Fotovoltaika, solární architektura, akumulace energie a energetická nezávislost budov v ČR 2018

Srdečně Vás zveme na zajímavou konferenci o fotovoltaice, energetické nezávislosti budov, solární architektuře, vytápění fotovoltaikou pomocí tepelných čerpadel a akumulaci energie v podmínkách ČR. Odborníci z praxe Vám představí současné i připravované projekty nezávislých domů a budov a zasvětí vás do problematiky soběstačnosti, efektivity, ekonomiky a návrhu moderních nezávislých domů a budov s využitím dotačních programů i bez nich.

• Místo: Kongresové centrum BVV, sál C
• Čas: 21.3.2018 od 9:00 do 16:00
• Program
• Registrace

Zde je několik témat, která na konferenci zmíníme:

1) Fotovoltaika s akumulátorem a tepelným čerpadlem

Moderní hybridní fotovoltaická elektrárna (HFVE) neboli fotovoltaika s akumulátorem se dnes již pomalu stává standardem jak v některých v moderních novostavbách a při rekonstrukcích energetických soustav u rodinných domů, tak u čím dál běžnějšího vzájemného provázání fotovoltaiky s tepelnými čerpadly.

Samotný fakt, že má někdo fotovoltaiku s akumulátorem a tepelným čerpadlem, však ještě nemusí znamenat, že systém bude fungovat ve vzájemném souladu. K tomuto účelu je hlavně u novostaveb nutné vše správně navrhnout již na začátku. Především to znamená, že musí být ideálně navržena správná akumulace. A jakou levnější akumulaci si dnes představit, když ne akumulaci do vody. Voda je prostě nejlepší a nejlevnější akumulátor tepla. Dokáže teplo akumulovat zhruba 4x lépe než beton a 2x lépe než olej. Pokud systém umí prioritně akumulovat prostřednictvím tepelného čerpadla do vody, šetří tak životnost elektrochemických akumulátorů a stává se tak o mnoho efektivnějším a soběstačnějším.

Dle průměrných měření se zhruba 80 – 85 % veškeré energie v rodinných domech spotřebuje na vytápění. Tepla i elektřiny je přes den vždy více než v noci a pokud máme elektřinu z HFVE přes den zdarma můžeme si zároveň načerpat teplo ze vzduchu nebo země během doby, kdy nám zároveň svítí slunce. Příroda to prostě již vymyslela před námi.

Pokud je možné řídit tepelné čerpadlo nadřazenou regulací, může být i běžný rodinný dům již v Březnu nezávislý třeba z 50 %. Takovou regulací je například HomeGrid Controll, která měří aktuální výrobu, spotřebu, teplotu a kapacitu vodního zásobníku a to vše přizpůsobuje předpovědi počasí na další den.

Viz. měsíční nákup elektřiny ze sítě (modrá) a měsíční spotřeba elektřiny (červená) v domě s 1f TČ vzduch-voda 10kW.

2) Fotovoltaika jako cesta k nezávislosti na veřejné síti v podmínkách ČR

Energetická nezávislost a soběstačnost nejsou vždy to samé. Zatímco částečná soběstačnost je u síťových FVE a ostrovních systémů dnes již běžná, opravdu energeticky nezávislých domů je o dost méně. Energetická nezávislost v podstatě znamená, že dům není závislý na síti, ačkoliv ji fyzicky využívat může (HFVE s DC vazbou). Hybridní elektrárna, která je schopná okamžitého přechodu do ostrovního provozu tím pádem fyzicky nezávisí na přítomnosti sítě a je tedy na síti nezávislá.

To že je elektrárna označována za hybridní, ale ještě nemusí znamenat schopnost fungovat nezávisle na síti. Běžné "beztransformátorové" hybridní střídače většinou tuto schopnost okamžitého přechodu do ostrovního režimu nemají. Při výpadku se obvykle restartují a dům se ocitne bez elektřiny.

K výpadku může dojít také o něco později z důvodu nízkého špičkového výkonu měniče, který je většinou u beztransformátorových třífázových střídačů roven výkonu nominálnímu. Může tak dojít k přetížení na kterékoliv fázi a následně se zhroutí celá domácí síť na všech fázích.

Například 5kW "beztransformátorový" hybridní střídač umí pokrýt pouze cca 1,66kW na fázi, což nestačí ani pro běžnou rychlovarnou konvici s příkonem 1,8 - 2 kW. Při náhodném výpadku distribuční sítě si potom stačí doma uvařit kávu a tak dojde k výpadku – měnič se přetíží a celý dům zhasne.

Naopak běžný jednofázový transformátorový hybridní střídač umí špičkově pokrýt spotřebu až 10,5kW a to na každé fázi v domě. Pokud je tento hybridní střídač zároveň připojen k síti jako tzv. "mikrozdroj bez přetoků" a do sítě nic nedodává, je možné využít jeho vysoký špičkový výkon pro jakýkoliv jednofázový nebo třífázový spotřebič bez nutnosti posunu fází. Případné 3f motorické zásuvky, které na rozdíl od běžných domácích spotřebičů vyžadují fázový posun, jsou běžně připojeny před HFVE. Toto se tedy týká HFVE do 10 kWp.

Schematický příklad HFVE s DC Vazbou.

Větší HFVE je nutné navrhovat třífázově a jsou proto finančně náročnější. Naopak jednofázové HFVE jsou levnější, jednodušší a celkově stabilnější. V případě topologie HFVE s "DC-vazbou", kde jsou FV panely od veřejné sítě galvanicky odděleny je taktéž možné připojovat k síti jednofázové HFVE s vyšším instalovaným výkonem než 3,68kWp. Zároveň je u některých HFVE s DC vazbou možné zcela zamezit přetokům do sítě. V současnosti již distributoři takovéto jednofázové HFVE již běžně připojují a je tak možné na ně žádat dotace v rámci programu Nová Zelená úsporám.

Energetická nezávislost tedy technicky závisí na schopnosti hybridního střídače ustát špičkové odběry. K tomu se naopak nejlépe hodí hybridní transformátorové střídače, které díky předem naindukované energii v jádře transformátoru dokáží vykrýt odběrové špičky v domě. Díky tomuto efektu elektřina v domě nikdy nevypadne ani v ostrovním režimu nebo při výpadku veřejné distribuční sítě – systém se tak stává energeticky nezávislým.

3) Sezónní ukládání tepelné energie do země, aneb země a voda jako nejlevnější baterie

Problematiku vysokých přebytků vyrobené elektřiny v létě už dnes již umíme také například řešit pomocí sezónního ukládání vyrobené elektřiny z FVE nebo HFVE pomocí tepelných čerpadel ve formě tepla do země. Pokud jsou v podloží vhodné podmínky, je dnes možné využít zem jako akumulátor s půlročním nabíjecím a půlročním vybíjecím cyklem. Plynulým řízením výkonu TČ je přebytečná energie ukládána do zemních kolektorů nebo vrtů v nízkoteplotní formě a je ji tak možné později na podzim a v zimě efektivně zužitkovat pro vytápění. Přebytky z fotovoltaiky tak můžou v létě dlouhodobě aktivně nebo pasivně nahřívat kolektory nebo vrty a v zimě je naopak tato tepelná energie stahována zpět z okolí vrtu. V době největších přebytků je odebírán chlad z vrtu nebo kolektoru a je takto možné zároveň efektivně chladit vnitřek budovy. Elektřina je v tomto okamžiku zdarma, takže se dá chladit celý den a nakumulovat chlad do budovy a teplo naopak do vrtu nebo zemního kolektoru.

Využití země jako levného akumulátoru se na některých místech přímo nabízí díky vhodnému poměru schopnosti akumulace tepla zeminou v kombinaci s jeho špatným vedením ve větších hloubkách.

Další informace o těchto tématech a další neméně zajímavá témata na Vás čekají na konferenci Fotovoltaika, solární architektura a energetická nezávislost budov v rámci veletrhu AMPER, na brněnském výstavišti dne 21.3.2018 od 9:00. Těšíme se na Vás, organizační tým Solární Panely.CZ