprócz tego, do jego zadań należy m.in. zarządzanie energią i systemem PV. Podobnie sprawa wygląda w przypadku falownika hybrydowego, z tym że oprócz synchronizowania instalacji PV z siecią, inwerter on/off-grid zarządza magazynowaniem energii w akumulatorze oraz jej pobieraniem z magazynu. Jak taki proces wygląda w praktyce?
Wyobraźmy sobie hybrydową instalację fotowoltaiczną, pracującą w letni, słoneczny dzień.
- Rano - moduły fotowoltaiczne dostarczają niewiele energii. Aby zasilić pracujące urządzenia, wykorzystywana jest cała produkcja z instalacji, a także pobierana jest energia z sieci. Akumulatory się nie ładują.
- Około południa - słońce znajduje się w szczycie, produkcja energii się zwiększa. Prądu jest tyle, że zasila wszystkie urządzenia w budynku i wciąż pozostaje naddatek, który trafia do magazynu energii. Zwykle oznacza to, że do sieci w tym momencie są oddawane żadne nadwyżki i całość produkcji jest do dyspozycji budynku.
- Po południu - na tym etapie akumulatory są już zwykle naładowane. Produkcji wciąż jest tyle, że wystarczy do pokrycia zapotrzebowania energetycznego budynku i to z naddatkiem. Nadprodukcja kierowana jest teraz do sieci, bo akumulatory są pełne.
- Wieczorem - produkcja zaczyna spadać, bo słońce chyli się już ku zachodowi. Prądu nie wystarcza do zasilenia działających urządzeń, więc inwerter hybrydowy przekierowuje część energii z magazynu do pokrycia braków. Pobór z sieci nie zachodzi.
- Noc - instalacja PV wcale nie pracuje. Całość energii do zasilania urządzeń pochodzi z akumulatorów, a jeśli tam jej brakuje - dopiero wtedy jest pobierana z sieci.
Inwerter hybrydowy i magazyn energii - dlaczego ich potrzebujesz?
Gdy już wiadomo jak działa instalacja fotowoltaiczna hybrydowa, oraz jak działa falownik hybrydowy, czas odpowiedzieć sobie na pytanie, dlaczego właściwie powinniśmy zwrócić uwagę na te rozwiązania? Dlatego, że tak jak wspominaliśmy we wstępie artykułu, już niebawem może to być jedyna słuszna (i opłacalna) opcja dla właścicieli instalacji odnawialnych źródeł energii. O co chodzi?
Niemal każda z 700 tysięcy mikroinstalacji prosumenckich działających w Polsce to instalacja on-grid. Korzystają one z tzw. systemu opustów, gdzie sieć jest traktowana jak “wirtualny magazyn energii”, służący do długiego przechowywania. Nadwyżki, które trafią do sieci, mogą zostać odebrane przez rok, po potrąceniu 20% lub 30%. By przesłać prąd do sieci, inwertery muszą jednak podnieść napięcie. Gdy prosumentów było niewielu, rozwiązanie to funkcjonowało doskonale. Teraz jednak napięcia są tak wysokie, że inwertery się wyłączają, przez co właściciele instalacji tracą coraz większe części produkcji, szczególnie podczas “pików” - czyli około południa. Coraz większa liczba prosumentów, przewymiarowanie instalacji (dla pokrycia “potrąceń”) i przestarzałe sieci, niedostosowane do rozproszonej energetyki OZE sprawiają, że problem ten będzie się nasilał. Jak zakładają eksperci, już za 5 lat zjawisko odłączeń falowników będzie powszechne.
Branża wraz z rządzącymi szukają więc rozwiązań, które z jednej strony zagwarantują bezpieczeństwo energetyczne kraju, a jednocześnie pozwolą na dalszy rozwój OZE w Polsce. Odpowiedzią na te wyzwania jest zwiększenie autokonsumpcji i zwrócenie się w stronę magazynów energii. Jak wyjaśnia Barbara Adamska, Prezeska Polskiego Stowarzyszenia Magazynowania Energii:
“Magazyny energii to łatwy do wdrożenia środek zaradczy na problemy sieci niskiego napięcia związane ze zwiększającą się liczbą mikroinstalacji. Jeśli jednak fizyczne magazyny mają rzeczywiście stanowić wartość dodaną i rozwiązywać problem przeciążenia sieci, muszą pojawić się w znaczącej liczbie. Potrzebujemy więc mocnego impulsu do rozwoju tego rynku.”
O tym, dlaczego jeszcze magazyny energii dla prosumentów są istotne, szerzej pisaliśmy w naszym artykule “Dlaczego prosumenci potrzebują magazynów energii?”.
A dlaczego warto sięgnąć po hybrydowy falownik i instalację? Choć magazyny energii występują również w instalacjach off-grid, to jednak instalacja hybrydowa będzie najbardziej elastycznym i najbardziej opłacalnym wyborem - m.in. w przypadku fotowoltaiki dla domu czy fotowoltaiki dla firm. System tego typu gwarantuje stałe dostawy energii (dzięki podłączeniu do sieci), przy jednoczesnej niezależności od awarii i przerw w dostawach (dzięki magazynowi). System off-grid, w przypadku dłuższych załamań pogody, ale także późną jesienią czy zimą, nie będzie w stanie dostarczyć wystarczającej ilości energii.
Fotowoltaika hybrydowa - cena i opłacalność instalacji
Ile zatem trzeba zapłacić, by nie obawiać się niedziałającej fotowoltaiki, odciętej przez Zakład Energetyczny? Ile kosztuje falownik hybrydowy?
Dla porównania, ceny standardowych, sieciowych urządzeń są o ok. 2.000 zł tańsze od swoich mieszanych odpowiedników. Dobry inwerter o mocy 5 kW dostaniemy już za ok. 3.500 - 4.000 zł. Różnica wydaje się zatem niewielka, jeśli uwzględnimy korzyści i możliwości płynące z zastosowania inwertera hybrydowego.
A jak wygląda koszt całej instalacji on/off-grid? Tu różnica kosztowa jest nieco większa. Cena instalacji fotowoltaicznej hybrydowej jest o ok. 50% wyższa od ceny standardowej instalacji sieciowej, głównie za sprawą dodatkowego urządzenia, jakim jest magazyn energii. Zatem, jeśli cena instalacji fotowoltaicznej o mocy 3 kW, wynosi obecnie ok. 15.000 zł brutto, za system hybrydowy o podobnej mocy zapłacimy już ok. 30.000 zł. Warto w tym miejscu pamiętać, że wysoka autokonsumpcja maksymalizuje opłacalność fotowoltaiki. Im mniej prądu oddamy do sieci, tym mniejsza strata związana z potrąceniem (20 lub 30% nadwyżek) i tym mniej jej z sieci pobierzemy (niższe rachunki za prąd). Fotowoltaika hybrydowa, pozwala osiągnąć autokonsumpcję na poziomie 95% - co z pewnością docenicie, gdy ceny prądu skoczą o prognozowane 40%.
Falownik hybrydowy - kiedy warto w niego zainwestować?
Warto mieć na uwadze, że falownik hybrydowy jest niezbędny, jeśli w naszej instalacji fotowoltaicznej chcemy jednocześnie wykorzystać magazyn energii oraz sieć energetyczną. Żadne inne urządzenie nie będzie w stanie go zastąpić.
Jeśli dopiero planujecie montaż fotowoltaiki i wiecie, że docelowo jej elementem będzie magazyn energii, warto ją od razu wyposażyć w falownik on/off grid (hybrydowy). Dzięki temu unikniemy utraty kilku tysięcy złotych, związanej z wymianą inwertera sieciowego.
Jeśli już posiadacie instalację i chcecie ją rozbudować o akumulatory, to o ile Wasz inwerter nie jest w stanie pracować w trybie hybrydowym, wymiana Was nie ominie. Dobra wiadomość jest taka, że używane inwertery, podobnie jak używane panele fotowoltaiczne cieszą się dość dużym zainteresowaniem. Jest zatem szansa, że odzyskacie część wyłożonej kwoty.
Zalety i wady instalacji fotowoltaicznej hybrydowej
Podsumujmy, jakie są plusy wykorzystania falownika i instalacji hybrydowej?
- Elastyczność - Wasz system fotowoltaiczny będzie w stanie aktywnie dostosowywać się do warunków produkcji i zużycia energii, maksymalizując zyski z posiadania instalacji.
- Bezpieczeństwo energetyczne - inaczej niż w przypadku instalacji off-gird, z fotowoltaiką hybrydową nie będą Wam straszne nawet najgorsze załamania pogody - “w razie czego” zawsze będziecie mogli pobrać prąd z sieci. Co więcej, w przypadku awarii sieci, nadal będziecie mieli dostęp do własnej energii, podobnie jak w nocy - tego nie zapewni Wam fotowoltaika sieciowa.
- Niezależność od cen energii i zmian w prawie - posiadanie inwertera hybrydowego i magazynu energii pozwala zwiększyć autokonsumpcję nawet do 95%. Niemal cały obieg energii będzie odbywał się wówczas “wewnątrz” instalacji elektrycznej, z pominięciem infrastruktury sieciowej. Bez względu na koszty energii czy przyjęte rozwiązania prawne, będziecie mieli dostęp do wyprodukowanej przez siebie, a więc darmowej energii.
Jeśli chodzi o wady tego rozwiązania, to jak na razie, jedynym minusem są wysokie koszty. To już niebawem może się jednak zmienić dzięki planowanym dofinansowaniom do magazynów energii (chociażby z programu Mój prąd 2022), ale także dzięki spadającym cenom tych urządzeń. W 2025 roku średnie ceny magazynów energii mają spaść do 100 USD/kWh (obecnie to ok. 150 USD/kWh). W 2030 roku koszy mają spaść nawet do 65 USD/kWh.
