Málo panelů a malé baterky, a jejich kombinace ve FVE

Mít možnost vyrábět si sám elektrickou energii láká mnohé majitele rodinných domů a chat, avšak mnozí se potýkají s nedostatkem financí na dobrou a výkonnou elektrárnu. Anebo mají malou či nevhodně orientovanou střechu, na kterou se dostatečný počet panelů nevejde. Je možné i tak vlastní elektřinu vyrábět a smysluplně využívat v domácnosti?

V zásadě není problém vyrábět elektřinu ze slunce, ale problém může být získat dostatečné množství elektrické energie tak, aby byla použitelná v domácnosti. Tedy aby nebyl omezován provoz elektrospotřebičů, aby netrpěl komfort domácnosti a aby úspory na platbách za energii byly reálné a dosažitelné.

Přičemž pod pojmem „dostatečné množství“ rozumíme jednak schopnost elektrárny napájet spotřebiče potřebnou dobu ale i schopnost elektrárny zásobovat elektřinou spotřebiče s určitým příkonem. Uvedeme pro názornost příklady.

Máme-li elektrický bojler se spirálou 2000 W, tak elektrárna s měničem o maximálním výkonu 1000 W nebude schopna ohřát vodu. Respektive v případě odporových spotřebičů (bojler, olejový radiátor a podobně) to měnič „potáhne“, jen vše půjde na nižší výkon, tedy méně tepla, delší ohřev. A trvalé zatěžování měniče, co mu na životnosti nepřidá. Elektrospotřebiče s elektromotory se pravděpodobně ani nerozeběhnou se slabším měničem a jestli ano, při zátěži se měnič vypne na přetížení.

Podobná situace nastane, máte-li sice dostatečné výkonný měnič na 230 V i s rezervou, ale elektrárna nedokáže poskytnou příslušnou energii. Zbytečné dá měnič 2000 W do cirkulárky, když sám dostane jen 1000 W z elektrárny, na tom prkna nenařežete.

Další problém „slabé“ elektrárny je, že sice měnič dá 2 kW, protože na to má „šťávu“, ale ne na dvě hodiny, které jsou potřeba na upečení kuřete v elektrické troubě, takže oběd nepřipravíte, a nedopečené kuře jíst nechcete.

Jaký kompromis baterií a panelů?

Z předchozího textu je jasné, že fotovoltaickou elektrárnu je potřeba navrhovat s ohledem na spotřebiče, které zamýšlíte s ní napájet. Přitom vůbec nemusí být pravidlem, že FVE musí napájet celou domácnost. Jako v ostatních článcích i v tomto předpokládáme, že uvažujeme o ostrovní solární elektrárně, bez připojení k distribuční síti, která vám jen komplikuje život. A bez ohledu na propagační materiály dodavatelů dotačních FVE anebo distribučních společností elektrické energie, nedotační ostrovní elektrárna anebo připojení jen části vašich objektů na vaši elektrárnu vůbec není protizákonné.

Máte prostor na dostatek solárních panelů

Střecha nemusí být otočená jen na jih, aby dávala dost výkonu. I jihovýchod nebo jihozápad jsou dobrou pozicí, ideální je kombinace východ, jih a západ. Tak elektrárna, za předpokladu, že svítí slunce, vyrábí téměř celý den. Je-li ráno zamračeno a odpoledne jasno, východ moc nedá, zato jih a západ to potáhne. A naopak. Takže celková denní výroba může být víc, než jen s panely otočenými na jih.

Přičemž dostatek panelů může znamenat dostatek energie pro elektrárnu. Slůvko může je důležité, protože to vždy nemusí být tak. Výkon panelů závisí od osvitu, tedy intenzity slunečního záření, úhlu a sklonu panelů vůči slunci a také od hustoty oblačnosti a teploty vzduchu. Takže skupina dvaceti panelů řekněme 500 Wp individuálního výkonu může znamenat 10 000 W výkonu, ale jen v ideálních podmínkách. V praxi bude výkon sestavy kolísat někde mezi 8 kW a 1 kW. A to jak v rámci jednotlivých měsíců, tak klidně i v rámci jednoho dne. Záleží od aktuálního počasí.

Takže za slunečného dne můžete provozovat se silným měničem všechny elektrospotřebiče v domácnosti a nebude problém ani s nedostatkem teplé vody ani s nedopečeným kuřetem. Kdyby i náhle přišel mrak, za pár minut je pryč a krátkodobý pokles výkonu z panelů pokryje připojený akumulátor. Který nemusí být velký, jelikož panely dávají po většinu roku dostatečný výkon už od rána až do soumraku.

Když je však oblačný den a výkon panelů redukovaný, je potřebné zvážit pořadí zapínaných spotřebičů a zejména jejich současný běh. Opět příklad. Běžná automatická pračka po naplnění a zapnutí nejprve ohřívá vodu v pračce, nejčastěji spirálou s příkonem 2000 W. A po ohřátí vody už jen pere a máchá, na co potřebuje příkon od 100 do 400 W. Chcete-li si při tom uvařit kávu pomocí rychlovarné konvice, kterých příkony bývají 2 kW, ale nezřídka i 3 kW, tak byste měli raději počkat, než pračka vodu ohřeje. Kdy to bude, se časem naučíte odhadovat, ale na začátek vám pomůže monitoring, který je součástí každé elektrárny. Nemusíte koukat na „budíky“ přímo v elektrárně, stačí v aplikaci na mobilu anebo na tabletu na zdi v kuchyni, abyste lépe využívali svou elektrárnu a její energii bez plýtvání i bez přetěžování. Stejně tak s pečením buchet v elektrické troubě byste měli počkat, až se dovaří oběd na elektrickém vařiči, nevaříte-li ho na plynovém.

Není-li dost místa na instalaci solárních panelů, potom máte jedinou možnost.

Dostatečné velký akumulátor FVE

Dost energie pro měnič a na něj připojené elektrospotřebiče v domácnosti může pocházet i z akumulátoru. Výhoda takovéto výroby elektrické energie je to, že nezáleží na tom, zda slunce svítí anebo ne. Tedy je jedno, je-li jasný den nebo prší, případně zda je noc. Dostatečné nabitý akumulátor poskytne dost energie. Velikost akumulátoru záleží od dvou parametrů.

Jak velký proud má poskytovat

Tedy jaký výkon požadujeme od měniče pro spotřebiče. Parametrem je velikost proudu z akumulátoru dodávaného vůči kapacitě akumulátoru. Čím je akumulátor menší a proud větší, tím horší pro akumulátor, i když se vybíjecí proud může nacházet v rozmezí udávaném výrobcem akumulátoru. Malý akumulátor při větším proudu se ohřívá, tím roste jeho vnitřní odpor a snižuje schopnost dodávat proud i se takto snižuje efektivní kapacita, tedy výdrž akumulátoru dodávat proud do měniče. Co je však nejhorší, výrazně to ovlivňuje životnost akumulátoru. Jednoduchým zdvojnásobením jeho kapacity můžete například dosáhnout nejen prodloužení času, po který dodává proud, ale i prodloužit jeho životnost klidně na pětinásobek původní hodnoty. A tedy nemusíte měnit malý drahý akumulátor po třech letech jeho přetěžování, ale až po patnácti jeho běžného používání. Za dvojnásobek ceny.

Jak dlouho má proud poskytovat

Tedy jak dlouho má akumulátor vydržet napájet měnič pro domácnost při standardním využívání elektrospotřebičů. U malého akumulátoru a nějakého standardního počtu solárních panelů se vám lehce může stát, že odpoledne po návratu z práce zapnete spotřebiče v kuchyni i koupelně, měnič a akumulátor jsou schopni energii dodávat, ale po dvou hodinách je po ní, baterie je téměř vybitá. Ale už je večer a panely ze střechy do elektrárny už nedodávají žádnou elektřinu. Co teď? I navzdory investici do své fotovoltaické elektrárny dále nakupujete elektřinu od dodavatele.

Takže velikost akumulátoru je potřeba dimenzovat na základě toho, jaké spotřebiče a jak dlouhou dobu má napájet. Některé malé elektrárny jsou projektované tak, aby akumulátory byly schopné napájet domácnost od soumraku do svítání, protože se počítá s jejich opětovným nabíjením z panelů po východu slunce. Ale když bude ráno pršet? Proto někteří majitelé elektráren osazují akumulátory takové velikosti, aby vydrželi napájet domácnost dvě noci a jeden den mezi nimi s nepříznivým počasím. A když chcete „být za vodou“, tak byste měli zvládnout tři takovéto dny anebo, s úsporným opatřením v domácnosti, i pět dnů. Samozřejmě od jara do podzimu, protože v zimě je slunce málo a soběstačnost je v zimě enormně drahá záležitost.

Ale pořád to nejsou všechny parametry minimálního akumulátoru.

Aby solární panely akumulátor nezničily

Tak jak je potřebná minimální kapacita akumulátoru, aby nebyl zničen maximálním požadovaným proudem měniče při výrobě elektrického napětí 230V pro domácnost, tak je potřeba počítat i s rizikem jeho poškození či snížení životnosti moc velkým nabíjecím proudem. Tedy situací, kdy je na střeše hodně panelů, ale v strojovně malý akumulátor. Jen málo regulátorů nabíjení dokáže celkový výkon ze střechy omezovat podle přání majitele elektrárny, aby nepřebíjel akumulátor. Zároveň to ale může znamenat snížení celkového výkonu elektrárny, tedy i omezení pro měnič. A proč jste tedy dávali na střechu tolik panelů?

Takže výpočtem z pohledu výše uvedených třech limitů dojdete k nejmenší vhodné kapacitě akumulátoru. Co neznamená, že nemůžete osadit větší kapacitu. Technicky to ničemu nevadí, ani akumulátoru, ani měniči ani regulátoru s panely.

Optimální řešení FVE

Skutečně optimální řešení, aby vaše FVE dodávala elektrický proud celé domácnosti 12 měsíců, 365 dní 24 hodin denně zřejmě neexistuje. Respektive neexistuje v rozumném cenovém rozpětí. Je jen málo solárníků, kteří mají elektřinu skutečné po celý rok, drtivá většina v zimních měsících, i když jen na pár dní v roce, nakupuje elektřinu od distributora. Sněhovou kalamitu, zasněžené panely, inverzní oblačnost a jiné přírodní úkazy není možné vyloučit a tehdy budete rádi za 3% nominálního výkonu z panelů. A režie elektrárny, tedy vlastní spotřeba měniče, jištění a monitoringu může hravě tuto výrobu „sežrat“ pro sebe, takže pro domácnost toho moc nezůstane.

Jistým řešením je diverzifikovat nosiče energií. V létě můžete elektřinu využívat na vaření, pečení, ohřev TÚV nebo bazénu, pohon klimatizace a všelijakých civilizačních vymožeností, ale s blížícím se zimním slunovratem je dobré některé aktivity přesunout k jiným zdrojům. Například vařit a péct na dřevě ve sporáku. Topit plynovým kotlem. A chovat se z pohledu spotřeby elektřiny úsporně. Po únoru se už můžete opět „rozšoupnout“ a přestat využívat plyn či dřevo. Protože důležité není ušetřit na elektřině, ale mít celkové náklady na všechny energie v domácnosti nízké. A v tom může být i menší solární elektrárna velmi významná.