Magazyn energii w zimie - jak spada wydajność i co z tym zrobić?
Zima to czas, w którym domowe magazyny energii pracują w bardziej wymagających warunkach. Panele fotowoltaiczne zwykle dobrze znoszą chłód, jednak same akumulatory są dużo bardziej podatne na wpływ niskiej temperatury - bateria może działać mniej efektywnie, ładować się wolniej lub chwilowo ograniczać efektywność swojej pracy. Bynajmniej nie jest to awaria/usterka akumulatora. Jest to zupełnie naturalne zjawisko związane z budową i właściwościami chemicznymi ogniw, z których zbudowane są akumulatory litowe.. W okresie zimowym znaczenie ma nie tylko ilość zgromadzonej energii, ale także bezpieczeństwo jej użytkowania. Zima najlepiej pokazuje, czy cały system został odpowiednio zainstalowany i użytkowany do codziennej pracy i zmiennych warunków pogodowych.
Niska temperatura, a akumulator - co naprawdę dzieje się wewnątrz magazynu energii?
Najważniejsze jest to, że problem nie leży po stronie „uciekającej energii”, ale w samym sposobie pracy ogniw. W większości nowoczesnych domowych instalacji hybrydowych stosuje się dziś akumulatory litowo-jonowe, najczęściej w technologii LiFePO4. Jest To rozwiązanie cenione za bezpieczeństwo, stabilność i długą trwałość, jednak podobnie jak inne technologie bateryjne, jest ono wrażliwe na pracę w niskich temperaturach.
W chłodnym środowisku elektrolit wewnątrz ogniw staje się mniej efektywny, a ruch jonów litu przebiega wolniej. Wzrasta rezystancja wewnętrzna ogniw, przez co akumulator ma większe trudności z szybkim przekazywaniem energii. Z punktu widzenia użytkownika objawia się to tym, że bateria nie wykorzystuje zimą pełni swojego potencjału energetycznego. Nawet, jeśli znamionowa pojemność pozostaje taka sama, realnie dostępna energia może być niższa.
W praktyce przy temperaturach bliskich 5°C spadek pojemności użytkowej może wynosić kilkanaście procent. To wystarczy, by zauważyć różnicę w codziennym działaniu instalacji –szczególnie, gdy dom zużywa energię głównie rano i wieczorem, a zimowa produkcja z PV jest ograniczona. W takich warunkach magazyn szybciej dochodzi do niskiego poziomu naładowania i krócej wspiera zasilanie budynku.
Jeszcze większe znaczenie ma proces ładowania. Ładowanie akumulatora litowego poniżej 0°C jest niebezpieczne dla ogniw, dlatego większość nowoczesnych systemów wyposażonych w BMS automatycznie ogranicza lub całkowicie blokuje ten proces. To nie wada, lecz zabezpieczenie. BMS chroni baterię przed trwałym uszkodzeniem i przeciwdziała zjawiskom, które mogłyby doprowadzić do przyspieszonej degradacji ogniw. Zimą więc magazyn energii nie tylko pracuje inaczej, ale również sam dba o to, aby nie dopuścić do warunków ryzykownych dla swojej trwałości.
Największe zagrożenia zimą - nie tylko niższa pojemność
Wielu właścicieli instalacji skupia się wyłącznie na tym, że zimą magazyn „ma mniej kilowatogodzin”. Tymczasem większym problemem bywa nie sam spadek wydajności, lecz sposób użytkowania systemu w tym okresie. Jeśli bateria przez dłuższy czas pracuje w zimnym, nieogrzewanym pomieszczeniu, a jednocześnie regularnie schodzi do bardzo niskiego poziomu naładowania, rośnie ryzyko przyspieszonego zużycia.
Głębokie rozładowanie zimą jest szczególnie niekorzystne, ponieważ magazyn potrzebuje energii nie tylko do zasilania domu, ale także do podtrzymywania własnych procesów wewnętrznych, komunikacji elektroniki i działania zabezpieczeń. Jeśli przez kilka dni jest mało słońca, a system nie ma ustawionej bezpiecznej dolnej granicy naładowania akumulatora, może działać zbyt blisko granicy bezpiecznego rozładowania. W praktyce oznacza to większe obciążenie dla ogniw i mniejszy komfort użytkownika – zwłaszcza, jeśli magazyn ma również pełnić funkcję zasilania awaryjnego.
Drugi problem to niewłaściwa lokalizacja. Magazyn energii zamontowany w nieocieplonym garażu, chłodnym budynku gospodarczym lub pod zewnętrzną wiatą jest znacznie bardziej narażony na wahania temperatury. Nawet jeśli urządzenie formalnie „wytrzymuje” takie warunki, nie znaczy to, że będzie w nich pracować optymalnie. Dla chemii akumulatora ogromne znaczenie ma stabilne środowisko, dlatego najlepsze efekty daje montaż wewnątrz budynku, w miejscu suchym, osłoniętym i możliwie ciepłym.
Co zrobić, aby magazyn energii działał sprawnie także zimą?
Podstawą jest dobra lokalizacja. Najkorzystniejsze warunki dla większości domowych magazynów energii to pomieszczenie o stabilnej temperaturze, najlepiej w zakresie około 10-20°C. Może to być kotłownia, pomieszczenie techniczne, spiżarnia lub inna część domu, w której nie występują skrajne spadki temperatur. Jeżeli system musi pracować w chłodniejszej przestrzeni, warto zadbać o izolację obudowy i ograniczenie wpływu zimnego powietrza.
Dużą przewagę mają dziś rozwiązania wyposażone w aktywny system podgrzewania ogniw. Takie magazyny przed rozpoczęciem ładowania mogą najpierw podnieść temperaturę modułów do bezpiecznego poziomu. To bardzo praktyczna funkcja, bo nie tylko poprawia komfort pracy zimą, ale przede wszystkim chroni baterię przed uszkodzeniem. W przypadku inwestycji planowanej z myślą o wieloletniej eksploatacji warto patrzeć nie tylko na znamionową pojemność, lecz także właśnie na zimową logikę pracy systemu.
Równie ważna jest zmiana parametrów falownika na sezon chłodny. Dobrym rozwiązaniem jest podniesienie minimalnego poziomu naładowania, na przykład do około 30-50%. Dzięki temu magazyn zachowuje bufor energetyczny, nie schodzi zbyt nisko i ma rezerwę na własne procesy oraz ewentualne zasilanie awaryjne. To szczególnie istotne wtedy, gdy w grudniu i styczniu produkcja z instalacji PV bywa nieregularna.
W wielu przypadkach opłaca się także włączyć tryb zimowy w falowniku lub odpowiednio skonfigurować strategię ładowania z sieci. Jeżeli użytkownik korzysta z taryfy nocnej albo elastycznych cen energii, doładowanie magazynu poza godzinami szczytu może mieć sens nie tylko ekonomiczny, ale i techniczny. Bateria utrzymywana w bezpiecznym zakresie pracuje stabilniej, a dom zachowuje gotowość do działania także podczas zaniku zasilania z sieci. Generalnie można przyjąć zasadę, że zapobiegać, niż naprawiać i raz w miesiącu (głównie w okresie chłodnym) warto naładować z sieci taki magazyn energii do 100%, co pozwoli na balans ogniw oraz poprawną kalibrację stopnia naładowania.
Nie należy też lekceważyć aktualizacji oprogramowania. Producenci regularnie rozwijają algorytmy zarządzania ładowaniem, ochroną temperaturową i komunikacją między falownikiem a BMS. Zimowy przegląd ustawień może realnie poprawić kulturę pracy całego systemu. Czasem to właśnie aktualizacja decyduje o tym, czy magazyn będzie sprawnie przechodził przez okres mrozów, czy zacznie generować niepotrzebne przestoje i alarmy.
Zimą szczególnie docenia się rozwiązania, które są nie tylko pojemne, ale przede wszystkim rozsądnie dobrane, poprawnie skonfigurowane i przygotowane na spadki temperatur. Bo dobry magazyn energii nie ma działać wyłącznie w idealnych warunkach. Ma działać wtedy, gdy naprawdę jest potrzebny.
W ofercie Kon-TEC znajdują się domowe magazyny energii oparte na technologii LiFePO4, przeznaczone do zwiększania autokonsumpcji energii z fotowoltaiki i zapewnienia zasilania awaryjnego. Oferujemy zarówno rozwiązania do domów jednorodzinnych, jak i systemy skalowalne, w tym modele przeznaczone do montażu wewnątrz budynku, kompatybilne z popularnymi falownikami hybrydowymi i off-grid. Na naszej stronie można znaleźć także magazyny o szerszym zakresie zastosowań oraz komponenty dla bardziej rozbudowanych instalacji.
