Akumulace elektřiny – srovnání výrobků

V červnu proběhl v rámci mnichovského veletrhu Intersolar také sesterský veletrh EES zabývající se stále žádanějším tématem akumulace energie. Že se jedná o velmi aktuální téma bylo vidět i z počtu vystavovatelů, kterých nebylo o mnoho méně než těch zabývajících se fotovoltaikou.

Autor: David Mužík
Autor je spolupracovníkem redakce a zároveň působí ve společnosti Fitcraft Energy.

Dík veletrhu Intersolar a doprovodnému EES jsme si uvědomili jak velký je rozdíl v tomto odvětví mezi českým a zahraničním trhem. Důvodů je několik, od rozdílně nastavených státních subvencí přes kupní sílu až po úroveň ekologického povědomí.

Abychom tento handicap pomohli alespoň trochu vyrovnat, rozhodli jsme se dát dohromady přehled několika zařízení, která jsou dnes na evropském trhu k dispozici. V přehledné tabulce porovnáme kapacitu, životnost, cenu a další parametry.

Upřesníme také, jak některé údaje správně číst. Nečekejte však žádný kompletní seznam, protože ten by musel být o dost delší. Elektrická akumulační zařízení dnes totiž vyrábí celá řada renomovaných výrobců.

Pionýři

Stejně jako každý nově se rozvíjející obor je i akumulace energie zajímavá pro celou řadu domácích kutilů a chytrých hlav.

Rozhodně máme v úctě jejich mravenčí práci a ceníme si nasazení, se kterým se pouštějí do experimentování a skládání ostrovních systémů a akumulačních zařízení na koleně.

Jejich přínos oboru je nesporný. V našem článku jsme se však zaměřili na komplexní řešení, která jsou nabízena už jako hotové a sériově vyráběné produkty.

Co je všechno potřeba?

Pro vytvoření ostrovního či hybridního systému je zapotřebí krom zdroje energie, např. solárních panelů a baterií také řada dalších elektronických zařízení, která uvádí celý systém do chodu, regulují a řídí jeho korektní fungování. Ať už se jedná o měniče, MPPT nebo třeba přepěťovou ochranu.

Baterie

Výrobci baterií dnes používají celou řadu variací založených ve velké většině na lithiové technologii. Ať už to jsou Li-ion, Li(NiMnCo), Li(NiCoAlO2), či populární LiFePO4, které jsou o něco dražší, ale o to trvanlivější.

Účelem tohoto textu však není porovnání těchto technologií, takže to necháme třeba na samostatný článek. Obecně vzato jen poznamenám, že to, co je nejlevnější, nemusí být to nejlepší řešení.

Vyšší cena baterií mnohdy skrývá přidanou hodnotu, o níž se dozvíte až při bližším prozkoumání (vyšší životnost, možnost hlubokého vybití atd). Také některé baterie či technologie vhodné např. pro automobilový průmysl nemusí svými vlastnostmi odpovídat potřebám akumulace v domácnosti.

Každá aplikace baterií vytváří trochu jiné požadavky na jejich vlastnosti. Nicméně “válka technologií” je v plném proudu a uvidíme, která z nich to v budoucnu vyhraje a stane se tou nejpoužívanější.

BMS

Kvalitní baterie by měly obsahovat BMS, tedy „Battery Management System“, který se stará o jejich bezpečnost, aktivně balancuje mezi jednotlivými články a udržuje celý accupack v co nejlepší kondici.

Kromě toho, že tím chrání baterie a uživatele, prodlužuje také bateriím životnost. BMS v různých formách však většina zařízení obsahuje, neboť I výrobci si musí své baterie hýčkat, chtějí-li dodržet deklarovanou životnost.

Měnič

Měnič je přístroj, který v podstatě přeměňuje stejnosměrný proud dodávaný akumulátory na střídavý. Je zajímavé, že v některých zařízeních jej vůbec nenajdete. Přitom se nemusí jednat o zrovna malé částky.

Měniče osvědčených značek jako Victron nebo Schneider Electric lze pořídit v rozpětí 20 0000 až 100 000 Kč v závislosti na jeho výkonu. Pro Tesla Powerwall, který měnič neobsahuje, jsme v naší tabulce použili měnič SMA, jehož cena je 1540 EUR (41 000 Kč).

U měniče je důležitou vlastností jeho výkon, tedy množství energie, kterou je schopen v jednom okamžiku vydat. Při jeho pořízení je proto potřeba si uvědomit, jaký výkon ve vaší domácnosti běžně využíváte – např. Pračka + TV + lednička + notebook + osvětlení + varná deska + varná konvice – toto zatížení už by 3kW měnič nemusel zvládnout.

MPPT

Dalším důležitým prvkem je MPPT (Maximum Power Point Tracking). Jeho parametry (a tedy I cena) závisí na tom, jaký maximální výkon má použitá fotovoltaika. Jen pro představu MPPT se pohybují přibližně v rozmezí 2.600.- (400 Wp) až 21 tis. (5 kWp).

Obecnou snahou výrobců je přirozeně co nejmenší zatížení spotřebitele tak, aby pokud možno nemusel do celého systému zasahovat a byl skutečně jen uživatelem. Firma tedy vyrobí komplexní „plug and play“ zařízení, ke kterému stačí připojit fotovoltaické panely a o nic se nestarat.

Takové zařízení prozatím vyrábí jen česká společnost Fitcraft Energy. Ostatní výrobci z naší tabulky ponechávají zákazníkům volbu při výběru MPPTrackeru, neboť jeho parametry závisí na použitém fotovoltaickém výkonu.

Kapacita

Pro naši tabulku jsme použili zařízení, která si přibližně odpovídají kapacitou a jsou určena pro rezidenční využití – tedy nepříliš energeticky náročný rodinný domek.

Výrobci přitom samozřejmě vyrábějí širší škálu akumulačních zařízení až do 200 kWh a někdy i výše. Tím, že jde výrobky kombinovat a zapojovat do řetězců, lze ve finále docílit opravdu úctyhodných kapacit (až v MWh).

Zda bude kapacita nabízená výrobci postačovat, už si musí uživatel spočítat sám. Každý používáme jiné spotřebiče, máme jinou energetickou náročnost. Nejlepším řešením bude podívat se na vyúčtování od dodavatele elektřiny a podle celkové spotřeby si přibližně spočítat tu denní.

Pokud potřebujete poradit, není jistě problém obrátit se na energetického poradce či přímo na výrobce, kteří vám správné řešení rádi navrhnou. Upozorňujeme, že v některých případech existuje rozdíl mezi kapacitou udávanou (zdánlivou) a skutečnou, tedy reálně využitelnou.

Pro představu, energie 6 kWh uložená v akumulátorech by dokázala pohánět :

• 1000 VA kotoučovou pilu nepřetržitě po 6 hodin,
• příklepovou vrtačku s příkonem 650 VA po 9 hodin,
• 100 W žárovku po 60 hodin,
• LED TV 121 cm (Samsung) po 5 dní
• a úspornou chladničku A+++ (Gorenje) dokonce 14 dní.

Co znamená životnost

Tady je potřeba hned na začátku vyvrátit resp. upřesnit jeden mýtus. Tím je životnost udávaná vs. reálná. Životnost baterií je udávána v cyklech, tedy plné nabití + vybití = jeden cyklus. Jinak to ani nejde, každý uživatel bude mít jiné využití, jinou zátěž.

Je zde ovšem jedna důležitá okolnost. Životnost baterií se udává pro uchování 100 % jejich kapacity. Baterie tedy po uplynutí životnosti udávané výrobcem nepřestanou být funkční, pouze klesne jejich využitelná kapacita.

Nic tedy nebrání tomu používat baterie dál. Pokud vám snížená kapacita vyhovovat nebude, stačí vyměnit batterypack a zařízení může fungovat dál.

Různé varianty lithiových technologií (LiFePO4, Li-Ion, apod) jsou poměrně nová technologie a ověření jejich skutečné životnosti lze až po opravdu proběhnutém testování. Při nepřetržitém testování, kdy se články neustále vybíjejí a nabíjejí lze za den provést až 3 cykly (cca 1000 cyklů/rok). K tomuto faktu přistupují výrobci baterií různě.

Někteří zveřejňují pouze proběhnuté testování, jiní si trochu přisadí, nebo zaokrouhlí a jsou I tací, kteří předbíhají dobu. Setkali jsme se na veletrhu s výrobcem, který udával životnost 10 000 cyklů s tím, že na konci očekává cca 70 % původní kapacity.

Český výrobce Fitcraft Energy udává životnost 4000 cyklů, přičemž poslední údaje z testování udávají po 5000 cyklech zachování 95 % kapacity. Pokud budeme nabíjet jednou za den, životnost 4000 cyklů znamená přes 11 let.

Takže co s tím? Významný faktor, který ovlivňuje užitnou hodnotu výrobku a který je potřeba odrazit v ceně a přirozeně také v záruce, je nejasný. Řešení je opět různé.

Někteří výrobci nechávají riziko na zákazníkovi, jiní naopak dopředu počítají s výrazným poklesem výrobní ceny lithiových článků a případné reklamace v budoucnu berou jako součást podnikatelského rizika.

Vytvářejí tak v zákaznících pocit jistoty a podporují jeho ochotu ke koupi. Záruční doba akumulačních zařízení se tak pohybuje od klasických minimálních 2 let po 7 až 10 let, přičemž někteří výrobci nabízejí možnost záruku za poplatek dokonce ještě prodloužit.

Záložní zdroj s přidanou hodnotou

Většina výrobků elektrické akumulace je určena k aplikaci v rezidenční oblasti. Odpovídá tomu technické provedení, design a uživatelská přístupnost. Jsou však také zařízení, která se zaměřují na využití ostrovních systémů např. V průmyslu, stavebnictví nebo zdravotnictví.

Ta musí být například odolná prašnému prostředí, povětrnostním vlivům a díky aktivnímu chlazení také lépe odolávat teplotním výkyvům. Jsou pak ideálním řešením pro nejrůznější živelné či humanitární katastrofy, kde je potřeba během chvíle vytvořit energetický zdroj např. Pro polní zdravotnická zařízení.

Do budoucna by také podobná akumulační zařízení mohla nahradit často drahé a jednostranně využitelné elektrocentrály nebo třeba UPS. Pořizovací cena UPS je mnohdy velmi vysoká a přitom se k „akci“ dostanou jen na pár sekund či minut ročně. Velkokapacitní akumulátory jsou oproti tomu v zápřahu nonstop a role UPS je pro ně v podstatě jen rolí vedlejší.

Další vlastnosti nabízených zařízení pak závisí na jejich praktickém využití. Mohou být součástí komplexního energetického řešení a být napojeny na nejrůznější elektronické systémy chytrého domu. Pomocí aplikace v telefonu je pak sledována spotřeba, akumulace, výroba elektřiny, její distribuce v domácnosti (např. RWE HomePower Storage Eco).

Jiní výrobci nabízejí zase nabíjení baterií z různých dalších zdrojů energie – větrných či vodních elektráren, dieselových agregátů a samozřejmě také přímo z distribuční sítě (např. Savebox od Fitcraft Energy). Takové produkty jsou vhodné pro odloučené lokality kde je distribuční síť nestálá nebo vůbec žádná.

Velkou perspektivou je také použití akumulátorů pro dobíjecí stanice elektromobilů. Ať už stanice veřejné či domácí. V kombinaci s vhodně dimenzovanou fotovoltaikou může být tato varianta pro maloodběratele ekonomicky velmi zajímavá a umožnit tak například v létě zcela bezplatný a v zimě velmi levný provoz vozidla.

VYBRANÉ PRODUKTY A JEJICH PARAMETRY

* Měnič SMA (cena 1543€) pouze pro ilustraci, protože cena udávaná výrobcem je bez měniče
Pozn.: Ceny výrobků jsou pouze orientační a vycházejí ze situace na německém trhu z první poloviny tohoto roku.

Vyplatí se mi to?

To je samozřejmě otázka, která napadne každého, kdo o vytvoření ostrovního či hybridního systému někdy uvažoval. Zde hraje roli několik faktorů – ekonomických, ekologických a někdy i čistě osobních (třeba touha po nezávislosti).

Vezmeme-li čistě ekonomickou stránku věci, pak návratnost závisí na využití akumulačního zařízení v praxi, na spotřebě konkrétního uživatele. Závisí také na životnosti zařízení, pořizovací ceně a energii, kterou za dobu své životnosti dokáže akumulovat (tzn. Kolik energie bychom si jinak museli koupit od distributora).

Díky komplikované definici pojmu životnost (viz. výše) je předběžnou kalkulaci nejlepší počítat s výrobcem udávanými údaji a brát ohled na fakt, že ve skutečnosti bude akumulovaná energie (resp. životnost baterií) ještě o mnoho delší. S konkrétní kalkulací na míru už však jistě poradí každý z výrobců či nejrůznějších energetických poradců.

Závěr

Obecný vývoj energetiky k decentralizaci distribuční soustavy na nezávislé či polozávislé jednotky je dnes již zcela zřejmý. I nejistá ekonomicko-politická situace tomuto trendu spíše nahrává, než aby mu škodila.

To, že si tuto skutečnost uvědomují energetické společnosti potvrzuje i fakt, že například skupina ČEZ vytvořila speciální investiční dceřinnou společnost, jejímž prostřednictvím chce nakupovat zajímavé společnosti a startupy zabývající se novou energetikou a investovat do nich.

Také české Ministerstvo průmyslu a obchodu s tímto odvětvím počítá a v rámci investičních pobídek pro podnikatele programu „OPPIK POP3 Nízkouhlíkové technologie“ patří akumulační zařízení mezi uznatelné náklady. Jsou-li součástí komplexního energetického řešení, lze na ně získat dotaci 50 až 70 %.

Odvětví akumulace energie (energy storage) je sice stále v počátcích, ale porodní bolesti již má dávno za sebou. Aplikace v praxi jeho ekonomickou i ekologickou efektivitu dostatečně prokázala a pro ty, co se rádi dívají do budoucna, je jasnou cestou. Věříme, že tomu tak bude v brzké době i u nás.