Fotovoltaika, technologie přeměny slunečního záření na elektrickou energii, zažívá celosvětový rozmach díky rostoucímu zájmu o obnovitelné zdroje energie. Solární panely instalované na střechách domů, komerčních budovách i v rozsáhlých solárních parcích produkují stále větší množství elektrické energie. Hlavním aspektem efektivního využití této energie je však její akumulace. Tento problém nejlépe řeší solární baterie.
Možnosti a způsoby akumulace energie
Solární baterie
Nejběžnějším způsobem akumulace energie z fotovoltaických panelů jsou solární baterie. Tyto baterie uchovávají přebytečnou energii vyrobenou během slunečných dnů a umožňují její využití v době, kdy slunce nesvítí, například v noci nebo během oblačných dnů. Solární baterie jsou obvykle na bázi lithium-železo-fosfát, které se vyznačují vysokou energetickou hustotou, dlouhou životností a relativně nízkou mírou samovybíjení.
Výhodou solárních baterií je, že tyto baterie zvýšují energetickou nezávislost a snížují náklady na energii, zejména v oblastech s horší stabilitou sítě a častými výpadky dodávkek energie. Solární baterie také umožňují uživatelům maximalizovat využití vlastní vyrobené energie, což zvyšuje efektivnost celého fotovoltaického systému a podstaně větší nezávislost.
Výhody baterií LiFePO4 v systémech fotovoltaiky
Baterie typu lithium-železo-fosfát (LiFePO4) jsou v systémech fotovoltaiky stále více preferovány oproti klasickým lithium-iontovým (Li-ion) bateriím. Důvody zahrnují jejich specifické technické a bezpečnostní výhody. Tyto baterie nabízejí mnoho výhod, které je činí ideálními pro použití v solárních fotovoltaických systémech. Jejich bezpečnost, dlouhá životnost, vysoká účinnost a ekologické výhody přispívají k jejich rostoucí popularitě a širšímu použití v různých aplikacích obnovitelné energie. V důsledku toho jsou LiFePO4 baterie preferovanou volbou pro mnoho uživatelů, kteří chtějí maximalizovat využití solární energie a zvýšit energetickou nezávislost. Podívejme se na hlavní důvody, proč se baterie LiFePO4 více používají v solárních systémech.
Hlavní výhody solárních baterií LiFePO4
- Bezpečnost
- Nižší riziko požáru: Baterie LiFePO4 jsou chemicky stabilnější a méně náchylné k přehřátí a vznícení než klasické Li-ion baterie. To je hlavní důvod při použití v domácích a komerčních solárních systémech, kde je bezpečnost zásadní.
- Tepelná stabilita: LiFePO4 baterie mají lepší tepelnou stabilitu a odolnost vůči vysokým teplotám, což zvyšuje jejich bezpečnost a výkon při provozu v různých klimatických podmínkách.
- Dlouhá životnost
- Více nabíjecích cyklů: Baterie LiFePO4 obvykle vydrží mnohem více nabíjecích cyklů než Li-ion baterie. Mohou dosáhnout až 6000-8000 cyklů při 80% vybití (DoD), což znamená delší životnost a nižší náklady na výměnu.
- Nižší degradace: LiFePO4 baterie degradují pomaleji než Li-ion baterie, což zajišťuje stabilnější výkon po delší dobu.
- Stálý výkon
- Stálé napětí: LiFePO4 baterie poskytují stabilní výstupní napětí po většinu svého vybíjecího cyklu, což zlepšuje efektivitu a spolehlivost solárních systémů.
- Vysoká účinnost: Tyto baterie mají vysokou účinnost nabíjení a vybíjení, což zajišťuje, že většina uložené energie je dostupná pro použití.
- Ekologické výhody
- Netoxické složení: LiFePO4 baterie neobsahují toxické kovy, jako je kobalt nebo nikl, které se nacházejí v mnoha Li-ion bateriích. To usnadňuje jejich recyklaci a snižuje ekologický dopad.
- Menší ekologická stopa: Výroba a likvidace LiFePO4 baterií má nižší ekologickou stopu ve srovnání s některými jinými typy baterií.
- Výkon při nízkých teplotách
- Odolnost vůči mrazu: LiFePO4 baterie vykazují lepší výkon při nízkých teplotách ve srovnání s Li-ion bateriemi, což je výhodné v chladnějších klimatických podmínkách.
- Ekonomickéý pohled Vlivem masivnímu rozšíření těchto baterií je jejich pořizovací cena stejná, nebo mnohdy i nižší než u baterií Li-on.
Termální akumulace
Další možností akumulace energie z fotovoltaických panelů je termální akumulace, která přeměňuje elektrickou energii na tepelnou a ukládá ji v termálních zásobnících. Tento způsob je využíván například pro ohřev vody nebo vytápění budov. Elektrická energie, která přebývá z fotovoltaických panelů se dá používat k ohřevu vody v akumulační nádrži. Tato voda se následně dá použít podle potřeby.
Termální akumulace je efektivní zejména v domácnostech a komerčních budovách, kde je vysoká spotřeba teplé vody nebo kde je možné integrovat systém s existujícím vytápěním. Tento způsob umožňuje využít přebytečnou energii bez nutnosti jejího zpětného přeměňování na elektřinu, což snižuje ztráty a zvyšuje celkovou efektivitu systému. Naši zákazníci tuto možnost uložení energie velice často využívají.
Akumulace do vodíku
Netradičním, ale stále populárnějším způsobem akumulace energie je výroba vodíku prostřednictvím elektrolyzéru, který přeměňuje elektrickou energii z fotovoltaických panelů na vodík. Tento vodík může být následně skladován a využíván jako palivo pro vodíkové palivové články nebo jiné energetické systémy. Vodík má vysokou energetickou hustotu a může být dlouhodobě skladován, což z vodíku činí perspektivní médium pro akumulaci energie.
Akumulace do vodíku je vhodná zejména pro rozsáhlé fotovoltaické systémy a průmyslové aplikace, kde je potřeba velké množství energie a kde je možné efektivně využít produkovaný vodík. Tato technologie také nabízí potenciál pro integraci do dopravních systémů, jako jsou vodíkové automobily a autobusy, což dále rozšiřuje možnosti využití přebytečné energie z fotovoltaiky. V domácím použití v rodinných domech se tento způsob akumulace nehodí.
Mechanické akumulace
Mechanické způsoby akumulace energie, jako jsou přečerpávací vodní elektrárny a setrvačníkové systémy, představují další alternativu. Přečerpávací vodní elektrárny fungují na principu využití přebytečné elektrické energie k čerpání vody do vyšší nádrže. Když je energie potřeba, voda se uvolní a pohání turbíny, které generují elektrickou energii. Setrvačníkové systémy ukládají energii pomocí rotujících setrvačníků, které mohou rychle dodávat energii zpět do sítě.
Tyto metody jsou vhodné pro velké aplikace a vyžadují specifické geografické podmínky, ale nabízejí vysokou účinnost a rychlou reakci na požadavky na energii. Technologie se hlavně používá ke stabilizaci distribuční sítě.
Finanční návratnost a efektivnost
Efektivnost
Efektivita akumulace energie závisí na konkrétním způsobu akumulace a použitých technologiích. Solární baterie mají účinnost přeměny energie kolem 85-95 %, což je velmi vysoké. Termální akumulace dosahuje účinnosti přeměny a využití energie přibližně 70-90 %, v závislosti na konkrétním systému. Akumulace do vodíku má nižší účinnost, obvykle kolem 60 %, kvůli ztrátám při elektrolytickém procesu a následné přeměně vodíku zpět na elektrickou energii. Mechanické akumulace, jako jsou přečerpávací elektrárny, dosahují účinnosti kolem 70-85 %.
Finanční návratnost
Návratnost investice do akumulačních systémů závisí na několika faktorech, včetně nákladů na instalaci, provozních nákladů, cen elektřiny a dostupných dotací. Solární baterie mohou mít dobu návratnosti kolem 5 let, což je srovnatelné s fotovoltaickými panely. Termální akumulace může být finančně výhodná v závislosti na potřebě teplé vody a možnostech integrace do stávajících systémů.
Při instalacích FVE v rodinných domech se s největší oblibou používá akumulace do baterií v kombinaci s ohřevem teplé vody. Akumulace do vodíku a mechanické akumulace jsou obvykle vhodné pro větší projekty s delší dobou návratnosti, ale mohou přinést značné úspory v dlouhodobém horizontu.
Dalším inovativním způsobem se rýsuje integrace fotovoltaických systémů s inteligentními sítěmi a domácími energetickými systémy, které optimalizují spotřebu energie v reálném čase. Tyto systémy mohou automaticky řídit spotřebu energie podle aktuálních podmínek, což zvyšuje efektivitu solárních systémů a snižuje nároky na akumulaci.
