Než objednáte FVE pro váš dům či firmu (3. díl) – marketingová a reálná ekonomika investice

Ve třetím dílu seriálu o solárních elektrárnách a domácích bateriích se zaměříme na porovnání dvou přístupů k prezentování ekonomiky takovéto investice, na technologickou stránku instalace a na závěr nastíníme motivace a důvody, proč může dávat smysl takovou investici realizovat. Již předem však upozorňujeme, že rychlá návratnost vložených prostředků mezi těmito důvody určitě není.

V čem bývají nabídky solárních elektráren kombinovaných s bateriovým úložištěm pro rodinné domy a malé firmy nejčastěji nevýhodné, jsme detailně rozebrali v prvním díle seriálu. Stručně je možné problematické části shrnout do následujících bodů:

• Nevhodně zvolené komponenty systému
• Nevhodný návrh systému
• Složitá nebo nemožná oprava při poruše klíčových komponent systému

Pojďme se nyní na jednu konkrétní nabídku z jara 2020 od nejmenovaného obchodníka s elektřinou detailně podívat. V nabídce jsme našli tyto komponenty:

•  14 ks solárních panelů s nominálním výkonem 14 x 400Wp za 37 000 Kč
• síťový střídač GoodWE 5K-ET za 72 000 Kč
• vysokonapěťová (> 200 V) baterie Pylontech 9,6 kWh za 158 000 Kč
• Montáž, drobný materiál, projekt a administrace dotace za 127 000 Kč

Celkem tedy 394 000 Kč

Nabídka obsahuje tyto problematická schémata blíže popsaná v prvním díle seriálu:

•  Baterie Pylontech, které nelze nijak servisovat (tzv. black box) a které pracují s celkovým napětím 200 V (nároky na bezpečnost), smí se nabíjet a vybíjet výkonem pouze 1,8 kW (méně, než kolik má jedna rychlovarná konvice).
• Střídač GoodWE, který z důvodu úspory prostoru, hmotnosti a výrobních nákladů neobsahuje transformátor a místo toho vytváří střídavé napětí pomocí vysokofrekvenčního zdroje s napětím mnoho stovek voltů.

Nabídka je na klíč, dodavatel se tedy zavazuje provést veškerou administrativu, jako je např. technická obhlídka, příprava smluv, žádost o připojení k distribuční soustavě, posudek energetického specialisty, vyřízení dotace (v Česku toho času až 155 tis. Kč), revizi a uvedení do provozu.

Součástí nabídky byla i ekonomická kalkulace, která je pro většinu zákazníků nejdůležitější:

Ekonomická kalkulace investice do FVE a baterie  (jaro 2020)

Pokud se podíváme na celkovou roční úsporu v této vzorové nabídce, tak je vhodné připomenout informace z předchozích dílů, že hovořit o stabilním, dlouhodobém růstu ceny elektřiny (např. 2%), je přinejmenším diskutabilní. A to jak s ohledem na skutečný vývoj ceny silové elektřiny na burze, tak na časovou hodnotu peněz, respektive růst kupní síly obyvatelstva. Takto podaná nabídka se tedy zdá být relativně výhodnou investicí. Prezentovaná úspora v nabídce je téměř třičtvrtě milionu korun za 30 let. Oproti tomu celkové výdaje investora při započtení úvodní investice a investiční dotace za 30 let papírově dosahují „pouhých“ 409 000 Kč. Za třicet let by se tedy papírově taková investice vrátila investorovi téměř dvakrát. Pro srovnání se na celou problematiku zkusíme podívat střízlivější a realističtější optikou na vzorové instalaci GWL.

Vzorová instalace GWL

Výše uvedenou nabídku budeme srovnávat se vzorovou instalaci, ve které jsme použili kombinaci více systémů. Na střeše rodinného domu je umístěno 8 kusů FV panelů o celkovém špičkovém výkonu 1,8 kWp, které jsou přes jeden MPPT regulátor zapojené do LiFePO4 baterie. Díky shodné poloze i orientaci jsou vždy osvíceny stejně a nehrozí částečné zastínění.

Druhá skupina 14 panelů o celkovém špičkovém výkonu 3,5 kWp je v průběhu dne osvícená nestejnoměrně, proto jsme použili 7 kusů paralelně pospojovaných mikroinvertorů zapojených do chráněného výstupu 230V střídače Victron MultiPlus 5 kVA. Tento střídač dokáže i v případě výpadku distribuční soustavy dobíjet baterii zpětně z mikrostřídačů, případně z nich napájet domácí spotřebiče (tzv. AC coupling).

Způsob zapojení panelů ve vzorové instalci GWL.

Pokud by v domě nebyl žádný požadavek na dodávku elektrické energie (spotřebiče byly vypnuté) a baterie by již byla nabitá, mikrostřídače se automaticky vypnou a energie zůstane v podobě tepla na střeše, stejně jako kdyby tam žádné FV panely nebyly.

Výroba, ekonomie, ekologie vzorové instalace

Naše ukázková instalace ročně vyrobí asi 6 MWh (mega watt hodin) elektrické energie, z toho realisticky asi 5 MWh sama spotřebuje. To je tedy ta energie, kterou dům nemusel koupit ze sítě. Protože se nachází v Česku, jehož energetický mix výroby elektrické energie obsahuje asi polovinu elektřiny vyrobenou z uhlí, ušetřili majitelé uhlí potřebné pro výrobu 2,5 MWh elektrické energie. Na jeden MWh vyrobené elektřiny spotřebuje vyspělá uhelná elektrárna asi 1 tunu uhlí. Takovouto instalací tak ročně ušetříme asi 2,5 tuny spáleného uhlí. Za 10 let je to 25 tun, a to už je skoro plný nákladní vagón.

Ekonomické hodnocení modelového příkladu

Kalkulace pro vzorovou instalaci GWL (Upraven chybný součet 21.1. 2022).

V naší dobře navržené elektrárně spotřebujeme téměř 100% vyrobené elektřiny. Pro účely průměrné, tedy ne zcela ideální elektrárny, počítejme, že 78% vyrobené elektřiny spotřebujeme, tedy nahradíme s ní naši běžnou spotřebu ze sítě. Zbytek vyrobené elektřiny (22%) prodáme do sítě za 1 Kč/kWh. Naopak ze sítě elektřinu kupujeme v průměru za cca 3,50 Kč/kWh (například v sazbě D57d), ovšem to je cena včetně fixních nákladů za jistič, které nám zůstanou tak jako tak. Musíme tedy finančně nahradit pouze variabilní cenu ušetřené elektřiny, což je cca 2,50 Kč/kWh. Za těchto předpokladů pak bude energetická a ekonomická bilance pro 1 rok vypadat takto:

Energetická a ekonomická bilance vzorové instalace GWL pro 1 rok .

Aktuální situace na trhu tedy znamená roční „výnosy“ z instalace elektrárny a baterie ve výši 12 650 Kč (jedná se o součet úspory prostředků za snížení spotřeby elektřiny ze soustavy a z prodeje přebytků). Pokud tento roční „výnos“ podělíme výrobou FVE, dostaneme hodnotu 2,17 Kč/kWh.

Nyní pojďme spočítat opravdovou minimální cenu elektřiny, kterou bychom měli ve skutečnosti dostat, aby se nám elektřina zaplatila alespoň po 20 letech.

Pro tento druhý výpočet započítáme investiční výdaje a také náklady na údržbu systému, které na základě dlouhodobých zkušeností a statistik stanovíme paušálně ve výši 0,5% investice za rok (tedy cca 1600 Kč). Dále započítáme vliv stárnutí FV panelů (mínus 1 % výroby ročně) a pro jistotu pravděpodobnou výměnu mikrostřídačů a regulátoru po 10. roce provozu v ceně 50 tis. Kč. Měniče Victron se to s nejvyšší pravděpodobnost týkat nebude, protože je to nízkofrekvenční transformátorový typ, jehož životnost je mnoho desítek let a v případě závady lze levně a snadno opravit výměnou konkrétní vadné součástky. Kromě pravděpodobně rostoucí ceny elektřiny (čímž záměrně návratnost zhoršujeme) zanedbáváme i klesající hodnotu peněz (inflaci). Ve výpočtu dále také neuvažujeme žádnou investiční dotaci.

Jak by vypadala obdobná elektrárna na jaře 2022?

Za poslední dva roky se mnoho změnilo. Především se zhoršila dostupnost komponent a zvýšila jejich cena. Také se setkáváme s vyššími nároky hasičů, revizních techniků a především zákazníků, kteří požadují kromě skvělé funkčnosti také vysokou estetickou hodnotu instalace. Proto tuto tabulku aktualizujeme na standard roku 2022.

Aktualizované ceny pro rok 2022.

Jak se taková investice vyplatí?

Za těchto předpokladů vychází hodnota minimálního výnosu z každé námi vyrobené kilowatthodiny na 3,63 Kč. Neboli, pokud by se nám investice měla vrátit za 20 let, museli bychom z každé vyrobené kWh mít výnos 3,63 Kč/kWh, přičemž v současnosti je tato hodnota pro tuto vzorovou instalaci pouze 2,17 Kč/kWh.

Ilustrační foto

Pokud započítáme i cenu našich peněz alespoň ve výši 1 % nad inflaci a inflaci budeme předpokládat ve výši 2 %, musela by být cena kWh z námi vyrobené elektřiny ještě vyšší, konkrétně 3,88 Kč/kWh (tj. hodnota minimálního výnosu).

Z tohoto výpočtu vyplývá, že Investice do fotovoltaiky s baterií bez dotace se v Česku a ostatních zemích s nízkou cenou elektřiny zatím ekonomicky nevyplatí. Více peněz do celého projektu vždy investujeme, než se nám i po 20 letech vrátí. Po 10 letech budeme v mínusu téměř 150 tis. Kč, po 20 letech pak sotva na nule a navíc nás opět čeká reinvestice do komponent.

Co by se muselo změnit, aby to vyšlo? Především cena elektřiny na trhu. V našem konkrétním případě by se investice dostala po dvaceti letech na nulu, kdyby v průběhu životnosti elektrárny stála variabilní složka elektřiny alespoň 3,88 Kč/kWh a více. Proto je pro velké instalační firmy výhodné ve svých nabídkách nechávat růst cenu elektřiny 2% nebo vyšším tempem po dobu 30 let. Již po 10 letech jsou tímto tempem na hodnotě 4 Kč/kWh, což už jsou ceny elektřiny, při kterých instalace střešní elektrárny a baterie začíná dávat i ekonomický smysl.

Technologické okénko vzorové instalace

Specifikace úložiště

LiFePO4 baterie Elerix obsahuje čtyři 12V packy, v každém je 8 kusů sério-paralelně zapojených článků s napětím 3,2V a kapacitou 110Ah. Výsledná kapacita je tedy přibližně 11 kWh, nominální napětí celé baterie 51V. Pro objekt bude ale dostupných ale pouze 10 kWh kapacity, a to z důvodu prodloužení životnosti celé baterie na nejméně 20 let.

Fotografie instalace článků Elerix vzorového projektu GWL.

Články jsou v ochranné skříni, jejíž rozměry GWL navrhuje pro každého zákazníka individuálně dle jeho prostorových možností a požadavků na kapacitu. To je obrovská výhoda tohoto škálovatelného řešení, které umožní libovolnou kombinaci prostoru, výkonu a kapacity. I když je to zakázková výroba, zákazník obvykle nečeká déle než jeden měsíc a celé zakázkové řešení není v součtu celého projektu investičně významné. Lze ho realizovat jako závěsné na zeď, interiérové, samostatně stojící, exteriérové, se zateplením atd. Každý článek i elektroniku lze snadno vyjmout a případně vyměnit.

I přes nízké procento výrobních vad u prismatických článků (< 1‰) jsme pro jistotu do rozpočtu navrhli jeden článek navíc, který bude sloužit jako záložní a servisní kus.
Ochranu baterie proti nadměrnému vybití či přebití zajišťuje ochranný BMS modul Elerix CPM. Ten je opět snadno demontovatelný a vyměnitelný za jakoukoliv jinou BMS.

Přesný stav nabití a vybití baterie má na starosti samostatný modul BMV-700 od společnosti Victron Energy. Ten nám umožňuje v každém okamžiku vidět, zda se baterie nabíjí či vybíjí, jak rychle, kolik v ní zbývá kapacity a systém se díky tomu může situaci přizpůsobit. Například sepnout ohřev vody ve standardním bojleru či zapnout jakýkoliv jiný spotřebič, v budoucnu třeba další baterii nebo nabíjecí stanici elektromobilu.

Celkové nastavení logiky systému

K baterii jsou přes MPPT regulátor Victron připojeny dva stringy FV panelů po 4 kusech o celkovém špičkovém výkonu 1,8 kWp. Napětí na prázdno na každém stringu je asi 130V a maximální proud ve stringu méně než 10A.

Další skupina 14 panelů osazená vlastními mikrostřídači je do systému připojena přes tzv. „AC coupling“, tedy již ve standardu střídavých 230V / 50 Hz.

Energie z obou skupin solárních panelů je samozřejmě prioritně směrována do vlastní spotřeby v domě. O to se stará sám střídač Victron a mikrostřídače.  Jak to tedy nakonec funguje?

• Pokud v domě není spotřeba, střídač Victron začne přebytečnou energii ze 14 panelů s mikrostřídači ukládat do baterie, a to tak rychle, jak je to jen možné (výkonem sedmi kusů 500W mikrostřídačů elektrárny, tedy až 3,5 kW).
• Souběžně s tím je baterie dobíjena z druhé skupiny osmi panelů i MPPT regulátorem, bez účasti střídače. Celkem lze tedy do baterie posílat až 5,3 kW výkonu.
• Pokud je baterie nabitá alespoň na 95%, systém Victron zapne 2 kW ohřev vody v bojleru a tím ukládá energie do horké vody.
• Pokud je voda v bojleru již nahřátá nebo je výkon FV panelů tak velký, že ho nestačí spotřebovat bojler ani baterie, pak systém zapne ještě navíc bazénovou filtraci, příhřev bazénu a případně i chlazení spíže a sklepa.

V naší ukázkové instalaci jsme zapojili solární panely, střídač, baterii, ohřívač TUV i většinu spotřebičů v domě pouze na fázi č. 2. Na fáze č. 1 a 3 jsou připojeny jen trojfázové spotřebiče, tedy saunová kamna a tepelné čerpadlo.

Spotřeba na těchto trojfázových spotřebičích je během měsíců, kdy fotovoltaika významně produkuje elektrickou energii velmi malá a ve finančním vyjádření činí dohromady několik set korun za rok. Je tedy možné ji zanedbat a kvůli takto nízké částce nekomplikovat a neprodražovat instalaci trojfázovými měniči.

Závěr

Pokud chceme, aby investice do FVE a bateriového systému vypadala lákavě, necháme růst cenu elektřiny spotřebovávanou ze sítě v následujících letech do astronomických výšin. Alternativní způsob, jak nad investicí do FVE přemýšlet je úvaha, za jak dlouho by investor chtěl, aby se mu investice do FVE a baterie vrátila. Z této úvahy lze dojít k orientační hodnotě minimálního výnosu z 1 kWh vyrobené elektřiny z FVE (buď v místě spotřebované, případně prodané) za požadovanou dobu návratnosti. Tuto hodnotu si lze porovnat s aktuálními cenami variabilní složky ceny elektřiny od dodavatelů elektřiny a s aktuálními výkupními cenami z prodeje přebytků. Takto lze získat lepší představu o reálné návratnosti takovéto investice. Za současných cen elektřiny (jak spotřebovávané ze sítě, tak cen za prodej přebytků) se investice do systému FVE a baterie bez investiční dotace nevrátí. Při započtení dotace se pak podle její výše dostáváme na návratnosti mezi 10 – 20 lety.

Je tedy zřejmé, že pro pořízení střešní FVE a baterie by investor měl mít především jinou motivaci než rychlou návratnost investice. Důvodů, proč se do takovéto investice i tak pustit, ekonomice navzdory, může být stále celá řada. Namátkou lze zmínit vyšší soběstačnost a omezení závislosti na klasické energetice, ochrana proti krátkodobým i delším výpadkům, nebo omezení spotřeby elektřiny vyrobené z fosilních zdrojů. Pokud bude takováto elektrárna přinášet svému majiteli z jakéhokoliv důvodu dobrý pocit, pak mu může dávat smysl. A to i s vědomím toho, že návratnost investice bez dotace není prakticky možná a že i s dotací vychází stále minimálně alespoň na 10 let.