Přichází doba akumulátorů

Podpora fotovoltaiky

Širší uplatnění baterií předpokládá i širší uplatnění OZE. Po striktním zastavení podpory OZE v ČR v letech 2012–2014 začíná apriorní odpor zákonodárců vůči fotovoltaice pomalu polevovat. Instalace v řádu jednotek až desítek kWp stabilitu sítě nijak neohrožují a při rozumně nastavené podpoře by oproti minulosti neměly ohrožovat ani peněženky spotřebitelů elektřiny a daňových poplatníků.

Nově jsou obnovitelné zdroje a akumulátory podporované dvojím způsobem:

• Z programu Nová zelená úsporám, který řídí Ministerstvo životního prostředí. Nová kontinuální výzva pro rodinné a bytové domy byla vyhlášena 22. 10. 2015 a zahrnuje i podporu fotovoltaiky do 10 kWp umístěné na budovách.
• Z programu Operační program Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost (OP PIK), odkud je podpora poskytována firmám, podnikatelům a třeba i družstvům. Podporovány jsou především výrobní společnosti, ICT sektor, výzkum a vývoj, energetika. Kromě opatření pro zvýšení energetické efektivity jsou podporovány také instalace obnovitelných zdrojů energie pro vlastní spotřebu podniku, ale i další nízkouhlíkové technologie (např. akumulace elektřiny, elektromobilita, zpracování a využití druhotných surovin) a mj. i diseminační aktivity (veřejné akce – konference, semináře, workshopy), publikace/metodiky apod.

Pavel Doucha z advokátní kanceláře Doucha Šikola advokáti blíže popsal nové podmínky instalace fotovoltaického systému do 10 kWp. Pro jednoduché instalace bez přetoků (ostrovní systémy) bude možné použít zjednodušeného řízení a u výroben do 10 kWp, které nebudou určené k podnikání, bude majiteli po dohodě s obchodníkem (který přebírá odpovědnost za odchylku) umožněn příjem za přetoky do sítě. Příjem výrobce za dodávku přetoků bude po schválení novely zákona o dani z příjmů tzv. ostatním zdanitelným příjmem (nikoliv příjmem z podnikání).

V závěru dopoledního bloku představil Miroslav Petr ze společnosti Fénix pohled na řešení úsporného bydlení (tzv. standardu 2020) a jeho vliv na stabilitu elektrické sítě. Jedním z klíčových parametrů je spotřeba domů na vytápění. U úsporného otopného systému chytrého domu je nutné řešit mnohem větší flexibilitu, než jakou poskytují klasické modely vytápění. Topení se musí pružně přizpůsobovat počasí, proslunění jednotlivých místností a přítomnosti lidí v nich. Ideální řešení pro tento model má poskytovat sálavé vytápění.

Koncepce Fénixu není jen chytré vytápění, ale dům s hybridní fotovoltaickou elektrárnou (tedy zároveň připojený k síti) a s baterií, aby využíval 100 % elektřiny z vlastní FVE. Připojení k síti je v tomto případě výhodné nejen pro spotřebitele, ale i pro přenosovou soustavu. Při větším rozšíření takových domů by mohly sloužit jako přečerpávací elektrárna, jejíž investiční náklady přitom nese spotřebitel. Systém by pak stabilizoval celou soustavu a jistil ji proti výpadkům.

Jako demonstrační projekt staví Fénix budovu „Fenix Office centrum“, na němž spolupracuje s Univerzitním centrem energeticky efektivních budov (UCEEB). Kromě monitoringu budovy UCEEB připravuje i model předpovědi výroby fotovoltaiky s ohledem na počasí, tak aby se mohl provoz celé soustavy i s „chytrými domy“ lépe plánovat (smart grid). Na vyhodnocování projektu se podílí i lidé z MPO, MŽP a ERÚ.

Přichází doba akumulátorů

Bylo velmi zajímavé mít na jedné konferenci celý blok zaměřený na výrobce a prodejce různých druhů baterií (celkem jich vystoupilo 7). Z prezentací bylo patrné, že velké akumulátory pro domácí a průmyslové využití jsou běžně k dostání, jen to zatím není levné. Cílem výrobců akumulátorů a výzkumníků v tomto oboru po celém světě je vyrobit baterii s vyšší kapacitou v kombinaci s nižšími náklady a pokud možno s nižšími dopady na životní prostředí. Většina jich zatím sází na různé typy lithiových baterií, ve hře jsou ovšem i alternativní technologie jako akumulace pomocí stlačeného vzduchu, setrvačníků, syntetického metanu, vodíku apod.

Aktuální trendy nasvědčují tomu, že snížení ceny se podaří dosáhnout a energie uskladněná v bateriích v řádu několika let dosáhne parity.

Na úvod bloku promluvil Pavel Hrzina z ČVUT o bateriích z hlediska domácího využití. Domácnosti mohou při použití baterií sledovat 3 cíle:

• Posunutí výkonu své FVE (výroba naakumulovaná v poledne se spotřebuje večer. Uživatel tak spotřebuje většinu své vyrobené elektřiny.)
• Stabilizaci sítě (použití baterie na vykrytí špiček spotřeby)
• Autonomní systém (elektřina pouze z vlastního zdroje)

Na každý z těchto cílů bude domácnost potřebovat baterii s jinou charakteristikou. Parametry, které by uživatele měly u daného akumulátoru zajímat vzhledem ke způsobu použití, jsou:

• Životnost baterie (počet nabíjecích cyklů)
• Provozní teplota (vyšší teplota zkracuje životnost baterie)
• Nabíjecí/vybíjecí proudy
• Nabíjecí napětí
• Hloubka vybití

Dnešní (rok 2015) obvyklá cena za kWh kapacity domácí nebo průmyslové baterie je cca 500 €. U dražších baterií cena odpovídá specifickým vlastnostem.

První prezentaci z řad výrobců měla společnost SolarEdge. Petr Klimek kromě představení baterie Tesla Powerwall uvedl i výhody řešení SolarEdge pro fotovoltaiku:

• Jednotlivé panely FVE jsou napojené na výkonový optimizér (DC/DC měnič) a na monitoring. Uživatel ze svých panelů dostane maximum a kromě toho má okamžitý přehled jak o výrobě a stavu své FVE, tak o své spotřebě. To vše je dostupné online.
• Systémy s akumulátorem mají jeden společný střídač pro baterii i pro FVE – systém StorEdge. FVE je napojena přímo na baterii a baterie se pak z hlediska střídače „tváří“ jako další string FVE. AC/DC části systému jsou tak odděleny jedním střídačem, výsledkem je lepší účinnost celého systému. Vše je opět monitorováno a dostupné online.
• Baterie Tesla – SolarEdge bude používat baterie Tesla Powerwall
• Použití inovativního střídače HD-Wave. Oproti dnešním střídačům mají poloviční velikost, hmotnost a nižší cenu, to vše při vyšší účinnosti. Střídače HD-Wave využívají tenkovrstvé kondenzátory a křemíkové tranzistory.

Společnost FITcraftenergy dodává kompletní „all in the box“ elektrická a elektronická zařízení pro využívání obnovitelných zdrojů energie, zejména pro offgrid systémy. Základním stavebním prvkem je moderní akumulátorový modul LA3016 využívající technologii LiFePO4. Tyto moduly lze skládat do větších celků a získat tak zařízení téměř libovolné kapacity. Jednotlivé moduly jsou online monitorované (napětí, teplota i proud) s řízeným nabíjením a vybíjením a bezpečnostně ošetřené – výpadek jednoho modulu neohrozí zbytek systému.

Firma NWT prezentovala realizaci offgrid systému pro náročného zákazníka. Její součástí byly kromě 8kW FVE zejména LiFePO4 baterie Fronius a Fronius Smart meter.

Radek Veber ze společnosti B64, která dodává do ČR vanad-redoxové baterie Gildemeister. Jejich výhodou je velmi dlouhá životnost (prakticky neomezený počet cyklů), velká hloubka vybití, 0–100 %, minimální samovybíjení, ekologická nezávadnost, což je kompenzováno většími rozměry a vyšší cenou (přibližně 1000 €/kWh). Elektrolyt nedegraduje – po skončení životnosti ho lze samostatně prodat. Baterie jsou určené pro průmyslové nebo veřejné nasazení, v elektromobilitě, jako záloha přenosové soustavy apod.

Po vanad-redoxových bateriích došlo na prezentaci dlouho očekávané české revoluční baterie HE3DA (High Energy 3D Accumulator). Kromě společnosti HE3DA se na vývoji 3D baterie podílejí i přední české výzkumné instituce jako Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, ČVUT, VUT nebo Elektrotechnický zkušební ústav. Baterie je revoluční v řadě ohledů:

• Velmi vysoký výkon – nabíjecí a vybíjecí proudy 15–20 c. Standardní typy baterií mají 1–3 c.
• Vyšší bezpečnost – kromě toho, že je baterie odolná mechanickému poškození, se při zkratovém vybíjení ohřeje jen o 20°.
• Nižší náklady – HE3DA má vyvinutý nejen prototyp, ale i výrobní postup, kdy by se náklady na 1 kWh kapacity baterie měly pohybovat okolo 200 €, což je méně než poloviční hodnota oproti tradičním technologiím.

Při instalaci k FVE není u HE3DA potřebný power management systém pro řízení nabíjení a vybíjení baterií. Baterie HE3DA je libovolně škálovatelná – od minibaterií v řádu mWh až po kWh a do budoucna i MWh. Dobrá zpráva je, že u revoluční baterie nezůstává u prototypu, ale její sériová výroba v řádu MWh/měs. by se měla rozjet do konce roku 2016.

Po oznámení parametrů 3D baterie vyplynula její nejspíš jediná nevýhoda – zatím se nedá koupit. Michal Klečka z obchodu i4WIFI se naopak zaměřil na technologie, které koupit lze. Mottem přednášejícího bylo „není důvod na nic čekat, panely, střídače i bezpečné akumulátory osvědčených technologií máme skladem, všichni můžete přijít a hned zítra si koupit vlastní solární elektrárnu, systém na fotovoltaický ohřev vody, nebo alespoň solární panel s mikrostřídačem.“ To vše za rozumné ceny bez ohledu na dotace.

Martin Kolařík z e-shopu ostrovni-elektrarny.cz uvedl rozdíl mezi obvyklou FVE a hybridní elektrárnou. Liší se typem měniče. Staré elektrárny umějí buď odebírat ze sítě nebo z FVE, hybridní měniče umí míchat elektřinu z více zdrojů. Upozornil na fakt, že fotovoltaická elektrárna je dobrá investice, ale v síťovém provozu se jedná o věcné břemeno. Proto je lepší provozovat elektrárnu nezávisle. Ve svém vystoupení dále zmínil možnost optimalizace výkonu solární elektrárny natočením panelů. Obecně se má za to, že ideální orientace panelů je přímo na jih. Tím se ovšem nedosáhne vyrovnaného výkonu, kterého je nejvíc v poledne a nejméně ráno a večer, kdy jsou špičky v odběru. Pokud to prostorové dispozice dovolují, je lepší raději část panelů natočit na jihovýchod a část na jihozápad. Tím dosáhneme nejen rovnoměrnějšího výkonu, ale i úspory na MPP regulátorech, měničích i bateriích. Martin Kolařík ve svém vystoupení rovněž porovnal fotovoltaický a fototermický ohřev vody.

Možnostem zapojení fotovoltaiky se věnoval i Robert Mořkovský z e-shopu solarni-panely.cz. Hybridní systém (tj. využívající současně vlastní zdroj i připojení k síti) umožňuje instalovat menší elektrárnu, než by bylo potřeba na čistý off-grid. Zároveň porovnal párování fotovoltaiky AC/DC.

Petr Správka ze společnosti Lumius představil řídící systém Lumius Smarthome pro efektivnější využití domácích obnovitelných zdrojů. Lumius Smarthome umí zkoordinovat výrobu z vlastních zdrojů s odběrem ze sítě a se zapínáním spotřebičů v domě (lednička, mrazák, vzduchotechnika, tepelné čerpadlo, domácí baterie apod.). Nárůst využití vlastní elektřiny je se systémem Smarthome markantní, 90–100 % bez jakéhokoliv snížení komfortu bydlení. Systém počítá i s akumulací elektřiny a se zapojením elektromobilu. A jak už je u moderních technologií zvykem, vše je monitorované a ovladatelné online. Systém byl prezentovaný na instalaci na chalupě v Lužických horách.

Na závěr konference vystoupila společnost Solar monitor, která se zaměřuje na sledování výroby fotovoltaických elektráren. Radek Šťastný představil modulární systém (tj. skládající se z více komponentů, které lze různě kombinovat), kterým lze různým způsobem řídit a hlídat výrobu vlastní elektrárny. Takto lze například ošetřit, aby maximální výkon solární elektrárny nepřesáhl nastavenou mez anebo je možné svou elektrárnu připojit na systém automatického vykazování výroby pro OTE.