Ve fotovoltaice se obvykle řeší, kolik wattů mají panely a kolik kilowatthodin se vejde do baterie. Mě ale jedna zima naučila dívat se na jinou veličinu: čas.
Slunce se objeví, panely chvíli vyrábějí a pak zase zmizí. Energie je k dispozici, jenže já ji potřebuji rychle uložit. A právě na tom jsem s olověným akumulátorem narazil.
V zimě nestačí mít silné panely
Na začátku jsem napájel hlavně Wi-Fi routery. Odběr mají malý, jenže běží 24 hodin denně, tedy i během dlouhých zimních nocí. Za slunečného dne by se zdálo, že stačí trochu výkonnější panel a je vyřešeno.
Jenže zimní slunce je zvláštní dodavatel. Někdy se ukáže na velmi krátkou dobu. A i když v tu chvíli panely výkon mají, olověná baterie ho nemusí dokázat využít tak rychle, jak bych potřeboval.
Co udělá nabíjecí křivka olova
Typické nabíjení Pb akumulátoru má dvě důležité fáze. V první, bulk, může při vhodných podmínkách téct poměrně vysoký proud. Když však napětí dosáhne nabíjecí hranice, přechází nabíječka do fáze absorption. Udržuje napětí a proud s rostoucím nabitím postupně klesá.
To je pro životnost a správné dobití akumulátoru potřeba. Pro krátký zimní den je to ale nepříjemné. Zrovna když mám k dispozici několik hodin slunce, baterie může vyžadovat dlouhé dokončovací nabíjení s klesajícím proudem. Přidat další panely není všelék, pokud už je omezením to, jak rychle může baterie energii přijmout.
Není pravda, že olovo nikdy nejde nabíjet rychle. Záleží na typu baterie, stavu nabití, teplotě a doporučených proudech. Problém je právě v poslední části nabíjení. A já jsem ji v zimě opakovaně nestíhal.
LiFePO₄ jako zásobník na krátké sluneční okno
Začal jsem proto přemýšlet o jiné koncepci: přes den rychle nabít LiFePO₄ a pak z ní pomalu doplňovat energii do olověného akumulátoru.
LiFePO₄ má jiný průběh napětí a obvykle dokáže přijímat vysoký nabíjecí proud po větší část cyklu, samozřejmě v mezích konkrétních článků, BMS a nabíječky. Nevyrobí žádnou energii navíc. Pomůže ale zachytit víc z té, která je krátce k dispozici.
Technicky mě lákalo ještě něco: chtěl jsem si skutečně proměřit nabíjecí a vybíjecí křivky LiFePO₄. U olova se napětí se stavem nabití mění docela výrazně. U LiFePO₄ je značná část napěťové křivky mnohem plošší. To je příjemné při napájení spotřebičů, ale o to těžší je odhadnout zbývající kapacitu pouze z napětí. Rozumné vyhodnocení vyžaduje také sledování proudu a bilance náboje či energie.
Neberte to jako laboratorní porovnání dvou konkrétních baterií – grafy z vlastního měření si nechám na samostatné pokračování. Tohle je příběh o tom, proč mi začala dávat smysl jiná bateriová chemie.
Plán byl 48 V. Rozhodl Bazoš.
Jenže LiFePO₄ byla drahá. Původně jsem si proto chtěl našetřit na čtyři 12V olověné akumulátory po 100 Ah. Zapojil bych je do série a postupně přešel na 48V systém.
Než jsem našetřil, objevil se na Bazoši inzerát na levnou 24V LiFePO₄ baterii i s měničem. A protože už byl podzim, další zima se blížila a problém s krátkým nabíjecím oknem se měl opakovat, rozhodl jsem se do toho jít.
Takže místo plánovaných 48 V mám 24 V. Místo sady čtyř olověných baterií mám hlavní LiFePO₄. O architektuře nakonec nerozhodla jen teorie, ale také obyčejná nabídka z bazaru a kalendář.
A když už měnič, tak i plynový kotel
V té době jsem chtěl do systému přidat i plynový kotel. Ten sice vyrábí teplo spalováním plynu, ale jeho elektronika a oběhové čerpadlo potřebují elektřinu. Hlavní 24V akumulátor a střídač mi umožnily napájet i tuto část domu a současně získat určitou rezervu pro výpadek sítě.
Původní olověný 12V akumulátor ale nezmizel. Zůstal na routerech. Z 24V LiFePO₄ jej dobíjím pomocí Victronu Orion 24/12. Tím se původní myšlenka nakonec opravdu uskutečnila: rychle zachytit energii během zimního dne a postupně ji předávat dál.
Co mě na tom překvapilo
Při návrhu ostrovní fotovoltaiky člověk snadno počítá výkon panelů, kapacitu akumulátoru a průměrnou denní spotřebu. Ale ještě jedna otázka rozhoduje: Dokáže baterie během dostupných hodin přijmout energii, kterou pro příští noc potřebuju?
LiFePO₄ samozřejmě není zázračná. V zimě je nutné hlídat také teplotu článků: nabíjení pod bodem mrazu vyžaduje odpovídající ochranu nebo ohřev. A žádný akumulátor nenahradí slunce, které vůbec nevyjde.
Ale změnila mi způsob přemýšlení. Už neřeším jen to, kolik energie mám kam uložit. Řeším také kdy ji mohu uložit. A proto jsem nakonec v systému skončil u kombinace LiFePO₄ a olova.
Pokud vás zajímá, jak je dnes celá sestava zapojená – panely, SmartSolar, 24V a 12V okruh, měniče i vlastní monitoring BAZ – podívejte se na můj článek o domácí ostrovní fotovoltaice.
Zanechat odpověď