Prosument zwiększył autokonsumpcję do 92%. Pokazujemy, jak to zrobił
Użytkownik domowej instalacji fotowoltaicznej borykał się z problemem częstych wyłączeń instalacji. Powodem było zbyt wysokie napięcie w lokalnej sieci elektroenergetycznej. W tej sytuacji zdecydował się na rozbudowę domowego systemu energetycznego o magazyn energii. Przedstawiamy studium przypadku inwestycji, która pozwoliła zwiększyć autokonsumpcję energii wytwarzanej z fotowoltaiki do około 92%.
Na dachu domu jednorodzinnego pod Warszawą działa instalacja fotowoltaiczna o mocy 9,99 kWp. Jej właściciel zgłaszał problem częstych wyłączeń instalacji ze względu na zbyt wysokie napięcie w lokalnej sieci elektroenergetycznej. W efekcie notował straty w uzyskach energii w okresach najlepszego nasłonecznienia, gdy jego fotowoltaika mogłaby pracować z największą wydajnością.
Wysokie napięcie w sieci i wyłączenia falownika. Czym może skutkować?
Chcąc rozwiązać problem zbyt wysokiego napięcia w lokalnej sieci elektroenergetycznej, właściciel instalacji fotowoltaicznej zaplanował jej rozbudowę o system magazynowania energii z funkcją bezprzerwowego zasilania awaryjnego. Użytkownik domowej fotowoltaiki rozlicza się w systemie net-meteringu (tzw. systemie opustów).
Częste wyłączenia falownika i wstrzymywanie produkcji energii, spowodowane przekroczeniem parametrów w sieci dystrybucyjnej, z jakimi spotykają się prosumenci, mogą prowadzić do szeregu istotnych problemów, w tym m.in.:
- strat w produkcji energii elektrycznej, która mogłaby zostać zużyta na potrzeby własne (autokonsumpcja) lub oddana do sieci – w najbardziej korzystnych okresach może to oznaczać stratę kilkunastu lub kilkudziesięciu procent dziennej produkcji;
- spadku opłacalności, a tym samym wydłużenia czasu zwrotu z inwestycji w instalację PV – w systemie net-meteringu mniejsza ilość energii oddanej do sieci wpływa na niższe opusty w okresie zimowym;
- niewykorzystania potencjału fotowoltaiki – instalacja PV może być technicznie dobrze dobrana, ale z powodu wyłączeń falownika nie pracuje z pełną wydajnością;
- niższego poziomu autokonsumpcji – brak możliwości wykorzystania energii w czasie rzeczywistym oznacza większą zależność od dostawcy zewnętrznego i wyższe rachunki;
- potencjalnego obciążenia i szybszego zużycia falownika – częste cykle włączania i wyłączania mogą przyspieszać zużycie komponentów i skrócić żywotność falownika lub w skrajnych wypadkach wręcz go uszkodzić;
- problemów z gwarancją i serwisem – część falowników rejestruje błędy sieciowe, w związku z czym przy częstych wyłączeniach producent lub serwis może zakwestionować prawidłowe warunki pracy, co skomplikuje ewentualną reklamację.
Czego potrzebował prosument, aby poradzić sobie z wyłączeniami?
Prosument spod Warszawy zgłosił się o pomoc do firmy zajmującej się tego typu sytuacjami – Bison Energy, która podzieliła się z naszą redakcją analizą wykonanej modernizacji domowego systemu energetycznego.
Firma instalatorska podkreśliła, że w przypadku tej inwestycji prosument był bardzo świadomym użytkownikiem fotowoltaiki i miał sprecyzowane oczekiwania. Znał podstawy techniczne działania systemów PV i określił swoje potrzeby energetyczne. Od samego początku uczestniczył w procesie projektowym i miał świadomość, że instalacja PV to tylko część systemu – kluczowa jest również jakość sieci, dobór komponentów i strategia zarządzania energią.
System gotowy na przyszłą rozbudowę
Prosument liczył na kompleksowe i trwałe rozwiązanie, które dodatkowo w przyszłości umożliwi łatwą rozbudowę domowego systemu energetycznego i integrację kolejnych urządzeń, w tym domowej stacji ładowania aut elektrycznych.
Jednocześnie miał wysokie wymagania dotyczące estetyki – zarówno wewnątrz (maksymalne ograniczenie widocznych połączeń kablowych, najlepsze rozplanowanie elementów systemów na dostępnej powierzchni), jak i na zewnątrz budynku (dobór komponentów spójnych z architekturą budynku i jego otoczeniem).
W kierunku domowej samowystarczalności energetycznej
W ramach tej inwestycji komponenty zostały dobrane tak, aby zniwelować negatywny wpływ parametrów sieci na pracę istniejącej instalacji fotowoltaicznej, a jednocześnie zaspokoić potrzeby prosumenta w zakresie zasilania awaryjnego budynku i pełnej samowystarczalności energetycznej.
Prace mające na celu rozwiązanie problemu objęły ograniczenie tradycyjnych koryt tras kablowych do niezbędnego minimum. W części zostały one zastąpione rozwiązaniem wpisującym się w estetykę miejsca montażu. Część tras kablowych, moduł integrujący i sterownik zostały umieszczone w dwóch stalowych szafkach narzędziowych przygotowanych przez właściciela instalacji fotowoltaicznej, bezpośrednio pod nimi znalazła się tzw. szafa rack, zawierająca 4 jednostki bateryjne oraz przestrzeń na kolejne 4 sztuki. Dzięki temu prosument niemal z dnia na dzień był gotowy na rozbudowę magazynu energii do 40 kWh. Obok już stojącej szafy magazynu energii pozostawiono miejsce pod budowę kolejnej, o tej samej pojemności.
Na dachu budynku zainstalowanych zostało pięć dodatkowych modułów fotowoltaicznych tzw. full black. Ponadto na wniosek prosumenta zamontowano rozłącznik awaryjny systemu magazynowania energii, który służy do natychmiastowego odłączenia zasilania w sytuacji zagrożenia. Przycisk tego rodzaju po wciśnięciu nie wraca do pierwotnego położenia, dopóki nie zostanie ręcznie zresetowany, co stanowi dodatkowe zabezpieczenie. To rozwiązanie niespotykane w domowych systemach magazynowania energii, ale zostało wykonane na prośbę inwestora w celu zapewnienia najwyższych standardów bezpieczeństwa.
Łatwa rozbudowa i stała kontrola
Cały system został zaprojektowany z myślą o łatwej i bezproblemowej rozbudowie – zarówno o dodatkowe moduły baterii, stację ładowania samochodów elektrycznych, jak i zwiększenie mocy instalacji fotowoltaicznej do maksymalnej dopuszczalnej wartości przyłączeniowej budynku.
Jednocześnie kontroler pracy instalacji monitoruje przepływy energii i umożliwia pełną kontrolę nad systemem z dowolnego miejsca, aby zmaksymalizować jego wydajność.
Na rozbudowę domowego systemu energetycznego ostatecznie złożyły się następujące komponenty:
- moduły fotowoltaiczne Longi LR5-54HTB-430M – 5 sztuk,
- inwerter w sekcji back-up – Victron Energy MultiPlus-II 48/8000/110-100 – 3 sztuki,
- akumulatory – TAB e. module L5.1 – 4 sztuki,
- kontroler ładowania MPPT – SmartSolar MPPT 250/70-MC4 VE.Can,
- sterownik i wyświetlacz pracy systemu – GX Touch 70 + Cerbo GX.
Gotowy na black-out i przejście na net-billing
Jak podkreśla Bison Energy, właściwy dobór komponentów pozwolił zrealizować trzy podstawowe cele:
- zapewnienie ciągłej pracy systemu i tym samym generowanie większej ilości energii elektrycznej,
- zapewnienie pełnego zasilania awaryjnego budynku i osiągnięcie maksymalnej niezależności energetycznej od zewnętrznego dostawcy energii,
- gotowość na przyszłą zmianę systemu rozliczeń z net-meteringu na net-billing.
Zasilanie awaryjne zostało zaprojektowane tak, aby zapewnić pełną stabilność pracy nawet przy jednoczesnym załączeniu wszystkich odbiorów. Układ uwzględnia zbilansowane obciążenie faz oraz rezerwę mocy, pozwalającą na przyszłe zwiększenie zapotrzebowania energetycznego budynku.
Wysoka autokonsumpcja i magazynowanie energii na wiele sposobów
Dzięki rozbudowie domowego systemu energetycznego inwestor osiągnął niemal 92% autokonsumpcji energii wytwarzanej z własnej instalacji fotowoltaicznej. Nadwyżki energii, które nie są wykorzystywane na bieżąco, trafiają do magazynu energii. To pozwala na ich efektywne wykorzystanie w późniejszych godzinach lub w razie awarii sieci. Równolegle w przypadku wysokiej generacji w najbardziej słonecznych okresach dniach i roku nadwyżki przekierowywane są na potrzeby podgrzewania ciepłej wody użytkowej.
Pozostając w systemie rozliczeń net-metering, inwestor zapewnia sobie dalsze oddawanie ewentualnych nadwyżek energii w „wirtualnym” magazynie energii w sieci elektroenergetycznej. Przy planowanym doposażeniu systemu w zintegrowaną stację ładowania prosument zapewni sobie możliwość „tankowania ze słońca” auta elektrycznego oraz wykorzystania baterii trakcyjnej pojazdu jako zewnętrznego magazynu energii. Wówczas osiągnie on unikalny – jak na skalę budynku jednorodzinnego – poziom przechowywania energii i zarządzania nią.
Bison Energy podkreśla, że wysoki poziom autokonsumpcji energii z domowej fotowoltaiki przekłada się bezpośrednio na znaczące oszczędności oraz większą przewidywalność kosztów w dłuższej perspektywie.
Zaprojektowany sposób działania domowego systemu energetycznego umożliwia jeszcze pełniejsze wykorzystanie jego potencjału i zindywidualizowane dopasowanie. Stworzone algorytmy pracy zakładają automatyzację obejmującą m.in. inteligentne harmonogramy, reakcje na zdarzenia w czasie rzeczywistym i dynamiczne powiadomienia, co znacząco zwiększa elastyczność i niezawodność całego rozwiązania.
W rezultacie prosument spod Warszawy w dużym stopniu uniezależnił się od dostaw energii z sieci, minimalizując wpływ jej niestabilności na codzienne funkcjonowanie swojego systemu energetycznego. To zapewniło stabilność i podniosło poziom bezpieczeństwa całego gospodarstwa domowego.
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
