Hybrydowa instalacja fotowoltaiczna oraz przypadki użycia falownika hybrydowego

Dla gospodarstw domowych hybrydowe instalacje fotowoltaiczne są doskonałą propozycją spożytkowania energii słonecznej bez rezygnacji z korzyści wynikających z podłączenia do sieci elektroenergetycznej. Instalacje hybrydowe łączą panele słoneczne w celu wytwarzania energii elektrycznej, akumulatory w celu przechowywania energii oraz zapewniają dwukierunkowe podłączenia do sieci elektroenergetycznej, aby pobierać lub eksportować prąd, w zależności od okoliczności.

Urządzenie nazwane falownikiem hybrydowym pomaga wszystkim powyższym elementom współpracować, działając jako centralny pośrednik pomiędzy panelami słonecznymi, akumulatorem oraz siecią elektryczną. Falownik hybrydowy przekształca prąd w zależności od rodzaju energii wymaganej w bieżącej chwili: może być to prąd stały (DC) lub prąd przemienny (AC). Prąd stały jest wytwarzany przez panele słoneczne i służy do ładowania akumulatorów, natomiast prąd przemienny jest wymagany przez większość urządzeń gospodarstwa domowego oraz sieć przesyłową.

Niniejszy artykuł opisuje wybrane przypadki użycia hybrydowych instalacji fotowoltaicznych i falowników hybrydowych w czterech różnych krajach, w których istnieją cztery różne systemy energetyczne. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej.


Hiszpania

Przegląd sytuacji energetycznej oraz wyzwania

Hiszpania posiada jeden z najdroższych sektorów energetycznych wśród krajów europejskich — jest to zdecydowanie najdroższy kraj w południowej części Europy. Wynika to z kilku czynników.

Jednym z nich są stosunkowo wysokie podatki w cenie energii dla gospodarstw domowych, a także różnorodne opłaty, na przykład promujące wykorzystanie energii odnawialnej zamiast paliw kopalnych. Tak jak w większości krajów na całym świecie, na ceny w Hiszpanii również wpływają rekordowe ceny gazu ziemnego.

Kolejnym charakterystycznym obciążeniem cen energii w Hiszpanii jest system używany do ustalania hurtowych cen energii. System ten, stosowany także w Portugalii, i polegający na ustalaniu ceny każdego dnia, opiera się na dopasowaniu popytu dostawców energii do podaży wytwórców energii. Energia odnawialna jest traktowana priorytetowo w stosunku do paliw kopalnych, co sprawia, że system ma swoje zalety, jednak konsekwencją jest duża niestabilność cen energii. Z powyższych powodów Hiszpanię szczególnie mocno dotknął wzrost cen w latach 2020–2022. Podjęto pewne wysiłki w celu ograniczenia cen, takie jak najnowszy limit cen paliw kopalnych, jednak są to rozwiązania krótkoterminowe, zaś ceny prawdopodobnie pozostaną wysokie przez jakiś czas.

Hiszpańskie gospodarstwa domowe są narażone na wahania ceny energii w ciągu całego dnia — popołudnia i wieczory są okresem, kiedy zakup energii z sieci jest najdroższy.


Przykład zastosowania: Rodzina Lopezów

Gospodarstwo Lopezów — czteroosobowa rodzina mieszkająca w Madrycie coraz silniej odczuwała ciężar cen prądu, pragnęła także zmniejszyć swój ślad węglowy. Dlatego na początku 2021 roku rodzina postanowiła zakupić hybrydową instalację fotowoltaiczną dla swojego domu.

Średnia cena prądu z sieci: 1,42 zł/kWh

Moc instalacji hybrydowej: 6,6 kW

Roczna redukcja rachunków za prąd: 74%

Instalacja miała ogromny wpływ na rachunki za prąd, zabezpieczając rodzinę przed hurtowymi cenami energii, a także umożliwiając wykorzystanie wahań cen prądu z sieci w ciągu dnia. Mieszkanie w jednym z najbardziej słonecznych miast na świecie oznacza, że instalacja fotowoltaiczna rodziny Lopez jest niezwykle produktywna przez cały rok.

Typowy ranek, z prysznicem branym przez całą rodzinę, parzeniem kawy i ładowaniem urządzeń, oznacza wysokie zużycie energii, chociaż produkcja paneli jest stosunkowo niska. W takiej sytuacji większość niezbędnej energii dostarcza akumulator.

O 10 rano, w momencie wzrostu ceny, rodzina zwykle jest w pracy i szkole, więc konsumpcja jest bliska zeru, jednak produkcja ogniw zaczyna osiągać maksimum. W takiej sytuacji duża część prądu z paneli służy do ładowania akumulatora. Ponadto często wytwarzany jest nadmiar energii, który można podać do sieci, w chwili gdy ceny są wysokie.

O godzinie 18:00 wszyscy są w domu i zapotrzebowanie na prąd osiąga szczyt, jednak produkcja paneli szybko spada z powodu mniejszego nasłonecznienia. W tym momencie w pełni naładowany akumulator przejmuje pałeczkę, co oznacza, że rodzina nie musi pobierać prądu z sieci w chwili, gdy ceny ponownie są najwyższe.

Kolejną wielką korzyść z instalacji hybrydowej rodzina Lopezów odczuła w czasie dłuższego okresu pochmurnej i deszczowej pogody zimą 2022 roku. Podczas znacząco mniejszego nasłonecznienia panele słoneczne były znacznie mniej produktywne niż zwykle, wytwarzając — przez prawie miesiąc — tylko około 20% mocy maksymalnej. Mimo to instalacja hybrydowa automatycznie dostosowywała się do sytuacji, optymalizując użycie akumulatora, aby podczas godzin szczytu uniknąć pobierania energii z sieci. Skutkiem było to, że rachunki gospodarstwa Lopezów nieznacznie wzrosły, podczas gdy domy wyposażone w standardowe instalacje fotowoltaiczne były zmuszone do zapłaty szczytowych cen.


Niemcy

Przegląd sytuacji energetycznej oraz wyzwania

Ceny energii w Niemczech należą do najwyższych w Europie, drożej jest jedynie w Danii. Takie ceny — bardzo wysokie nawet wśród porównywalnych krajów — wynikają z kombinacji różnych czynników.

Jednym z nich jest fakt, że Niemcy znajdują się w trakcie wielkoskalowej zmiany polegającej na przejściu z tradycyjnych paliw kopalnych na odnawialne źródła energii. Jest to długi i kosztowny proces, częściowo finansowany z podatków od energii nakładanych na konsumentów. Na ceny mają wpływ także stosunkowo wysokie opłaty sieciowe oraz dopłaty.

Sytuację pogarszają czynniki globalne powodujące ciągły wzrost cen energii na świecie. Niemcy są także silnie uzależnione od gazu ziemnego, co czyni ten kraj szczególnie wrażliwym na podwyżki cen wprowadzane przez dostawców.

Nawet w sytuacji, gdy w ostatnich latach miały miejsce spadki cen hurtowych, przedsiębiorstwa energetyczne zwykle nie dzielą z konsumentami mniejszych wydatków. W pewnym stopniu z tego powodu ceny pozostają wysokie, niezależnie od warunków rynkowych.


Przykład zastosowania: Rodzina Schmidtów

Czteroosobowa rodzina Schmidtów mieszka w Berlinie i kiedyś całą energię elektryczną pobierała z sieci energetycznej. Schmidtowie w zasadzie nigdy nie myśleli o konieczności ograniczenia zużycia energii, jednak chcieli obniżyć swoją emisję dwutlenku węgla. Zaczęli także dostrzegać, że coraz większy procent ich miesięcznego budżetu trzeba przeznaczyć na rachunki za prąd. Dlatego na początku 2021 roku postanowili zainwestować w hybrydową instalację fotowoltaiczną.

Średnia cena prądu z sieci: 1,66 zł/kWh

Moc instalacji hybrydowej: 6,6 kW

Roczna redukcja rachunków za prąd: 62%

Instalacja hybrydowa pozwala gospodarstwu domowemu Schmidtów prawie całkowicie uniknąć korzystania z energii z sieci. Zużycie energii elektrycznej przez całą rodzinę rano i wieczorem jest przez większą część roku pokrywane przez system akumulatorowy. W czasie krótkich i szarych zimowych dni, kiedy produkcja energii słonecznej jest niska, nadal pobierają energię z sieci, jednak wyłącznie po to, aby uzupełnić niedobory produkcji paneli.

Dostęp do tańszej energii elektrycznej zachęcił ich także do zmiany sposobu ogrzewania domu. Niegdyś w całości ogrzewali dom gazem ziemnym, ale duże wzrosty cen gazu w latach 2021 i 2022 przekonały ich do jak największego ograniczenia jego udziału. Aktualnie przez większość czasu używają konwekcyjnych grzejników elektrycznych, co jeszcze bardziej obniżyło miesięczne rachunki.


Włochy

Przegląd sytuacji energetycznej oraz wyzwania

Podobnie jak większość Europy, Włochy mają jedne z najwyższych cen energii na świecie, plasując się wysoko wśród krajów Europy Południowej — pod tym względem wyprzedza je tylko Hiszpania.

Częściowo jest to spowodowane niskimi zasobami energetycznymi Włoch, co sprawia, że kraj musi importować zdecydowaną większość zapotrzebowania. Mimo, że Włochy są jednym z największych na świecie producentów energii odnawialnej, kraj ten nadal opiera się głównie na paliwach kopalnych i imporcie energii, co sprawia, że jego rynek energetyczny jest bardzo podatny na wahania cen. Ponadto Włochy mają dosyć wysokie opodatkowanie i stawki dla gospodarstw domowych, co również przyczynia się do wysokich cen.

Także Włochy, jak wiele innych krajów europejskich, importują duże ilości gazu ziemnego (w mniejszym stopniu ropy naftowej). W wyniku rosnących cen gazu i ropy naftowej nastąpił poważny wzrost kosztów energii dla gospodarstw domowych w całym kraju.


Przykład zastosowania: Rodzina Morelli

Rodzina Morelli mieszka w Rzymie, tworząc czteroosobowe gospodarstwo domowe. W odpowiedzi na rosnące ceny energii elektrycznej, a także w celu zmniejszenia śladu węglowego, na początku 2021 r. zainstalowali hybrydową instalację fotowoltaiczną.

Średnia cena prądu z sieci: 1,19 zł/kWh

Moc instalacji hybrydowej: 6,6 kW

Roczna redukcja rachunków za prąd: 67%

Instalacja o mocy 6,6 kW miała niemal natychmiast ogromny wpływ na rachunki za prąd. Dzięki niezawodnemu śródziemnomorskiemu słońcu, ich instalacja solarna jest bardzo wydajna przez większą część roku, co oznacza, że wieczorem akumulator jest prawie zawsze w pełni naładowany.

Poranne zużycie prądu jest wysokie, jednak zapasy z poprzedniego dnia nagromadzone w akumulatorze zazwyczaj wystarczają do zasilenia całego gospodarstwa domowego do chwili wyjścia rodziny z domu. W okresie zimowym i podczas zachmurzenia, lub w okresach szczególnie wysokiego zużycia prądu, akumulator czasami się wyczerpuje, jednak system automatycznie przełącza się na pobór energii z sieci.

Od późnego ranka do popołudnia, gdy świeci słońce, panele często zbliżają się do pełnej mocy produkcyjnej, ładując akumulator, a nadmiar energii elektrycznej przesyłany jest do sieci. Do momentu, gdy wszyscy wrócą do domu, a zużycie energii elektrycznej gwałtownie wzrośnie, panele słoneczne nadal produkują prąd. Późnym popołudniem i wieczorem instalacja stopniowo pobiera coraz więcej energii z akumulatora, oszczędzając rodzinie Morelli konieczności zakupu prądu z sieci elektroenergetycznej.


Australia

Przegląd sytuacji energetycznej oraz wyzwania

Australia to kraj o niezwykłym krajobrazie energetycznym. Na jego wyjątkowość składa się wiele czynników. Australia posiada bogate zasoby naturalne, w tym tradycyjne źródła energii: węgiel i gaz ziemny. To jeden z powodów, dla których kraj nadal opiera się na paliwach kopalnych w stopniu większym niż wiele innych krajów zachodnich, zaś około 80% energii elektrycznej nadal wytwarzane jest z węgla.

Jednak Australia otrzymuje ogromną ilość promieniowania słonecznego, z wyjątkowo wysokimi wskaźnikami UV — w porównaniu z większością świata. To powód, że panele słoneczne są niezwykle wydajne na większości obszaru kraju. Chociaż energetyka słoneczna nie ma jeszcze znaczącego poparcia rządu, panele słoneczne są doskonałym i ekonomicznym wyborem dla wielu gospodarstw domowych.

Australia to rozległy kraj, podzielony na sześć stanów. W zależności od stanu ceny energii są znacząco różne, odzwierciedlając miejscową politykę, wyzwania infrastrukturalne oraz klimat. Na przykład w połowie roku 2022 ceny energii w Australii Południowej były prawie dwukrotnie wyższe niż w Wiktorii, mimo że oba stany graniczą ze sobą.


Przykład zastosowania: Rodzina Patelów

Patelowie to czteroosobowa rodzina mieszkająca w Adelajdzie, najludniejszym mieście w stanie Australia Południowa. Hybrydową instalację fotowoltaiczną kupili na początku roku 2021, aby obniżyć rachunki za prąd i zmniejszyć emisje dwutlenku węgla.

Średnia cena prądu z sieci: 1,14 zł/kWh

Moc instalacji hybrydowej: 6,6 kW

Roczna redukcja rachunków za prąd: 65%

Chociaż w Australii Południowej ceny energii są przeważnie niższe niż w Europie, z reguły są najwyższe w Australii, ponadto wzrosły w ciągu ostatnich kilku lat. Hybrydowa instalacja fotowoltaiczna natychmiast zmniejszyła oddziaływanie rosnących cen energii, znacznie obniżając rachunki rodziny Patelów za prąd.

Patelowie posiadają taryfę dla dostaw energii z sieci zależną od czasu użytkowania, co oznacza różne ceny energii w zależności od pory dnia, stosownie od ogólnego popytu. Dzięki hybrydowej instalacji fotowoltaicznej rodzina może spożytkować wahania cen, korzystając z akumulatora i zasilając sieć energią, gdy ceny prądu są wysokie.

Australia Południowa jest wyjątkowo dobrym miejscem na korzystanie z energii słonecznej, ponieważ ceny prądu są na ogół wyższe niż w innych stanach, ale liczba dni słonecznych i nasłonecznienie są także bardzo wysokie. Patelowie mogą liczyć na to, że ich panele będą działać z bardzo wysoką wydajnością przez cały rok, nawet zimą, co oznacza, że czas zwrotu z inwestycji jest znacząco krótszy niż, na przykład, w Europie Północnej.

Kolejna duża zaleta instalacji hybrydowej rodziny Patelów ujawniła się w trakcie lokalnej przerwy w dostawie prądu na początku 2022 roku. Awaria miała miejsce w szczególnie gorący letni dzień — temperatura sięgała 40 stopni Celsjusza, a klimatyzacja działała w całym domu. W wielu domach sąsiadów klimatyzacja przestała działać, ale instalacja Patelów po prostu automatycznie przełączyła się na pobór energii z naładowanego akumulatora, utrzymując chłód w domu do momentu ponownego uruchomienia sieci elektroenergetycznej.


W jaki sposób hybrydowa instalacja fotowoltaiczna może Ci pomóc?

Energia słoneczna, a w szczególności hybrydowe instalacje fotowoltaiczne, są doskonałym sposobem na zmniejszenie zależności od energii z sieci elektroenergetycznej. To czyni je idealnym sposobem na wysokie i szybko rosnące ceny energii elektrycznej dla gospodarstw domowych na całym świecie.

Falownik hybrydowy Hoymiles jest idealnym dodatkiem do hybrydowej instalacji fotowoltaicznej, który umożliwia automatyczne przełączanie między źródłem energii pobieranej ze słońca, akumulatora lub sieci elektroenergetycznej, gdy jest to konieczne, jednocześnie chroniąc przed wahaniami cen i pomagając obniżyć emisję dwutlenku węgla.