Tentokrát se zaměříme na detailnější popis použitých technologií a technického řešení domu. Popíšeme jaké solární panely, střídače a baterie jsme zvolili a proč. Prozradíme jak dlouho vydrží dům jet pouze na baterie nebo jak řešíme zálohování kritických komponent.
Solární panely či solární tašky? Half-cut, PERC nebo “shingled” solární moduly? Evropské značkové nebo čínské noname solární panely? Olověná, vanad redox nebo lithiová baterie? BMZ nebo Pylontech? Střídač a regulátor LG, Fronius, SMA, Victron, Solax, GoodWe nebo čínské z AliExpressu?
Toto vše byly otázky, které jsme museli rozhodnout a každý odborník prosazoval pouze tu “svou technologii” jako jedinou správnou. Jako naše kritéria relevantní pro výběr komponent a technologií jsme si určili:
Kritéria výběru baterie pro energetické úložiště byly především bezpečnost, životnost a cena. Ačkoliv se výjimečně ještě používají i jiné, než lithiové baterie (například olověné na bázi gelu či kyseliny sírové, Nikl - Kadmiové, Nikl - metal - hydridové, Nikl - Železité), dospěli jsme k názoru, že se jedná o technologie zastaralé, pro které se stále hůře hledá opodstatnění a výrobci.
Lithium Železo-Fosfátové baterie jsou dnes nejpoužívanější právě ve stacionárních úložištích a průmyslové elektromobilitě. Mají sice nejhorší poměr hmotnosti a kapacity, ale to nám v domě nevadí. Jsou relativně levné na výrobu, šampiony z pohledu životnosti (cca osm tisíce cyklů a více) a dokáží se velmi rychle nabíjet a vybíjet. V případě zkratu / přebití nehrozí žádné riziko požáru či exploze. Tato technologie nakonec zvítězila.
Dodavatel GWL a.s. navrhl baterii složenou z 20 kusů lithium železo fosfátových článků ThunderSky Winston. Každý článek má kapacitu 400Ah (ampér hodin) a napětí 3,3V (voltu). Celkem tak díky sériovému uspořádání získáme baterii s napětím 55V a kapacitou přibližně 20 kWh. Při úsporném provozu domu, kdy plánujeme spotřebu objektu do 3 kWh denně, tak vychází rezerva na 7 dní provozu bez jediného paprsku slunce. Navíc je schopna absorbovat i špičkový výkon fotovoltaiky (15 kW), protože se dokáže nabíjet proudem až 1C (v našem případě tedy 20 kW) a vybíjet dokonce ještě třikrát rychleji. Toto žádná jiná cenově a rozměrově srovnatelná baterie na tehdejším trhu (2018) neumožňovala a patrně neumožňuje dosud.
Baterie je v budoucnu rozebíratelná a servisovatelná, v případě potřeby lze vadný článek nahradit. To dokáže dle servisního manuálu každý zručný elektrikář. Ačkoliv je LiFePO4 typ prostorově spíše náročnější, podařilo se vybrat takový rozměr článků, který se vejde na dno rozvaděče. I to je výhoda skládaných baterií z prizmatických článků - téměř vždy lze najít tvarově vyhovující řešení.
Garantovaná životnost baterie je asi osm tisíc nabíjecích cyklů. Při průměrném využití jednoho cyklu týdně to znamená životnost více než 100 let. GWL osadilo baterii ochranným a bezpečnostním systémem (tzv. BMS) značky ELERIX. Ten je taktéž zcela univerzální, využívá jen analogový systém ovládání ostatních komponent a přitom k němu lze připojit přídavný modul pro vzdálené sledování baterie přes internet. Kdykoliv ho lze nahradit za jiný nebo naopak přehodit na jinou baterii.
Solární střešní tašky jsou dnešním hitem na sociálních sítích a v médiích, zejména zásluhou Elona Muska a jeho firmy TESLA. V reálu se však oproti klasickým solárním panelům používají velmi málo, a to především kvůli přibližně šestkrát vyšší ceně – 1 kWp vyjde asi na 1800 EUR, zatímco klasické solární panely pořídíte asi za 300 EUR. Tím pro nás byla otázka vyřešena :-)
Technicky orientovaní zájemci mohou podrobnost najít například v této publikaci. My jsme si tím prošli a pro ostatní to shrneme takto: pokud nakupujete u odborné firmy s historií, tradicí a dobrými referencemi, volte dle aktuální dostupnosti, ceny za Wp, rozměrů a požadovaného vzhledu. I pár milimetrů šířky solárního panelu může ve výsledku rozhodnout o tom, kolik se jich na střechu vejde či nevejde. Pro nás byla například priorita celočerné provedení panelů – nejsou o moc dražší než černo-bílo-stříbrné šachovnice a na střeše to vypadá výrazně lépe.
Soběstačný dům je osazen celkem 48 ks Elerix o celkovém výkonu 15 360 Wp. Jeden panel v optimálních podmínkách produkuje 33,5V stejnosměrného napětí a 9,5A proudu. Pokud z panelů neodebíráme žádný proud, napětí naprázdno může být až 41V. Naopak, při zkratu panelu (napětí je tedy téměř nula) jsou panely schopné dodat až 10A proudu.
Součástky, které dokážou přizpůsobit napětí ze solárních panelů na napětí v baterii a domovních zásuvkách se nazývají regulátory a střídače. Původně jsme navrhovali použít zcela univerzální, no name “čínské” střídače a regulátory, který nemají žádnou vlastní chytrost ani schopnost komunikace s okolím. To je skvělé pro budoucí možnost náhrady a replikovatelnost celého řešení v různém místě a čase, ale vyžaduje to nadřazenou inteligenci - tu jsme chtěli svěřit právě systému TECOmat. Ten jsme ale nakonec zavrhli z důovdů popsaných v předchozích dílech ( kvůli chytrému domy s hloupými problémy) a museli jsme tak najít jiné řešení.
Kritérii byly technická vyspělost produktu, robustnost konstrukce, v Evropě usazený výrobce a dostatek referencí a historie. Zvažovali jsme mnoho značek a výrobců, ale nakonec to díky perfektnímu technickému zázemí v Česku, skladové dostupnosti a rozumné ceně vyhrála firma Victron Energy.
Jejich ucelený systém regulátorů a střídačů má implementovanou základní vlastní chytrost, ale na druhou stranu umožňuje striktně analogové ovládání. Tím nedochází k takzvanému “vendor lockup” efektu, kdy v budoucnu není možné nahradit vadnou / nevyhovující komponentu obdobnou od jiného výrobcem jen proto, že je řízena / řídí jinou část pomocí proprietární uzavřené datové komunikace.
Všechny komponenty Victron Energy jsou samostatné, vyměnitelné a nahraditelné za jiné. Jejich robustní konstrukce je vidět nejen prostým pohledem na desku plošných spojů a použité součástky, ale také z převládajícího určení - již více než 20 let se bez závad a problémů instalují do námořních lodích, tedy extrémního prostředí chladu, tepla, vlhkosti a slaného vzduchu.
Pro 48 ks panelů o výkonu přes 15 kWp předpokládáme použít 3 samostatné MPPT regulátory. Jeden tak výkonný, aby zpracoval energii ze všech panelů najednou, se jednak v současné době nevyrábí a jednak bychom to tak ani nechtěli z důvodu bezpečnosti. Kdyby se totiž porouchal, celý dům by zůstal téměř bez přísunu energie. Takto máme trojnásobnou zálohu - i jeden ze tří regulátorů dokáže domu poskytnou dostatek energie pro provoz a dobití baterií.
Jeden regulátor tedy zpracuje stejnosměrné napětí ze skupiny 16-ti panelů (48 / 3 = 16). Každá skupina 16-ti panelů je ještě rozdělena na 4 panely spojené sériově (tzv. stringy, napětí cca 145V) a tyto čtyři skupiny jsou spojeny paralelně, tedy dodají do regulátoru proud až 38A.
Elektrotechnicky znalí čtenáři asi vědí nebo si už všimli, že solární panel je tzv. zdroj proudu. Tedy na při nějakém konstantní intenzitě osvětlení dodává stále téměř stejný proud bez ohledu na to, jakou zátěž k němu připojíme a jak snížíme napětí na jeho výstupu. A protože výkon rovná se proud krát napětí, je jasné, že nejlepšího výkonu dosáhneme při nejvyšším napětí. Jak ho ale na výstupu udržet?
To je důvod, proč mezi solární panely a spotřebič téměř vždy osazujeme nějaký stabilizátor či regulátor, který bez ohledu na osvit a proudový požadavek (rezistenci) připojeného spotřebiče stabilizuje napětí panelu na jeho ideální hodnotě (uvedeno na štítku panelu) a v případě jeho byť nepatrného poklesu ihned, v reálném čase, omezuje dodávaný proud tak, aby se napětí nesnížilo (a naopak). Toto se nazývá “funkce MPPT” a dosáhneme tak maximálního výkonu sestavy.
Co se týká měničů (anglicky invertor), ty zase dokáží ze stejnosměrného napětí (12 až 60V) vyrobit střídavé 230V / 50 Hz, na které jsou konstruovány všechny domácí spotřebiče. Připojují se na jedné straně k bateriím nebo solárním panelům a na straně druhé do standardního elektrorozvaděče, místo přívodu ze sítě 230V. My jsme zvolili kombinaci těchto třech měničů:
V dalším článku o Soběsačném domě pak dojde i na detailnější popis DC rozvaděče. Přiblížíme si to, jak dům vytápíme a jak při vytápění, když nesvítí slunce vyrábíme elektřinu. Dojde také na další zajímavosti z testování a ladění použitých technologií.
Žádný "soběstačný dům" v Česku v našich klimatických podmínkách neexistuje. Přijde zima a bez dodávky energie z vnějšího zdroje dům vymrzne.
... anebo si pořídit kamna na dřevo za 5000 korun (dokud to eurokádry nezakážou protože na tom nejde vybírat desítky miliard na daních za předraženou energii)
V CR je nemozne aby byl jakykoli dum energeticky sobestacny.
Zejmena dum kde bydli opravdovi lide i s detmi a ne jen zelene zombie zijici v noci a v zime po tme (svicka uz neni energeticka sobestacnost), doma varici (PB bomba uz neni energeticka sobestacnost) a koupajici se a perouci sve svrsky v pracce kdy je treba a ne jen od jara do podzimu.
Podotykam, ze i drivi z lesa uz neni energeticka sobestacnost domu.
V zime nakonec kazdy nahodi diesel agregat. Kazdy u koho jsem byl a kdo se kasal jak ma sobestacny system nejpozdeji v listopadu vymeknul.
Overeno za vas v praxi a za pomerne dost vlastnich penez.
Typický "česká" diskuze pod článkem. Hned naběhne několik "odborníků" na soběstačné domy, aby sebe i kolemjdoucí utvrdili v tom, že "to nejde", přestože to někdo udělal.
Sami jistě postavili desítky téměř soběstačných domů, aby zjistili, že tudy cesta nevede. A pak přijde někdo, kdo to udělá. Skandální!
Tak to asi záleží, jak kdo chápe pojem "soběstačný". Vy vidíte soběstačnost v tom, dovážet dřevěné peletky a pro jistotu mít připravený kanystr a elektrocentrálu? Možná ano, ale těžko můžete chtít po ostatních, aby ten pojem chápali stejně.
Aby mě zase hned někdo neosočoval, já proti tomu konceptu vůbec nic nemám.
Vy ten dům opravdu považujete za soběstačný? Soběstačný by znamenalo, že nepotřebuje dodávky energie/energetických surovin z venku a je jedno jestli jde o elektřinu, naftu, plyn, dřevo, nebo dřevěné pelety. Pokud to potřebuje, tak soběstačný není. Takto "soběstačný" dům měla už moje pra(praprapra)babička - voda ze studny, kadibudka a dřevo z lesa, jen jaksi pro to dřevo se pořád muselo chodit.
To bychom pak mohli třeba říkat, že je to i létající dům. A neříkejte, že není létající, protože sám jste jistě nepostavil několik létajících domů, abyste zjistil, že tudy cesta nevede a pak někdo přišel a udělal to.
Plne souhlasim! "Sobestacny dum" s bagy pelet, PB lahvemi a diesel agregatem dokaze postavit kazdy blbec.
Ale i kdyby se kdoku v CR na hlavu postavil tak bez nejakeho vnejsiho zdroje energie krom vetru a slunecniho zareni to stejne v prumerne lokalite CR nejde zrealizovat - tedy to co bylo v nadpisu - "energeticky sobestacny dum"
Uz jen nadpis clanku je tedy jen bohapusta lez.
Dobrý den. Zcela energeticky soběstačný dům se mi též zdá v našich podmínkách nereálný. Osobně bych se spokojil se soběstačností v el. Moje představa je hodně panelů s akumulací. Zplynovací kotel na dřevo (mám ho na desetiletí) s velkou akumulační nádrží nebo více menších, minimálně jedna by šla vyhřívat i přímo z panelů. Podobně bojler z panelů a z kotle. Centrála jako poslední záchrana je samozřejmostí (tu mám, už dvakrát zachraňovala, ale těch několik desítek hodin by šlo vydržet i bez ní). Problém je návratnost, nechal jsem si vše spočítat někdy těsně před covidem, cena ve vyšších stovkách tisíc, tenkrát ekonomicky zcela mimo. Podle současných cen el. by návratnost vycházela něco nad 20roků. Není započtena žádná oprava, údržba, atp. Uvidíme, zda v pokračování bude nějaká kalkulace v současných cenách. Otázka nakonec, kolikrát nebo a na kolik hodin (dle počítadla na centrále) jí musíš v zimních měsících spustit?
Je potřeba nazývat věci a události pravými jmény podle skutečnosti. Zamlčování podstatných vlastností (závislost domu na dodávce energie, kterou není schopen sám vyrobit ze slunečního záření nainstalovanými fotovoltaickými panely ani mít uloženou v akumulátorech s omezenou kapacitou) je možná použitelné v marketingu a reklamě, ale ve fyzice s takovým přístupem propadnete, ;-)
Kdyby byl připojený na síť, tak by nebyl soběstačný, ale byl by plusový. Škoda.
Prosím o definici pojmu "plusový"... :-)
Například dům který více energie vyrobí než spotřebuje.
A ten Stirling je kde?
Komentáře v diskuzi mohou pouze přihlášení uživatelé. Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj níže.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
Přihlásit se