Jak vybrat správnou baterii
Uvažujete o stavbě domácí fotovoltaiky či provozujete FVE ? Abyste dokázali vyrobenou energii optimálně využít, nemělo by ve vašem systému chybět bateriové úložiště. Jak zvolit typ baterie a podle jakých parametrů se při výběru akumulátoru řídit?
Význam baterií pro solární panely
Fotovoltaické elektrárny poskytují již několik let úsporu energie mnoha domácnostem a současně přispívají k ochraně životního prostředí. V poslední době stále roste popularita solárních systémů, přičemž to souvisí zejména s rostoucími cenami energie. Základním účelem fotovoltaických systémů je konverze slunečního záření na elektrickou energii.
Problémem je, že tyto systémy generují energii pouze během slunečního dne, zatímco většina domácností spotřebovává elektřinu hlavně večer, po návratu z práce. Právě zde přicházejí na řadu baterie, které umožňují uchovat přebytečnou energii pro pozdější použití, kdy je potřeba.
Výběr baterií podle kritérií Při výběru baterie pro vaši solární instalaci je důležité brát v úvahu několik kritérií:
- Kapacita a energetická účinnost by měly být dostatečné pro vaše potřeby.
- Životnost a počty nabíjecích cyklů jsou klíčové pro dlouhodobý provoz.
- Rozměry a hmotnost baterie musí být vhodné pro vaši instalaci.
- Cena a dostupnost baterie musí odpovídat vašemu rozpočtu.
- Bezpečnost a ekologické důsledky recyklace jsou také důležité faktory.
Kapacita baterií pro solární panely
Při výběru bateriového úložiště pro FVE je třeba brát v úvahu několik faktorů. Jedním z nejdůležitějších faktorů je kapacita baterie, která určuje, kolik energie může být uloženo. Je důležité zvolit bateriové úložiště s dostatečnou kapacitou, aby bylo možné ukládat dostatek energie pro potřeby domácnosti nebo podniku. Zjednodušeně lze použít koeficient výkonu FVE krát 1,6 pro kapacitu baterií. Nemá cenu k elektrárně s výkonem 15 kWp dávat baterie s kapacitou 7,2kWh, které se nabijí za hodinu a dojde k přetokům. A obráceně, k 4kWp FVE nemá smysl použít 24kWh baterie, které se nikdy nenabijí na plnou kapacitu a jedná se o nevyužitou investici. Platí, že pro dobrý návrh akumulace k FVE je nutné znát spotřebitelské chování domu, průběžnou spotřebu či hlavní spotřebiče.
Nabíjení a vybíjení baterií
Baterie se s každým nabitím a vybitím opotřebovává, čímž se zkracuje její životnost. Výrobci pracují s takzvanými nabíjecími cykly. Za nabíjecí cyklus se považuje jedno kompletní nabití a vybití akumulátoru. V tuzemských podmínkách se počítá s tím, že si baterie v průměru „odpracuje“ zhruba 280 cyklů ročně. Nejpoužívanější lithiové baterie bez problémů odslouží šest tisíc až osm tisíc cyklů.
Typy baterií pro solární panely
Na trhu se setkáte s různými typy akumulátorů. Liší se především životností, rozměry a cenou. Mezi nejběžnější patří:
A/ Nízkonapěťové akumulátory
Úložiště o nízkém napětí, tedy 12,24,36 a 48V jsou sestavované z jednotlivých menších bloků do série a používají se především v menších ostrovních a mobilních systémech.
Akumulátory jsou poměrně velké, těžké a nemají se vybíjet pod padesát procent kapacity, takže reálně zůstává k dispozici jen polovina. Na druhé straně jsou cenově dostupnější než další typy. Využití najdou například v obytných vozech nebo v místech, kde napájejí nenáročné přístroje.
Pro nabíjení těchto baterií je zpravidla potřebný regulátor nabíjení. Důležité při instalaci je i správné dimenzování přívodních vodičů (v tom jsou vysokonapěťové lithiové baterie mnohem jednodušší).
B/ Vysokonapěťové baterie / Lithium-iontové/
Lithium-iontové baterie (Li-ion baterie) jsou typem sekundárních (nabíjitelných) baterií, které se staly velmi populárními díky své vysoké energetické hustotě, nízkému samovybíjení a schopnosti udržovat dobrou kapacitu po mnoha cyklech nabíjení a vybíjení. Jsou široce používány v mnoha aplikacích, včetně mobilních zařízení, elektrických vozidel, a také v systémech pro ukládání energie z obnovitelných zdrojů, jako jsou fotovoltaické panely.
Baterie Lithium-železo-fosfátové (LiFePO4)
Baterie lithium-železo-fosfátové (LiFePO4) jsou konkrétním typem lithium-iontové baterie. Jsou také známé jako LFP baterie a mají několik významných vlastností a výhod:
-
Bezpečnost: LiFePO4 baterie jsou známé svou vysokou bezpečností. Jsou méně náchylné k přehřátí, termickému rozkladu a explozi než některé jiné typy lithium-iontových baterií. To je důležité pro aplikace, které vyžadují bezpečné ukládání energie.
-
Dlouhá životnost: LiFePO4 baterie mají obvykle dlouhou životnost, což znamená, že mohou být použity po mnoho cyklů nabíjení a vybíjení. Může to být až několik tisíc cyklů, což je výhodné pro systémy pro ukládání energie.
-
Stabilní napětí: LiFePO4 baterie mají stabilní výstupní napětí během vybíjení, což je užitečné pro aplikace, kde je důležité udržovat konstantní napájecí napětí.
-
Široký provozní teplotní rozsah: LiFePO4 baterie jsou schopny fungovat při různých teplotách, včetně extrémního horka a chladu, což je výhodné pro mnoho různých klimatických podmínek.
-
Ekologicky šetrné: LiFePO4 baterie obsahují méně toxických materiálů než některé jiné typy lithium-iontových baterií, což je přínosné pro životní prostředí.
Další alternativní technologie
Lithium-iontové baterie na trhu jednoznačně dominují, ale v menším měřítku se setkáte i s alternativními technologiemi. Jsou to například průtokové baterie, které využívají elektrolyt uložený v oddělených nádržích. Kapacitu systému tak snadno zvýšíte prostým doplněním elektrolytu. Podobné baterie se uplatní spíše ve velkoobjemových úložištích, pro domácí využití se příliš nehodí.
Specifickým typem je virtuální baterie. Jak název napovídá, tento akumulátor fyzicky neexistuje a žádnou energii fakticky neukládá. Je to služba nabízená dodavateli energie. Vyrobené přebytky dodáte do sítě a stejné množství si později můžete za zvýhodněných podmínek odebrat. Množství dodané i spotřebované energie ohlídá elektroměr.
Kritéria pro výběr baterií
Při výběru baterie pro solární panely je zapotřebí zohlednit několik kritérií. Jaká patří k těm nejdůležitějším?
1/ Kapacita a energetická účinnost
Kapacita baterie by měla mít nejméně stejnou hodnotu jako výkon fotovoltaiky, ideálně až dvojnásobek. Poměr 2 : 1 je stanoven i jako maximální z hlediska nároku na státní podporu. Čím menší část z kapacity využíváte, tím méně se akumulátor opotřebovává. Pokud tedy volíte mezi dvěma hodnotami, dává smysl spíše ta vyšší. V případě, že vaše energetické nároky časem vzrostou, lze do úložiště připojit další článek a tím kapacitu zvýšit.
Při přenosu energie je třeba počítat s určitými ztrátami. Ani nejmodernější technologie neumožní uložit veškerou energii, kterou solární panely vyrobí. Nicméně účinnost lithium-iontových baterií je velmi vysoká, zhruba 95 až 98 procent. Účinnost olověných baterií bývá okolo 80 až 85 procent.
2/ Životnost a cykly nabíjení/vybíjení
U baterií se zpravidla uvádí životnost 20 až 25 let. Firmy, které fotovoltaiku realizují, na baterii udělují několikaleté záruky. Výjimečné nejsou garance na deset let. Nicméně musíte sledovat také únavovou životnost. Ta pracuje s garantovaným počtem nabíjecích cyklů. V praxi tak záruka může být například na deset let nebo šest tisíc cyklů. Garance pak vyprší událostí, která nastane dříve.
3/ Rozměry a hmotnost
Rozměry a hmotnost akumulátorů se odvíjejí od kapacity a typu baterie. V rámci jednotlivých případů se tyto parametry mohou výrazně lišit. Obecně u lithiových modelů počítejte se zařízením o velikosti menší lednice s hmotností v řádu desítek kilogramů. Olověné akumulátory jsou větší a těžší.
4/ Cena a dostupnost
Kapacita, typ baterie a další základní parametry se promítají i do ceny akumulátorů. Cenové rozpětí je proto velmi široké. Baterie s nižší kapacitou lze pořídit v řádu nižších desítek tisíc korun. Za největší akumulátory zaplatíte i stovky tisíc. Z dlouhodobého hlediska náklady na baterii klesají především díky zdokonalování technologií a rozšiřování fotovoltaiky. Největší výběr nabízí kategorie nejpoužívanějších lithium-železo-fosfátových baterií.
5/ Bezpečnost a udržitelnost
V minulosti se okolo baterií pro fotovoltaiku šířila řada mýtů a polopravd týkajících se bezpečnosti, především rizika vznícení a požáru. Obavy však nejsou namístě. Fotovoltaické elektrárny disponují řadou jisticích a ochranných prvků. Instalační firmy se navíc při realizaci řídí protipožárními předpisy. Pokud akumulátor nainstaluje profesionální firma, rizika plynoucí z provozu baterie nejsou větší než u jiných elektrických zařízení v domácnosti.
Velkým tématem z pohledu životního prostředí je zpracování vysloužilých baterií. V udržitelnosti zatím vedou staré olověné akumulátory, které se dají poměrně snadno a levně téměř ze sta procent zrecyklovat. U Li-ion baterií je recyklace komplikovanější, dražší a méně ohleduplná k životnímu prostředí. Tento stav lze ale z velké části přičíst skutečnosti, že velké Li-ion baterie ve většině případů nedosáhly konce životnosti. Jejich recyklace proto zatím nebyla nutná a nikdo se jí tolik nezabýval. V budoucnu se situace velmi pravděpodobně změní a recyklace lithiových baterií bude levnější a kvalitnější.
Instalace a údržba baterie: Praktické rady
K bezproblémovému provozu baterie přispěje dodržování několika základních pravidel. Na jaké oblasti byste se měli zaměřit?
- Umístění baterií: Baterie se ukládá do bateriového boxu a ideálně by měla být co nejblíže měniči. Se vzdáleností zařízení rostou ztráty v kabelovém vedení. Přestože lithium-železo-fosfátové baterie nejsou na výkyvy teplot příliš náchylné, nejlépe fungují při stálé pokojové teplotě. Akumulátor by zároveň neměl být ve vlhkém prostředí, v blízkosti zdrojů tepla či na přímém slunečním světle. Obvykle vyhovují chodby, garáže či technické místnosti.
- Správné zapojení a konfigurace: Oboje přenechte prověřené instalační firmě – stejně jako realizaci celé fotovoltaiky. Neodborná montáž přináší kromě bezpečnostních rizik také problémy při vyřizování dotace nebo případné pojistné události. Například u dotace dokládáte, že instalace byla provedena subjektem s oprávněním od ministerstva průmyslu a obchodu.
- Pravidelná kontrola a údržba: K hlavním výhodám moderních baterií patří bezúdržbovost. Vše, co akumulátor potřebuje k dlouhodobému provozu, je jeho přímou součástí. Eventuální problémy by měl systém detekovat a signalizovat. Pak je namístě zavolat technika. Jinak stačí běžná vizuální kontrola.
- Bezpečnostní opatření: Zbytečné starosti si ušetříte dodržováním doporučovaných bezpečnostních opatření. Ta se obvykle uvádějí v uživatelském manuálu. Kromě pravidel spojených s umístěním byste neměli baterii vystavovat tlaku či silným nárazům, odkládat na ni předměty nebo ji rozebírat. Dětem a domácím mazlíčkům raději v přístupu k akumulátoru zabraňte.