Vzhledem k tomu, že v současnosti jsou výkupní ceny přebytků z fotovoltaických elektráren (FVE) spíše zklamáním, rozhodli jsme se hledat cenově dostupné a efektivní řešení pro akumulaci energie. Chtěli jsme postavit takové bateriové úložiště, které by bylo kompatibilní s naší fotovoltaikou o výkonu 30 kWp, a umožňovalo řídit nabíjení a vybíjení podle aktuálních spotových cen. Bateriová řešení od klasických výrobců s High Voltage (HV) bateriemi bývají často cenově velmi nákladná, což nás motivovalo k tomu, abychom se vydali vlastní cestou. Naším cílem bylo vyvinout bateriové úložiště s dostatečnou kapacitou a přijatelnou cenou, aniž bychom obětovali kvalitu.
Co od bateriového úložiště očekáváme?
Při navrhování našeho bateriového úložiště jsme měli jasnou představu o tom, co by mělo splňovat. Chtěli jsme:
- kapacitu alespoň 40 kWh,
- možnost dohledu, řízení nabíjení a vybíjení,
- kvalitní bateriový management systém (BMS),
- možnost rozšíření o další baterie,
- bezpečný a spolehlivý provoz,
- rozumnou cenu.
Po pečlivém prozkoumání možností jsme se rozhodli postavit bateriové úložiště na střídači Deye o výkonu 12 kW. Tento střídač poskytuje dostatečný výkon pro běžné použití a zároveň umožňuje připojení Low Voltage (LV) baterií, postavených na technologii LiFePo4, takže jsou v rámci možností bezpečné.
Baterie jsou umístěny v kovových bednách, přičemž každý blok obsahuje 16 článků a má kapacitu přibližně 15 kWh. Tyto bloky jsou vybaveny vlastním BMS (Seplos BMS 3.0), který zajišťuje správu baterie, řízení nabíjení a komunikaci se střídačem. Díky tomuto řešení jsme schopni škálovat kapacitu úložiště od 14 kWh až po teoretických 224 kWh.
Konfigurace naší firemní FVE
Naše firemní fotovoltaika má aktuálně celkový výkon 30 kWp. Původně jsme začali s instalací 10 kWp se střídačem Fronius, později jsme přidali dalších 20 kWp se střídačem GoodWe. Bateriové úložiště je složeno ze střídače Deye o výkonu 12 kW a čtyř bateriových bloků, které společně poskytují kapacitu přibližně 60 kWh. Ke střídači Deye jsou připojeny pouze baterie a žádné fotovoltaické panely. Ukazuje se, že dvojnásobná kapacita baterie v porovnání s instalovaným výkonem je ideální. Baterie se dokáže nabít i při horších podmínkách a poskytuje nám tak stabilní a efektivní zásobování energií. Všechny střídače, baterie, nabíječky pro elektroauta a další komponenty ovládáme přes SolarPilot.
Flexibilita připojení a snadná integrace
Velkou výhodou našeho řešení je, že bateriové úložiště lze připojit k jakékoli fotovoltaické elektrárně bez ohledu na použité technologie. Mnoho našich zákazníků má síťové elektrárny s výkonem do 100 kWp, kde není možné připojit baterie. Díky našemu řešení mohou i oni využívat výhody akumulace energie, aniž by museli měnit stávající technologii nebo střídače. Bateriové úložiště se jednoduše připojí „paralelně“ ke stávající elektrárně a veškeré řízení následně probíhá prostřednictvím naší platformy SolarPilot.
Výhoda bateriového úložiště je především ve flexibilitě připojení bez nutnosti zasahovat do FVE, možnosti navýšení kapacity po 15 kWh blocích a v neposlední řadě v řízení přes SolarPilot.
Ačkoliv je možné na internetu sehnat kovové bedny s BMS, jejich provedení s oranžovými čínskými konektory v nás nebudí důvěru a nejsme si jistí, zda jsou tyto konektory schopné trvale přenášet 200 A, což je maximální proud pro nabíjení / vybíjení baterie.
Místo toho jsme se rozhodli jít cestou kvalitního propojení. Spojili jsme se s českým dodavatelem, který nám dodal bateriové bloky propojené měděnými propojovacími lištami, které bez problémů zvládají vysoké proudy. Takto propojené baterie se pak připojují ke střídači. BMS je nastaven tak, aby komunikoval se střídačem a střídač je připojen do SolarPilota přes RS485 protokolem Modbus. Díky tomu vidíme v dohledu SolarPilot detailní informace o provozu střídače i baterií a můžeme baterie ovládat.
Inteligentní řízení nabíjení a vybíjení baterie
V zimním období, kdy slunce nesvítí tak silně, se baterie nenabíjí a má tak smysl baterii řízeně nabíjet během nízkých spotových cen a naopak vybíjet při vysokých cenách pro vlastní spotřebu. Kromě toho je důležité zohlednit amortizaci baterie, která činí přibližně 1 Kč za každou kWh. Pokud tedy nabíjíte baterii za 2 Kč/kWh, není výhodné ji vybíjet při spotové ceně 2,5 Kč/kWh, ale až při cenách 3 Kč/kWh a vyšších. Na základě těchto faktorů jsme vyvinuli chytrý algoritmus, který pro každý den automaticky vytváří optimální pracovní plán nabíjení a vybíjení baterie podle aktuálních spotových cen.
Výhodou využití 4 bateriových bloků je také to, že nabíjení a vybíjení není prováděno maximálním proudem 200 A. Maximální nabíjecí výkon střídače (240 A) se totiž rozloží mezi 4 bateriové bloky, což znamená, že každý blok dostane maximálně 60 A. Tento způsob je ideální pro prodloužení životnosti baterie.
Nastavení parametrů a automatické řízení
V záhlaví nastavení se nastavují základní parametry baterie, jako jsou limity SoC pro nabíjení a vybíjení, maximální nabíjecí proud, cena amortizace baterie a další parametry.
Pod nastavením je zobrazen automatický plán nabíjení a vybíjení baterie na každou denní hodinu, kde bude uvedena aktuální spotová cena a nastavený režim baterie.
Baterie může pracovat ve třech režimech:
Nabíjení baterie
V tomto režimu se baterie nabíjí ze sítě, protože je spotová cena nízká, takže se vyplatí baterii nabíjet.
Spotřeba z baterie
V tomto režimu se pokrývá spotřeba objektu z baterie, protože cena spotu je vysoká. Typicky to jsou hodiny ráno a večer.
Spotřeba z baterie zakázána
Tento režim se aktivuje, pokud je spotová cena nižší než cena nabíjení baterie + amortizace. (Např. když je cena nabíjení 2 Kč/kWh a spotová cena je 2,5 Kč/kWh).
Plán pro každý den se automaticky nastaví každý den. Další den se plán nastaví po 16. hodině, kdy máme k dispozici spotové ceny pro nadcházející den. Režim pro každou hodinu dne lze jednoduše změnit kliknutím na příslušnou ikonu. Pokud se například baterie nabíjí ze sítě a zároveň svítí slunce, bude baterie nejprve nabíjena ze sluneční energie a zbytek energie se doplní ze sítě.
Aktuálně pracujeme na zdokonalení algoritmu pro řízené nabíjení a vybíjení baterie, který bude schopný zohlednit předpokládanou výrobu z FVE na další den. Na základě těchto dat následně vyhodnotíme, zda je vhodné baterii nabíjet ze sítě, nebo zda postačí počkat na výrobu z FVE následující den. Anebo například, pokud je baterie nabita ze slunce a podle předpovědi víme, že další den bude opět svítit slunce, můžeme část baterie večer vybít do sítě za vyšší spotové ceny, nebo část její kapacity využít k vyrovnávání a zajištění flexibility sítě.
