Magazyn energii do domu - dlaczego rodzaj ogniw liczy się bardziej niż pojemność

Pojemność to nie wszystko - problem, który umyka przy wyborze magazynu

Osoby planujące zakup domowego magazynu energii niemal odruchowo porównują oferty pod kątem kilowatogodzin i ceny za kilowatogodzinę. Tymczasem parametr, który w praktyce decyduje o tym, jak długo urządzenie będzie sprawnie służyć i jak bezpiecznie będzie pracować w garażu czy kotłowni, pozostaje w cieniu - chodzi o chemię zastosowanych ogniw litowo-jonowych. To ona wyznacza tempo starzenia się baterii, jej odporność na wysokie temperatury oraz zachowanie przy długotrwałym przetrzymywaniu wysokiego poziomu naładowania. Na rynku prym wiodą dwie technologie - LFP i NMC - a obok nich pojawiają się rozwiązania, które mogą zyskać na znaczeniu w kolejnych latach.

LFP - mniej energii z litra, ale za to spokój na lata

Ogniwa fosforanowo-litowo-żelazowe (LFP) stały się w ostatnim czasie technologią najczęściej kojarzoną ze stacjonarnymi magazynami energii. Ich przewaga opiera się na wysokiej stabilności termicznej, co bezpośrednio przekłada się na bezpieczeństwo eksploatacji, oraz na dużej liczbie cykli, jakie są w stanie wytrzymać bez znaczącej utraty pojemności. Istotny jest też skład katody - nie znajdziemy w niej ani niklu, ani kobaltu, co ma znaczenie zarówno dla ceny ogniwa, jak i z powodów etycznych związanych z wydobyciem kobaltu.

Minusem LFP jest niższa gęstość energii w porównaniu z konkurencyjnymi chemiami. Oznacza to, że magazyn o tej samej pojemności będzie fizycznie większy i cięższy. W domowej instalacji fotowoltaicznej, gdzie urządzenie stoi w jednym miejscu i nie trzeba go nigdzie wozić, ten mankament praktycznie nie ma znaczenia - inaczej niż w motoryzacji, gdzie liczy się każdy centymetr sześcienny i każdy kilogram.

NMC - kompaktowość okupiona większą wrażliwością

Drugą popularną technologią są ogniwa NMC, budowane na bazie tlenków litu, niklu, manganu i kobaltu. Ich mocną stroną jest znacznie wyższa gęstość energii - więcej kilowatogodzin mieści się w mniejszej obudowie. To dlatego chemia ta dominuje tam, gdzie przestrzeń jest towarem deficytowym, czyli przede wszystkim w pojazdach elektrycznych.

Cena za kompaktowość to niższa stabilność termiczna oraz większa czułość żywotności ogniwa na warunki pracy - temperaturę otoczenia, poziom naładowania i intensywność cykli. W praktyce magazyny energii oparte na NMC wymagają bardziej precyzyjnego zarządzania pracą systemu, aby dotrzymać deklarowanej trwałości przez cały okres gwarancji.

Co to oznacza w praktyce dla właściciela instalacji PV

Degradacja akumulatorów litowo-jonowych nie przebiega wyłącznie podczas ładowania i rozładowywania. Baterie tracą pojemność także wtedy, gdy przez dłuższy czas pozostają w określonym stanie naładowania - szczególnie przy wysokim SOC (state of charge) i podwyższonej temperaturze otoczenia.

Jak zauważył ekspert Bogdan Szymański podczas Energetycznego Talk Show poświęconego magazynom energii, „LFP to jest chemia, która dużo lepiej radzi sobie z pozostawaniem na wysokim naładowaniu”. Ma to bezpośrednie znaczenie dla typowego scenariusza pracy magazynu współpracującego z fotowoltaiką: bateria ładuje się do pełna jeszcze przed południem, a potem przez wiele godzin czeka w tym stanie na wieczorowy pobór energii przez domowników. Ogniwa mniej odporne na długotrwałe utrzymywanie wysokiego poziomu naładowania mogą w takich warunkach tracić pojemność szybciej, niż wynikałoby to z samej liczby wykonanych cykli.

Alternatywy dla LFP i NMC warte obserwowania

Rynek magazynów energii nie kończy się na dwóch wymienionych chemiach. Wśród innych rozwiązań warto zwrócić uwagę na:

• NCA (Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide) - technologia łącząca nikiel, kobalt i aluminium, zapewniająca wysoką gęstość energii, stosowana między innymi w części pojazdów elektrycznych.
• LTO (Lithium Titanate Oxide) - ogniwa z anodą z tytanianu litu, wyróżniające się wyjątkowo długą żywotnością i szybkim ładowaniem, kosztem niższej gęstości energii i wyższej ceny.
• Akumulatory sodowo-jonowe - rozwiązanie, w którym jony litu zastąpiono jonami sodu. Ogranicza to zależność od surowców litowych i może obniżyć koszty produkcji, ale obecnie ta technologia ustępuje dojrzałym chemiom litowym pod względem gęstości energii.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze technologii

Wybór konkretnej chemii ogniw powinien wynikać z przeznaczenia magazynu i sposobu, w jaki będzie on realnie eksploatowany. Przy podejmowaniu decyzji warto kierować się kilkoma zasadami:

• sprawdzić, jak dana technologia radzi sobie z długotrwałym utrzymywaniem wysokiego poziomu naładowania, typowym dla pracy z instalacją PV,
• porównać deklarowaną liczbę cykli i warunki gwarancji, a nie tylko pojemność nominalną,
• ocenić znaczenie wagi i rozmiaru magazynu - w domowej instalacji zwykle jest ono drugorzędne,
• policzyć całkowity koszt magazynowania energii w przeliczeniu na cały okres eksploatacji, a nie wyłącznie cenę zakupu.

W instalacjach domowych współpracujących z fotowoltaiką liczy się przede wszystkim trwałość w typowych, codziennych warunkach pracy, bezpieczeństwo użytkowania oraz sprawność energetyczna. Dlatego coraz więcej producentów stacjonarnych magazynów energii stawia właśnie na technologię LFP, która w warunkach domowej instalacji PV sprawdza się lepiej niż rozwiązania zaprojektowane pierwotnie z myślą o motoryzacji.