Instalace bateriového úložiště, jeho vliv na distribuční soustavu a požární bezpečnost

Instalace domácí i firemní baterie musí vyhovovat mnoha požadavkům. Některé vyplývají přímo z uvedení na trh v EU (certifikáty), další z národních požadavků (legislativa, normy), jiné z nároků distributora (přičemž se u jednotlivých distributorů liší) a roli hrají i například podmínky pro získání dotace. Spíše než ucelený soubor kroků k revizi baterie seminář přinesl více dílčích informací, co by měly velkokapacitní baterie splňovat, tipy z hlediska požární ochrany nebo nápady, na co se zaměřit při revizi těchto zařízení.

Normy a certifikace

Vývojem, homologací, instalací a provozem bateriového úložiště si prošla společnost AERS. Protože dosud v ČR neexistuje norma, která by pojímala bateriové úložiště jako celek, shromáždili ve spolupráci s certifikačními agenturami, univerzitami a Elektronickým zkušebním ústavem základní soubor norem, které by mělo bateriové úložiště splňovat pro udělení certifikace:

• ČSN EN 62109-1 Bezpečnost výkonových měničů pro použití ve výkonových fotovoltaických systémech – Část 1: Všeobecné požadavky
• ČSN EN 62109-2 Bezpečnost výkonových měničů pro použití ve výkonových fotovoltaických systémech – Část 2: Zvláštní požadavky pro střídače
• ČSN EN 61439-1 Rozváděče nízkého napětí – Část 1: Všeobecná ustanovení
• ČSN EN 62477-1 Bezpečnostní požadavky pro systémy a zařízení výkonových elektronických měničů – Část 1: Obecně
• ČSN EN 50438 Požadavky na paralelní připojení mikrogenerátorů s veřejnými distribučními sítěmi nízkého napětí
• ČSN EN 61000-6-1 Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 6–1: Kmenové normy – Odolnost – Prostředí obytné, obchodní a lehkého průmyslu
• ČSN EN 62477 Bezpečnostní požadavky pro systémy a zařízení výkonových elektronických měničů
• ČSN EN 62109 Bezpečnost výkonových měničů pro použití ve výkonových fotovoltaických
• ČSN EN 61427: Akumulátorové články a baterie pro akumulaci obnovitelné energie Obecné požadavky a metody zkoušek

Jedná se o normy pro úložiště jako celek, nejsou zde zahrnuty požadavky na samotné bateriové články. Vyžadování norem a certifikátů u jednotlivých součástí úložiště má své opodstatnění. Jako příklad Petr Gaman z AERS zmínil zkušenost s levnou součástkou z Asie, která nad rámec své funkce po zapojení rušila příjem mobilních telefonů v nejbližším okolí. Z hlediska EMC tak neobstála.

Připojení akumulátoru k distribuční soustavě

Požadavky na připojení akumulátoru k distribuční soustavě na semináři prezentoval Stanislav Hes z ČEZ distribuce. Stručně řečeno se na velkokapacitní akumulátory vztahují téměř totožné požadavky jako na zdroje, resp. decentrální výrobny připojované do soustavy. Mezi ně patří:

• Nařízení Komise (EU) 2016/631 ze dne 14. dubna 2016, kterým se stanoví kodex sítě pro požadavky na připojení výroben k elektrizační soustavě, tzv. RfG. Jde zejména o požadavky provozovatelů přenosových soustav.
• Evropské normy EN 50549 1 a 50549 2 platné pro generátory/střídače, normy již obsahují požadavky RfG
• Pravidla provozování distribuční soustavy PPDS stanovují i podmínky pro elektrická akumulační zařízení na základě novely vyhlášky 401/2010 Sb.
• V rámci PPDS je již začleněna většina požadavků z RfG implementovaných pro ČR. Požadavky implementace stanovil ČEPS, zbývající požadavky budou implementovány do PPDS.
• Energetický zákon a Vyhláška o dispečerském řízení 4
• Prokázání souladu výrobních modulů, přičemž postupy pro prokázání souladu jsou uvedeny na webu ČEZ distribuce
• Shodu pro výrobní moduly A1 (800 W – 11 kW) a A2 (11 – 100 kW) je možné prokázat zkouškou/protokolem nebo doložením certifikátu nebo výjimky od ERÚ

U výroben nad 100 kW je od ČEZ Distribuce požadavek i na funkci U/Q regulace. S ní je možné snadněji stabilizovat síť v případě výkyvů. Vhodná kombinace Q (U) a P (U) charakteristiky přitom umožňuje připojit výrazně vyšší instalovaný výkon decentrálních výroben v dané lokalitě.

ČEZ testuje běžně instalované typy střídačů, zda jsou správně nastavené pro spolupráci s českou sítí. Mezi častými chybami je objevuje opačně nastavená funkce Q (U), neodpovídající nastavení napěťových a frekvenčních ochran vzhledem k PPDS, špatné nastavení funkce P (f) a P (U) a další. Zjištěné chyby se snaží vyladit s výrobci nebo s dodavateli na český trh.

Obavy v diskuzi vzbudilo opatření, že akumulační zařízení nebo výrobny s akumulací připojené k síti (včetně zdrojů do 10 kW) od roku 2020 musí být vybavené i dispečerským řízením – regulací činného výkonu. U výroben do 100 kW přes HDO, nad 100 kW i přes jednotku RTU. Dle slov přítomných firem, akademiků i zástupce distributora slouží tato funkce opravdu jen jako záchranná brzda pro nouzové stavy, aby v případě kolapsu sítě a následné opravy nemohly decentrální zdroje dodávat elektřinu do sítě a ohrozit pracovníky distribuce nebo hasiče.

Zmíněna byla i možná kolize využití akumulačních spotřebičů (boileru, baterie) pro uplatnění přebytků z domácí elektrárny v kombinaci s dvoutarifní sazbou. Jestliže tyto spotřebiče slouží pro akumulaci výroby domácí elektrárny a nejsou pak připraveny poskytnout regulační výkon na pokyn z HDO, podle Jiřího Drápely z VUT v Brně nejsou splněny podmínky pro dvoutarifní sazbu. Stejně tak nesmí zákazník zneužívat dvoutarifní sazby s akumulátorem k prodeji přebytků (během nízkého tarifu nabíjet a v době vysokého tarifu posílat do sítě).

Požár baterie

Michal Klečka ze společnosti GWL představil reakci různých bateriových článků na nebezpečné zacházení – přebíjení, zkrat, mechanické poškození (náraz, proražení) a vystavení otevřenému ohni (při požáru). Jednalo se o reakci samotných článků, ne celého úložiště. To obvykle zahrnuje i ochrannou schránku a BMS (battery management systém) – počítač, který dohlíží na správný a bezpečný provoz článků.

Test zahrnoval články se třemi typy chemie – NMC (nikl-mangan-kobalt oxid) používané zejména v přenosné elektronice a v elektromobilech, LFP (lithium-železo fosfát) používané převážně ve stacionárních úložištích a LTO (lithium-titan oxid) pro speciální aplikace. V závislosti na typu chemiereagovaly články vystavené nestandardnímu zacházení různě. Zatímco baterie s chemií NMC reagovaly velmi bouřlivě – vybuchovaly a hořely, ze železo-fosfátových nebo lithium-titanátových buď unikal elektrolyt, kouřilo se, nebo měnily tvar, ale samy od sebe hořet nezačaly. Podobná situace nastala při vystavení článků otevřenému ohni. NMC baterie hořely velmi rychle a intenzivně, LFP a LTO sice hořely také, ale o poznání „klidněji“. Konkrétní reakce jednotlivých článků lze vidět ve videu GWL Power, ze kterého přednáška vycházela.

I u celkem bezpečných LFP baterií při poškození uniká fluorovodík, který je toxický pro živé organismy. To může být problém zvláště při havárii těchto baterií v uzavřeném prostoru. V souvislosti se zjištěnými poznatky Michal Klečka formuloval několik doporučení pro instalaci bateriových systémů:

• Chránit baterie před mechanickým poškozením, a to jak pevným a nehořlavým obalem, tak umístěním (například aby do uložiště v garáži nenarazilo auto).
• Doplnit k systému dobře dosažitelné tlačítko „central stop“, které v případě nouze okamžitě rozpojí celý systém. Tím se dá předejít další gradaci vzniklého problému.
• Instalovat úložiště na dobře větrané místo a ideálně do samostatného požárního úseku, který je oddělený od obytné části.