System instalacji fotowoltaicznej współpracujący z pompą ciepła w domu jednorodzinnym daje zasadniczo trzy rożne możliwości magazynowania chwilowo niewykorzystanej energii elektrycznej: „magazynowanie” w sieci, czyli roczny system opustu, zastosowanie magazynów ciepła lub elektrochemicznych.
„Magazynowanie” w systemie opustu
System opustu można porównać do magazynu energii elektrycznej o rocznej sprawności 80% (lub 70% – dla instalacji PV o mocy większej niż 10 kWp). Jeśli skorzysta się z własnej energii, którą udostępni w ciągu roku sprzedawca energii, traci się 20% energii wyprodukowanej we własnym zakresie. Zastosowanie pompy ciepła pozwala na znaczne zwiększenie udziału autokonsumpcji, do 20-30%, a w przypadku dodatkowego chłodzenia nawet 40%. Rzeczywisty współczynnik opustu wzrasta wtedy do 84-88%, a „koszt” magazynowania spada, gdyż dotyczy tylko części wyprodukowanej energii.
Magazynowanie energii w formie ciepła
Drugim sposobem magazynowania energii wyprodukowanej przez instalację PV jest podwyższenie zadanej temperatury c.w.u., podwyższenie tej temperatury w zasobniku buforowym lub korelacja pracy pompy ciepła z pracą instalacji PV. Ponadto, gdy zwiększy się lub obniży temperaturę w pomieszczeniach, również masa budynku będzie wykorzystywana jako bufor ciepła. Jednak ta forma zarządzania energią jest ograniczona przez wymagania komfortu użytkowników. Aktywny tryb chłodzenia może być również stosowany, jeśli rozprowadzanie i przenoszenie ciepła odbywa się przy wykorzystaniu odpowiednich odbiorników ciepła, np. instalacji płaszczyznowych lub klimakonwektorów.
Magazynowanie w akumulatorach chemicznych
Aby ekonomicznie przechowywać i wykorzystywać energię elektryczną z instalacji PV w długim okresie, konieczna jest jej zamiana na energię chemiczną zawartą np. w wodorze. Prace nad tego typu systemami są prowadzone w wielu ośrodkach. W średnim terminie możliwe jest gromadzenie energii elektrycznej w akumulatorach chemicznych. Ważne kryteria przy ich wyborze to: pojemność, gęstość mocy, gęstość energii oraz liczba cykli ładowania i rozładowywania. Obecnie oferowane są głownie akumulatory litowo-jonowe i kwasowo-ołowiowe. Obie technologie występują w wielu odmianach.
Akumulatory litowo-jonowe.
Technologia ta bardzo szybko zdobywa popularność, głownie z powodu szybkiego spadku ceny oraz wielu korzyści w stosunku do technologii kwasowo-ołowiowej. Sprawność gromadzenia energii w akumulatorach litowo-jonowych oscyluje wokół 80% i jest znacznie wyższa niż w kwasowo-ołowiowych. Ponadto akumulatory litowo-jonowe zapewniają znacznie wyższą gęstość przechowywanej energii, co przekłada się na ich niższą wagę, a co ważniejsze – mają wysoką gęstość mocy, dzięki czemu akumulator o małej pojemności może być ładowany i rozładowywany dużymi prądami. Jest to ważna cecha, szczególnie dla zastosowań domowych, gdy pojawiają się duże, lecz krótkie pobory mocy. Technologia litowo-jonowa ma także swoje ograniczenia. Głównym jest wysoka cena, która w części rekompensowana jest dużą liczbą cykli ładowania i rozładowania. Akumulatory te muszą być precyzyjnie ładowane, a zaburzenia tego procesu lub uszkodzenie akumulatora grożą samozapłonem ogniwa. Konieczność zwiększenia bezpieczeństwa pracy także wpływa na cenę tego typu akumulatorów. Zastosowanie akumulatorów w instalacji PV najczęściej odbywa się w oparciu o dwie koncepcje:
- zastosowanie osobnego falownika obsługującego tylko akumulatory,
- integracja obsługi akumulatorów i modułów PV przez jeden falownik.