Jak maximalizovat životnost baterií pro fotovoltaiku
Menší i větší solární systémy obsahují baterie. Může se jednat o menší baterie o kapacitě jen 10 Ah, ale také o velká bateriová úložiště o výkonové kapacitě 20 kWh a více. Větší bateriové systémy i menší baterie pro fotovoltaiku mohou být nabíjeny ze solárních panelů, z elektrocentrály, větrných generátorů, dokonce i z alternátoru vozidel anebo z veřejné sítě; přenosné baterie mohou být nabíjeny také pomocí nabíječky. Zároveň jsou tyto baterie neustále vybíjeny díky zapojení elektrických a elektronických spotřebičů. Díky opakovanému nabíjení a vybíjení jsou baterie opotřebovávány a postupně se snižuje jejich životnost.
A jak je to s životností baterií?
Životnost se nepočítá na počet roků, jako např. u autobaterií anebo motobaterií. Počítá se na tzv. cykly. 1 cyklus znamená nabití a vybití baterie na určitou úroveň, do tzv. hloubky vybití. Hloubka vybití je udávaná v %, a znamená, kolik % kapacity baterii ještě zbývá.
Podle použité technologie, materiálu a typu baterií, rozlišujeme baterie pro fotovoltaiku:
Trakční olověné kyselinové (WET-zaplavené)
- Výhodou je nejnižší cena
- Nevýhodou je kratší životnost: počet cyklů se pohybuje mezi 200 – 400 při hloubce vybití kolem 50-60%
- Některé velmi kvalitní a odolné baterie (např. značky Trojan) dosahují životnosti až 1200 cyklů při hloubce vybití 50 % (při teplotě 20 °C)
Baterie s technologií EFB (Enhanced Flooded battery)
- Mají zesílené elektrody, odolnější separátor, silnější desky
- Mezi deskou a separátorem je polyesterový mul
- Jsou trochu dražší než olověné kyselinové baterie
- Životnost: počet cyklů se pohybuje také mezi 200 – 400 při hloubce vybití kolem 50%
Baterie s technologií AGM (Absorbent Glass Mat)
- Mají také zesílené elektrody a silnější desky
- Elektrolyt je vázán ve skelném rounu
- Výhody: odolnost proti menšímu náklonu, otřesům, vyšší životnost běžně dosahuje 600 – 1200 cyklů při hloubce vybití 50%
- Nevýhody : trochu vyšší cena
- Baterie AGM naší značky GOOWEI ENERGY dosahují životnosti 800 cyklů při 50% hloubce vybití
Baterie gelové
- Elektrolyt mají ve formě gelu
- Výhody: vynikající odolnost proti otřesům, vysoká odolnost proti samovybíjení, možnost uložení na boku
- Životnost dosahuje 600 – 1000 cyklů
- Nevýhody: vyšší vnitřní odpor, jsou nevhodné pro startování
- Může se jednat o menší baterie s kapacitou jen 10 Ah, anebo bateriové systémy s energetickou kapacitou 20 kWh a vyšší
- Výhody: min 10x vyšší počet cyklů než olověné kyselinové baterie, tedy od 2000 do 4 000 cyklů, při hloubce vybití až 95%
- Nevýhody: vyšší pořizovací cena a dražší recyklování
Jak můžeme životnost ovlivnit?
Obecně platí, že baterie pro fotovoltaiku nesmíme nechat hluboce vybité, hlavně ne delší dobu. To výrazně snižuje životnost. Lithiové baterie snesou vybíjení do mnohem větší hloubky, nicméně není dobré je vybíjet až na 100 % hloubku vybití. Čím menší bude hloubka vybití baterií při napájení spotřebičů, tím delší bude životnost.
Samozřejmě také záleží na tom, jak často jsou baterie vybíjeny a nabíjeny. Při výběru elektrických spotřebičů je potřeba brát v úvahu jejich výkon (W) a spotřebu elektřiny (Wh); úsporná zařízení nemají tak velký odběr elektrické energie. Když spotřebiče nepoužíváme, je nutné je vypnout a pokud nejsou v činnosti delší dobu, je vhodné baterii odpojit. Protože i když spotřebiče nejsou zapnuty, ale jsou připojeny k baterii, mají – byť minimální – odběr elektrické energie.
Vliv má také samozřejmě teplota, obecně ideální rozmezí je 10-25 °C. Pokud jsou baterie používány při teplotách nad 40 °C, opět je životnost výrazně zkracována.
Pokud baterie nejsou delší dobu používány, je potřeba je pravidelně dobíjet, alespoň 1x za měsíc (platí u olověných baterií). Lithiové baterie mají mnohem menší pokles kapacity a nabité vydrží násobně déle.
Životnost lze prodloužit i u lithiových baterií, které jsou součástí solárního systému o výkonu 2 kWh a více, a který napájí spotřebiče v domě nebo na chatě. Důležité je rozložení spotřeby energie v čase, pokud je to možné. Napájet spotřebiče přes den, kdy svítí slunce. A v noci přejít na režim menší spotřebu energie.
Pravidelný monitoring a údržba nejen baterií, ale i celého solárního systému je pro prodloužení životnosti baterií také důležitý.
A jak jsou na tom moderní lithiové baterie?
Vyšší životnosti napomáhá také systém BMS (Battery Management system). Jedná se o řídicí jednotku anebo modul, který je zabudován v lithiové baterii. Obsahuje mnoho snímačů (napětí, proudu, teploty) jednotlivých článků. Pomáhá také vyrovnávat napětí mezi články baterie. Díky tomu jsou jednotlivé články namáhány přibližně stejně. Zároveň nedochází k přebíjení baterie, anebo naopak k příliš hlubokému vybití.
Proč je důležitá efektivita solárního systému pro nabíjení baterií?
Efektivita solárního systému významně ovlivňuje nabíjení baterií. Čím účinnější jsou komponenty solárního systému, tím dříve dochází k nabití baterie.
Nejdůležitější jsou solární panely, které přeměňují sluneční energii na elektrickou. Díky technickému pokroku, účinnost solárních panelů se velmi rychle zvyšuje. Dříve se pohybovala kolem 18-20 %, v dnešní době dosahuje běžně 22-24 %, výjimečně i více. Účinnější jsou solární panely bifaciální (oboustranné).
Díky vzájemnému propojení komponentů solárního systému (solární panely, kabely, konektory, regulátory atd.) také dochází ke ztrátám. Např. čím delší jsou solární kabely, tím vyšší jsou ztráty.
Solární regulátor MPPT je výrazně efektivnější, a lépe využije energii ze solárního panelu.
Velmi důležité je vybrat si správný a efektivní měnič napětí. Toto zařízení může mít vysokou spotřebu energie.
Nicméně, také solární komponenty jsou čím dál efektivnější a mají kvalitnější elektronické součástky. A proto ztráty jsou mnohem menší než dříve.
Velmi záleží na zvolení správných a kvalitních komponentů, a také na pečlivém zapojení. Aby ztráty byly co nejmenší, a aby baterie byly nabíjeny rychleji. Energie, která se ušetří díky efektivnějším komponentům, může být využita pro okamžitou spotřebu elektřiny a napájení spotřebičů. Baterie tedy není vybíjena.
Na životnost baterie má také vliv kvalita přístrojů solárního systému. Kvalitnější komponenty mají lepší a odolnější elektronické součástky s lepšími parametry. S produkty pro fotovoltaiku značky VICTRON ENERGY, které nabízíme, nemůžete udělat chybu. Jsou sice trochu dražší, ale velmi odolné a spolehlivé, a z dlouhodobého hlediska se Vám investice může vrátit.
A co můžeme doporučit na závěr?
Baterie pro fotovoltaiku nevydrží nekonečně dlouhou dobu. Životnost ale můžeme prodloužit optimálním používáním a nabíjením baterie, správným výběrem komponentů solárního systému a jejich propojením, a napájením úsporných spotřebičů. Moderní lithiové baterie, které mají integrovaný systém BMS, jsou určitě odolnější, bezpečnější a mají delší životnost.
Proto je potřeba baterii a komponenty solárního systému správně vybrat, a to zejména podle toho, pro jaké spotřebiče, v jakém období (celoročně, jen v létě) a jak často budete systém používat.
S výběrem vhodné baterie Vám samozřejmě rádi poradíme.