Český soběstačný dům: jak funguje, když je v zimě týden pod mrakem?

Dunkelflaute, neboli temné bezvětří, je německý výraz pro mimořádně nepříznivé období pro výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů. Je nízká oblačnost a nefouká, takže výkon fotovoltaiky a větrníků padá na minimum.

A pokud máte dům, jehož jediným zdrojem elektřiny je fotovoltaická elektrárna, první, co vás napadne, je, jak asi v zimě obyvatelé přečkají období „Dunkelflaute“. Příkladem takové stavby je právě Český soběstačný dům.

Během zimní redakční návštěvy jsme měli slunečné počasí, které nám neumožnilo zažít v tomto domě nedostatek elektřiny. Dostali jsme však přístup k podrobným datům elektrárny a v nich tato období vidět jsou. Ukážeme si tedy prostřednictvím grafů ze střídače jeden zamračený adventní týden.

Zimní zamračený týden na českém soběstačném domě

V datech elektrárny Českého soběstačného domu se taková období projevují hlubším vybitím baterie. Podívejme se tedy na jedno z nich, konkrétně na situaci v týdnu od 10. do 16. prosince 2021. Těchto 7 dní bylo téměř celou dobu nepříznivé počasí pro výrobu elektřiny a šlo o jeden z mála případů (celkem čtyř za celou zimu), kdy se zdejší baterie vybila pod 50 %.

Graf nabití baterie Českého soběstačného domu od 1. listopadu 2021 do 28. února 2022. Z grafu je patrné, že temná období minimálně tuto zimu netrvala dlouho.

Poslední hezký den bylo 10. prosince. Tento den počasí přálo, baterie se plně nabily a ještě bylo dost slunce, aby se začala nahřívat akumulační nádrž. Odpolední a večerní spotřeba obyvatel vybila baterie na zhruba 80 % a dalších 10 % ubrala do rána stálá spotřeba domu.

Stav nabití baterie Českého soběstačného domu od 10. do 16. prosince 2021.

11. prosince začali obyvatelé domu spotřebovávat elektřinu ještě před rozedněním, čímž snížili nabití baterie o další 4 %. Na začátku dne tak měli obyvatelé k dispozici 66 % baterie. V půl osmé se zhruba na hodinu připojil Stirlingův motor a jednotkami stovek wattů pomohl napájet spotřebiče v domě. Počasí již výrobě nepřálo, teprve v půl deváté začalo být venku tolik světla, aby fotovoltaika zvládla pokrýt spotřebu a ještě mohla pozvolna nabíjet baterie. V tomto režimu vydržela elektrárna až do půl čtvrté, kdy se sešeřilo a fotovoltaika přestala vyrábět. Solární panely za nepříznivého dne do baterie doplnily jen 10 % a zvýšily nabití baterie na 75 %. Odpoledne a během večera se spotřebou opět pomohl stirling, jehož výkon se pohyboval do 600 W. Baterie zakončila tento den na cca 62 %.

Spotřeba elektřiny od 10. do 16. prosince 2021. Záporná spotřeba ukazuje výrobu Stirlingova motoru.

12. prosince od snídaně do oběda obyvatelé potřebovali tolik elektřiny, že fotovoltaika nestíhala a spotřebu bylo nutné i dopoledne pokrývat z baterie. Zároveň vidíme, že po obědě spotřeba v domě na několik dnů utichá, obyvatelé tedy po poledni dům opustili a zvýšená dopolední spotřeba nejspíš odpovídala úklidu před odjezdem.

Výroba fotovoltaiky Českého soběstačného domu od 10. do 16. prosince 2021. Data ukazují jeden z trojice regulátorů pro nabíjení baterie, tedy třetinu okamžitého výkonu elektrárny. Pro celkovou výrobu je potřeba údaje pro každý okamžik vynásobit třemi.

Na grafu výroby vidíme, že tento den byl nejméně příznivý pro výrobu elektřiny. Teprve před 11. hodinou se zvýšil výkon fotovoltaiky natolik, aby mohla začít nabíjet baterie, což opět pokračovalo až do soumraku, který kvůli nepříznivému počasí pro fotovoltaiku nastal opět v 15:30. Vlastní spotřeba domu si přes noc vzala svých 15 % a systém se dostal na nejnižší hodnotu za celý týden – 44 %.

V dalších dnech počasí zůstávalo nepříznivé, ale tím, že v domě nikdo nebyl, zvládla fotovoltaika postupně během třech dnů nabít baterii na 80 %.

Výroba Stirlingova motoru od 10. do 16. prosince 2021.

15. prosince večer byl po několika dnech na dálku zapnut peletový kotel. Ten běžel skoro celou noc, od půl osmé večer skoro do šesti do rána. A s ním běžel i Stirlingův motor, který přes noc dotáhl baterie na 90 %. Díky chybějící spotřebě zvládla fotovoltaika po rozednění snadno nabít baterie na 95 % a odpoledne se dokonce i za nepříznivého počasí mohla chvíli nahřívat akumulační nádrž.

Nahřívání akumulační nádrže z fotovoltaiky od 10. do 16. prosince 2021.

Soběstačnost pro náročné

Dobrá zpráva pro fanoušky nezávislosti je, že ostrovní dům bez fosilních paliv je s dnešními technologiemi a nepatrnou špetkou vědomé skromnosti bez problémů dosažitelný. Velká fotovoltaika s bateriemi je sice relativně nákladná, na druhou stranu zhruba odpovídá ceně lépe vybavené Škody Octavia a zvládne se obejít bez fosilních paliv.

Druhá dobrá zpráva je, že k soběstačnosti není potřeba tak robustní elektrárna, jakou má Český soběstačný dům. Umíme si při srovnatelném pohodlí představit elektrárnu s výkonem polovičním, s menší baterií a s obyčejným automatickým kotlem na dřevo nebo pelety. Baterie by mohla cyklovat o něco hlouběji a v nejkratších dnech v prosinci a lednu by si místo stirlingu vypomohla elektrocentrálou. Takové řešení sice není tak elegantní a robustní, ale je funkční a cenově dostupnější.