Czy magazyn energii ma sens?

Czy magazyn energii ma sens? Magazyny energii są drogie, ale jednocześnie oferują korzyści finansowe. Mogą mieć sens w sytuacji malejących cen sprzedaży energii z fotowoltaiki, a szczególnie po wprowadzeniu rozliczeń godzinowych. Poniżej dowiesz się, kiedy i jaka jest opłacalność magazynów energii.

• Opłacalność magazynu energii
• Sprawność magazynu energii
• Ile kosztuje magazyn energii?
• Liczba cykli ładowania / rozładowania a opłacalność magazynu energii
• Jaki jest koszt magazynowania 1 kWh energii w domu?
• Magazyn energii jako zasilanie awaryjne
• Podsumowanie

Opłacalność magazynu energii

Opłacalność magazynu energii zależy przede wszystkim od trzech parametrów: ceny magazynu energii, ceny sprzedaży prądu z fotowoltaiki do sieci oraz ceny po jakiej kupujemy prąd, gdy fotowoltaika nie pracuje, czyli np. wieczorem (tzw. cena taryfowa: G11, G12, G12W).

Obecnie cena, po jakiej sprzedawany jest prąd z fotowoltaiki wynosi ok. 0,3 zł / kWh. Ta cena podlega zmianom, ale jak widać na poniższym wykresie, trend jest malejący. Cena sprzedaży energii z fotowoltaiki jest ustalana raz na miesiąc, wkrótce ma się to jednak zmienić na rozliczenie godzinowe.

Rynkowa cena prądu taryfowego na rok 2024 (bez uwzględniania zamrożenia cen) to ok. 1,3 zł / kWh w taryfie G11.

Zobacz, co oznaczają ujemne ceny energii i kiedy występują.

Opłacalność magazynu energii 5 kWh

Magazyn energii podlega cyklom ładowania / rozładowania. Liczba takich cykli w ciągu roku zależy głównie od pojemności magazynu energii, od mocy instalacji fotowoltaicznej, oraz od tego, czy magazyn energii ma służyć jako zasilanie rezerwowe. O tym jak dobrać wielkość magazynu energii czytaj w linku.

Na ogół przyjmuje się, że magazyn energii powinien w ciągu roku zrealizować 220 cykli ładowania / rozładowania. Czym większą liczbę cykli wykona bateria, tym większa będzie jej opłacalność.

Przy założeniu 220 cykli rocznie, magazyn energii o pojemności użytkowej 5 kWh zmagazynuje w ciągu roku 1.100 kWh:

5 kWh x 220 cykli = 1.100 kWh

Jest to ilość prądu z fotowoltaiki, która nie zostanie sprzedana, lecz zmagazynowana w akumulatorze w domu lub w biurze.

Przyjmując, że cena prądu z elektrowni w taryfie G11 wynosi 1,3 zł / kWh, zmagazynowanie 1 100 kWh spowoduje, że rachunki za prąd zmniejszą się o:

1.100 kWh x 1,3 zł / kWh = 1.430 zł

O taką kwotę rocznie ulegną zmniejszeniu rachunki za prąd, po zamontowaniu magazynu energii o pojemności 5 kWh.

Prosument nie będzie jednak uzyskiwał dochodów ze sprzedaży prądu z fotowoltaiki do sieci. Zakładając, że cena ta wynosi 0,3 zł / kWh, prosument nie posiadający magazynu energii zarobiłby:

1.100 kWh x 0,3 zł / kWh = 330 zł

Ostatecznie zatem oszczędności wzrosną o 1 430 zł, ale zmaleją przychody o 330 zł, czyli w sumie inwestor zaoszczędzi na rachunkach za prąd:

1 430 zł – 330 zł = 1 100 zł

Po rozbudowie instalacji fotowoltaicznej o magazyn energii o pojemności 5 kWh, rachunki za prąd zmaleją o 1.100 zł rocznie, wg przyjętych założeń dotyczących cen zakupu i sprzedaży prądu i liczby cykli pracy baterii.

Opłacalność magazynu energii 10 kWh

Na podobnej jak powyżej zasadzie można obliczyć opłacalność magazynu energii 10 kWh. Dla tych samych założeń, po rozbudowie instalacji PV o magazyn energii o pojemności 10 kWh, roczne oszczędności na rachunkach za prąd wyniosą 2.200 zł.

Sprawność magazynu energii

Magazyny energii niestety nie są idealne i podczas ich pracy część energii jest tracona. Producenci w materiałach reklamowych deklarują bardzo wysoką sprawność, jednak na ogół sprawność systemu, czyli inwerter plus magazyn energii wynosi średnio 85% – 90% (falownik musi przekształcić prąd stały zmagazynowany w baterii, w prąd przemienny). Badania sprawności systemów magazynowania energii przeprowadzane są regularnie na Uniwersytecie HTW w Berlinie.

Jeśli wobec tego panele solarne wyprodukują 1.000 kWh prądu, to po zmagazynowaniu w baterii i przetworzeniu przez falownik na prąd przemienny (taki jak w gniazdkach) do dyspozycji pozostaje ok. 900 kWh.

Wobec tego powyżej wyliczone zyski z posiadania magazynu energii należałoby zmniejszyć o ok. 10%:

Pojemność baterii	5 kWh	8 kWh	10 kWh
Liczba cykli pracy baterii	220	220	220
Cena sprzedaży prądu z PV	0,3 zł / kWh	0,3 zł / kWh	0,3 zł / kWh
Cena zakupu prądu z elektrowni	1,3 zł / kWh	1,3 zł / kWh	1,3 zł / kWh
Sprawność systemu	90%	90%	90%
Roczne oszczędności	990 zł	1 584 zł	1 980 zł

Magazyn energii 5 kWh to 990 zł rocznie oszczędności, po uwzględnieniu sprawności.

Magazyn energii 8 kWh to 1.584 zł rocznie oszczędności, po uwzględnieniu sprawności.

Magazyn energii 10 kWh to 1.980 zł rocznie oszczędności, po uwzględnieniu sprawności.

Powyższe wyliczenia dotyczą pierwszego roku eksploatacji baterii, ponieważ w kolejnych latach jej pojemność ulega zmniejszeniu, nawet jeżeli nie jest intensywnie eksploatowana. Wpływ degradacji na opłacalność magazynu energii jest opisany poniżej.

Ile kosztuje magazyn energii?

Pod koniec 2023 roku, magazyny energii nadal są dość kosztowne. Bateria o pojemności 5 kWh wraz z montażem kosztuje na ogół ok. 16.000 zł, a bateria pojemności 10 kWh z montażem kosztuje ok. 27.000 zł.

Po porównaniu ceny magazynu energii 5 kWh z rocznymi oszczędnościami okaże się, że inwestycja zacznie osiągać opłacalność po 16 latach:

16.000 zł / 990 zł = 16 lat

W przypadku akumulatora o pojemności 10 kWh opłacalność zostanie osiągnięta po niespełna 14 latach. Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej zakłada żywotność magazynów energii na poziomie 15 lat, jednak gwarancje producentów na baterie na ogół nie przekraczają 10 lat. Bardzo dużo zależy od intensywności eksploatacji baterii, czyli od liczby cykli ładowania / rozładowania.

Opłacalność magazynu energii rośnie wraz ze wzrostem cen prądu

Opłacalność montażu magazynu energii może w przyszłości wzrastać. Oprócz ceny samej baterii, wpływ na opłacalność mają również ceny prądu.

Czym większa będzie różnica pomiędzy ceną sprzedaży prądu z fotowoltaiki a ceną zakupu prądu z elektrowni, tym większy ekonomiczny sens i opłacalność magazynu energii. Zmiana rozliczenia cen sprzedaży prądu w systemie net-billing z miesięcznego na godzinowy, również może poprawić opłacalność magazynu energii. Duże spadki cen sprzedaży prądu w okolicach godzin południowych (gdy jest największa produkcja energii z fotowoltaiki), oraz ich wzrosty w godzinach popołudniowych spowodują, że odpowiednio zaprogramowany magazyn energii, może zacząć generować dodatkowe oszczędności.

Czy wobec tego magazyn energii ma sens? Z powyższych kalkulacji wynika, że obecnie w gospodarstwach domowych ma umiarkowany sens. Opłacalność poprawia się jednak, gdy dostępne są dotacje do magazynów energii.

Liczba cykli ładowania / rozładowania a opłacalność magazynu energii

Z przeprowadzonych powyżej obliczeń wynika, iż jednym z parametrów wpływających na opłacalność zakupu magazynu energii jest liczba cykli ładowania / rozładowania.

Im więcej cykli wykona akumulator, tym szybciej się zamortyzuje. Gdyby w powyższych obliczeniach dla baterii 5 kWh przyjąć, np. 300 cykli ładowania / rozładowania rocznie, to kalkulacja opłacalności wyglądałaby korzystniej:

5 kWh x 300 cykli = 1.500 kWh

Roczne oszczędności, po uwzględnieniu sprawności wzrosłyby z 990 zł do 1.350 zł, czyli o oszałamiające 35%.

Na podstawie kalkulatora opracowanego na uczelni HTW w Berlinie, można oszacować ile cykli ładowania / rozładowania, bateria może wykonać w ciągu roku, w zależności od zużycia prądu w domu, oraz mocy instalacji PV.

Poniższy wykres sporządzono dla domu zużywającego 5.000 kWh rocznie. Zmiennymi są moc instalacji PV oraz pojemność akumulatora.

Przykład. Dla instalacji PV o mocy 5 kW z baterią o pojemności 5 kWh, bateria wykona ok. 260 cykli ładowania / rozładowania w ciągu roku. Instalacja fotowoltaiczna 8 kW, z baterią 5 kWh zrealizuje natomiast 280 cykli ładowania / rozładowania rocznie.

Biorąc pod uwagę, iż jesienią a szczególnie zimą instalacja solarna produkuje na tyle mało prądu, że często nie da się naładować akumulatora do pełna, wykonanie tak dużych ilości cykli może wymagać więcej niż jednego ładowania dziennie w okresie wiosenno-letnim. Jednak wraz ze zmianą ustalania ceny sprzedaży energii z fotowoltaiki z miesięcznego na godzinowe, dobrze jest zaplanować okresy ładowania i rozładowywania akumulatora.

Oto, jak kształtowały się ceny hurtowe energii elektrycznej na giełdzie towarowej w lipcu i sierpniu 2023 r.:

Cena sprzedaży energii z fotowoltaiki w okolicach godziny 20.00 była o ponad 40% wyższa od ceny w godzinach południowych. Warto zatem wziąć to pod uwagę przed zakupem, decydując o tym, jak duży ma być magazyn energii.

Prosument, aby zmaksymalizować zyski, będzie dążył do ograniczania eksportu energii, gdy ceny sprzedaży są niskie, oraz, sprzedawał zmagazynowaną energię, gdy ceny są wysokie.

Jaki jest koszt magazynowania 1 kWh energii w domu?

Ile kosztuje magazynowanie energii w magazynie energii do fotowoltaiki? Aby to policzyć, najpierw trzeba ustalić jego trwałość. Następnie zobaczymy, jaki jest wpływ degradacji baterii na jej opłacalność

Wydajność energetyczna baterii

Domowe magazyny energii są nowymi produktami, nie są dostępne dane dotyczące ich parametrów pracy po 10 czy 15 latach eksploatacji. Dla pewności można zatem przyjąć, że czas eksploatacji to okres objęty gwarancją. Jeżeli eksploatacja akumulatora przekroczy okres gwarancji, będzie to premia.

Typowym okresem, w którym obowiązuje gwarancja jest okres 10 lat. Oprócz upływu czasu, warunki gwarancji uwzględniają również tzw. wydajność energetyczną.

Wydajność energetyczna to ilość energii, którą bateria może zmagazynować podczas wieloletniej eksploatacji, bez utraty gwarancji. Wydajność energetyczną można porównać do przebiegu auta: producent samochodu udziela gwarancji np. na 100 000 km. Po przejechaniu tego dystansu, gwarancja przestaje obowiązywać.

Jako przykład można wykorzystać magazyn energii BYD HVS 10.2.

Bateria BYD HVS 10.2 ma pojemność 10,24 kWh oraz wydajność energetyczną 30.820 kWh. Producent gwarantuje, iż w ramach warunków gwarancyjnych (10 lat lub minimalna wydajność energetyczna 30.820 kWh), pojemność baterii nie zmniejszy się poniżej 60% wartości użytkowej, czyli do poziomu 6,14 kWh.

Bateria BYD HVS 10.2 kosztuje ok. 27.000 zł, wraz z montażem. A zatem koszt magazynowania energii wynosi:

27.000 zł / 30.820 kWh = 0,88 zł / kWh

Aby w ciągu 10 lat zmagazynować 30.820 kWh, bateria musiałaby zrealizować 301 cykli ładowania / rozładowania w ciągu roku (z upływem czasu nawet więcej, gdyż jej pojemność będzie malała).

30.820 kWh / 10 lat / 10,24 kWh = 301 cykli

Jeżeli liczba cykli będzie mniejsza, to koszt magazynowania kilowatogodziny energii wzrośnie.

A zatem, należałoby uwzględnić szacowaną liczbę cykli i dopiero wówczas policzyć koszt magazynowania energii w domu.

Degradacja magazynu energii

Magazyny energii degradują, czyli zmniejsza się ich pojemność. Wynika to przede wszystkim z:

• upływu czasu – w chemicznej strukturze baterii zachodzą zmiany niezależnie od tego czy bateria jest używana, czy nie,
• eksploatacji – im więcej energii przechowa magazyn energii, tym bardziej zmniejszy się jego pojemność.

Co wpływa na degradację baterii i co robić, aby ją ograniczyć możesz się dowiedzieć z artykułu o trwałości baterii litowo-jonowych.

Przyjmując liniową degradację do poziomu 60%, po 10 latach oszczędności z posiadania magazynu energii 5 kWh zmniejszą się z 990 zł rocznie do 594 zł, a w przypadku baterii 10 kWh zmaleją z 1.980 zł do 1.188 zł rocznie. W praktyce, tempo degradacji nie jest znane, więc nie musi być liniowe, producenci magazynów energii nie dostarczają informacji na ten temat.

Można zapobiec zmniejszeniu oszczędności zwiększając liczbę cykli ładowania / rozładowania w ciągu dnia. Nie zawsze może jednak być taka możliwość, bo np. jest już zbyt późno, słońce jest zbyt nisko i fotowoltaika produkuje za mało energii, aby doładować magazyn energii.

Na rynku są dostępne baterie, których producenci gwarantują zachowanie np. 80% pojemności po 10 latach eksploatacji. Jest to parametr, który warto wziąć pod uwagę przy wyborze magazynu energii.

Magazyn energii jako zasilanie awaryjne

Niektórzy montując magazyn energii, robią to również z myślą o zasilaniu awaryjnym, na wypadek usterki sieci energetycznej. W takiej sytuacji trzeba jednak zwiększyć pojemność akumulatora o ilość energii, którą chcemy zawsze mieć w rezerwie na wypadek awarii. Ta część energii nie będzie generować oszczędności. Będzie to natomiast dodatkowy koszt.

Zaletą utrzymywania rezerwy energii w baterii może być wydłużenie trwałości baterii, ponieważ bateria jest eksploatowana mniej intensywnie, niż gdyby cała jej pojemność była wykorzystywana.

Jak duży będzie to koszt, zależy od ilości energii jaka ma się znajdować w baterii na wypadek awarii sieci.

Pełny magazyn energii 10 kWh wystarczy przynajmniej na kilka, a zwykle na kilkanaście godzin.

Podsumowanie

• Magazyn energii może posłużyć jako zasilanie rezerwowe.
• Obecnie opłacalność magazynu energii bez dotacji, to okres spłaty na poziomie kilkunastu lat.
• Opłacalność magazynu energii jest tym większa im niższe są ceny sprzedaży energii w systemie net-billing. Natomiast instalacja fotowoltaiczna jest tym bardziej opłacalna, im wyższe są ceny sprzedaży energii z fotowoltaiki.