Hybridní systém
Hybridní solární elektrárny fungují v tzv. ostrovním provozu, což znamená, že nejsou připojeny do distribuční sítě. Ovšem dům, který je využívá, přípojku k distribuční síti má a v případě potřeby z ní jako běžný zákazník energii odebírá. Majitelé hybridního systému tak využívají klasickou ostrovní solární elektrárnu, ale zároveň mají jistotu zálohy v podobě distribuční sítě. Pro tento typ provozu je klíčovým zařízením hybridní střídač, který řídí všechny toky energie v domě.
Jak funguje hybridní fotovoltaická elektrárna
Hybridní fotovoltaická elektrárna (HFVE) představuje jednu z variant ostrovních elektráren, ty obvykle dodávají elektřinu do míst, kde není k dispozici přípojka k elektrické distribuční síti. Ostrovní solární elektrárna obsahuje jako zdroj energie fotovoltaické solární panely, měnič stejnosměrného napětí na střídavé 240 V/50 Hz (tzv. střídač) a akumulátor. Právě akumulátor je u ostrovních a hybridních systémů zcela zásadní, protože vyrovnává rozdíly mezi výrobou elektřiny ze slunce (přes den) a běžnou spotřebou (k níž dochází obvykle večer).
Dům je připojen, elektrárna nikoli
Na rozdíl od běžné ostrovní elektrárny je dům s hybridní fotovoltaikou k elektrické distribuční síti připojen, stejně jako běžný fve systém na síti. Samotná elektrárna je však od sítě galvanicky oddělená a systém tak nemůže vydělávat výrobou elektřiny a její distribucí do sítě. Naopak veškerá vyrobená elektřina se musí spotřebovat přímo na místě, tedy pro potřeby konkrétního domu. Taková situace je výhodná zejména pro majitele domů, kteří nechtějí vyřizovat různá povolení od Energetického regulačního úřadu. Elektřina z distribuční sítě jim pak slouží pro případ, kdy fotovoltaika není schopna energii dodávat a akumulátory jsou zcela vybité.
Hybridní elektrárna je postavena na kvalitním akumulátoru
Když svítí slunce, elektrárna dodává do objektu elektřinu a nabíjí akumulátory. Během dne obvykle domácnost nespotřebuje výraznější množství energie, ale naopak ji potřebuje čerpat během večerních a nočních hodin, tedy v době, kdy slunce nesvítí. V té době využívá domácnost elektřinu z akumulátorů – pokud už nestačí, hybridní střídač přepne na odběr elektřiny z klasické distribuční sítě. Z toho je zřejmé, že klíčová je kapacita akumulátorů, která by měla dosahovat minimálně 2 kWh. Správně navržená hybridní fotovoltaická elektrárna dokáže uspokojit energetické potřeby rodinného domu z 90 až 100 %.
Klíčová součást elektrárny – hybridní střídač (měnič)
Naprosto zásadní součástí hybridního systému je střídač, který mění stejnosměrný proud na střídavý proud stejných parametrů, jaké jsou v běžné zásuvce. Umožňuje také přepínat spotřebu energie z akumulátoru a distribuční sítě. Hybridní střídač navíc zajišťuje galvanické oddělení vaší soukromé hybridní elektrárny od sítě distributora. Přepíná tedy mezi akumulátory a distribuční sítí, je schopen plynule a současně v reálném čase regulovat množství energie odebírané ze sítě a z akumulátorů, což je jeho nejpodstatnější i nejvíce využívaná funkce.
Chytrá optimalizace výroby a spotřeby energie
Výroba energie v hybridní elektrárně během dne značně kolísá a prakticky téměř nikdy není v souladu s aktuální spotřebou domu. Pro překonání takového rozdílu mezi elektřinou vyrobenou přes den a tou, která je potřeba během odpoledne, večera a noci, kdy není naopak energie vyráběna žádná, je třeba energii krátkodobě skladovat pro pozdější použití. K efektivnímu řízení spotřeby elektřiny v domácnosti je možné využít konceptu tzv. „chytré sítě“. Právě s vývojem systémů využívajících obnovitelné zdroje a dlouhodobě rostoucími cenami byly vyvinuty chytré hybridní měniče, které umožňují optimalizovat rozdíly mezi nestabilní výrobou elektřiny a její spotřebou.
K čemu slouží hybridní měnič napětí?
Základní funkcí hybridních měničů napětí v chytré síti je právě možnost výběru energie z obnovitelného zdroje a změny jejího toku z distribuční soustavy, ukládání v akumulátorech nebo k přímé spotřebě.
Konvenční měniče v ostrovních elektrárnách energii systematicky ukládají do akumulátorů – ovšem kvůli tomu mívají obvykle výraznou ztrátu, která činí přibližně 20 %.
Hybridní měniče napětí naopak energii ukládají pouze v případech, kdy je to skutečně nezbytné. Tento systém navíc umožňuje majiteli domu zvolit si, jestli se má vyráběná energie ukládat do akumulátoru nebo má být spotřebovávána.
Vhodné hybridní měniče se pohybují ve výkonech od 0,5 kVA do 72 kVA.
Co je třífázový hybridní měnič?
Spotřebovaná elektřina se nikdy neměří jako jeden celek, ale počítá se po jednotlivých fázích. Na trhu se můžeme setkat s jednofázovými a třífázovými rozvody. Zatímco jednofázové má přibližně 5 % domácností a výpočet energie je u nich velmi jednoduchý, třífázové se týkají 95 % českých domácností. K distribuční soustavě jsou tedy připojeny pomocí třífázového vedení.
Třífázový měnič je připojen k distribuční soustavě přes elektroměr distributora, který spotřebu energie měří. Jednotlivé fáze pak pokračují dále do domu, kde jsou umístěny jednotlivé elektrické spotřebiče. Na trhu jsou v současnosti k dispozici dva typy solárních střídačů – symetrické a asymetrické. Symetrický měnič dokáže dodávat do každé fáze jenom určité množství elektrické energie, zatímco asymetrický měnič dodává přesně tolik energie, kolik jednotlivé fáze právě potřebují. Proto díky němu výrazně ušetříte a můžete využít všechnu energii, kterou vaše domácí solární elektrárna vyrobí.
Jak funguje měnič prakticky?
Energie ze střechy proudí do technického zázemí dvěma gumovými kabely, které ji přivádějí do střídače. Ten přeměňuje stejnosměrný proud na střídavý, aby ho mohly využívat všechny domácí spotřebiče. Zároveň je propojen s baterií, kam se elektřina automaticky uloží v případě, že se v danou chvíli nemůže spotřebovat.
Životnost měničů se pohybuje od 5 do 10 let
Životnost střídačů se v technických listech zpravidla neuvádí, ale jejich záruka se podle typu a výrobce pohybuje v rozmezí 5 až 10 let. Majitel hybridní fotovoltaické elektrárny by tedy měl počítat s tím, že bude muset jednou za čas střídač vyměnit.
Výhody a nevýhody hybridních systémů
- Většina energie se zužitkuje
- Výpadky už nebudou problém
- Uložení energie
- Nezávislost na dodavatelých
- Ekologie
- Bez přeprodeje
- Vysoké vstupní náklady
- Velké čekací lhůty
Veškerá výroba elektřiny z fotovoltaických panelů je využita pro vlastní spotřebu domu (ve formě elektrické energie, pro přitápění tepelným čerpadlem, pro ohřev TUV, provoz klimatizace, zavlažování, provoz bazénu a provoz spotřebičů).
Nezávislost na výpadcích distribuční sítě. U běžných fotovoltaických elektráren je využito přibližně 30 % z celkové vyrobené energie. Zbylých 70 % je tedy dodáno do sítě za mnohdy nevýhodných podmínek (tedy za minimální cenu a tato energie následně domácnosti chybí večer, v noci a při energetických špičkách – tedy praní, vaření, sušení či klimatizování – nebo když nesvítí slunce). Hybridní elektrárna oproti tomu efektivně zužitkuje téměř 100 % vyrobené elektrické energie.
Nespornou výhodou hybridního systému je již integrovaná funkce pro využití přebytkové energie ve výkonových špičkách, kdy inteligentní hybridní měnič dokáže přesměrovat přebytečnou energii v reálném čase či s řízeným zpožděním do předem určených spotřebičů (například bojleru, vytápění, klimatizace, mrazáku, bazénu, tepelného čerpadla nebo systému pro zalévání).
Zásadní výhodou hybridních fotovoltaických elektráren je jejich nezávislost na udělování povolení připojení k distribuční soustavě (EON, ČEZ, PRE).
Jedná se o „čistou“ výrobu energie.
Bez přeprodeje
Nemožnost prodávat přebytky energie do distribuční sítě. Majitelé hybridních elektráren nemají povolení dodávat přebytečnou energii do distribuční sítě, všechnu vyrobenou energii musí spotřebovat jenom konkrétní domácnost.
Vysoké vstupní náklady
Finanční náročnost na pořízení elektrárny a postupná návratnost investice (ve většině případů se pohybuje kolem 7 let).
Velké čekací lhůty
Delší realizační doba – o hybridní systémy je v současné době velký zájem, proto je možné, že ji váš dodavatel realizuje například až za rok.
Hybridní systémy prakticky
Technické požadavky na systém
Hybridní fotovoltaickou elektrárnu lze nainstalovat na každý dům s dostatečně pevnou střechou a vyhrazeným prostorem v technické místnosti, který bude sloužit pro umístění střídačů a baterií. Obvykle se jedná o požadovanou rozlohu alespoň 1 × 2 metry.
Akumulátory
Při výběru realizační firmy se zabývejte především požadavky na účinnost, životnost a bezpečnost akumulátoru.
Cena hybridního systému
Finanční náročnost hybridní fotovoltaické elektrárny závisí především na konkrétním řešení a realizační firmě. Cena těchto systémů se obvykle pohybuje od 400 000 Kč po 1 500 000 Kč. Celková investice závisí na výkonu střídačů a velikosti baterií pro uložení energie.
Dotace Nová zelená úsporám
Na hybridní systém můžete dostat dotaci v maximální výši 200 000 Kč, 5 000 Kč na projekt a případně dalších 30 000 Kč na wallbox. K tomu získáte podle současných podmínek dotační bonus 10 000 Kč. Maximální výše celé dotace je tedy 245 000 Kč.
Pokud jste z Karlovarského, Ústeckého a Moravskoslezského kraje, získáte k projektu jako bonus dalších 10 %.
Řada realizačních firem nabízí dodání fotovoltaických hybridních elektráren na splátky, což může být pro řadu firem i domácností zásadní kritérium výběru.
Monitoring a správa systému
Při výběru realizátora řešení se kromě technických parametrů samotné elekrárny orientujte také na monitorovací a ovládací software, díky němuž můžete kdykoli a kdekoli sledovat stav vaší domácnosti přes webové rozhraní. Kvalitní systém umožňuje vlastnosti inteligentní domácnosti, například připojování a odpojování spotřebičů na dálku, ale také vás bude informovat o nenadálých událostech ve vaší domácnosti. O výpadku elektřiny se tak dozvíte dříve než po příchodu domů mezi dveřmi. Správná aplikace zároveň slouží ke sběru dat, díky němuž si můžete dlouhodobě lépe naplánovat investice např. do nových spotřebičů či jiných energetických optimalizací domácnosti.
Standardní doba dodání
Vzhledem k současné energetické situaci a poměrně vysoké poptávce po fotovoltaických systémech se doba realizace často pohybuje od 6 do 12 měsíců. Na trhu najdete ovšem i několik firem, který slibují realizaci během 3 měsíců. Vyřízení dotace trvá přibližně 2 měsíce po dokončení montáže fotovoltaické elektrárny.
Hybridní solární elektrárny ve firmách
Hybridní solární elektrárny se obecně doporučují spíše pro drobnější provozy. Velmi dobře poslouží v penzionech, horských chatách nebo obecně na menších firemních budovách. Pro firemní hybridní elektrárnu platí stejná pravidla jako pro hybridní elektrárnu v domácnosti – musí být tedy galvanicky oddělena od sítě. Díky tomu firma nepotřebuje povolení od Energetického regulačního úřadu. Promyšlená a kvalitně navržená hybridní solární elektrárna dokáže zabezpečit 80 až 90 % spotřeby běžného provozu firmy – tedy osvětlení kanceláří, provoz běžné firemní techniky etc. Díky tomu může distribuční síť sloužit čistě jenom jako záloha. Pokud ovšem používáte energeticky náročné spotřebiče, jako jsou například elektromotory, elektrické pece etc., zřejmě vám hybridní fotovoltaická elektrárna stačit nebude a doporučujeme pečlivě propočítat to, jestli se v tak náročném provozu vůbec její pořízení vyplatí.
V současné době jsou hybridní solární elektrárny spíše součástí běžných domácností a do firem si svoji cestu teprve hledají a představují spíše výjimku. Vyplatí se spíše firmám zaměřeným na kancelářský provoz, nikoli energeticky náročným odvětvím.
Často kladené otázky
Pro správnou funkčnost je zapotřebí akumulátor vždy, když se jedná hybridní elektrárny a všechny typy solárních systému, které nejsou připojeny k distribuční síti.
Tip na další článek: Typy fotovoltaických systémů >>
