Provoz fotovoltaiky

Ceny energie

FVE mám od srpna 2023 a energii do sítě jsem začal dávat od 24. září. Takže až od října mohu sledovat, kolik energie FVE vyrobila, kolik jsem jí poslal do sítě a kolik energie jsem nakoupil. Dále uvedená statistika je ale zkreslená tím, že jsem až do konce října sice mohl energii dodávat do sítě, ale zadarmo. Proto když svítilo a jsem chtěl doma jen trochu přitopit, pouštěl jsem 2KW elektrické topení a nějakou dobu jsem měl dokonce přetoky vypnuté. Takže až od listopadu křivka prodané energie odpovídá skutečnosti. I bez vyhodnocení těchto dat jsem ale věděl jednu věc. Že z důvodu přebytku výroby nad spotřebou nemohu zůstat u ČEZu a u jejich virtuální baterie, ale nejlepší bude přejít na spotové ceny. Až do půlky listopadu jsem byl energeticky soběstačný, v zimě nějakou energii nakoupím a v létě jí nejspíš o dost víc prodám.

Vzhledem k velkému rozdílu mezi cenou nakoupené a prodané energie je dobré svojí spotřebu optimalizovat, abychom chvíli neprodávali a hned zase nenakupovali.. To znamená prát a ohřívat bojler nejlépe když svítí a vypínat bojler večer, aby se hned po koupání nedohříval z baterie a po jejím vybití ze sítě. Nějaká automatika je v plánu, protože někdy je problém na to pamatovat.

Od ledna 2024 mám spotové ceny i pro spotřebu (píšu to v únoru) a začal jsem počítat, jak je to s cenou energie. Spotřeba a výroba jsou zcela jiné položky a na každou chodí vyúčtování zvlášť. Za energii dodanou do sítě dostávám podle aktuálních spotových cen a po odečtení marže dodavatele asi 1,50 Kč/KWh a v létě to bude nejspíš ještě méně.

S nakupovanou energií je to složitější. Samotná silová složka je asi 2 Kč/KWh. K tomu se přičítají složky závislé na množství odebrané energie, což je cena za služby obchodu, POZE, systémové služby ČEPS, daň z elektřiny a distribuce. To dohromady tvoří asi 1,60 Kč/KWh, takže včetně silové složky je to 3,60 Kč/KWh a včetně DPH 4,40 Kč/KWh.

Potom tam jsou složky nezávislé na spotřebě. To je platba za zvolený tarif (D56d), za jistič a za činnost OTE. To je u mě 504 Kč. Pokud tuto částku rozpočítám do energie nakoupené za měsíc, při spotřebě 319 KWh mi tyto poplatky zdraží 1 KWh o 1,60 Kč. Celková cena 1 KWh spočítaná z toho, co zaplatím a z odebrané energie, je včetně DPH je 6,20 Kč.

Tohle rozpočítávání stálých nákladů do ceny energie asi nebude úplně správné. Zkrátka se musím smířit s tím, že platím pětistovku měsíčně za to, že ty dráty ke mě vedou a jestli po nich budu energii nakupovat za 4,40 Kč/KWh, nebo prodávat za 1,50 Kč/KWh (tady mi DPH nikdo nevrátí) je už jen moje věc. Ty ceny jsou na spotu pokaždé jiné, ale velmi zhruba mohu počítat, že za prodané 3 KWh si mohu teď v zimě 1 KWh koupit. Proto je výhodné co nejvíc energie spotřebovat doma a do sítě dávat opravdu jen ty přebytky, u kterých nevím, co s nima.

Baterie

Někdy se diskutuje o tom, jestli se baterie vyplatí. Při tom si jí prakticky každý ke své FVE dává. Mám baterii Pylontech H2, čtyři moduly s celkovou kapacitou 14,2 KWh a stála 230 tisíc Kč. Baterie se nesmí vybíjet pod 10%, takže z kapacity 14,2 KWh je využitelných jen 90% (12,8 KWh). Baterie má uvedenou životnost 6000 cyklů, nebo 15 let. Pokud za těch 15 let baterie 6000 cyklů nestihne (což téměř jistě nestihne), zestárne bez užitku a o to je cena akumulované energie vyšší.

Celková naakumulovaná energie za dobu životnosti baterie je 76800 KWh a cena naakumulované energie vychází 3 Kč/KWh. Při požadavku, aby se 6000 cyklů stihlo za 15 let, je potřeba udělat 1,1 cyklu za den. Což reálně nelze. Proto by bylo výhodné, pokud by bylo možné kapacitu domácích baterií zčásti využít na stabilizaci sítě. Tedy pokud se baterie přes den dostatečně nenabila, nabít ji levnou elektřinou v noci a část její energie dávat do sítě v době ranní špičky. Zrovna tak je možné elektřinou ze solárů podpořit síť ve večerní špičce. Jenže tomu brání, alespoň u nás, velký rozdíl mezi cenou nákupu a prodeje elektřiny. Při tom síť tu akumulaci nutně potřebuje a tak předpokládám, že časem pro takové využití baterie podmínky vzniknou.

Ve skutečnosti je to s životností baterie trochu jinak. Těch uváděných 6000 cyklů u Pylontechu je málo, jiné baterie mají uvedeno 8000 cyklů a dá se předpokládat, že výrobce si dělá rezervu pro případné uznávání reklamací. Zrovna tak u baterie najdeme "doporučený" proud 0,2C a "normální" proud 0,5C. Při tom Pylontechy podle testů vůbec nejsou špatné.

Životnost baterie je především závislá na způsobu jejího používání. Vadí jí, když dlouho zůstává nabitá na 100%. Optimální je nabíjet jen do 90% s tím, že jednou za 14 dní se má nechat nabít na 100% aspoň na hodinu pro promíchání elektrolytu a pro balancování. I když záleží, co je těch 100%. V aplikaci PV master, případně v novější Solargo se dá sledovat napětí baterie. Po vydělení napětí počtem článlů (Pylontech má 30 článků v jednom modulu) dostaneme napětí článku. Maximální napětí článku LiFePO4 při plném nabití je 3,6V, ale pro dlouhou životnost se nedoporučuje překračovat 3,45V. Baterie Pylontech při 100% skutečně nepřekročila 3,45V na článek a k tomuto stavu se dobíjela velmi malým proudem. Takže tady je těch 100% nastaveno tak, že není potřeba se toho bát a baterie má v kapacitě rezervu. I tak bych baterii na těch 100% raději nenechával dlouhodobě. Minimum SOC pro tyto baterie je 10%, ale i to jí dlouhodobě vadí. Na zimu jsem si nastavil minimum na 20%, ale dává se i 40%.

Baterii také vadí příliš velký nabíjecí a vybíjecí proud. Baterie Pylontech h2 má kapacitu 37 Ah. Maximální proud je 37A (1C), ten baterie snáší jen krátkodobě. Doporučený proud dle katalogového listu je 7,4A, což je 0,2C. V aplikaci PV master je uvedený maximální proud 18A, to je 0,49C. Je to údaj z měniče, který si data načetl z BMS baterie. Při napětí baterie 384V (4 moduly, 120 článků po 3,2V) je maximální výkon baterie 6,9 KW. Takže měnič omezí výkon odebíraný z baterie a nabíjecí proud na tuto hodnotu, která je na polovině maximálního proudu baterie. Doporučený proud z katalogového listu tady už dále nefiguruje.

Při používání baterie jde spíš o nějaký rozumný přístup. Menší proud (doporučený 0,2C, tedy výkon do 2,8 KW) trochu prodlouží životnost baterie. Pokud občas potřebujeme z baterie brát maximální výkon, můžeme a měnič to umožní. Pokud bereme ještě vyšší výkon, při paralelním spojení se sítí zbytek výkonu dodá síť. Po většinu času se však vejdeme do těch 3 KW (vařič, bojler, pračka, myčka, tepelné čerpadlo, pokud možno nepouštět víc takových velkých spotřebičů najednou).

Zatím co při vybíjení můžeme velikost vybíjecího proudu ovlivnit tím, co kdy zapneme, při nabíjení toho moc neovlivníme. Pokud celý den svítí a panely dávají větší výkon, než baterie dokáže pobrat, měnič omezí nabíjecí proud na maximum a pokud se zbytek nespotřebuje doma, jde to do sítě. Baterie se proudem 0,5C nabije za 2 hodiny a pak už jde do domu a do sítě všechno. Rozumnější by bylo nabíjet pomaleji menším proudem, jenže zrovna můj měnič Goodwe tohle maximum nemá konfigurovatelné. Nabíjecí proud se dá snížit třeba tak, že po dobu nabíjení budeme část výkonu panelů spotřebovávat. Což asi nejde vždy, ale při vyšším výkonu FVE můžeme v době nabíjení třeba ohřívat bojler. Někdy se o omezení výkonu postará polojasná obloha a někdy se naopak rychlejší nabíjení hodí, protože svítí jen chvílema a snažíme se využít všechno, co nám sluníčko dá. Když je už baterie nabitá nad 90%, sama si snižuje limit nabíjecího proudu a pak už je jedno, jakou výrobu a spotřebu máme.

Pro dosažení dlouhé životnosti je potřeba nevystavovat baterii extrémním teplotám. Baterie nesmí zmrznout, ale i teplota 50°C jí velmi podstatně zkracuje životnost. Optimální je umístit baterii pokud možno na severní stranu domu, kde se v zimě topí a kde na ní v létě nebude svítit sluníčko.

Ostatně co by se stalo, kdyby u domácích FVE baterie nebyly? Akumulace přes baterii je teď při spotových cenách přibližně stejně drahá, jako rozdíl mezi cenou nákupu a prodeje energie. Což se ale může kdykoliv změnit. Už teď, když nám solární zdroje pokrývají 6% celkové spotřeby, má síť problém s přebytky energie, když svítí. Ono ve skutečnosti těch 6% je roční průměr, což odpovídá ve špičkovém výkonu 3,6 GWp 50% celkové výroby energie v ČR. Tento výkon je navíc nepravidelný a těžko předvídatelný a to už dokáže síť dost rozhodit. Pokud by u FVE baterie nebyly, ten problém by byl ještě větší. Aby se tento problém odstranil zcela, bude potřeba zprovoznit alespoň 10x větší akumulaci, než mají domácí baterie, což dokáže vyrovnat výkyvy během dne a ještě mnohem větší dlouhodobou akumulaci z léta na zimu. Tato akumulace (známých principů je více) musí být levnější, než do lithiových baterií. Teprv až se tohle vyřeší, bude možné dál efektivně zvyšovat podíl výroby energie ve FVE. Akumulaci bude také doplňovat časové řízení spotřeby (budování "chytré" sítě), po větším rozšíření elektromobility bude potřeba dobíjet elektroauta.

Statistiky a posbíraná data z provozu

První graf, který mě zajímal, bylo porovnání výroby a spotřeby energie. V zimě toho FVE vyrobí méně než v létě, ale není pravda, že by nevyrobila nic. Zatím co od léta až do půlky listopadu jsem byl při průměrné roční spotřebě 4-5 MWh energeticky soběstačný, po příchodu podzimní inverze jsem musel začít nakupovat. Dokud nebylo moc zima, topil jsem jen v krbovkách, což spotřebu drželo nízko a v říjnu jsem občas přitápěl i elektřinou. Když teploty klesly níž, už nestačilo jen topit v obyváku a bylo potřeba ohřát celý barák. Někdy koncem listopadu jsem spustil tepelné čerpadlo.

Jak se postupně objevovalo sluníčko, stále více energie jsem měl svojí. I v tom minimu jsem si dělal průměrně 250 KWh měsíčně a to pokrylo více než třetinu spotřeby. V lednu to už bylo o dost lepší. Tady je dobré připomenout, že ve statistice (průměry za měsíc) není vidět, že třeba jeden den jdou přebytky do sítě a druhý den se nakupuje, případně k tomu dochází i během dne. Proto je na grafu zdánlivě nelogicky spotřeba z FVE nižší, než výroba a při tom se energie nakupuje.

Výkon FVE v zimě

Na tohle jsem si vyhledal výkony FVE, když byla jasná obloha přes poledne. Sklon střechy mám 40 stupňů, orientaci na jih, takže v poledne při rovnodennosti na panely svítí přesně kolmo - ideální stav. I přesto, že okolo Vánoc šlo světlo ze sluníčka hodně ze šikma, nebyl tam zas takový pokles výkonu, jaký bych čekal. Z 8 KW to spapdlo jen na 5,8. Hlavní problém, proč to v zimě dává málo, je především podzimní inverze a taky kratší den. Ten mi tady ještě zkracuje to, že sluníčko vychází a zapadá nad stromy.

Ještě jsem ze statistik výroby posbíral, jak to vypadalo po dnech a taky pár průběhů běhen dne. V těch měsíčních statistikách je vidět, že panely byly pár dní pod sněhem a pak nedaly opravdu vůbec nic. Třeba od 2. 12. do 5. 12. Sice jsem si opatřil dlouhou lať s rejžákem na konci, ale přimrzlý sníh jsem z toho stejně nedokázal sundat a na panely nad pergolu jsem jsem ani nedosáhnul. Nakonec sníh po pár dnech zmizel sám, byla to zbytečná práce. I když třeba někde na horách by ometání sněhu význam mělo.

Ohledně vytápění - mnoho toho bylo napsáno o tom, že fotovoltaika na vytápění nikdy nebyla a nebude. Jenže i to je dneska jinak. Ve starých domech bez zateplení byl uhelný kotel o výkonu okolo 20 KW. I při tehdejších cenách elektřiny by měl elektrokotel s tímto výkonem hodně drahý provoz. Po zdražování energií by byl provoz elektrokotle v takovém domě už úplně neúnosný a chtít třeba i jen 10 KW elektrokotel živit ze solárů, by fungovalo leda tak v létě přes poledne. Ale to zrovna moc topit nepotřebujeme :-)

Po zateplení domu klesne jeho tepelná ztráta obvykle 4x, tedy z původních 20 KW na cca 5 KW. Pokud budeme dům vytápět tepelným čerpadlem, klesne příkon podle typu tepelného čerpadla asi 3x až 5x. Zbylá část energie se bere z okolního prostředí (vzduch, zem, voda). Takže pro vytápění stačí příkon okolo 1 až maximálně 2 KW a to už při slunečném počasí zvládnou i soláry s výkonem nad 5 KWp. Musíme ale počítat, že soláry ideálně musí dodat energii i pro topení v noci, tedy něco si přes den nabít do baterky. Nebo je pak potřeba energii nakupovat. Při 8 až 10 KWp máme pak větší šanci na energetickou soběstačnost i při horším počasí. Pokud ale opravdu nesvítí, soláry nic nedají.

Mám dům s tepelnou ztrátou 5 KW (ztráta je počítaná pro venkovních -15°C) a tepelné čerpadlo voda-voda s topným faktorem 5. Při venkovních -15°C pro vytápění potřebuju příkon 1 KW, tedy 24 KWh/den a při +5°C asi 0,5 KW (12 KWh/den). Tepelné čerpadlo má výkon 7 KW a příkon ze sítě 1,5 KW. Topím podlahovkou, která má velkou tepelnou setrvačnost. Když TČ zapnu, asi 1-2 hodiny trvá, než se povrch podlahy trochu ohřeje. Za další 2 hodiny se začne ohřívat místnost a když TČ po 5 hodinách vypnu, není potřeba až do večera topit. Večer se to trochu dohřeje buď zase tepelným čerpadlem (zvládne se to i z baterky), nebo se zatopí v kamnech.