Fotovoltaika v praxi – 3. časť: Batérie na akumuláciu elektriny

TÉMA – Slnečná elektráreň pracuje naplno v letných slnečných dňoch, čo však v noci? Riešením je akumulácia elektriny do batérií, aj keď táto technológia ešte stále naráža na rad problémov.

Akumulačné čiže zálohovacie systémy tu boli už dlho pred fotovoltikou, pretože vychádzali z potrieb riadenia železničnej dopravy alebo nemocníc pri výpadkoch prúdu. Využívajú sa v krajinách, kde sú nepravidelné dodávky prúdu v sieti. Pre potrebu malých fotovoltických elektrární sa však tieto zálohovacie systémy začali adaptovať až okolo roku 2010.

Priekopníkom bola spoločnosť SMA, ktorá začala zálohovacie systémy vyvíjať, nasledovali ďalšie spoločnosti, ale až v rokoch 2011 a 2012 došlo k neuveriteľnému boomu, a to hlavne vďaka podpore a veľkým investíciám do výskumu a vývoja akumulačných systémov v Nemecku. Najďalej sa technologicky dostala už spomínaná spoločnosť SMA, Fronius a výrobca Kostal.

Od panelu k batérii

Zálohovacie systémy spoločnosti SMA pracujú s napätím 12, 24 alebo 48 V. Veľké množstvo energie putuje káblami s priemerom 100 mm do meniča, ktorý ho premení na prúd striedavý a distribuuje ďalej do batérií. Tieto systémy sú jednofázové, takže treba mať pre každú fázu jeden prístroj, vodiče i batériu.

Ďalší výrobca, spoločnosť Kostal, používa klasický trojfázový menič, ktorý „naučili“ nabíjať batérie. Na rozdiel od SMA pracuje s napätím 96 V. Vďaka tomu je možné používať menšie batérie. Keď nesvieti slnko, batéria púšťa do systému prúd s napätím 96 V, a to v troch fázach. To je úplne nový koncept, aj keď riešenia spoločnosti SMA sú o niečo ďalej.

Prvky systému

Zálohovacie zariadenie pozostáva z troch komponentov. Fotovoltický systém s meničom napája spotrebiče v dome a prebytok púšťa do siete. Do systému je zaradený „home manager“, ktorý zisťuje, koľko prúdu ide do domácnosti a koľko ide von. A dáva informáciu zálohovaciemu systému, či má nabíjať batérie alebo z batérií prúd odoberať.

Keď nie ste doma či neodoberiete energiu a svieti slniečko, „mozog“ systému odvádza prebytočný prúd do akumulátorov. Po návrate domov zapnete napríklad varnú kanvicu – stúpne spotreba na danej fáze, čo sa môže krátko dotovať z batérie. Následne sa kanvica vypne a batéria sa zase nabíja… Večer miesto odberu zo siete môžete odoberať prúd z batérie. Záleží iba na tom, akú kapacitu batérie máte. A ráno začne slniečko batériu zase dobíjať. To je jedna možnosť.

Druhý spôsob je ideálny pre zimné obdobie, kedy máte nabitú batériu na sto percent. Podľa potreby domácnosti odoberáte elektrinu zo siete, ak však dôjde k prerušeniu dodávky prúdu z distribučnej siete, batéria naskočí a dom svieti. Len pre predstavu, prechod na záložnú batériu je taký rýchly, že sa ani nestačí vypnúť počítač. V zime totiž nemá veľký zmysel batérie nabíjať a vybíjať, v tomto prípade slúžia len ako prevádzková záloha.

Akumulátory pod lupou

Tradičné akumulátory sú veľmi ťažké a veľmi náročné na výrobu, pretože obsahujú veľké množstvo drahého olova. Ich prevádzka je síce obmedzená určitým počtom cyklov, inak sú to však odolné, kvalitné výrobky môžu vydržať desať či dvanásť rokov. Profesionálne akumulátory, „pancierové batérie“, pozostávajú z článkov s 2 V (nie z 12V batérie, aké poznáme z automobilov).

Najbližšia budúcnosť však spočíva v nikelkadmiových alebo lítium-polymerových batériách podobne ako pri mobiloch. Ich zásadná výhoda je, že ich možno úplne vybiť a majú 5x dlhšiu životnosť. Nevýhodou ostáva ich cena.

Hrozba vybitia a prebitie

Keď úplne vybijete klasický olovený akumulátor a nenabijete ho čoskoro späť, začnú sa na olovených doskách tvoriť sulfáty a úplne ich znehodnotia. Ak zostane akumulátor úplne vybitý dva alebo tri dni, môžete ho vyhodiť. Nikelkadmiové batérie však možno nechať vybité, navyše majú dvojnásobný počet nabíjacích cyklov. Sú dvakrát drahšie ako batérie olovené, ale celkové cenové porovnanie (obstaranie + prevádzka) vychádza zhruba rovnako. Problémom týchto batérií je jedine hrozba prebitia.

Text: Adam Krejčík, Daniela Baronová Birová, foto : Shutterstock, archív