Jak se daří odvětví průmyslových a domácích akumulátorů - 1. část

Trendy

Na úvod vystoupil František Vašek ze společnosti Innogy (dříve RWE) hlavního partnera konference. Množství změn a příležitostí přicházejících s decentrální energetikou je natolik velké, že zavedené značce RWE stálo na tuto oblast vytvořit samostatnou skupinu pod novým jménem. Ale zatímco v ČR je trh s akumulátory zatím v plenkách, v Německu je to již plnohodné průmyslové odvětví. Tamní situaci přiblížil zahraniční host konference, Kai-Philipp Kairies z technické univerzity v Aachenu.

Trh pro baterie je v Německu trojí:

• domácí instalace v kombinaci s fotovoltaikou,
• průmyslové instalace,
• elektromobilita.

Domácích systémů s fotovoltaikou je v Německu přibližně 20 000. Umožnují používat elektřinu z vlastní výrobny i večer a v noci, čímž uživateli snižují účet za elektřinu. Domácí baterie se nabíjí přes poledne, kdy je výroba z fotovoltaiky nejvyšší, čímž se snižuje zatížení sítě v tuto denní dobu. S rostoucí poptávkou stoupá i počet dodavatelů, zlepšují se technologie a klesají ceny. Od roku 2013 klesly u olověných baterií zhruba o pětinu, u lithiových baterií pak dokonce o polovinu. Díky vývoji cen se změnila i převládající technologie domácích úložišť. Zatímco až do poloviny roku 2014 instalacím dominovaly olověné baterie, následoval prudký obrat a od roku 2015 již jasně převládají lithiové baterie. Mezi největší dodavatele těchto systémů v Německu patří firmy Sonnen, Senec a SMA.

Zdroj: Kai-Philipp Kairies

Na průmyslové úrovni slouží baterie zejména pro sladění proměnlivé výrobou OZE s proměnlivou poptávkou po elektřině. Roli hlavního vyrovnávacího zdroje momentálně hrají vedle přečerpávacích elektráren také klasické elektrárny na fosilní paliva. Ty ovšem musí běžet nepřetržitě a na plný výkon nabíhají v řádu minut až hodin. Baterie zde mají výhodu rychlejší odezvy a krátké doby výstavby.

V Německu zatím stojí 160 MW záložních bateriových zdrojů. Převážně používají lithiové baterie, ale experimentuje se i s alternativními zdroji, např. 13MW úložiště Daimler, které se skládá z použitých baterií z elektromobilů.

Univerzita v Aachenu má potom své vlastní výzkumné 5MW úložiště zvané M5bat skládající se z pěti druhů baterií – dvou druhů olověných a tří druhů lithiových. Kromě toho, že funguje jako úložiště pro místní síť vysokého napětí, slouží také pro testování. Testuje se jednak využití jednotlivých bateriových technologií pro skladování energie, jejich výkon za různých podmínek, životnost atd. a zároveň možnosti obchodování se záložní a vyrovnávací kapacitou.

Elektromobilů aktuálně jezdí v Německu zhruba 12,5 tisíce.

Technologie

Na konferenci se představilo několik bateriových technologií. Mezi nimi nemohla chybět nadějná česká technologie HE3DA a její vynálezce Jan Procházka. Mezi jeho novinky patří demonstrační systém HE3DA, na němž společnost prezentuje své řešení pro fotovoltaické elektrárny, které neobsahuje battery management. Baterie se při kolísání odběru nebo výroby z fotovoltaiky zvládá sama přepínat z nabíjení do vybíjení a naopak.

Druhou novinkou je pilotní sériová výroba baterií HE3DA v Praze Letňanech, která se rozběhla v prosinci 2016. Poznatky z pražského výrobního procesu budou následně uplatňovány ve větším závodě v Horní Suché ve Slezsku.

Další představenou technologií byly domácí průtočné domácí baterie ZCell od společnosti Red Flow. Mezi výhody průtočných baterií patří:

• prakticky neomezený počet cyklů,
• schopnost dlouhodobého uložení energie při téměř nulovém samovybíjení,
• možnost nepravidelného vybíjení a nabíjení, včetně vybití až "do nuly" bez poškození baterie,
• bezpečnost - elektrolyty jsou nehořlavé a baterie je recyklovatelná.

Hlavní nevýhodou průtočných baterií dosud byla velikost, která je předurčovala zejména pro průmyslové aplikace, ale ZCell na bázi bromidu zinečnatého jsou k dispozici v relativně kompaktním balení s kapacitou 10 kWh, které je vhodné pro domácí použití. Nicméně některé další limity této technologie zůstávají – v porovnání s klasickými lithiovými bateriemi má ZCell o něco nižší účinnost, nižší výkon a také je dražší. Průtočné baterie v ČR prodává společnost B64.

Kromě inovativních technologií se na konferenci představila i řada výrobců používajících osvědčenou lithiovou bázi. Průmyslové řešení akumulace energie představila společnost Saft Ferak. Jejich technologie používá ověřené lithiové baterie vlastní výroby, které umí libovolně dimenzovat na míru každé instalaci. Výhoda lithiových baterí je v dobré odezvě na proměnlivé nabíjení a vybíjení, v rychlém nástupu maximálního výkonu v řádu MW a díky vyladěným technologiím i dlouhá životnost. Úložiště by mělo zvládat vyrovnávání frekvence v síti a zároveň pružně reagovat na rychlé výkyvy spotřeby. Díky flexibilitě a komplexnímu přístupu má Saft dlouholeté reference z oblasti průmyslového skladování elektřiny v řádu stovek kWh až jednotek MWh.

Součástí konference Smart Energy Forum byla i výstava elektromobilů. Na ní byl k vidění kromě obligátní Tesly nebo Nissanu Leaf také čínský elektromobil BYD E6.

Mezi zavedené dodavatele lithiových baterií na českém trhu patří společnost i4wifi. Svědčí o tom i fakt, že se na ní během konference odkazovali ostatní přednášející. i4wifi před lety vsadili na technologii LiFePo4 a zatím si svou volbu pochvalují. Tato technologie je na trhu již řadu let, je ověřená, vyniká velmi vysokým počtem cyklů a tedy dlouhou životností, bezpečností a vysokou kapacitou. A v podání i4wifi má i tu výhodu, že je v téměř libovolném množství ihned k dispozici. Zákazník si může koupit jeden článek stejně jako kapacitu v řádu desítek kWh. Kromě baterií i4wifi nabízí i kompletní sortiment pro stavbu solárních elektráren, včetně panelů, střídačů, kabelů a dalších souvisejících zařízení.

Další z výhod LiFePo4 baterií je, že se dají pořídit se štítkem „made in Czech Republic“. Výrobu těchto baterií provozuje firma EV Battery v Prostějově a jednotlivé fáze výroby na konferenci popsal Jaroslav Kašpárek. Zajímavý je i příběh této společnosti, která začínala v roce 2000 jako servis počítačů a tiskáren. Postupně se přes výrobu pouzder pro akumulátory dostali až k výrobě vlastních baterií. A protože nové technologie a stroje pro výrobu baterií byly drahé, rozhodli se v EV Battery navrhnout a vyrobit vlastní. Kromě samotných baterií a bateriových systémů včetně řídicího systému (BMS) tak nyní EV Battery prodávají i stroje na výrobu baterií. Z původní malosériové výroby se společnost přesunula do větší haly, spustila výrobu ve větším měřítku a nyní má k dispozici i výrobní prostory s čistým prostředím.

Domácí baterie Mercedes-Benz

Jako novinka pro domácnosti byl představen bateriový systém Mercedes-Benz. Jedná se o uložiště energie na lithiové bázi (Li – NMC) v designové krabici určené zejména pro domácí použití. Mercedes, podobně jako Tesla, tyto baterie vyrábí do svých elektromobilů a  jejich použití pro domácí akumulátory se samo nabízí.

Výhodou baterie od Mercedesu je její modularita. Systém je rozdělený na bloky baterií o kapacitě 2,5 kWh, které lze vrstvit na sebe jako lego a tak si postavit úložiště s požadovanou kapacitou v rozsahu 2,5 – 20 kWh.

Nevýhoda spočívá v momentální nedostupnosti této baterie v ČR. Baterie se dá koupit v Německu, Rakousku, nebo Švýcarsku, ale při instalaci mimo tyto země se na baterii nevztahuje záruka. S uvedením na český trh se počítá začátkem roku 2018.

Modulární baterii pro domácnosti prodává také společnost LG – Chem. Jmenuje se RESU a vyrábí se celkem v pěti variantách. Tři provedení jsou nízkonapěťové baterie 48 V s kapacitou 3,3, 6,5 a 10 kWh, které lze libovolně kombinovat a dvě vysokonapěťové 400V s kapacitou 7 a 9,8 kWh. U všech platí, že s kapacitou roste také výkon, který se pohybuje v rozpětí 3,5 – 5 kW s možností krátkodobého pulzu 3,3 - 7 kW. Nový model RESU6.5 je oproti svému předchůdci menší a lehčí a na rozdíl od jiných výrobců se RESU dá v ČR normálně koupit.

Zahraniční baterie obecně zápasí s kompatibilitou s českou sítí, neboť v ČR – na rozdíl od všech okolních zemí – nemáme součtové měření, ale účtování po jednotlivých fázích. Pro zahraniční výrobce je potom náročnější najít pro místní prostředí kompatibilní střídač. Větším zahraničním výrobcům se kvůli jedné anomálii uprostřed Evropy nevyplatí vyvíjet samostatné řešení.

Český evergreen – účtování po fázích

Baterie Mercedes-Benz i LG – Chem v ČR prodává společnost Krannich Solar s.r.o. Její zástupce Radim Havelka zmínil jednu nesnáz při uvádění zahraničních baterií na český trh, a tou je účtování po fázích. Při třífázovém zapojení se vyžaduje řízení výkonových poměrů na každé fázi zvlášť, protože spotřeba je zpravidla na každé fázi jiná. Toto české specifikum snižuje možnosti volby střídače na českém trhu, protože ne každý výrobce navrhuje své modely s ohledem na tuto možnost. A když už takový střídač existuje, je kompatibilní jen s některými bateriemi na trhu.

Článek pokračuje v dalším dílu, kde budou zmíněny bateriové aplikace, řídicí systémy a informace o dotacích a legislativě.