Autokonsumpcja w fotowoltaice: Klucz do efektywnego magazynowania i wykorzystania energii

Autokonsumpcja — w uproszczeniu zużycie wyprodukowanej energii elektrycznej na własne potrzeby w miejscu, w którym została ona wytworzona.

I tu warto przedyskutować, czy i w jakim stopniu w gospodarstwach domowych jest możliwe zwiększenie autokonsumpcji i w jakim zakresie mamy możliwość zmagazynować wyprodukowaną energię na okresy, w których ją potrzebujemy?

Autokonsumpcja energii z fotowoltaiki latem

Okres letni — największa produkcja energii — jest ciepło, noce są krótkie. Słońce wschodzi bardzo wcześnie i dość późno zachodzi. Większość osób w momencie największego nasłonecznienia, a więc i największej produkcji energii jest poza domem. Ogrzewanie np. elektryczne jest wyłączone, brak zużycia wody powoduje, że już w godzinach przedpołudniowych jest ona maksymalnie nagrzana w domowych zasobnikach o ile są one nagrzewane energią elektryczną. Zwiększone zużycie energii zaczyna występować po powrocie domowników np. użytkowanie płyty indukcyjnej, komputerów, TV, czajników, odkurzaczy itp. W godzinach wieczornych/nocnych zaczyna się ładowanie akumulatorów przeróżnych sprzętów np. laptopy, hulajnogi i rowery elektryczne. Szczęśliwcy posiadający auta elektryczne ładujący je w domu najczęściej podłączają je do ładowania w okresie, w których już ich nie potrzebują, a więc właśnie w nocy (przypominam, rozmawiamy o PROSUMENCIE i domkach jednorodzinnych).

Owszem, można ustawić pralkę i wykonać automatykę, która zacznie ładować akumulatory w trakcie dnia, ale wówczas nie ma nas w domu i w razie wypadku np. pożaru możemy mieć nieprzyjemności, bo jak wielokrotnie powtarzają strażacy, tego typu sprzęty należy ładować pod kontrolą jakiejś osoby. Nawet jeśli do fotowoltaiki zastosujemy domowe magazyny energii, to realnie ile energii jesteśmy w stanie zmagazynować w porównaniu z ilością energii wytwarzanej?

W praktyce, analizując mój przypadek (mam kuchenkę gazową i CWU grzeję kotłem indukcyjnym) w lipcu 2023 r.:

Powyższy zrzut ekranu należy skomentować i wyjaśnić pozycję „zużycie”. Pozycja ta jest sumą energii pobranej z sieci (537 kWh) i autokonsumpcji (478 kWh) łączne zużycie 1015 kWh.

Przypominam, że analizujemy tylko jeden letni miesiąc, więc warto zastanowić się, ile energii elektrycznej można zmagazynować w przeciętnym domowym magazynie energii? Cytując popularne powiedzenie „Papier wszystko przyjmie” można więc napisać dowolną wartość pojemności magazynu energii i w teorii uzasadnić taki wybór, ale czy będzie to miało uzasadnienie ekonomiczne i czy użytkownik będzie miał gdzie postawić taki magazyn?

Aby nie teoretyzować, sprawdzam, co na temat pojemności magazynów energii piszą eksperci:

Jeśli przyjmiemy założenie, że magazyn energii będzie miał pojemność 30 kWh to i tak jest to ułamek miesięcznej nadwyżki z okresu dobrej produkcji (miałem nadwyżkę 1831 kWh).

Zobaczmy, jak omawiany miesiąc przedstawia się w analizie dziennej? W tym celu uśrednię podane powyżej wartości i przypominam, że korzystam z kuchenki gazowej, bo w przypadku płyty indukcyjnej miałbym nieco większą autokonsumpcję, ale i zdecydowanie większe zużycie z sieci energetycznej:

W związku z tym magazyn energii o mocy 30 kWh nie jest w stanie zapewnić mi dobowego pokrycia zapotrzebowania budynku na energię elektryczną.

Autokonsumpcja energii z fotowoltaiki jesienią

Do tej pory omawiałem okres letni, gdzie produkcja energii była dość duża, a zużycie stosunkowo małe. Teraz zobaczmy, jak przedstawia się to w okresie późnej jesieni, czyli listopad 2023 r. Muszę zaznaczyć, że temperatury na zewnątrz nie spadły jeszcze poniżej 0^oC oraz że analizuję niepełny miesiąc (w okresie letnim analizowałem pełne 31 dni w okresie jesiennym 20 dni). Produkcja energii jest zdecydowanie mniejsza, ale w zimie będzie jeszcze mniej, a zużycie energii będzie jeszcze większe (budynek ogrzewam kotłem indukcyjnym 10 kW).

Okres późnej jesieni/zimy — produkcja energii jest mała, a zużycie duże. Dzień jest krótki a noc bardzo długa. Spotkałem się z określeniem, że w zimie żyjemy jak krety. Wychodzimy do pracy, gdy jest ciemno i wracamy także po zapadnięciu zmroku. W przeciwieństwie do okresów ciepłych większość z nas wolny czas spędza w domu, co oznacza konieczność korzystania z sztucznego oświetlenia, a zarazem będąc w domu, korzystamy z większej ilości urządzeń, zużywamy więcej ciepłej wody, przez co zużycie energii elektrycznej znacznie rośnie. Niezaprzeczalnie najwięcej energii przez całą dobę zużywa ogrzewanie (niezależnie czy jest to pompa ciepła, czy inny rodzaj elektrycznego ogrzewania).

Jeden dzień jest lepszy, inny gorszy, więc uśredniam dane:

Jak wspomniałem, nie jest to okres, w którym mam największe zapotrzebowanie i najmniejszą produkcję energii elektrycznej, ale okres, który daje już pewne dane, które mogą mieć wpływ na dobór wielkości magazynu energii. Jeśli miałbym magazyn energii o pojemności 30 kWh, w okresie jesienno-zimowym byłby on ciągle niedoładowany, chyba że ładowałbym go energią z sieci zasilającej.

I tu dochodzimy moim zdaniem do sedna zagadnienia (szkoda, że nie jest ono tak czytelnie komunikowane w przekazie do naszego często nieświadomego zagadnienia społeczeństwa, które lubi dokonywać ocen i komentarzy bez rzetelnej znajomości zagadnienia).

Fotowoltaika wraz z DOMOWYMI magazynami energii pozwala o kilka godzin przesunąć szczyt zapotrzebowania na energię i w jakimś stopniu odciąża sieci energetyczne i to pod warunkiem, że w bardzo przemyślany sposób jest zrealizowane automatyczne zarządzanie ładowaniem i rozładowywaniem magazynu energii.

Powrócę do fragmentu wypowiedzi, którą rozpocząłem powyższe rozważania:

W jaki sposób net-billing umożliwia prosumentom autokonsumpcję?

Aby umożliwić prosumentom wykorzystanie w jak największym stopniu autokonsumpcji energii.

Owszem, jeśli rozmawiamy o firmach, które w większości pracują w dzień, co pokrywa się z okresem największej produkcji energii z fotowoltaiki, ale i z największym zapotrzebowaniem na energię elektryczną to do powyższej wypowiedzi nie mam zastrzeżeń, ale ta wypowiedź nie dotyczy firm, tylko osób prywatnych. I nie jest tak, jakby niektórzy myśleli, że fotowoltaika wraz z magazynami energii pozwala przez lato zmagazynować energię elektryczną na kilka tygodni, czy miesięcy, aby później użytkownik mógł ją wykorzystać.
Inną kwestią, której tu nie poruszałem, jest ekonomiczne uzasadnienie zakupu magazynu energii? Czy taki zakup kiedykolwiek się zwróci?

P.S. Mieszkam w domku jednorodzinnym, posiadam instalacje fotowoltaiczne o łącznej mocy 15 kW i ogrzewanie elektryczne (CO i CWU) o łącznej mocy 20 kW oraz inne urządzenia jak w przeciętnym domu, a do rozpoczęcia tego wątku skłoniło mnie kilka rozmów, jakie w ostatnim czasie miałem okazję przeprowadzić z osobami, które same fotowoltaiki nie mają (niektóre z tych osób również są czynnymi elektrykami), ale na podstawie pojawiających się nagłówków i fragmentów wywiadów wyrobiły sobie błędne wyobrażenie, że w domowych warunkach można przez lato zmagazynować energię na okres zimowy.

Przeczytaj więcej

• Opłacalność inwestycji w instalację fotowoltaiczną. Czy dla zwykłego Kowalskiego fotowoltaika ma sens?
• Ogranicznik przepięć DC – fotowoltaika. Jaki ogranicznik wybrać do instalacji fotowoltaicznej?
• Jak zapewnić bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznych?