Baterie pro fotovoltaiku: Jak vybrat kapacitu a na co si dát pozor
Fotovoltaické panely vyrábějí elektřinu během dne, kdy ji domácnost nemusí všechnu spotřebovat. Baterie umožňuje přebytečnou elektřinu uložit a využít později, například večer nebo v době, kdy je větší spotřeba elektřiny v domě, než dokáží panely vyrobit. Uložená energie v baterii dokáže vykrývat tyto odběrové špičky. Díky tomu můžete větší část energie vyrobené vlastní fotovoltaikou spotřebovat přímo ve své domácnosti.
Jak ale vybrat správnou baterii? Důležitá není jen její kapacita. Záleží také na spotřebě domácnosti a profilu spotřeby, výkonu fotovoltaiky, kompatibilitě se střídačem i na tom, zda od systému očekáváte také záložní napájení při výpadku elektřiny. Roli hraje samozřejmě i to, zda budeme v budoucnu preferovat tzv. “surfování” na spotovém trhu a dobíjení/vybíjení v závislosti na cenách na spotu.
V tomto průvodci si vysvětlíme, jak baterie pro fotovoltaiku fungují, jaké existují typy, podle čeho zvolit jejich kapacitu a co ovlivňuje jejich životnost i cenu.
Jak funguje baterie u fotovoltaiky?
Princip je poměrně jednoduchý. Fotovoltaické panely vyrábějí elektřinu vždy, když mají vhodné podmínky. Vyrobená energie se může nejprve využít pro aktuální spotřebu domácnosti.
Pokud fotovoltaika v danou chvíli vyrábí více elektřiny, než domácnost potřebuje, přebytečná energie může nabíjet baterii. Uloženou elektřinu pak domácnost využije později, například večer po západu slunce.
Zjednodušeně tedy energie během běžného dne putuje takto:
Když výroba fotovoltaiky nestačí:
Důležité:
- Konkrétní způsob řízení energie ale závisí na nastavení a technickém řešení celé fotovoltaické elektrárny
- Baterie není zdrojem energie. Pouze ukládá elektřinu, kterou do ní systém předtím dodal
Proč se baterie k fotovoltaice používá?
Hlavním přínosem bateriového úložiště je možnost posunout využití vlastní vyrobené elektřiny v čase.
Typickým příkladem je domácnost, která je v průběhu pracovního dne téměř prázdná. Fotovoltaika v tuto dobu vyrábí elektřinu, ale spotřeba domu je nízká. Baterie může část přebytků uložit a domácnost je využije večer, kdy se její členové vrátí domů a spotřeba opět vzroste.
Baterie tak může pomoci:
Funguje baterie při výpadku elektřiny?
Tady je důležité rozlišovat mezi bateriovým úložištěm a záložním napájením.
Samotná přítomnost baterie neznamená, že při výpadku distribuční sítě zůstane domácnost automaticky napájená. Fotovoltaická elektrárna se při výpadku sítě z bezpečnostních důvodů standardně automaticky odpojuje od distribuční sítě.
Pokud chcete uloženou energii využívat také při výpadku, musí být systém zapojen pro záložní neboli back-up provoz. Rozsah zálohy pak závisí na konkrétním návrhu – může napájet jen vybrané spotřebiče či okruhy, případně větší část domácnosti.
Jaké typy baterií se používají u fotovoltaiky?
V domácích fotovoltaických elektrárnách se dnes používají především lithium-iontové baterie. Do této skupiny patří několik různých typů článků vyráběných různými chemickými technologiemi.
Pro domácí fotovoltaiku je významná zejména technologie LiFePO₄ neboli LFP (“lithium-železo-fosfát” - fosforečnan lithno-železnatý).
Oproti starším typům baterií jsou moderní lithiová úložiště vhodná pro opakované nabíjení a vybíjení, neboť to je při každodenním provozu fotovoltaiky běžné.
Při výběru ale není potřeba rozhodovat pouze podle chemického složení článků. Důležité jsou také:
- Využitelná kapacita
- Nabíjecí a vybíjecí výkon
- Kompatibilita se střídačem
- Možnost budoucího rozšíření
- Systém řízení baterie (BMS)
- Záruka a podmínky výrobce
Právě kapacita a výkon nejsou totéž – jejich zaměňování patří mezi časté chyby při výběru baterie. Této problematice se proto budeme podrobně věnovat v další části článku.
Jaké baterie nabízí innogy?
Ve fotovoltaických řešeních od innogy se používají bateriová úložiště Pylontech a GoodWe. Konkrétní model ani kapacitu ale není vhodné vybírat pouze podle značky.
Baterie by měla tvořit s fotovoltaickými panely, střídačem a spotřebou domácnosti i charakterem provozu domácnosti jeden správně navržený systém. Proto se vhodná kapacita i konkrétní řešení určují podle parametrů dané fotovoltaické elektrárny a potřeb domácnosti.
Jakou kapacitu baterie k fotovoltaice zvolit?
Kapacita baterie patří mezi nejdůležitější parametry celého fotovoltaického systému. Udává se v kilowatthodinách [kWh] a zjednodušeně říká, kolik energie dokáže baterie uložit.
Neplatí ale, že čím větší baterii pořídíte, tím lépe. Příliš malá baterie se může rychle naplnit a další přebytky už neuloží. Příliš velkou baterii naopak nemusí fotovoltaika dostatečně využít.
Správně zvolená kapacita by proto měla odpovídat především:
- Výkonu a očekávané výrobě fotovoltaiky
- Množství přebytků
- Celkové spotřebě domácnosti
- Profilu spotřeby během dne
- Požadavkům na záložní napájení
- Případným plánovaným změnám spotřeby, například pořízení elektromobilu nebo tepelného čerpadla
Proto není vhodné určovat velikost baterie pouze podle jednoho údaje, například jen podle roční spotřeby domácnosti nebo pouze podle instalovaného výkonu fotovoltaiky.
Kapacita a výkon baterie nejsou totéž
Tyto dva parametry se často zaměňují, přestože popisují něco jiného.
Kapacita v kWh říká, kolik energie může baterie uložit.
Výkon v kW naopak vyjadřuje, jak velký výkon dokáže bateriový systém v daném okamžiku poskytovat nebo přijímat.
Baterie tedy může mít dostatečnou kapacitu pro večerní spotřebu domácnosti, ale její okamžitý výkon nemusí stačit pro současné napájení několika energeticky náročných spotřebičů.
Oba parametry je proto potřeba posuzovat společně.
Nominální a využitelná kapacita: další důležitý rozdíl
Při porovnávání baterií můžete narazit také na termíny nominální a využitelná kapacita.
Nominální kapacita představuje celkové množství energie, které baterie konstrukčně pojme. Využitelná kapacita říká, jakou část z ní lze při běžném provozu skutečně používat.
Bateriový systém totiž řídí nabíjení a vybíjení tak, aby chránil články a zajistil jejich bezpečný provoz. Rozdíl mezi nominální a využitelnou kapacitou se může u jednotlivých zařízení lišit.
Při porovnávání konkrétních baterií je proto vhodné sledovat právě využitelnou kapacitu uvedenou výrobcem, nikoli pouze číslo v názvu produktu.
Jak vypadá využití baterie během běžného dne?
Ráno
V průběhu dne
Výroba fotovoltaiky zpravidla roste. Pokud je vyšší než aktuální spotřeba domácnosti, přebytečná energie může nabíjet baterii.
Jakmile je baterie nabitá, další přebytky lze podle nastavení systému využít jiným způsobem – například dodat do distribuční sítě nebo řízeně využít v domácnosti.
Později odpoledne
V noci
Jednoduše řečeno:
Proč největší baterie nemusí být nejlepší?
Představme si domácnost, jejíž fotovoltaika vytvoří během běžného slunečného dne po pokrytí vlastní spotřeby například 6 kWh přebytečné energie.
Pokud by měla výrazně větší baterii, neznamená to automaticky, že ji dokáže každý den plně nabít. V zimních měsících, kdy je výroba fotovoltaiky výrazně nižší než v létě, může být její využití ještě menší.
Naopak příliš malá baterie může být v období vysoké výroby brzy plná a další přebytečnou elektřinu již neuloží.
Proto se při návrhu hledá rovnováha mezi výrobou, spotřebou a kapacitou baterie.
Má smysl počítat kapacitu podle výkonu FVE?
Na internetu můžete narazit na jednoduchá pravidla, která doporučují určit počet kWh baterie podle instalovaného výkonu fotovoltaiky v kWp.
Takové pravidlo může posloužit nanejvýš jako velmi hrubá orientace. Dvě domácnosti se stejně výkonnou fotovoltaikou totiž mohou mít podstatně jiný průběh spotřeby.
Domácnost, která velkou část elektřiny spotřebuje už během dne, může mít jiné požadavky na baterii než rodina, která během dne není doma a většinu energie využívá až večer.
Kapacitu baterie je proto vhodné navrhovat podle konkrétního časového průběhu spotřeby energie domácnosti v průběhu dne, ne pouze podle výkonu panelů.
Myslete i na budoucí spotřebu
Do budoucna ji může výrazně změnit například:
- Elektromobil a domácí nabíjení
- Tepelné čerpadlo
- Klimatizace
- Ohřev vody elektřinou
- Rozšíření domácnosti nebo práce z domova
To ale neznamená, že je potřeba preventivně pořizovat co největší baterii. Důležitější může být možnost budoucího rozšíření systému.
Lze kapacitu baterie k fotovoltaice později zvýšit?
Možnost dodatečného rozšíření ale závisí na konkrétním systému. Rozhoduje například:
- Typ baterie
- Kompatibilita nových bateriových modulů
- Střídač a jeho technické podmínky pro připojení bateriových uložišť
- Systém řízení baterie (BMS)
- Podmínky výrobce
Proto není vhodné automaticky předpokládat, že ke každé baterii bude možné za několik let jednoduše přidat další modul.
U systémů GoodWe a Pylontech (ty používá také innogy) se konkrétní možnosti a podmínky rozšíření odvíjejí od zvolené produktové řady a celkové konfigurace FVE.
Jak je to s kapacitou baterie pro záložní napájení?
Pokud má baterie sloužit také jako záloha při výpadku elektřiny, vstupuje do návrhu další otázka: co má během výpadku napájet a jak dlouho?
Jiné požadavky bude mít domácnost, která chce udržet v provozu pouze lednici, osvětlení, internet a několik zásuvek. Jiné dům, který chce napájet větší množství spotřebičů.
V takovém případě proto nestačí řešit pouze kapacitu baterie. Důležitý je také její výkon, výkon střídače, způsob zapojení zálohovaných okruhů a příkony jednotlivých zařízení.
Jak dlouho vydrží baterie k fotovoltaice?
Její skutečnou životnost ovlivňuje zejména:
Co je nabíjecí cyklus?
Jeden cyklus zjednodušeně představuje nabití a následné využití odpovídající plné kapacity baterie. Nemusí přitom proběhnout najednou.
Pokud například během jednoho dne využijete polovinu kapacity a následující den další polovinu, z pohledu celkového množství přenesené energie to odpovídá přibližně jednomu úplnému cyklu.
Počet cyklů, které baterie během provozu zvládne, závisí na konkrétní technologii a podmínkách používání. Proto je při porovnávání baterií vhodné sledovat nejen počet deklarovaných cyklů, ale především záruční podmínky konkrétního výrobce.
Co znamená degradace baterie?
Degradace označuje postupné snižování schopnosti baterie ukládat energii.
Pokud měla baterie jako nová určitou využitelnou kapacitu, po několika letech provozu může být tato hodnota nižší. Jde o přirozený proces, který probíhá u bateriových článků během používání i stárnutí.
Právě proto někteří výrobci ve svých záručních podmínkách nepracují pouze s počtem let, ale také s garantovanou zbývající kapacitou nebo množstvím energie, které baterií během jejího provozu proteče. Například záruční dokumentace GoodWe u některých bateriových řad kombinuje časovou záruku s podmínkami týkajícími se zachování využitelné energie a celkového energetického průtoku.
Kolik stojí baterie k fotovoltaice?
Výslednou cenu ovlivňuje především:
- Kapacita baterie
- Její výkon a typ technologie
- Počet bateriových modulů
- Potřebné příslušenství
- Instalace a konfigurace celého systému
Proto není vhodné porovnávat pouze cenu samotné baterie. Bateriové úložiště je součástí celého fotovoltaického systému a jednotlivé komponenty musí být vzájemně kompatibilní.
Neplatí, že by větší a dražší baterie byla automaticky ekonomicky výhodnější. Jak jsme si ukázali v předchozí části, její kapacita by měla odpovídat výrobě fotovoltaiky a spotřebě domácnosti i případně předpokládanému navýšení energetické náročnosti domácnosti v budoucnu.
Kam umístit baterii k fotovoltaice?
Konkrétní požadavky se liší podle výrobce a modelu. Při návrhu je potřeba zohlednit zejména:
- Povolený rozsah provozních teplot
- Vlhkost a další podmínky prostředí
- Ochranu před přímým sluncem a povětrnostními vlivy
- Požadované instalační vzdálenosti
- Možnost bezpečného přístupu pro kontrolu a servis
Nelze proto obecně tvrdit, že by každá baterie musela být například v technické místnosti nebo že by každou bylo možné bez omezení instalovat venku.
Například GoodWe u řady Lynx D uvádí možnost využití v rezidenčních fotovoltaických systémech a konkrétní instalační požadavky stanovuje v dokumentaci daného zařízení. Řada využívá LiFePO₄ články a je dostupná v několika modulárních kapacitách.
O vhodném umístění konkrétní baterie by proto měl rozhodnout návrh systému a instalační pokyny výrobce. Nemáte dostatek místa? Zvolte plně integrované řešení 5-v-1 od Sigenu.
Bezpečnost baterie nepodceňujte
Bezpečnost ale nezávisí jen na samotné technologii. Důležité jsou také:
Nejčastější otázky k bateriím pro fotovoltaiku
-
Záleží na výkonu a výrobě FVE, množství přebytků a průběhu spotřeby domácnosti. Největší baterie není automaticky nejlepší – kapacita by měla odpovídat konkrétnímu domu.
-
Životnost závisí na technologii, počtu cyklů, teplotě okolního prostředí a způsobu používání. Baterie zpravidla postupně degraduje a snižuje se množství energie, které dokáže uložit.
-
Pouze pokud je systém navržený pro záložní provoz. Samotná baterie automaticky nezajistí napájení domu při výpadku distribuční sítě.
-
Některá modulární bateriová úložiště rozšíření umožňují. Je ale potřeba ověřit kompatibilitu modulů a podmínky výrobce konkrétního systému.
-
Baterie umožňuje využít větší část vlastní vyrobené elektřiny v době, kdy ji domácnost potřebuje. Ekonomický přínos ale závisí na výrobě FVE, spotřebě domácnosti, ceně systému i způsobu využívání uložené energie.
Shrnutí: Jak vybrat baterii k fotovoltaice?
Při výběru baterie se neřiďte pouze její kapacitou nebo cenou. Baterie, fotovoltaické panely a střídač by měly být navrženy jako jeden funkční celek.
Důležité je zohlednit především spotřebu domácnosti a průběh spotřeby během dne, množství přebytků z fotovoltaiky, kapacitu i výkon baterie, kompatibilitu se střídačem, možnost budoucího rozšíření a případný požadavek na záložní napájení.
Správně navržená baterie pak pomůže využít větší část elektřiny vyrobené vlastní fotovoltaikou v době, kdy ji domácnost skutečně potřebuje.