Optimalno načrtovanje sončne elektrarne s hranilnikom električne energije
Slika1: Primer izvedene sončne elektrarne s hranilnikom električne energije, vir: E prihodnost, d. o. o.
Prihodnja leta bodo prinesla pomembne spremembe na področju povečanja proizvodnje in hranjenja električne energije iz obnovljivih virov energije (OVE) v Sloveniji.
Proizvodnja električne energije v sončnih elektrarnah[1] (SE) predstavlja največji razvojni in okoljsko sprejemljiv potencial za povečanje proizvodnje električne energije iz OVE v Sloveniji. Z vidika trajnostne rabe prostora je prihodnji razvoj smiselno prednostno usmerjen v integracijo SE v stavbe, kjer je tehnični potencial proizvodnje elektrike glede na razpoložljive površine ocenjen na več kot 20 TWh.
Že danes se z namestitvijo solarnih sistemov za proizvodnjo električne energije gospodinjstva lahko odločijo za prehod na samooskrbo z električno energijo. Presežek te pa shranjujejo v hranilnikih električne energije in jo porabijo v nočnem času in času njene zmanjšane proizvodnje ter tako povečajo svojo preskrbljenost z lastnim virom električne energije.
Čeprav so hranilniki električne energije velika naložba, je že danes še bolj pa v prihodnosti le ta smiselna, če se odločite za postavitev sončne elektrarne.
Nizke cene kritičnih mineralov in močna konkurenca so znižale cene baterij v letu 2024.
Cene litij-ionskih baterijskih sklopov so se v letu 2024 znižale za 20 % - to je bil največji padec od leta 2017.
Cene baterijskih sklopov so padle na vseh trgih, vendar se je obseg padca precej razlikoval, pri čemer je bil najhitrejši padec opažen na Kitajskem, kjer so se cene leta 2024 znižale za skoraj 30 % v primerjavi z 10-15 % v Evropi in Združenih državah Amerike. omembno vlogo igra tudi kemija baterij, saj so litij-železo-fosfatne (LFP) baterije - glavna kemija baterij, ki se uporablja na Kitajskem - skoraj 30 % cenejše na kilovatno uro (kWh) kot litij-nikelj-kobalt-mangano-oksidne (NMC) baterije, ki ostajajo najpogosteje uporabljene baterije v Združenih državah Amerike in Evropi. NMC baterije še vedno zagotavljajo prednost v gostoti energije, čeprav se je razlika v zadnjih letih zmanjšala. Energijska gostota baterijskih sklopov LFP je približno za petino nižja po masi (Wh/kg) in približno za tretjino nižja po prostornini (Wh/L) kot pri baterijah NMC. Vendar pa to delno izravna sposobnost LFP, da doseže 100-odstotno stanje napolnjenosti, ko je to potrebno, brez večje degradacije, medtem ko so baterije NMC običajno omejene na 80 %, da se ohrani dolgoročna zmogljivost.
Pomembno vlogo igra tudi kemija baterij, saj so litij-železo-fosfatne (LFP) baterije - glavna kemija baterij, ki se uporablja na Kitajskem - skoraj 30 % cenejše na kilovatno uro (kWh) kot litij-nikelj-kobalt-mangano-oksidne (NMC) baterije, ki ostajajo najpogosteje uporabljene baterije v Združenih državah Amerike in Evropi. NMC baterije še vedno zagotavljajo prednost v gostoti energije, čeprav se je razlika v zadnjih letih zmanjšala. Energijska gostota baterijskih sklopov LFP je približno za petino nižja po masi (Wh/kg) in približno za tretjino nižja po prostornini (Wh/L) kot pri baterijah NMC. Vendar pa to delno izravna sposobnost LFP, da doseže 100-odstotno stanje napolnjenosti, ko je to potrebno, brez večje degradacije, medtem ko so baterije NMC običajno omejene na 80 %, da se ohrani dolgoročna zmogljivost.
 |
|
Slika 2: Povprečna cena baterijskega sklopa na vatno uro glede na izbrano kemijo baterij, 2021–2024 [2], LFP [3], NCA [4], NMC [5] |
Odločitev za hranilnik električne energije in njegov namen uporabe
Brez hranilnikov električne energije izkoristimo samo 30 % lastne proizvedene energije, s sistemom hranilnikov pa lahko povečamo izkoristek na 70 %. Glede na izvedbo hranilnika je možno izkoristek povečati tudi na več kot 70 % »proizvedi lokalno - porabi lokalno - istočasno«
To je eden izmed namenov uporabe hranilnika poleg drugih, kot so čim ugodnejše razporejanje in upravljanje z viri energije in potrošniki zaradi uporabe razpršenih virov energije, otočno delovanje (zasilno napajanje - backup) ter pri tem vključena električna inštalacija potrošnika/proizvajalca (prosumer).
Odločitev o velikosti in kapaciteti hranilnika električne energije (v kWh) in njegov namen uporabe je neposredno vezan na:
- Porabo električne energije (kWh) v objektu.
- Analizo minimalno letnih podatkov o porabi in proizvodnji, še posebej če imamo lokalni vir (fotonapetostne naprave, vetrne turbine, generatorji,…) Podatki so dostopni na portalu Moj elektro (https://mojelektro.si/).
- Odločitev o načinu delovanja hranilnika električne energije (npr. ponoči zagotoviti električno energijo, ki je bila shranjena podnevi, ali maksimalna samooskrba 24/7, ...).
- Odločitev, ali potrebujemo zasilno napajanje (backup) v režimu otočnega delovanja.
- Določitev ustrezne prikjučne moči, vezano na to, koliko naprav želimo napajati istočasno in pri tem upoštevamo tudi lokalni vir (npr. moč inverterja, moč hranilnika električne energije).
in na povezavo s sončno elektrarno:
- Porabo električne energije (kWh), kot od zmogljivosti sončne elektrarne.
- Sistem sončna elektrarna + hranilnik električne energije je najbolj učinkovit (trenutno veljavna uredba o samooskrbi [6] – ki ukinja koncept ”netiranja“ prevzetih in oddanih količin v omrežje.
- Pri izbiri hranilnika električne energije morate zagotoviti, da je na voljo dovolj presežne sončne energije. Dimenzioniranje hranilnika je odvisno tako od porabe energije kot od zmogljivosti fotovoltaičnega sistema.
- Pri obstoječih sončnih elektrarnah je potrebno preveriti, če je obstoječi inverter združljiv s hranilnikom električne energije.
 |
|
Slika 3: Primer določitve velikosti hranilnika električne energije, vir: https://www.klein-windkraftanlagen.com/technik/stromspeicher/ |
Glede na tabelo na sliki 3 so smernice za dimenzioniranje hranilnika električne energije lahko tudi naslednje:
- Zmogljivost hranilnika električne energije glede na moč SE: največ 1,5 kWh skladiščne zmogljivosti na 1 kW izhodne moči SE.
- Zmogljivost hranilnika električne energije glede na porabo električne energije: največ 1,5 kWh na 1000 kWh letne porabe.
 |
|
Slika 4: Primer energijske bilance stanovanjskega objekta s sončno elektrarno in hranilnikom električne energije, vir: E prihodnost, d.o.o. |
Zaključek
Hranilniki električne energije za shranjevanje električne energije postajajo skupaj s sončnimi elektrarnami vse zanimivejši tudi za gospodinjstva in podjetja. Trenutno se v Sloveniji inštalirajo v manjšem obsegu hranilniki električne energije predvsem za gospodinjstva kot podjetja s specifičnimi zahtevami ter v povezavi z zmanjševanjem koničnih obremenitev in zagotavljanjem avtonomije napajanja ob izpadu elektroenergetskega omrežja.
Da bomo dosegli potrebni nadaljnji pospešek širitve hranilnikov električne energije in inteligentno uporabo teh skladiščnih zmogljivosti za stabilizacijo elektroenergetskega omrežja in nizkonapetostnih inštalacij potrošnika/proizvajalca (prosumer) bodo potrebne nadaljnje zakonodajne reforme vezane na električno energijo, shranjeno v omrežju, in odvzeto iz njega ter reforme vezane na obstoječe pravilnike in tehnične smernice s področja električnih inštalacij in požarne varnosti.
Inženirska zbornica Slovenije (IZS) se v procesu nastajanja sprememb na področju obnovljivih virov energije (OVE) aktivno vključuje preko matične sekcije elektro inženirjev (MSE), ki sodeluje pri oblikovanju pravil stroke in priročnika s področja fotonapetostnih sistemov in novega priročnika s področja hranilnikov električne energije, ki je predviden za objavo še letos.
Pripravil:
mag. Andrej Zorec, E prihodnost, d. o. o.
Opombe:
[1] Izraz »sončna elektrarna« se nanaša na »fotonapetostno elektrarno« oziroma »sončno fotonapetostno proizvodno napravo«. V nadaljevanju se predlaga uporaba izraza fotonapetostnaelektrarna s kratico FE. Vir: priročnik Pregled zakonodaje, standardov in izrazoslovja s področja fotonapetostnih sistemov – 2 izdaja, december IZS 2022
[2] Vir: Global EV Outlook 2025
[3] LFP (lithium iron phosphate) = litijev železov fosfat
[4] NCA (lithium nickel cobalt aluminium oxide) = litij nikelj kobalt aluminijev oksid;
[5] NMC (lithium nickel manganese cobalt) = litij nikelj mangan kobalt
[6] Uredba o samooskrbi z električno energijo iz obnovljivih virov energije (Uradni list RS, št. 43/22)
Literatura:
1. Global EV Outlook 2025.
2. Zorec, A. (2025). Analiza stroškov in koristi OVE z oceno donosnosti investicij, upravičenostjo do subvencij, poslovni modeli za obratovanje naprav OVE. Izobraževanje Borzen, 12. 02. 2025.
3. Zorec, A. (2024). HRANILNIKI ELEKTRIČNE ENERGIJE – neodvisna in zanesljiva (samo)oskrba z električno energijo. Izobraževanje Agencija poti, 03. 09. 2025.
4. https://www.klein-windkraftanlagen.com/technik/stromspeicher/
5. Priročnik Pregled zakonodaje, standardov in izrazoslovja s področja fotonapetostnih sistemov – 2. izdaja, december IZS 2022
6. Poslovna in tehnična dokumentacija E prihodnost d. o. o.