Zapotrzebowanie na energię elektryczną zmienia się w zależności od pory dnia, rodzaju działalności i liczby pracujących urządzeń. W określonych godzinach pobór może gwałtownie wzrosnąć, tworząc tzw. szczyty poboru. Ich ograniczenie jest ważne zarówno z punktu widzenia kosztów, jak i efektywnego wykorzystania energii. W tym właśnie obszarze istotną rolę odgrywają magazyny energii, które pozwalają przechować energię i wykorzystać ją w momencie największego zapotrzebowania.

Czym są szczyty poboru energii?

Szczyt poboru to moment, w którym zapotrzebowanie na energię elektryczną osiąga wysoki poziom. Może dotyczyć całego systemu elektroenergetycznego, ale również konkretnego przedsiębiorstwa, budynku czy gospodarstwa domowego. Profil zużycia zależy od charakteru obiektu i jego sposobu funkcjonowania. W biurach większy pobór może występować w godzinach pracy, natomiast w zakładach produkcyjnych szczyty często wiążą się z uruchamianiem maszyn i linii technologicznych. W gospodarstwach domowych większe zużycie pojawia się zazwyczaj rano i wieczorem.

Z punktu widzenia zarządzania energią istotna jest nie tylko całkowita ilość zużytych kilowatogodzin, ale również chwilowa moc pobierana z sieci. Obiekt może mieć stosunkowo niewielkie zużycie dobowe, a jednocześnie generować krótkie, bardzo wysokie piki zapotrzebowania. Właśnie w takich sytuacjach polecanym naszym klientom system zarządzania energią, który może ograniczyć pobór prądu. Zamiast pokrywać całe zapotrzebowanie bezpośrednio z sieci, część energii zostaje dostarczona z baterii.

Jak działa magazyn energii?

Magazyn energii umożliwia przechowanie energii i wykorzystanie jej w późniejszym czasie. W instalacjach komercyjnych i przemysłowych często wykorzystuje się w tym celu akumulatory litowo-jonowe. Zasada działania jest prosta: magazyn ładuje się wtedy, gdy dostępna jest nadwyżka energii, a rozładowuje w momencie zwiększonego zapotrzebowania. Jeżeli współpracuje z instalacją fotowoltaiczną, nadwyżka energii wyprodukowanej w ciągu dnia może zostać skierowana do baterii zamiast do sieci. Kilka godzin później, gdy produkcja PV spada, a zużycie rośnie, zgromadzona energia może zasilać obiekt. Dzięki temu energia zostaje przesunięta w czasie, czyli z okresu jej nadprodukcji do okresu większego zapotrzebowania.

Za prawidłowe sterowanie odpowiadają m.in. falownik oraz system zarządzania energią. Urządzenia te analizują produkcję, zużycie, pobór z sieci oraz poziom naładowania magazynu. Na tej podstawie mogą automatycznie decydować o rozpoczęciu ładowania lub rozładowywania.

W jaki sposób magazyn ogranicza szczyty poboru?

Mechanizm peak shaving można łatwo zobrazować przykładem. Załóżmy, że przedsiębiorstwo zazwyczaj pobiera z sieci około 300 kW, ale w określonych godzinach zapotrzebowanie wzrasta do 450 kW. Jeżeli magazyn energii dostarczy w tym czasie 100 kW, pobór z sieci zostanie ograniczony do 350 kW. Pozostała część zapotrzebowania zostanie pokryta przez baterię. Magazyn nie musi więc pokrywać całego zużycia obiektu. Jego zadaniem może być jedynie reagowanie na najwyższe wartości poboru. Dzięki temu można zniwelować krótkotrwałe piki i utrzymać pobór z sieci na określonym poziomie.

Kluczowy jest przy tym czas trwania szczytu. Jeżeli magazyn musi dostarczać 100 kW przez 30 minut, potrzebuje około 50 kWh energii. Jeżeli ten sam pobór utrzymuje się przez dwie godziny, potrzebne będzie już około 200 kWh. Dlatego przy projektowaniu instalacji trzeba uwzględnić zarówno moc magazynu, jak i jego pojemność.

Moc a pojemność magazynu – jaka jest różnica?

Moc magazynu określa, ile energii może on dostarczyć lub pobrać w danym momencie. Wyraża się ją najczęściej w kilowatach (kW). Pojemność wskazuje natomiast, ile energii można przechować w baterii i podaje się ją w kilowatogodzinach (kWh). Oba parametry są ważne przy ograniczaniu szczytów poboru. Magazyn o dużej pojemności, ale niewystarczającej mocy nie będzie w stanie odpowiednio szybko zareagować na wysoki pik. Z kolei urządzenie o dużej mocy i małej pojemności może skutecznie ograniczyć krótkie skoki poboru, ale szybko się rozładuje, jeśli zapotrzebowanie utrzyma się przez dłuższy czas.

Dobór magazynu powinien więc uwzględniać rzeczywisty profil zużycia. Należy sprawdzić wysokość szczytów, ich częstotliwość oraz czas trwania. Istotne jest także określenie, do jakiego poziomu ma zostać ograniczony pobór z sieci. Samo roczne zużycie energii nie wystarcza do prawidłowego doboru magazynu. Dwa przedsiębiorstwa mogą zużywać podobną ilość energii w ciągu roku, ale potrzebować zupełnie różnych systemów magazynowania.

Magazyn energii i fotowoltaika

Połączenie magazynu energii z fotowoltaiką pozwala lepiej dopasować produkcję energii do rzeczywistego zapotrzebowania. Instalacja PV produkuje najwięcej energii zazwyczaj w środku dnia. Tymczasem w wielu obiektach największe zużycie występuje rano, po południu lub wieczorem. Bez magazynu nadwyżka energii może zostać oddana do sieci. Dzięki baterii można ją przechować i wykorzystać później. Przykładowo przedsiębiorstwo może produkować dużo energii z PV w godzinach 11–14, gdy zapotrzebowanie jest umiarkowane. Magazyn gromadzi wtedy nadwyżkę. Po południu, gdy produkcja zaczyna spadać, a zużycie rośnie, bateria dostarcza zgromadzoną energię do obiektu.

Takie rozwiązanie zwiększa autokonsumpcję energii z fotowoltaiki i jednocześnie może ograniczać pobór z sieci w godzinach szczytowego zapotrzebowania. Magazyn nie musi jednak być wykorzystywany wyłącznie do przechowywania nadwyżek z PV. Przy odpowiednim systemie sterowania może również reagować na ceny energii, przewidywane zużycie czy ustalone limity mocy.

System Automatyki Budynkowej (BMS) a zarządzanie energią

System Automatyki Budynkowej (BMS) to rozwiązanie, które integruje i nadzoruje pracę najważniejszych instalacji technicznych w budynku, takich jak ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja, oświetlenie czy systemy pomiarowe. Dzięki temu użytkownik może monitorować zużycie energii i kontrolować pracę urządzeń z poziomu jednego systemu.

Nasz BMS zbiera dane z liczników oraz czujników rozmieszczonych w obiekcie, a następnie analizuje je w czasie rzeczywistym. Pozwala to na wykrywanie nieefektywności energetycznych oraz optymalizację działania poszczególnych instalacji. System może automatycznie dostosowywać parametry pracy urządzeń do aktualnych potrzeb budynku, ograniczając niepotrzebne zużycie energii.

W kontekście szczytów poboru energii BMS pełni szczególnie ważną funkcję. Dzięki ciągłemu monitorowaniu zapotrzebowania na moc może identyfikować momenty zwiększonego zużycia i odpowiednio reagować. Przykładowo system może ograniczyć pracę wybranych urządzeń lub zmienić harmonogram ich działania, aby uniknąć jednoczesnego obciążenia sieci.

Duże znaczenie ma również współpraca BMS z magazynem energii. Dane zbierane przez system pozwalają przewidywać okresy wzmożonego zapotrzebowania i odpowiednio zarządzać zgromadzoną energią. W efekcie energia z magazynu może być wykorzystywana dokładnie wtedy, gdy jest najbardziej potrzebna, co pomaga ograniczać pobór z sieci i redukować koszty.

Czy magazyn energii pozwala obniżyć koszty?

Magazynowanie energii może przynosić oszczędności, ale opłacalność zależy w tym wypadku od wielu czynników. Znaczenie ma przede wszystkim profil zużycia, wysokość i częstotliwość szczytów poboru, sposób rozliczania energii oraz koszt samej inwestycji. Jeżeli przedsiębiorstwo regularnie generuje wysokie piki zapotrzebowania, magazyn może ograniczać pobór z sieci w najbardziej wymagających momentach. Może to mieć znaczenie zarówno dla kosztów związanych z mocą, jak i dla efektywnego wykorzystania energii wyprodukowanej przez własną instalację PV.

Dodatkową korzyścią może być możliwość przesuwania zużycia energii w czasie. Magazyn może zostać naładowany w okresie, gdy energia jest tańsza lub gdy występuje nadwyżka produkcji z OZE, a następnie wykorzystany w późniejszym czasie. Trzeba jednak pamiętać o stratach energii podczas ładowania i rozładowywania oraz o zużywaniu się baterii. Dlatego analiza opłacalności powinna uwzględniać nie tylko cenę zakupu urządzenia, ale także jego sprawność, trwałość, koszty eksploatacji i sposób wykorzystania.

Wpływ magazynowania energii na stabilność sieci

Magazynowanie energii ma znaczenie nie tylko dla pojedynczego odbiorcy. Magazyny mogą również wspierać stabilność systemu elektroenergetycznego. Rozwój odnawialnych źródeł energii powoduje, że coraz większa część produkcji zależy od warunków atmosferycznych. Fotowoltaika produkuje najwięcej energii w ciągu dnia, natomiast zapotrzebowanie może być największe w innych godzinach. Magazyny pozwalają częściowo wyrównać tę różnicę, a energia wyprodukowana w okresie nadwyżki może zostać wykorzystana później, kiedy produkcja jest niższa, a zapotrzebowanie rośnie.

Magazyny mogą również ograniczać lokalne przeciążenia sieci. W okresie wysokiej produkcji z OZE mogą przejmować część nadwyżki, natomiast podczas zwiększonego zapotrzebowania oddawać energię do lokalnych odbiorników. Oznacza to, że rozwój magazynowania energii może wspierać transformację energetyczną i ułatwiać integrację coraz większej liczby rozproszonych źródeł odnawialnych.

Jak dobrać magazyn do profilu zużycia?

Dobór konkretnego rozwiązania powinien zawsze rozpoczynać się od analizy rzeczywistego profilu zużycia energii. Warto przeanalizować dane dotyczące poboru w różnych godzinach oraz określić momenty, w których pojawiają się najwyższe wartości, a następnie należy ustalić, jaki poziom poboru z sieci jest docelowy. Jeżeli przedsiębiorstwo osiąga maksymalnie 600 kW, a celem jest ograniczenie poboru do 500 kW, magazyn musi być zdolny dostarczyć odpowiednią moc w czasie występowania szczytu.

Kolejnym krokiem jest określenie czasu trwania takich zdarzeń. To właśnie od niego zależy wymagana pojemność baterii. Krótkie piki mogą wymagać dużej mocy, ale stosunkowo niewielkiej pojemności. Długotrwałe zwiększone zapotrzebowanie będzie natomiast wymagało większego zasobu energii. Warto również uwzględnić przyszłe potrzeby przedsiębiorstwa. Rozbudowa produkcji, montaż ładowarek samochodowych, instalacja pomp ciepła czy zwiększenie mocy urządzeń mogą znacząco zmienić profil zużycia.

W razie wątpliwości lub chęci zdobycia większej wiedzy w zakresie magazynowania energii i efektywnego jej wykorzystywania zapraszamy do kontaktu z naszymi specjalistami, który pomogą dobrać odpowiednie rozwiązania.