Čemu se vyhnout při nákupu FV systému IV - Baterie a střídače Solax, Victron, Pylontech a ti druzí

A znovu po delší odmlce se opět vracíme k nikdy nekončícímu tématu návrhu FVE a její optimální konfiguraci, či čemu se případně vyhnout při její realizaci, přesněji jak se správně rozhodnout, co je pro mne vhodné. V tomto díle se možná trochu podrobněji podíváme na baterie pro FVE, opět téma střídačů a celková vhodnost pro použití různých systémů pro různé účely. Za uplynulé období se stalo v naší malé zemi mnoho věcí v oblasti fotovoltaiky a energetiky obecně, o všech se zde není možné rozepisovat, byly by to nuda, tak tedy alespoň hlavní změna, která spočívá v možnosti provozovat bez licence zdroj s instalovaným výkonem do 50 kWp a taktéž takový zdroj vystavět bez stavebního povolení. To sebou přineslo hned několik zajímavých fenoménů.

1. Mnoho majitelů FVE je chce rozšiřovat pod vidinou velkých zisků z prodeje elektřiny (to je ode mne bez komentáře, jelikož na to jednou doplatí, ale to je určitě na samostatný článek)

2. Mnoho majitelů FVE je chce rozšiřovat, protože jim současný zdroj nedostačuje a potřebují zdroj větší vhledem ke své větší spotřebě, nebo zvažují nákup elektromobilu atd…

3. Mnoho klientů kteří FVE zatím neprovozují, zvažují jejich výstavbu rovnou s výkonem nad 10 kWp, jelikož jejich spotřeba v domě je větší a více energie upotřebí.

Zabývat se zde legislativou a tím co je mikrozdroj a co je výrobna provozována bez licence a co je výrobna do 50 kWp s licencí a proč je tohle takto a tohle jinak, je možné běžně dohledat na internetu zejména na stránkách ERU, kde se legislativa rozebírá do detailu není smyslem tohoto článku, kde se věnuji spíše technice. Obecně lze tedy říci, že požadavky klientů jsou větší co do výkonu zdroje, ať už je k tomu vedou jakékoliv důvody, jenže………

Při návrhu FVE se většinou opomíjí baterie, která je tam prostě nějaká a často v zásadě nevhodně navržená ne co do kapacity, ale zejména výkonu a v tom je zakopaný pes.

Baterie

Podívejme se tedy na ony baterie podrobněji. Co je to kapacita a co je výkon. Kapacita baterie je v zásadě zjednodušeně množství energie v baterii uložené a výkon baterie je množství proudu kolik mi baterie umožní z ní odebírat v jednom momentě. Zní to asi trochu složitě, tak to zkusím trochu rozvést. Představme si pro příklad baterii s kapacitou 10 kWh a pro zjednodušení střídač s výkonem 10 kW a pro tento příklad si představme zátěž 10 kW v domě (zapneme například bojler 2 kW, konvici 2 kW, troubu 2kW, tepelné čerpadlo 2 kW a pár žárovek, počítač, televizi, pračku atd a máme tu 10 kW odběr ). Pokud by toto vše běželo jednu hodinu, spotřeba bude 10 kWh za onu hodinu. Máme baterii s kapacitou 10 kWh, takže by měla veškerou energii na tuto hodinu provozu dodat a střídač má také výkon 10 kW, čili je schopen dané množství energie z baterie přeměnit na střídavý proud potřebný pro napájení spotřebičů. Jenže ouha, ono se to nestane.. Baterie totiž většinou (alespoň ty běžně používané) nejsou při kapacitě 10 kW ochotny dodat daný výkon, jednoduše se nenechají vybíjet proudem s úrovní 1C, tedy tak aby se vybily za hodinu z plné kapacity do nuly, nejsou na to stavěné a mají své ochrany, čili aby se nezničily, dodají méně. Pro konkrétní představu dnes asi nejrozšířenějším systémem pro domácnosti je střídač SOLAX G4 s výkonem 10 kW a dvě baterie Solax Triple Power 58 s celkovou kapacitou 11,6 kWh. Tyto baterie zapojeny v serii pracují na napětí cca 200V a jejich doporučený vybíjecí proud je max 25A. Prostým násobení tedy 200V x 25A dojdeme k číslu 5000 což je výkon ve Wattech který je baterie schopna dodat. Cokoliv nad tento výkon bere střídač ze sítě a pří výpadku sítě a provozu v ostrovním modu se systém jednoduše přetíží a vypne, případně dojde k poškození baterie. Řešením je tedy přidat baterie a to na počet 4, kdy napětí stoupne na přibližně 400V a proud zůstane stejný, výsledkem bude poté vybíjecí výkon 10 000 Watt, tedy tak akorát k možnostem střídače a k potřebám v našem příkladu. Jenže to už jsme u baterie s celkovou kapacitou 23,2 kWh, kterou zase málo kdo doma má (cena není malá) a vlastně takovou kapacitu ani nepotřebuje, ale jinak se výkonu dosáhnout nedá.

Z běžně dostupných systémů na českém trhu jsou na tom vlastně všichni podobně, nabízejí sice škálovatelnou kapacitu, nicméně menší výkon, zjednodušeně Vám baterie je schopná dodat energie ideálně tak, že ji budete vybíjet pomalu, ale zato déle. Provoz běžné rodiny však takto úplně nevypadá. Během dne kdy jsou všichni v práci či ve škole, je spotřeba v domě minimální a energie ze slunce putuje tedy do baterie, případně do ohřevu TUV a v odpoledních hodinách se všichni vrátí domů a nastupuje spotřeba, kterou se snažíme pokrýt z baterie do které jsme si energii během dne uložili. Nastupuje vaření, praní, počítače, televize atd… A bylo by fajn mít k dispozici výkon, ale toho se často nedostává. V minulém článku jsme se zabývali výhodami systému SOLAX, které beze zbytku platí, jen v dnešní době, kdy z výše uvedených důvodů není neobvyklé použití hybridních střídačů SOLAX o výkonu 15 kW je nutno konstatovat že SOLAX v jakékoliv konfiguraci a s libovolným počtem baterii, nenabízí žádnou možnost dosažení výkonu baterie oněch 15 kW, zvláštní ne???

Vzhledem k technologii střídačů se bateriová uložiště rozdělují na tzv. vysokonapěťová a nízkonapěťová. Ta vysokonapěťová (zpravidla pracují na napětí 200 – 800V) jsou známá zejména ze značek SOLAX, GoodWe, Sofar Solar, Growatt. Tedy instalovaných v 90% případů v ČR. Nízkonapěťová (zpravidla na napětí 40-60V) jsou použita zejména u systému Victron, Deye, Studer, Schneider. A rozdíly??? No světe div se…

Nízkonapěťové řešení:

* bezpečnější z hlediska nižšího používaného napětí (40-60 V vs. 200-800 V u vysokonapěťového řešení)

* snadněji rozšiřitelná i do budoucna se zajištěním větší celkové dostupné kapacity - připojím baterii s kapacitou 70 % a novou s kapacitou 100 % v nízkém napětí, získám 170 % kapacity (100+70), ve vysokém napětí jen ale 140 % (2x70), protože celý systém je ovlivněn nejslabším článkem)  

Vysokonapěťové řešení:

* vysoký počet článků zapojených v sérii a nejslabší článek ovlivňuje celou sestavu

* pokud dojde k poruše jednoho článku, nefunguje celá sestava

* obvykle svařované a nevyměnitelné články, tudíž je nutné měnit celý bateriový modul

* obtížné rozšíření do budoucna – i když připojím novou baterii do série, bude její kapacita negativně ovlivněna stávajícími staršími bateriemi

A ba co hůře – cena. Nízkonapěťové systémy baterií jsou zpravidla levnější. Praktický důvod neexistuje, ale vzhledem k tomu, že vysokonapěťové baterie dodává většinou výrobce střídače rovnou jako sestavu se střídačem, mám podezření, že si tím výrobci realizují dodatečnou marži, jelikož vám neumožnují ke svému střídači připojit baterii jinou než jejich (tedy často ne takto přímo, ale v případě že použijete jinou baterii než jejich, ztrácíte záruku).

Na rozdíl v nízkonapěťových systémech je toto odděleno a výrobci střídačů umožňují ke svému produktu připojit jakékoliv nízkonapěťové baterie, a tak je mezi výrobci nízkonapěťových systémů zdravá konkurence, aby jste použil třeba k Victronu zrovna jejich baterii.

Dalším neméně důležitým plusem nízkonapěťových baterií je bezpečnost. Dle aktuální legislativy se za bezpečné napětí stejnosměrného proudu považuje napětí do 120V. Cokoliv nad tuto hranice je z pohledu bezpečnosti považováno za nebezpečné a vyžaduje další bezpečnostní opatření a například se nedá hasit vodou na rozdíl od nízkonapěťových systému. Také při dotyku živých částí nízkonapěťového systému se Vám nestane nic (ne že by se na instalaci měly vyskytovat nějaké živé části přístupné pro dotyk, ale co kdyby….)

Další nespornou výhodou nízkonapěťového systému je jeho možnost v zásadě neomezeného rozšiřování. Bateriové moduly jsou řazeny paralelně k sobě, čili jich můžete připojovat téměř neomezeně mnoho (jsou jistá omezení na straně BMS tedy řízení baterie, ale zpravidla na úrovní kapacit 100 kWh a více a u některých baterií zcela bez omezení). Připojením dalšího modulu neroste totiž napětí, ale pouze proud, který baterie umožňuje dodat. U vysokonapěťového systému roste s každým dalším modulem napětí, čili brzy narazíme na limit střídače u bateriového vstupu, který je u výše zmíněného SOLAXu 400V, čili připojíte v sérii maximálně 4 baterie po 100V a konec.

Jak jsou tedy na tom dnes běžně dodávané vysokonapěťové systémy? Vlastně dost podobně. Výrobci SOLAX, Growatt, GoodWe atd. nabízejí baterie velmi podobných parametrů, co do výkonu i kapacity, čili zde je úroveň asi dost podobná a dostanete něco, co asi vždy celkem uspokojí, ale nikdy nenadchne.

Pokud by jste hledali vysoký výkon, rozumnou cenu a kapacitu, tak ji v porovnání s nízkonapěťovými systémy nenajdete. U nízkonapěťových systému je už situace zcela jiná. Existují levné varianty (tím nechci tvrdit že špatné), které dosahují parametrů obdobných jako vysokonapěťové systémy a tím myslím zejména výkony na například 10 kWh kapacity, poté existují systémy s mnohem lepšími parametry za lehce více peněz, ale nikterak dramaticky více, a to zejména BYD a Voltsmile v profi verzi a poté existuje už jen RESACS, což je český výrobce nízkonapěťových baterií, které jsou v poměru cena/výkon absolutní špičkou i s ohledem na nepřekonatelnou bezpečnost včetně například integrovaného hasícího systému. Zde si můžeme ke všem výhodám nízkonapěťových systému ještě připsat.

1. vyměnitelnost článků, tzn. opravitelnost (u konkurence jsou napevno svařené spoje a není tedy možné je měnit/servisovat)

2. pružnost spojů – mezi články jsou spoje, které jsou pružné a umožňují tedy eliminovat vibrace a tepelnou roztažnost článků, a tím samozřejmě prodloužit jejich životnost

3. přidaný bezpečnostní systém pomocí dvou teplotních čidel na každém článku

4. autonomní hasící systém v každé baterii – zvýšená bezpečnost

5. záruční i pozáruční servis a technická podpora, a to i na místě u klienta díky vlastnímu servisnímu týmu působícímu po celé ČR i SR.

6. Rebox – řízení a kontrola na dálku, včetně ovládání spotřebičů, informovanost o možných problémech s předstihem

7. vyšší možné proudy, tím pádem možnost rychlejšího nabíjení a vybíjení

8. jednodušší rozšiřitelnost a kompatibilita jednotlivých modulů

Tabulka porovnání jednotlivých baterií i s cenou platnou u nás v den psaní tohoto článku. Aktuální cena se může lišit, nicméně cenové rozdíly mezi jednotlivými bateriemi zůstanou dost podobné. Ještě upozorňuji na jeden důležitý údaj, a to je udávaná kapacita baterie v závislosti na vybíjecím proudu. Co to znamená?

Někde drobným písmem se v datovém listu baterií dočtete, že kapacita baterie je udávaná například při 0,2C nominálu. Vezměme tedy baterii s udávanou kapacitou třeba 10 kWh a vynásobme ji tím koeficientem 0,2. Je to tedy 10 000 Wh x 0,2, což je 2000 Watt. Jinými slovy, pokud budete baterii vybíjet tímto výkonem, dostanete z ní celých 10 kWh, ale nesmíte vybíjet výkonem vyšším ani na chvíli. V praxi to je nemožné, je to laboratorní údaj. Pro přiklad si opět vezmeme baterii SOLAX 11,6 kWh tedy oblíbenou T58. Pokud bychom z baterie chtěli dostat 11,6 kWh, nesmíme překročit vybíjecí výkon nad 2300 Watt. Baterie ale umožňuje vybíjecí výkon až 5000 Watt čili nám je klidně dá, ale při tomto výkonu její kapacita klesne, a to dosti výrazně asi někam k 8 kWh. Prostě když vybíjím rychle, dostanu méně. Je to dáno vnitřním odporem baterie, kde při vyšších proudech se část energie přemění v teplo atd.. Aby byl nižší vnitřní odpor, musejí být zase lepší články, robustnější spoje atd.. a to je drahé. Naproti tomu například RESACS 12 kWh, čili obdobná kapacita, nicméně udávaná při 0,5C, při vybíjecím výkonu 6000 Watt dodá celých 12 kWh. Zde je rozdíl vidět nejpatrněji. Navíc pro přesné porovnání je třeba abychom z baterie RESACS vybíjeli také například pouze 5000 Watty, a to bychom z baterie dostali dokonce více než 12 kWh.

Střídače.

V minulých článcích jsem se dotkli technologií střídačů a pojmům jako AC a DC coupling. Jak již bylo popsáno, nízkonapěťové systémy jsou dnes známy zejména s instalací Victron, které jsou celkem hojně rozšířeny v naší republice, nejčastěji s bateriemi Pylontech a to různých kapacit a modelů. Je obecně rozšířena fáma, že systém na technologii Victron je drahý, nebo spíše dražší než jiné systémy. To do značné míry již neplatí, díky vstřícné cenové politice výrobce a možnosti použití levnějších nízkonapěťových baterií. Tyto systémy jsou lehce dražší, nicméně vyváženo je to spolehlivostí a robustnosti řešení, velkou modularitou a možnostmi rozšíření a různé rekonfigurace systému atd.. Jedinou drobnou nevýhodou tedy zůstává systém DC couplingu, tedy nižší účinnost při dodávce energie ze slunce přímo do spotřeby (rozumějte nižší účinnost cca o 2-3%)

A tu se na trhu objevil

tedy ne že by se tento střídač objevil nyní, ale pomalu a zlehka se objevil v nabídkách instalačních firem. Určitě se nejedná o žádný mainstream, ale věříme že se jím brzy stane. Je to totiž řešení kombinující AC coupling, tedy vysokou efektivitu při dodávce energie přímo z panelů do spotřeby s výhodami nízkonapěťové baterie. Navíc bezkonkurenční asymetrie na úrovní dodávky více než 50% nominálního výkonu do jedné fáze (v případě střídače o výkonu 10 kW je to tedy více než 5000 Watt na fázi) dále robustní transformátorové řešení s vysokou odolností snad vůči všemu, a s velmi příznivou cenou v zásadě srovnatelnou s vysokonapěťovými střídači. Když si k tomu doplníme levnější nízkonapěťové baterie, získáme velmi odolný systém za bezkonkurenční cenu. Ne nadarmo se tomuto systému v některých západních zemích říká Victron Killer. Jelikož nabízí obdobnou robustnost a výhody jako Victron, nicméně za daleko příznivější cenu. Tak doopravdy to úplně neplatí, jelikož Victron stále nabízí daleko větší modularitu, kombinaci s dalšími technologiemi jiných výrobců, mnohem propracovanější monitoring, mnoho programovatelných výstupů v základní ceně, možnosti snadného řízení systému pomocí nadřazených systému jako je Loxone a dalších, tedy otevřený protokol modbus TCP/IP a další…. Ale pokud hledáte systém, který v uvozovkách jen obsluhuje panely na střeše a pracuje s kvalitní baterií, nic lepšího než Deye si asi v současnosti nekoupíte.

Na závěr ještě snad zajímavost k bateriím Voltsmile. Jako zatím jediný nízkonapěťový systém, tedy alespoň nám známý, vyrábí své nizkonapěťové baterie i ve verzi s integrovaným vyhříváním pro teploty pod nulou, čili je možné je umístit i v nezateplených prostorách různých garáží, stodol atd... 

Více zde: