Fotovoltaická elektrárna, část 4 - baterie

Doba již pokročila, k dispozici jsou již další typy skutečně hybridních měničů s asymetrickým zatížením fází - třeba Goodwe. Také se změnily požadavky na baterie - novější měniče jdou cestou vysokonapěťových baterií. To znamená, že baterie (moduly) nejsou zapojeny paralelně, ale sériově. Z pohledu konstrukce měniče je to levnější řešení - nejsou třeba tak silné dráty od baterií k měniči - proud je několikrát nižší. Výrobce se ohání vyšší účinností, ale tohle je spíš marketingový argument.
Na druhou stranu je tu zase vyšší cena baterií, protože potřebujete další jednotku, která bude hlídat a vyvažovat jednotlivé sériově zapojené baterie. V případě vysokonapěťových baterií se olověné akumulátory obvykle nepoužívají.

Z mého pohledu přináší sériově zapojené baterie jednu velkou nevýhodu - jakmile degraduje jeden modul, projeví se to na celé baterii. To u paralelně zapojených baterií nenastane.

Co je to bateriový modul

Modul je více článků, které jsou zapojeny a zavřeny v jedné krabici. Jsou zapojeny obvykle sérioparalelně, s nominálním napětím 48V, obvykle interně obsahují balancování článků (BMS) a hlídání článků (PCB). Moduly se pak propojují jak výkonově, tak i datově. Jsou schopny komunikovat s řídícím modulem nebo externí řídící jednotkou a informovat měnič o stavu nabití a stavu modulu. Tím může měnič lépe řídit nabíjení.

Olověné články

Obvykle se používají hlubokovybíjecí články buď gelové nebo AGM. Pokud budete chtít použít k fotovoltaice olověné baterie, použijte balancery a desulfátor. Prodlouží to životnost a udrží kapacitu olověné baterie. Pokud vám to nedodá dodavatel, dá se to pořídit za slušný peníz v Číně.

Výhody:

- jsou levné - největší a snad i jediná výhoda.

Nevýhody:

- omezený nabíjecí proud - to znamená delší doba nabíjení
- využitelná kapacita asi 35% nominální kapacity
- malý počet cyklů ve srovnání s ostatními technologiemi
- nižší účinnost - do baterie je třeba "nacpat" pro nabití mnohem víc energie

LiFePo4 baterie

Osobně dávám přednost u domácí fotovoltaiky LiFePo4 článkům před LiOn technologií. Jsou bezpečnější, zvlánou větší počet cyklů. Do budoucna se dle mého názoru začnou používat články založené na Lithium-Titanu. S jejich desetitisíci cykly už jsou skoro věčné.

Výhody:

- vysoký vybíjecí i nabíjecí proud
- snadná rozšiřitelnost - pokud vám kapacita nestačí, přidáte další modul
- vysoký počet cyklů - výrobce deklaruje až 6000 cyklů
- využitelná kapacita až 80% nominální kapacity

Nevýhody:

- cena

Rozdíly v praxi

Srovnáváme obdobný den - srpnové pondělí.
1. olověné akumulátory 4ks 200Ah. Celkové napětí 48V, celková kapacita 9,6kWh
2. LiFePo4 Pylontech 5ks 2,4Kwh. Celkové napětí 48V, celková kapacita 12kWh

Graf z pohledu využití fotovoltaiky u olověných akumulátorů. Je tu jasně vidět delší doba nabíjení v důsledku nižšího nabíjecího proudu (nabíjení končí až v 13:30)

Graf z pohledu využití fotovoltaiky u LiFePo4 akumulátorů. V důsledku lepšího využití energie a vyššího nabíjecího proudu je baterie nabitá již v 10 hodin.

Graf z pohledu spotřeby u olověných akumulátorů. I přes léto baterie nevydržela celý den.

Graf z pohledu využití fotovoltaiky u LiFePo4 akumulátorů. Druhý den ráno stav 52%, tedy dostatečná rezerva.

Proč jsem přikročil ke změně akumulátorů

Původně jsem počítal s tím, že olověné akumulátory vyměním tak za 3 roky po skončení jejich životnosti. Očekával jsem, že by se mohly objevit použité akumulátory z elektromobilů, které by se daly využít jako úložiště pro fotovoltaiku. Vzhledem k politické situaci (USA vs Čína, ve které se většina lithiových baterií vyrábí) jsem přikročil k výměně, dokud jsou baterie k dispozici za příznivou cenu.
Svého rozhodnutí nelituju. LiFePo4 jsou k fotovoltaice jako úložiště mnohem vhodnější. Snadno se dají rozšiřovat dokoupením dalšího modulu. Využitelnost energie je mnohem vyšší. Soběstačnost nyní dosahuje více jak 92%. To znamená, že místo spotřeby kolem 200kWh měsíčně je spotřeba vůči dodavateli energií kolem 13kWh měsíčně.

Další díly článku

Fotovoltaická elektrárna 1 - úvod
Fotovoltaická elektrárna 2 - měnič a baterie
Fotovoltaická elektrárna 3 - výkup elektřiny
Fotovoltaická elektrárna 4 - baterie
Fotovoltaická elektrárna 5 - po roce provozu

a bonusová kapitola:
Fotovoltaická elektrárna v Černých ovcích