Uvažujete o stavbě domácí fotovoltaiky? 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
- Výkon solárních panelů
- Kapacita baterií pro solární panely
- Nabíjení a vybíjení baterií
- Typy baterií pro solární panely
- Kritéria pro výběr baterie: Jak správně vybrat?
- Instalace a údržba baterie: Praktické rady
- Firmy a kalkulace
Význam baterií pro solární panely
Fotovoltaické elektrárny přinášejí řadu let úspory mnoha domácnostem a zároveň šetří životní prostředí. Popularita solárních systémů v posledních měsících ještě vzrostla, především v důsledku drahých energií. Základní účel fotovoltaiky je jasný – převod slunečního záření na elektrickou energii.
Problém spočívá v tom, že solární systém energii vyrábějí jen přes den, když svítí slunce. Naopak hlavní spotřeba ve většině domácností nastává večer po příchodu z práce. A právě tento nesoulad mezi časem výroby a spotřeby řeší baterie, která uchovává přebytky energie. Tu pak lze využít až ve chvíli, kdy je skutečně potřeba.
Výkon solárních panelů
K výrobě elektrické energie ze slunečního záření slouží solární panely. Jejich výkon musíte zvolit především s ohledem na typickou spotřebu. Výkon se uvádí v jednotce označené Watt-peak (Wp). Vyjadřuje výkon panelů při standardních testovacích podmínkách, které počítají mimo jiné s intenzitou slunečního záření 1000 wattů na metr čtvereční a teplotou článků 25 stupňů Celsia.
Jeden instalovaný kilowatt-peak v českých podmínkách vyrobí zhruba jednu MWh elektřiny ročně. Výkon jednoho panelu běžně dosahuje 400 Wp. Do reálného množství vyrobené energie ale vstupuje více aspektů, například:
- poloha domu
- orientace panelů
- sklon panelů
- zastínění
- množství slunečního svitu a mnohé další
Kapacita baterií pro solární panely
Výkonu fotovoltaiky musí být přizpůsobena kapacita akumulátoru. Tyto dva údaje by měly být alespoň v poměru 1 : 1, což je minimální hranice, aby vznikl nárok na dotaci z programu Nová zelená úsporám. Obvykle se však doporučuje, aby kapacita baterie odpovídala zhruba dvojnásobku výkonu elektrárny. Kapacita akumulátorů se uvádí v kilowatthodinách (kWh). Na každý kWp výkonu by tedy měly připadnout zhruba dvě kWh kapacity úložiště.
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.
Olověné akumulátory
Olověné baterie představují starší řešení využívané zejména v začátcích fotovoltaiky. Jejich hlavní nevýhoda spočívá v kratší životnosti. Starší modely zvládly jen okolo šesti set nabíjecích cyklů. Modernější olověné baterie sice tento deficit dokázaly z velké části odstranit, ale další nedostatky zůstávají.
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.
Lithium-iontové baterie
Baterie známé pod zkratkou Li-ion vyřešily mnoho problémů spojených s olověnými zdroji. Jsou menší, lehčí, mají vyšší kapacitu a nabízejí až desetinásobnou životnost. Tyto benefity se pochopitelně projevují v pořizovací ceně. V rámci lithium-iontových baterií narazíte na různé varianty, které se liší chemickým složením. Nejčastěji se používají akumulátory:
- LMO (lithium-mangan oxid)
- NMC (lithium-nikl-mangan-kobalt oxid)
- NCA (lithium-nikl-kobalt-hliník oxid)
- LFP (lithium-železo-fosfát)
Lithium-železo-fosfátové baterie (LiFePO4)
Nejvyužívanější je v současnosti poslední uvedený typ – lithium-železo-fosfátové baterie. Vyniká dlouhou životností, bezpečným provozem a stabilitou při teplotních výkyvech, což je v českých podmínkách velmi důležité. Jedinou drobnou nevýhodou je, že vyžaduje zabudovaný ochranný obvod proti přehřívání.
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?
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 panely vyrobí. Nicméně účinnost lithium-iontových baterií je velmi vysoká, zhruba 95 až 98 procent. Účinnost olověných baterií bývá okolo 80 až 85 procent.
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.
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.
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.
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.
U jakých firem vybrat?
Online cenovou nabídku na instalaci solárních panelů si můžete nechat vypočítat například u firem:
