Jeszcze kilka lat temu o opłacalności fotowoltaiki mówiło się głównie przez pryzmat mocy instalacji i rocznej produkcji energii. Im więcej kilowatogodzin udało się uzyskać z dachu, tym lepiej miała wyglądać ekonomia całej inwestycji. Dziś sytuacja jest bardziej złożona. W systemie net-billing coraz większe znaczenie ma bowiem nie sama ilość wyprodukowanego prądu, ale to, ile energii właściciel domu jest w stanie wykorzystać na własne potrzeby dokładnie wtedy, gdy instalacja ją produkuje. Właśnie dlatego jednym z najważniejszych pojęć związanych z fotowoltaiką stała się autokonsumpcja. Jej zwiększenie może poprawić ekonomikę instalacji bez dokładania kolejnych paneli, a w wielu przypadkach nawet bez ponoszenia dużych wydatków. Czasami wystarczy odpowiednio zmienić godziny pracy urządzeń, inaczej sterować pompą ciepła, wykorzystać zasobnik ciepłej wody albo zaplanować ładowanie samochodu w czasie największej produkcji PV.
Autokonsumpcja, czyli energia, której nie trzeba później kupować
Autokonsumpcja to część energii wyprodukowanej przez instalację fotowoltaiczną, która zostaje zużyta bezpośrednio w budynku. Jeżeli w słoneczne południe panele produkują 5 kW, a w tym samym momencie dom potrzebuje 2 kW, właśnie te 2 kW zostają wykorzystane na miejscu. Pozostałe 3 kW trafiają do sieci jako nadwyżka. Z ekonomicznego punktu widzenia różnica pomiędzy tymi dwoma sposobami wykorzystania energii jest bardzo ważna. Kilowatogodzina zużyta bezpośrednio pozwala uniknąć późniejszego zakupu prądu z sieci, natomiast kilowatogodzina wysłana do systemu jest rozliczana zgodnie z zasadami net-billingu. Późniejszy pobór energii oznacza natomiast konieczność zapłacenia nie tylko za samą energię, ale również za część kosztów dystrybucji i pozostałych składników rachunku. Dlatego w praktyce energia wykorzystana od razu w domu może być znacznie bardziej wartościowa niż ta sama energia wcześniej oddana do sieci.
Właśnie z tego powodu właściciele instalacji coraz częściej zaczynają obserwować nie tylko całkowitą produkcję paneli, ale również profil zużycia energii w ciągu dnia. Fotowoltaika zwykle produkuje najwięcej między późnym rankiem a popołudniem, podczas gdy wiele gospodarstw domowych największe zapotrzebowanie na prąd ma rano i wieczorem. Powstaje więc naturalne niedopasowanie: gdy energii jest dużo, nikogo nie ma w domu albo większość urządzeń nie pracuje, natomiast gdy wieczorem wzrasta zapotrzebowanie, produkcja paneli szybko spada. Zwiększanie autokonsumpcji polega przede wszystkim na zmniejszeniu tej różnicy.
Nie chodzi o zużywanie większej ilości prądu
Zwiększanie autokonsumpcji nie powinno być rozumiane jako celowe zwiększanie zużycia energii tylko dlatego, że świeci słońce. Takie podejście nie poprawia opłacalności instalacji. Znacznie ważniejsze jest przesunięcie w czasie tych czynności, które i tak musiałyby zostać wykonane. Jeżeli zmywarka ma pracować wieczorem, można zaprogramować ją na południe. Jeśli woda użytkowa ma zostać podgrzana o godzinie 20:00, można przygotować ją kilka godzin wcześniej, kiedy instalacja produkuje najwięcej energii. Podobnie wygląda sytuacja z praniem, suszeniem ubrań, klimatyzacją, pompą ciepła czy ładowaniem samochodu elektrycznego.
Taka zmiana może wydawać się niewielka, ale jeśli jest powtarzana codziennie przez cały rok, potrafi poprawić bilans energetyczny gospodarstwa. Szczególnie interesujące są urządzenia, które zużywają więcej energii i których pracą można sterować. Sama pralka czy zmywarka nie zmienią radykalnie ekonomiki dużej instalacji fotowoltaicznej, ale już podgrzewanie wody, praca pompy ciepła, klimatyzacja czy ładowanie auta mogą wykorzystać znaczną część nadwyżek produkowanych przez panele.
Zacznij od przesunięcia pracy urządzeń na środek dnia
Najprostszym i jednocześnie najtańszym sposobem zwiększenia autokonsumpcji jest zmiana godzin pracy urządzeń domowych. Wiele współczesnych pralek, zmywarek czy suszarek posiada funkcję opóźnionego startu, dzięki której można uruchomić je wtedy, gdy mieszkańców nie ma w domu. Jeżeli instalacja zaczyna intensywnie produkować energię około godziny 10:00, urządzenia mogą zostać zaprogramowane właśnie na przedział od późnego ranka do wczesnego popołudnia. Podobną zasadę można zastosować w przypadku elektronarzędzi, sprzętu ogrodowego, ładowania akumulatorów czy innych urządzeń wykorzystywanych w gospodarstwie domowym.
Nie trzeba przy tym uruchamiać wszystkiego jednocześnie. W niektórych instalacjach bardziej rozsądne będzie rozłożenie pracy odbiorników na kilka godzin. Pralka może rozpocząć pracę o 10:00, zmywarka o 12:00, a suszarka o 14:00. Dzięki temu energia z paneli jest zużywana w bardziej równomierny sposób. Właściciel domu nie musi również codziennie ręcznie uruchamiać urządzeń. Wystarczy wykorzystać programatory czasowe, inteligentne gniazdka lub funkcje smart dostępne w sprzęcie AGD.
Ciepła woda może działać jak prosty magazyn energii
Jednym z najbardziej niedocenianych sposobów zwiększenia autokonsumpcji jest wykorzystanie nadwyżek fotowoltaicznych do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Jeśli w domu znajduje się odpowiednio duży zasobnik, może on pełnić funkcję prostego magazynu energii. Nie przechowuje wprawdzie prądu tak jak bateria, ale pozwala zachować energię w postaci ciepła i wykorzystać ją kilka godzin później. Zamiast oddawać nadwyżkę z paneli do sieci w południe, można wykorzystać ją do podgrzania wody, która będzie potrzebna wieczorem podczas kąpieli czy następnego ranka.
Może to realizować główna pompa ciepła, osobna pompa ciepła do ciepłej wody albo odpowiednio sterowana grzałka elektryczna. Kluczowe jest jednak zastosowanie takiego sposobu sterowania, aby podgrzewanie odbywało się głównie wtedy, gdy pojawia się nadwyżka z instalacji PV. W ten sposób zasobnik staje się stosunkowo tanim magazynem energii. Dla wielu gospodarstw domowych może być to jeden z pierwszych kroków przed zakupem klasycznego magazynu energii elektrycznej, którego koszt jest znacznie wyższy.
Pompa ciepła powinna współpracować z fotowoltaiką
Jeszcze większy potencjał mają budynki wyposażone w pompę ciepła. Urządzenie tego typu może zużywać znaczną ilość energii w ciągu roku, dlatego odpowiednie sterowanie jego pracą może zauważalnie wpłynąć na poziom autokonsumpcji. Nie oznacza to oczywiście, że pompa powinna działać wyłącznie w słoneczne godziny. Budynek musi zachowywać komfort cieplny również wieczorem, nocą i podczas pochmurnych dni. Można jednak tak skonfigurować pracę systemu, aby część energii potrzebnej do ogrzewania lub przygotowania ciepłej wody była wykorzystywana w czasie największej produkcji fotowoltaiki.
Dobrym przykładem są domy z ogrzewaniem podłogowym. Posadzka ma dużą bezwładność cieplną, dlatego może zostać lekko podgrzana w godzinach południowych, a następnie przez dłuższy czas oddawać zgromadzone ciepło do wnętrza budynku. Podobnie można wykorzystać bufor instalacji grzewczej czy zasobnik ciepłej wody. W dobrze zaizolowanym domu część energii można więc magazynować nie w baterii, lecz w samym budynku i instalacji grzewczej. Takie rozwiązanie nie wymaga maksymalnego przegrzewania pomieszczeń, lecz inteligentnego przesuwania części pracy pompy na bardziej korzystne godziny.
Samochód elektryczny może pochłonąć dużą część nadwyżek
Jeżeli gospodarstwo domowe posiada samochód elektryczny lub hybrydę plug-in, możliwości zwiększenia autokonsumpcji stają się jeszcze większe. Akumulator samochodu może przyjąć w ciągu kilku godzin znacznie więcej energii niż typowe urządzenia AGD. Jeżeli auto stoi przy domu w ciągu dnia, może stać się jednym z największych odbiorników energii produkowanej przez fotowoltaikę. Zamiast wysyłać kilka kilowatów nadwyżki do sieci, można przekierować je do samochodu i w ten sposób zmniejszyć późniejsze wydatki na ładowanie.
Najbardziej zaawansowane rozwiązania wykorzystują wallbox współpracujący z instalacją fotowoltaiczną i systemem zarządzania energią. Urządzenie może analizować aktualną produkcję i dostosowywać moc ładowania do pojawiającej się nadwyżki. Jeśli instalacja produkuje więcej energii, samochód ładuje się z większą mocą. Gdy nadchodzą chmury i produkcja spada, system ogranicza pobór. Dzięki temu większa część energii trafiającej do akumulatora samochodu pochodzi bezpośrednio z własnych paneli, a nie z sieci.
Dom może sam decydować, gdzie skierować energię
Ręczne sterowanie urządzeniami ma swoje granice. Mało kto chce codziennie sprawdzać aplikację falownika, analizować pogodę i w zależności od chwilowej produkcji uruchamiać bojler, pompę ciepła czy ładowanie auta. Dlatego coraz większą rolę zaczynają odgrywać systemy HEMS i EMS, czyli rozwiązania umożliwiające automatyczne zarządzanie energią w budynku. Ich zadaniem jest nie tylko monitorowanie produkcji i zużycia, ale również podejmowanie decyzji, do którego urządzenia powinna zostać skierowana dostępna nadwyżka.
W praktyce może wyglądać to następująco: najpierw energia z fotowoltaiki pokrywa bieżące potrzeby domu, następnie system uruchamia podgrzewanie ciepłej wody, zwiększa pracę pompy ciepła albo rozpoczyna ładowanie samochodu. Jeśli w budynku znajduje się magazyn energii, kolejna część nadwyżki może zostać skierowana do baterii. Dopiero energia, której nie uda się wykorzystać lub zgromadzić, trafia do sieci. Bardziej zaawansowane systemy mogą dodatkowo analizować prognozę pogody i ceny energii, dzięki czemu podejmują decyzje nie tylko na podstawie aktualnej produkcji, ale również przewidywanej sytuacji w kolejnych godzinach.
Magazyn energii może znacznie zwiększyć autokonsumpcję
Magazyn energii rozwiązuje podstawowy problem związany z fotowoltaiką, czyli różnicę pomiędzy godzinami produkcji i zużycia. W typowym domu największe nadwyżki pojawiają się w południe, gdy mieszkańcy są poza budynkiem, natomiast największe zużycie rozpoczyna się późnym popołudniem i wieczorem. Właśnie wtedy działa kuchnia, oświetlenie, sprzęt RTV, komputery, klimatyzacja, a w niektórych domach również intensywniej pracuje ogrzewanie.
Bateria pozwala zachować część energii wyprodukowanej wcześniej i wykorzystać ją wtedy, gdy słońce już nie świeci. Może dzięki temu zdecydowanie ograniczyć ilość energii kupowanej z sieci. Nie oznacza to jednak, że magazyn powinien być pierwszą inwestycją po montażu paneli. W wielu domach znacznie rozsądniej jest najpierw wykorzystać tańsze metody zwiększania autokonsumpcji, a dopiero potem sprawdzić, ile energii nadal regularnie trafia do sieci i ile prądu trzeba kupować wieczorem.
Zbyt duży magazyn może pogorszyć ekonomikę inwestycji
Przy wyborze magazynu łatwo ulec przekonaniu, że większa pojemność zawsze oznacza większe oszczędności. W rzeczywistości każda kolejna kilowatogodzina pojemności musi być odpowiednio często wykorzystywana, aby zakup miał ekonomiczne uzasadnienie. Jeżeli dom wieczorem zużywa przeciętnie 4–5 kWh energii, zakup bardzo dużej baterii może prowadzić do sytuacji, w której znaczna część jej pojemności przez większość roku pozostaje niewykorzystana. Inwestor płaci wtedy za możliwości, których w praktyce nie potrzebuje.
Przed zakupem warto więc przeanalizować dane z falownika i licznika przynajmniej z kilku miesięcy. Należy sprawdzić, ile energii każdego dnia trafia do sieci, jak duży jest pobór po zachodzie słońca oraz jak sytuacja zmienia się pomiędzy sezonem letnim i zimowym. Dopiero na tej podstawie można dobrać pojemność magazynu do rzeczywistych potrzeb gospodarstwa. Największa możliwa autokonsumpcja nie zawsze oznacza bowiem najlepszą stopę zwrotu z inwestycji.
Nie przewymiaruj również samej instalacji fotowoltaicznej
Niski poziom autokonsumpcji może być konsekwencją decyzji podjętych już na etapie projektowania instalacji. Jeżeli moc fotowoltaiki jest znacznie większa niż rzeczywiste zapotrzebowanie domu, przez dużą część roku będą powstawały wysokie nadwyżki. Sama liczba wyprodukowanych kilowatogodzin będzie wyglądać imponująco, ale ich ekonomiczna wartość może być niższa, niż oczekiwał inwestor. Dlatego instalację warto dobierać nie tylko do powierzchni dachu, ale przede wszystkim do rzeczywistego i przyszłego profilu zużycia energii.
Trzeba przy tym pamiętać o planowanych zmianach. Jeżeli dziś dom ogrzewany jest gazem, ale za dwa lata ma pojawić się pompa ciepła, zapotrzebowanie na energię elektryczną znacznie wzrośnie. Podobnie będzie po zakupie samochodu elektrycznego, montażu klimatyzacji czy rozbudowie budynku. Fotowoltaika powinna więc być projektowana jako element całego systemu energetycznego domu, a nie jako niezależna instalacja, której jedynym zadaniem jest produkowanie jak największej ilości prądu.
Najpierw sprawdź dane, dopiero potem wydawaj pieniądze
Właściciel istniejącej instalacji powinien rozpocząć zwiększanie autokonsumpcji od analizy własnego profilu energetycznego. W aplikacji falownika można zwykle zobaczyć, kiedy instalacja osiąga największą produkcję. Jeśli system dodatkowo mierzy zużycie domu, łatwo zauważyć momenty, w których powstają największe nadwyżki. Warto następnie sprawdzić, co dzieje się po zachodzie słońca. Jeżeli w południe do sieci regularnie trafia kilka kilowatów, a wieczorem gospodarstwo zaczyna intensywnie kupować energię, potencjał do poprawy autokonsumpcji jest bardzo duży.
Dopiero po takiej analizie warto decydować o kolejnych inwestycjach. Być może wystarczy zmienić harmonogram podgrzewania wody lub pracy pompy ciepła. W innym domu dobrym rozwiązaniem będzie wallbox do samochodu elektrycznego, a jeszcze gdzie indziej największy efekt przyniesie magazyn energii. Nie istnieje jedno rozwiązanie dobre dla każdego gospodarstwa, ponieważ dwa domy wyposażone w identyczne instalacje fotowoltaiczne mogą mieć zupełnie inny profil zużycia.
Jak może wyglądać rozsądna kolejność wykorzystania własnego prądu?
W dobrze zoptymalizowanym domu energia z fotowoltaiki powinna w pierwszej kolejności pokrywać bieżące zapotrzebowanie urządzeń. Kolejna część nadwyżki może zostać wykorzystana do przygotowania ciepłej wody, pracy pompy ciepła lub klimatyzacji, następnie do ładowania samochodu elektrycznego, a jeśli w domu znajduje się magazyn energii – również do jego ładowania. Dopiero to, czego nie uda się rozsądnie wykorzystać lub zmagazynować, powinno trafić do sieci.
Nie oznacza to, że każdy dom musi mieć pompę ciepła, samochód elektryczny i baterię. Znacznie ważniejsza jest sama zasada: produkcja powinna być możliwie dobrze dopasowana do rzeczywistego zapotrzebowania. Im mniej energii musi wykonać drogę „dom – sieć – dom”, tym większa może być ekonomiczna korzyść dla właściciela instalacji.
Czy większa autokonsumpcja naprawdę skraca okres zwrotu fotowoltaiki?
W większości przypadków zwiększenie wykorzystania energii na miejscu poprawia ekonomikę instalacji, ponieważ każda kilowatogodzina zużyta bezpośrednio ogranicza konieczność późniejszego zakupu energii z sieci. Najbardziej atrakcyjne są przy tym działania, które nie wymagają dużych nakładów finansowych. Zmiana godzin pracy urządzeń, wykorzystanie funkcji opóźnionego startu czy odpowiednie ustawienie istniejącej pompy ciepła mogą zacząć przynosić korzyści praktycznie od razu.
Inaczej należy oceniać inwestycje w magazyny energii czy rozbudowane systemy zarządzania. Tutaj trzeba uwzględnić cenę urządzenia, sprawność, żywotność, możliwe dofinansowanie oraz realną liczbę cykli wykonywanych w ciągu roku. Celem nie powinno być osiągnięcie najwyższego możliwego procentu autokonsumpcji, lecz znalezienie takiego rozwiązania, w którym dodatkowe oszczędności uzasadniają poniesiony koszt.
Fotowoltaika przyszłości to coś więcej niż panele na dachu
Zmienia się sposób myślenia o domowej energetyce. Jeszcze niedawno najważniejszym parametrem instalacji była liczba paneli i moc zapisana w kilowatach. Dziś coraz większego znaczenia nabiera sposób zarządzania energią już po jej wyprodukowaniu. Nowoczesny dom może automatycznie decydować, czy nadwyżkę wykorzystać do podgrzania wody, ogrzania budynku, naładowania samochodu czy magazynu energii. Dopiero prąd, którego nie da się w danym momencie sensownie wykorzystać, trafia do sieci.
Dlatego poprawa opłacalności fotowoltaiki nie zawsze musi zaczynać się od dokładania kolejnych paneli czy zakupu dużej baterii. Często pierwszym krokiem powinno być dokładne sprawdzenie, jak działa już istniejąca instalacja i gdzie każdego dnia „ucieka” wyprodukowana energia. W obecnych realiach nie zawsze najbardziej korzysta właściciel domu, który produkuje najwięcej prądu. Coraz częściej wygrywa ten, który potrafi największą część własnej energii wykorzystać dokładnie wtedy, kiedy jest ona dostępna.