Ali lahko s sončno elektrarno povsem prekinete odvisnost od električnega omrežja?

Naraščanje pomena energetske neodvisnosti je pripeljalo do večanja števila sončnih elektrarn, saj slednje predstavljajo trajnostno rešitev ter odlično možnost samooskrbe električne energije. Zakaj se energetski neodvisnosti pripisuje tolikšen pomen? Predvsem zaradi vedno višjih cen električne energije in želje, da bi bilo naše bivanje odgovorno do okolja.

Sončne elektrarne niso več neznanka – število sončnih elektrarn iz leta v leto narašča in znaša v Sloveniji okrog 60.000. Elektrika se proizvaja, ko sije sonce, hranilniki električne energije (BESS – Battery Energy Storage System) pa shranjujejo presežke energije, ki so nato na voljo za porabo ponoči ali v primeru slabega vremena.

Danes ima že kar nekaj gospodinjstev lastno proizvodnjo električne energije iz naravnih virov, sončne elektrarne pa zagotovo predstavljajo eno izmed najboljših naložb v prihodnost. Kljub temu ostaja vprašanje: Ali lahko lastniki s sončno elektrarno dejansko prekinejo odvisnost od električnega omrežja?

Dejavniki, ki vplivajo na stopnjo neodvisnosti

V teoriji bi kombinacija dovolj velike elektrarne in ustrezne kapacitete baterij lahko omogočila prekinitev odvisnosti, medtem ko v praksi na energetsko neodvisnost vplivajo različni dejavniki:

• Sezonska nihanja, kajti proizvodnja lahko pozimi upade tudi za do 70 % glede na proizvodnjo poleti;
• Stroški, povezani z baterijami oziroma hranilniki;
• Visoka poraba električne energije, saj lahko toplotne črpalke, bojlerji na elektriko ali druge kuhinjske naprave hitro izpraznijo zaloge. Tudi če so baterije dovolj velike, gospodinjstvo v praksi običajno ostaja vsaj delno odvisno od omrežja, saj redna uporaba naprav z visoko porabo zahteva več energije, kot jo lahko hranilniki dolgoročno zagotavljajo.

Sončna elektrarna lahko prispeva k energetski neodvisnosti, vendar sama po sebi ne zagotavlja popolne samostojnosti od električnega omrežja. Ključ je v tem, kakšen sistem izberete in kako ga zasnujete.

Vrste sončnih elektrarn in njihove značilnosti

1. On-grid (na omrežje priklopljene) sončne elektrarne:

1. povezane z javnim omrežjem;
2. presežek energije gre v omrežje, primanjkljaj pa se pokrije iz omrežja;
3. ob izpadu omrežja elektrarna običajno preneha delovati.

Prednost: ni potrebe po baterijah in nižji začetni stroški.

Slabost: odvisnost od omrežja ostaja.

Rezultat: zmanjša se račun za elektriko, vendar ni popolne energetske neodvisnosti.

2. Off-grid (popolnoma neodvisne) sončne elektrarne:

1. ni priključka na javno omrežje;
2. potreben je baterijski hranilnik in pogosto tudi rezervni vir energije, kot je na primer agregat za zimske mesece ali daljša obdobja brez sonca.

Prednost: mogoča bi bila popolna energetska neodvisnost.

Slabost: visoki stroški baterij ter potreba po dovolj veliki kapaciteti baterij za obdobja, ko je manj sonca.

Rezultat: popolnoma neodvisen sistem, ki pa je povezan z izredno visokimi stroški zaradi velikih baterij in rezervnih sistemov. Poleg tega je življenjska doba baterij omejena na 10–15 let. Popolna neodvisnost se običajno izplača le na območjih, kjer sploh ni možnosti povezave v omrežje (npr. oddaljene kmetije, počitniške hiše z majhno porabo).

3. Hibridne sončne elektrarne (najbolj fleksibilna rešitev):

1. povezava z omrežjem, hkrati je prisotna tudi baterija oziroma hranilnik;
2. baterija deluje samostojno, njeno delovanje je usklajeno s proizvodnjo sončne elektrarne in porabniki, vezanimi na dotično merilno mesto na eni strani. Na drugi strani je njeno delovanje usklajeno tudi z distribucijskim omrežjem, kamor lahko bodisi oddaja energijo ali pa jo od tam prejema v primeru, ko je sama elektrarna ne zagotavlja dovolj;
3. ob izpadu omrežja hibridni razsmernik (naprava, ki pretvarja enosmerno elektriko iz panelov/baterij v izmenično elektriko za hišo) omogoča polnjenje iz baterij

Rezultat: hibridne sončne elektrarne omogočajo delno ali skoraj popolno neodvisnost, odvisno od velikosti baterij in porabe, skratka omogočajo ob izpadu omrežja časovno omejeno neodvisnost od nekaj ur do nekaj dni.

Kako določiti velikost sončne elektrarne in baterije?

Da bi prišli do odgovora na to vprašanje, je potreben tehten premislek, pri tem pa je treba upoštevati tudi praktične nasvete in priporočila:

1. Meritve trenutne porabe: na podlagi trenutnih mesečnih položnic in realnih meritev se ugotovi dejanska poraba kWh.
2. Prioritete: ali želite energijo uporabiti le za osnovne porabnike, kot so hladilnik in luči, ali bi radi ogrevali celotno hišo?
3. Razporeditev porabe: pranje ali pomivanje v dnevnih urah lahko zmanjša potrebo po velikih baterijah.

Osnovna enačba za potrebno nazivno moč sončne elektrarne upošteva dnevno porabo električne energije, efektivne ure obsevanja ter sistemsko učinkovitost, ki vključuje tudi izgube.

• Za srednje veliko gospodinjstvo, katerega poraba znaša 12 kWh/dnevno, bi bila priporočena moč sončne elektrarne 4,85 kW.
• Za določitev potrebne velikosti baterije izberemo število dni avtonomije ter ga pomnožimo z dnevno porabo. Pri tem se upošteva še uporabna frakcija baterije. Slednja določa, kolikšen del baterije se lahko dejansko porabi, preden je treba baterijo ponovno napolniti.

Primer: za tridnevno avtonomijo srednje velikega gospodinjstva je potrebna kapaciteta baterije 50 kWh.

Omejitve popolne energetske neodvisnosti

Na energetsko (ne)odvisnost vplivata še dva pomembna dejavnika:

• Sezonske razlike: če želite popolno neodvisnost, potrebujete znatno večjo moč elektrarne in več baterij ali rezervni generator za mesece z manj sonca.
• Smer in naklon strehe: optimalno delovanje je na južni, jugovzhodni in jugozahodni strani, ob strehi z naklonom med 30 in 45 stopinj ter seveda njeni zadostni površini.

Za dolgoročno učinkovitost pa je pomembno tudi redno čiščenje sončne elektrarne.

Sončna elektrarna z baterijami torej lahko prinese veliko energetske neodvisnosti, vendar pa popoln odklop zahteva znatno investicijo (ki je le redko smiselna) in prilagoditev življenjskega sloga.

Tudi ob uporabi večjih baterijskih hranilnikov gospodinjstva v praksi ostajajo delno vezana na električno omrežje, saj redna uporaba naprav z visoko porabo (toplotne črpalke, električni bojlerji, indukcijske plošče …) lahko hitro preseže zaloge energije. Zato je “popolna neodvisnost” v vsakodnevnem življenju prej izjema kot pravilo.

Hibridni sistemi sončnih elektrarn danes predstavljajo najbolj smiselno rešitev za gospodinjstva, saj združujejo lastno proizvodnjo, baterijske hranilnike in povezavo z omrežjem. Tako omogočajo visoko stopnjo energetske neodvisnosti in znižanje stroškov, hkrati pa zagotavljajo varnost in zanesljivost oskrbe. Popolna odklopitev od omrežja je sicer redka in finančno zahtevna, a hibridna rešitev ponuja optimalno razmerje med učinkovitostjo, stroški in fleksibilnostjo, zato je danes najpogostejša izbira.

*Oglasni prispevek