Magazyny energii starzeją się szybciej, niż prognozowano. Znamy przyczyny
Najskuteczniejszą drogą do realnych oszczędności bywa własny magazyn energii połączony z instalacją. Taki zestaw pozwala przejąć kontrolę nad zużyciem i przechowywaniem prądu, nawet wtedy, gdy lokalna sieć zawodzi albo działa niestabilnie. A jeśli dołożysz do tego rozwiązanie off-grid, zyskujesz jeszcze większą niezależność. Jest jednak haczyk: jak każde baterie i akumulatory, magazyny energii z czasem tracą formę. Skąd bierze się spadek pojemności? Co potrafi drastycznie przyspieszyć zużycie? I co zrobić, by magazyn służył jak najdłużej?
- Jak działają magazyny energii w domu
- Dlaczego baterie tracą pojemność?
- Jak długo wytrzymuje magazyn energii?
Jak działają magazyny energii w domu
Najprościej mówiąc, magazyny energii to urządzenia, które gromadzą nadwyżki wyprodukowanego prądu, aby można było wykorzystać je później. Najczęściej współpracują z instalacjami fotowoltaicznymi, choć równie dobrze mogą działać także z turbinami wiatrowymi. Stosuje się je zarówno w systemach off-grid, jak i on-grid. W rozwiązaniach niezależnych od sieci są wręcz kluczowe, jeśli chcemy korzystać z energii wtedy, gdy panele nie pracują — na przykład wieczorem lub w nocy.
Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów takich urządzeń, jednak w domowych zastosowaniach najczęściej wybiera się magazyny elektrochemiczne. Najpopularniejsze są baterie litowo-jonowe, ale spotyka się też baterie litowo-żelazowo-fosforanowe, sodowo-siarkowe oraz akumulatory kwasowo-ołowiowe. Zwykle mają kompaktową konstrukcję, dzięki czemu da się je wygodnie zamontować i podłączyć blisko paneli fotowoltaicznych.
Pod względem zasady działania magazyny energii przypominają dobrze znane baterie i akumulatory wykorzystywane w samochodach, laptopach czy innych urządzeniach elektronicznych.
Dlaczego baterie tracą pojemność?
Z czasem każdy zasobnik energii zaczyna się „starzeć”. Spada nie tylko jego pojemność, ale też dostępna moc i ogólna sprawność. Wynika to z fizykochemicznych właściwości materiałów wykorzystanych do budowy ogniw. Dla przykładu: w powszechnie stosowanych bateriach litowo-jonowych podczas ładowania część atomów litu może zostać „zablokowana” w krzemowej anodzie. W efekcie pojemność takiej baterii (lub innego magazynu energii opartego na tej technologii) stopniowo maleje. Zjawisko to opisano stosunkowo niedawno, a prace nad jego ograniczeniem — m.in. z użyciem dodatków chemicznych — nadal trwają.
Na kondycję zasobnika energii wpływają też warunki użytkowania. Do najczęstszych przyczyn przedwczesnej lub przyspieszonej utraty pojemności należą:
- skrajne temperatury – szczególnie powyżej 35 stopni Celsjusza oraz poniżej 15 stopni Celsjusza.
- częste cykle ładowania i rozładowywania (zwłaszcza rozładowywanie do zera, czyli do 0%)
- długie przechowywanie nieużywanego zasobu w stanie rozładowanym.
- uszkodzenia mechaniczne, które mogą doprowadzić do kontaktu diod.
Współczesne baterie litowo-jonowe oraz litowo-jonowo-żelazowe lepiej znoszą regularne ładowanie i rozładowywanie niż starsze rozwiązania. Mimo to procesów degradacji i spadku pojemności nie da się całkowicie zatrzymać. Dlatego najczęściej rekomenduje się utrzymywanie poziomu naładowania w przedziale 20–80%.
Jak długo wytrzymuje magazyn energii?
Z roku na rok magazyn energii naturalnie traci część pojemności, a wraz z nią spada też wydajność i efektywność pracy. To oznacza, że oszczędności z autokonsumpcji własnego prądu mogą stopniowo maleć. Zanim więc wybierzemy fotowoltaikę z magazynem, dobrze jest sprawdzić, jak długo działają poszczególne typy baterii i które rozwiązanie najlepiej pasuje do domowych potrzeb. Poniżej najważniejsze cechy popularnych magazynów energii:
Litowo-jonowe - obecnie to najczęściej polecany i najbardziej opłacalny wybór. Nowe baterie litowo-jonowe długo utrzymują wysoką pojemność, a przy tym nie należą do najdroższych. Ich żywotność to zwykle 10-15 lat, czyli około 3000-6000 cykli. Najlepiej pracują w temperaturze 15-25 stopni C.
Litowo-żelazowo-fosforanowe – nowocześniejsza, choć zazwyczaj droższa alternatywa. Potrafią pracować bardzo długo, nawet 8000-10000 cykli, a dodatkowo lepiej niż litowo-jonowe znoszą wyższe temperatury.
Kwasowo-ołowiowe – magazyny oparte na starszej technologii, które wypadają słabiej pod względem sprawności i trwałości. W praktyce optymalna pojemność utrzymuje się przez około 3-5 lat.
Po spadku pojemności poniżej wartości początkowej magazyn nadal może być używany, jednak zwykle osiąga około 80% pierwotnych parametrów. Właśnie dlatego opłaca się postawić na solidny magazyn energii, dobrze dopasowany do zapotrzebowania domu, a później dbać o właściwe warunki i sposób użytkowania.