Vypočítajte si cenu svojho domu
Námestie Andreja Hlinku 1, 010 01 Žilina
+421 911 613 911

OSTROVNÝ SYSTÉM – BATÉRIE elektrických akumulátorov (LiFePO4)

Týmto článkom by som začal sériu článkov o batériách a elektrárňach v ostrovnom zariadení pre bývanie. Na našej stránke je už niekoľko článkov, ktoré čo to naznačujú, ale časom je potreba ísť stále hlbšie a hlbšie.

V predchádzajúcich článkoch sme sa dozvedeli:

– úvod do ostrovného bývania a celej filozofie.
http://www.semargl.sk/ostrovny-system-realita-alebo-sci-fi/

ide o starší článok, ale stále platný

– niečo o fotovoltických paneloch, v sérii 4 článkov a tu je prvý z nich.
http://www.semargl.sk/fotovoltika-mytusy-a-realita/

2. časť: http://www.semargl.sk/vykon-fotovoltickeho-modulu-panelu/, 3. časť: http://www.semargl.sk/porovnania-modulov-a-zostav/, 4. časť: http://www.semargl.sk/ostrovna-prevadzka-vs-fotovoltika/

– o významen pecí v bývaní a ostrovnom bývaní celkovo.
http://www.semargl.sk/nejaky-clanok/

– potom  niečo o zásadách sebestačnosti, ktoré sú veľmi dôležité ak nechceme na celej sebestačnosti prerobiť a nakoniec byť bez tepla, vody a svetla.
http://www.semargl.sk/zakony-sebestacnosti-podla-semargl/

– a osobitné miesto si zaslúži kalkulačka, ktorá zohľadňuje všetko vyššie napísané.
http://www.semargl.sk/kalkulacka-na-vypocet-spotreby-a-vyroby-elektrickej-energie/

kalkulačka je však staršieho dáta a zohľadňuje iba olovené batérie. To však vôbec nevadí, lebo z kapacity olovených akumulátorov vieme veľmi jednoducho odvodiť iné typy batérií. Správny prepočet budeme vedieť vykonať ak článok dočítame do konca.

Nakoniec v tomto článku sa všetko základné dozvieme.

Ostrovné bývanie láka čoraz viac ľudí. Ako som už v článkoch pred tým popisoval, ostrovné bývanie je v podstate nerentabilné a nelogické ak sa náš dom nachádza v oblasti so sieťami – vodovod, elektrická prípojka, kanalizácia. Taktiež som už v článkoch pred týmto spomínal, že pokiaľ je svet svetom tak ako ho poznáme, a nedošlo k totálnej zničujúcej vojne, tak bude pravdepodobne existovať minimálne armáda a tá si vždy všetko zabezpečí tak aby mala dosť vody, alektriky a iného, preto je zbytočné sa na vojnu pripravovať sebestačnosťou. Tých pár dní bez elektriky kedy si armáda potrebuje vytvoriť „tmu“ aby ľahšie preskúmala oblasť, si myslím, že vydržíme aj na elektrocentrále. Všimnite si napríklad, že na Ukrajine je vojna a aj napriek tomu máme online zábery spoza zákopov cez internet. A keď je internet prečo by nebola elektrika. Mnohí ľudia mi na otázku: „prečo chcete sebestačnosť?“ ani nevedia normálne odpovedať a začínajú ako sa hovorí hapkať.

Ešte raz pripomeniem, že chystať sa na sebestačnosť z dôvodu vojny je nezmysel nakoľko ak vojna beží, tak je vždy dosť elektriky a aj vody, a iný logický dôvod takmer ani neexistuje. Aj keď niekedy áno, ale o tom neskôr.

Preto zvýšený nárast o tento životný štýl je pre mňa nepochopiteľný, no každý má nárok sa v živote na niečom popáliť. Každopádne v životne dôležitých veciach by som sa popáliť nechcel, no kto chce kam, pomôžme mu tam a preto idem pomáhať…

Ak ale predsa len sebestačnosť chceme tak  vhodné si najskôr odpovedať či je sebestačnosť nutná alebo nie.

To je prvá otázka, ktorú by si mal každý položiť ešte skôr ako sa začne do niečoho púšťať.
Ak zistíme, že nutná nie je, tak načo sa ňou vôbec zaoberať?
Ak zistíme, že nutná je, tak sa ňou zaoberať musíme bez ohľadu na to koľko bude sebestačnosť stáť peňazí.
Podstata je v tom, že každá nutnosť sebestačnosti z niečoho vychádza a je niečim ovplyvnená.
Predstavme si situáciu kedy je sebestačnosť nutná a pokša sa o ňu lajk alebo ja.
Obaja sa ku nej môžeme prepracovať, no každý z nás za to zaplatí iné množstvo peňazí a bude tá sebestačnosť na inej úrovni.
Ak chceme pochopiť sebestačnosť tak by sme mali premýšľať hlavne nad tým ako žijú srnky v horách. Ako a kde večer spia? Čo jedia? Ako sa umývajú? Ako si svietia? Potom pochopíme podstatu a zistíme, že nie my ideme robiť sebestačnosť, ale sebestačnosť tu je a vždy bola, len treba za ňou prísť, tak ako srnka príde za svetlom ak si chce posvietiť. 
Obrazne povedané.
Všetci robíte veľkú chybu ak sa na začiatku zamýšľate nad technickými riešeniami a nie nad spôsobom života v sebestačnosti! Na technické riešenia sme tu napríklad my, ktorí sa sebestačnosťou zaoberáme profesionálne. Vy sa zamýšľajte iba nad tým ako chcete v sebestačnosti žiť a čo všetko chcete mať k dispozícii. To je základ úspechu bez sklamania.
Samotne technické riešenia sa už potom ako keby vynorí samé od seba.
Ja premýšľam o mojej sebestačnej chalupe už minimálne 3 roky aktívne a ani dnes (december 2017) tesne pred dokončením nemám v niektorých veciach úplne jasno. Nieže by som nepoznal technické riešenia. Poznám ich niekoľko na vyriešenie daného jednotlivých ešte nevyriešených problémov. Ale stále premýšľam iba nad tým ako vlastne chcem v tej chalupe žiť. Keď si toto ujasním, tak okamžite budem vedieť ktoré z dnes potenciálnych riešení použijem.
Jednoducho na sebestačnosť neexistuje univerzálny kľúč. Ak niekto tvrdi že áno, tak je namyslený blázon.  To však neznamená, že nedokážem za par hodín principiálne navrhnúť sebestačnú chalupu. Dokážem. No nie každému by ten ten typ sebestačnosti vyhovoval, lebo by išlo o riešenia, ktoré by vychádzala z nejakej lokálnej hypotetickej predstavy  mojej.
Aby vyhovoval spôsob bývania vo vašej sebestačnej chalupe vám, tak musím vedieť a poznať všetky detaily toho ako chcete vo vašej chalupe bývať.

 

Pre istotu ešte pripomeniem stav kedy sa nám ostrovná prevádzka vyplatí.

Ide o situáciu kedy sa chystáme niečo postaviť, alebo prerobiť starú chatu a podobne. Vtedy máme na výber z dvoch variant:

  1. ide o situáciu kedy máme k dospozícii všetky siete, alebo
  2. kedy nemáme siete k dispozícii.

V prvom prípade ak chceme stavať nový dom, tak je krajne nelogické pokúšať sa o sebestačnosť minimálne do vtedy, kým 1kWh elektrickej energie (EE) nebude stáť 10€ a pod.

No aj napriek tomu sa nájdu ľudia, ktorým to nejakým zázrakom po prepočte vyšlo, že sa im to oplatí. Mne sú tieto počty síce neznáme, ale ako som už vyššie písal, každý už mal 18 …

Druhý prípad je jediný, kedy je sebestačnosť logická. Avšak iba vtedy ak sme si kúpili pozemok v takej cene, že ak porovnáme cenu pozemku s pozemok podobným ako keby bol v zastavanej časti obce, tak rozdiel v cene bude minimálne 30.000€ a viac. Ak takýto rozdiel v cene dosiahneme, tak sa pokojne môžeme pustiť do sebestačnosti a nemusíme sa báť, že budeme bez cesty, elektriky a vody.

Tu však musím pripomenúť jednu dôležitú vec, a tou je fakt, že niekedy je aj 100.000€ málo na to aby sme vybudovali funkčnú elektráreň, vodovod, kanalizáciu a cestu.

Prečo je tomu tak?

Z jednoduchého dôvodu a tým je, že ľudia moc moc špekulujú a nedokžunsa držať pôvodného plánu. Vymýšľajú, čítajú hlava nehlava kadečo po weboch, každý týždeň majú iný názor na veci, myslia si, že za rok pochopia niečo čo sa nedá niekedy pochopiť ani za celý profesionálny život, radia sa kadekým, dokonca aj s ľuďmi, ktorí o veci nemajú šajnu a potom vznikne nejaký zlepenec nezmyslov za 100.000e a ešte to aj nefunguje.

V oblasti výstavby domov tento model ale platí vo všeobecnosti asi všade, nie len pri ostrovnom bývaní. Ja tomu hovorím, že: „ľudia hľadajú zlatý grál“ niekde kde ho vôbec hľadať netreba.

V prvom rade si treba uvedomiť, že

dnes je vymyslených toľko technických riešení, že keby sme ich iba zdokonaľovali a navzájom prepájali a systémy vylaďovali, tak by sme mali minimálne na 100 rokov čo robiť.

Preto by som šiel radšej cestou hľadania jednoduchých primitívnych riešení a nie hľadania toho „najlepšieho“ riešenia, ktoré nám v nedeľu v TV ukazujú realitní makléri, ktorí možno ani nedokončili strednú školu.

Takže poďme sa vrhnúť na..

VYLAĎOVANIE SYSTÉMU

Vyššie som naznačil, že dnes je už toľko vynálezov zavedených do praxe, že už sa v nich nikto nevyzná a už naozaj nikto ich nechce navzájom kombinovať. Niekedy sa síce stretnem s náznakom kombinácie, no žiadna sláva to nie je. Kombinovať treba tak, aby sme využili v čo najväčšom množstve hlavne prirodzené deje v prírode, ako napríklad jednoduché tienenie pomocou listnatých stromov, ktoré v lete tienia a v zime prepustia svetlo, teplo a chlad hliny pod domov, zastavenie cirkulácie vzduchu v interiéri stavby aby nedochádzalo k výmene tepla, a tiež zastavenie cisrkulácie vzduchu okolo domu ako to robievali naši predkovia obostavaním rôznymi špami a kôlňami, prípadne použitím iných. Tiež je nutné veci využívať viac účelovo a nie iba na jeden účel. Ve´d iba taká rekuperícia (podľa mňa jeden z veľkých vynálezov) vie vetrať, udržiavať teplo, pomáhať pri ohreve vody, pomáhať pri kúrení a podobne. Takýchto príkladov by som vedel menovať desiatky, ale to by som vám všetko prezradil 🙂

Keď už máme systém vyladený, tak nastupuje etapa…

UKLADANIE PREBYTKOV ENERGIE

 Je to trošku nepochopiteľné, že uvažujeme s prebytkami niekde kde máme pocit, že nám bude energia chýbať, ale je to tak.

Čím je systém menej dokonalý, tým viac odpadovej energie produkuje!

JE to dané tým, že systém nie je vyladený a niekedy dodáva málo a inokedy veľmi veľa. Takýchto systémov je po svete koľko len chcete. V podstate 99% sebestačných bývaní je nevyladených a buď majú zbytočne veľa, alebo nemajú ani potrebné minimum, no oba majú prebytky.

Najznámejším prebytkom je letný prebytok EE, ktorý vzniká preto, že v ostrovných systémoch zvykne každý kto k tomu čuchol nadimenovať elektráreň tak, aby v zime vyrobila aspoň minimum, ktoré je niekedy okolo 4kWh/deň. Ak uvážime, že v zime svieti slnko 4x menej ako v lete a súčasne je „výkon“ slnka 4x menší, tak logicky vyrobíme až 16x menej energie. Teda ak v máme elektráreň nastavenú tak, že v zime vyrobíme 4kWh/deň, tak v lete vyrobíme 4×16=64kWh/deň. No a to už musí byť poriadna elektráreň.  Zbytočne veľká.

To bol príklad jedného z prebytkov energie. Samozrejme na takú elektráreň nemá nikto peniaze ani povolenie, tak vyrobí elektráreň takú nejakú priemernú. To znamená, že v lete máme stále prebytky, ale v zime už s ňou nič nezmôže. A pri tom je to také ľahké. Stačí k nej v zime dokúpiť jednu elektrocentrálu, ktorá stojí ako 500Wp fotovoltická elektráreň ale ak je treba, tak vyrobí toľko EE ako 10.000Wp elektráreň v zime. Nastáva otázka benzínu vs. Sebestačnosť. Ja odpovedám: „benzín (alebo iné palivo, lieh, LPG a.i.) bude vždy pokiaľ bude ľudstvo“,  a dopĺňam otázku: „ale ako je to so sebestačnosťou keď vám zhoria panely, alebo sa inak poškodia?“ to už nevadí, že pôjdete do obdchodu a kúpite si nové???

Čiže ako vidíte ľudia nemajú veci premyslené do dôsledkov…

Ďalších príkladov s prebytkom energie je mnoho. Jedným z ďalších by mohla byť pec na drevo. Aj tá produkuje prebytky a v podstate ich nikto nikde neukladá. My však áno, tu: http://www.semargl.sk/akumulator/

Prebytky enerie však môže vzniknúť aj inak. Hlavne pri fotovoltivkých elektrárňach (FVE) je to významné. Aj v zime s malou FVE môže nastať tento stav prebytku. Tam je dôležité to, že EE potrebujem večer  anie cez deň. Ale práve cez deň slnko svieti a vtedy by som mal EE niekde uložiť.

Na toto nám slúžia akumulátory elektrickej energie tzv.

BATÉRIE

Na trhu sú najznámejšie olovené batérie s kyselinovým elektrolytom. Majú napätie 2V na článok a kapacity sa pohybujú od pár Ah až po tisícky Ah. Nakoľko sa články skladajú do batérií sériovo, prípadne paralene alebo kombináciou, tak by bolo obtiažne vždy písať kapacitu celej batérie, a preto budeme v tomto článku vyjadrovať kapacitu batérie v energii a teda kWh.

Kwh vieme vypočítať zo vzťahu:

energia (kapacita) = celkové napätie batérie x kapacita batérie v Ah.

Tak napríklad batéria 48V s kapacitou 750Ah má v sebe uloženú energiu 48×750= 36.000 Wh, alebo 36 kWh.

Poznáme však aj iné druhy akumulátorov. Alkalické, Lítiové, AMG, vodíkové články, a iné.

Vzhľadom na udalosti posledných rokov, kedy sa na vzostup dostali elektromibily, tak sa do poredia dostali pomerne drahé akumulátory tzv LiFePO4 lítiovo-železio-fosfátové, ktoré sa masovo používajú práve v elektromobiloch, kvôli svojej vysokej energetickej hustote (až okolo 140-190Wh/g. Olovené iba okolo 40Wh/g). Ich cena je však taká aká je a zdanlivo sa zdá-, že sú veľmi drahé.

V nasledujúcom si ukážeme ako je to vlastne s cenou takýchto akumulátorv navzájom.

Porovnávať budem olovené trakčné batérie vs LiFePO4.

OLOVENÉ vs. LiFePO4 batérie

Vždy keď sa o niečom v prípade rodinného domu rozhodujem, tak by sme mali zobrať do úvahy cenu vs. úžitok vs. životnosť.

OLOVENÉ BATÉRIE

Pozrime sa najskrô na OLOVENÝ AKUMULÁTOR

Predstavme si (z výpočtu), že na život v dome potrebujeme každý deň cca 5kWh energie.

Bežný „odborník“ z internetu si to ľahko spočíta. 5KWh / 48V = 104Ah

Takže ide do odbchodu na solárne batérie a chce si kúpiť 4 ks 12V/105Ah batérií.

Veď výpočet nepustí.

Stane sa však to, že v obchode je predajca, tiež odborník, ktorý veci rozumie, veď už od „pred včera“ má firmu na fotoviltiku, a ten ho vysmeje, že ten výpočet urobil doma zle, a že musí počítať zálohu aspoň na 3 dni, lebo čo ak nebude svietiť slnko.

Tak kúpi 4ks 12V/320Ah = 15,3kWh, a má batériu s napätím 24V/640Ah alebo 48V/320Ah.

Človiečik príde domov trošku smutný, že minul 3000€ na batériu, ale je zase spokojný, že neurobil chybu a že mu predajca dobre poradil.

Prejde však pár mesiacov, prípade rok najviac dva, a batéria kľakne. Človek je v šoku! 3000€ na 2 roky je 1500€/rok a keď si to prepočíta na 30 rokov, tak je v ešte väčšom šoku!

Kde teda „udelali soudruzi z NDR chybu?“

Pozrime sa na tento graf a možno na niečo prídeme.

Na zvislej osi vidíme počet cyklov nabitie/vybitie.

Na vodorovnej osi vidíme kapacitu batérie v %. Teda ide o všeobecný graf.

Krivka ukazuje životnosť batérie v cykloch pri rôznych spôsoboch vybíjania. Udávame to v % Discharge Of Dept – DOD.

DOD 20 znamená, že z batérie sme odoberali nie viac ako 20% energie, teda 80% v nej vždy ostalo.

DOD 100 znamená, že sme batériu vybíjali až do nuly, teda odoberali sme z nej pravidelne celých 100% energie.

Z grafu vidíme, že ak z batérie odoberáme menej energie a zase ju dobijeme, tak, že jej životnosť predlžujeme z okolo 1000 cyklov až po 8000 cyklov.

Ide o graf pre veľmi kvalitné trakčné solárne batérie značky HOPECKE ktorých cena by však bola omnoho vyššia (možno až okolo 6000€) ako kúpil náš vzorový človek v bežnom obchode.

Pri batériách bežnej kvality sa pohybujú počty cyklov medzi 200 až 1500, najviac 2000. Na obrázku  nižšie vidíme priebeh bežnej olovenej batérie

Na životnosť batérie majú ale vplyv aj iné prevádzkové parametre. Okrem DOD je to ďalej:

  • spôsob nabíjania
  • spôsob vybíjania
  • ošetrovanie

Predpokladajme, že pán z príkladu vyššie (pán X) sa o batériu staral a pravidelne dolieval vodu, ktorú batéria stráca vyparovaním a „vretím“ pri nabíjaní.

Predpokladajme tiež že pán si kúpil programovateľnú nabíjačku kde si nastavil minimálne 3 fázy nabíjania a to:

  • s konštantným prúdom (1. fáza nabíjania do asi 80% nabitia)
  • s konštantným napätím (2. fáza nabíjania do 99% nabitia)
  • a tzv. FLOAT napätie posledná fáza nabíjania

Ako bola teda batéria pána X vybíjaná?

Už vieme, že pán X batériu nadimenzoval na DOD 100, nakoľko za 3 dni batériu vybil do nuly a zase nabíjal.

Pripomeňme si akúže to má pán kapacitu batérie?

15,3 Kwh. Takáto batéria mimochodom váži asi 500-600kG.

Ak mal pán dennú spotrebu cca 5kWh tak ide priemerne o spotrebu 5kWh/24h = 208W každú hodinu. Prevádzkový graf spotreby v domácnosti však nie je lineárny a musíme počítať s výkyvmi od asi 50Wh až po niekoľko kWh.

Aké máme v domácnosti asi spotrebiče? Uvažujme spolu. Mikrovlnka, žiarovky, práčka, chladnička, TV, NB, nabíjačky na mobil, a pod.

Zoberme si takú chladničku.

Jej bežná spotreba je okolo 50-100W, teda nič vážne. No pri jej zapnutí vyskočí na okamih jej spotreba na niekoľko kW. Keby to bolo iba 1,5kW, tak by šlo pri batérii o celkovej kapacite 15kWh o 1/10 kapacity batérie. Ak sa súčasne s chladničkou zapne aj práčka, tak už máme o´krátkodobú špičku 1,5+2,5kW=4kW. To je pri batérii o kapacite 15kWh cca 15/4= čo je asi 1/4 kapacity.

Vrátme sa k obrázkom vyššie.

Životnosť batérie sa udáva ako som písal v počte cyklov vzhľadom k hĺbke vybíjania batérie (DOD). No VŽDY za predpokladu istých parametrov vybíjania a nabíjania. Hlavne vybíjania, lebo nabíjanie je dnes už poemrne dobre zvládnuté elektronickými nabíjačkami.

Olovené batérie vžda nabíjame najviac 1/10 kapacity batérie, a odporúčané maximálne vybíjanie je asi polovica z nabíjacej energie. Takže ak chceme počítať so životnosťou batérie ako udáva výrobca, tak by sme našu batériu pána X mali vybíjať maximálne odberom 750W a to iba do DOD20 ak by sme si chceli zabezpečiť jej životnosť na cca 2000 cyklov.

Pán X však batériu vybíjal až 4kW niekdy a vždy do DOD100. Čím znížil počet cyklov životnosti batérie na asi 200 cyklov a preto mu batéria nevydržala viac ako cca 600 dní.

SPRÁVNY NÁVRH OLOVENEJ BATÉRIE

Ako mal pán X správne nadimenzovať batériu?

Z vyššie napísaného vieme, že životnosť posudzujeme z hadiska vybíjacieho prúdu/príkonu spotrebičov a z hľadiska hĺbky vybitia batérie.

Ideálne je olovenú batériu nevybíjať viac ako je DOD20 a nepoužívať vyššie vybíjacie odbery ako je 1/20 kapacity batérie.

Zadanie:

– Pán X má domácu dennú spotrebu asi 5kWh/deň, čo je asi 1825kWh/rok. Ide o veľmi veľmi skromné bývanie, nakoľko ročné spotreby sa pohybujú okolo 4000-5000kWh, a vtedy sa bavíme o priemernej dennej spotrebe cca 7kWh až 15kWh (leto/zima).

  • rezervu nastavíme na 3 dni, tak ako odporúčal aj predajca v obchode
  • DOD nastavíme na 20%
  • vybíjací „odber“ na 4kW v špičke

Rezervnú kapacitu vypočítame jednoducho = 5kWh x 3dni = 15kWh

celkovú kapacitu plne nabitej batérie zvolíme podľa DOD20  (ide o 1/5 kapacity batérie) = 15kWh x 5 = 75kWh

A teraz si overíme maximálny potenciálny odber = 75kWh / 20 = 3,75kW

My máme ale potenciálny odber až 4kW, takže by to chcelo batériu ešte trošku naddimenzovať.

Záver

Ak si chceme zabezpečiť životnosť batérie aspoň 2000 cyklov s 3 dňovou rezervou (čo je asi 16 rokov životnosti), tak by sme mali v tomto prípade zvoliť batériu o kapacite cca 75-80kWh.

Tomu zodpovedá trakčná batéria 48V/1600Ah, alebo 2ks batérií 48V/800Ah.

Takéto dve batérie vážia cca 2,5 tony a ich cena je okolo 11-12.000€ nové, prípadne použité a zrepasované asi 4000€, za predpokladu, že natrafíte na človeka, ktorý vie batérie repasovať. Naša spoločnosť vám vie repas batérií spostredkovať, prípadne vieme sprostredkovať kúpu takýchto batérií.

Pán, ktorý sa venuje obnove batérií má v prevádzke batériu už 15 rokov a ide stále ako nová.

Pri tejto príležitosti je na zváženie aj cena olova obsiahnutého v batérii. Kým pred 10 rokmi sa olovo vykupovalo za asi 0,15€/kg  dnes už to asi 0,6€/kg. Preto je cenu batérie vzhľadom k jej veku iba ťažko vyjadriť správne. Nakoľko pán X ak by kúpil zrepasovanú batériu za 4000€ a za 15 rokov ju dal do kovošrotu za 100% jej nákupnej ceny tak nebude v strate ani cent.

Cena takejto rozmernej batérie však nepozostáva iba zo samotnej batérie ako by sme si na prvý pohľad mysleli. Takáto batéria by bola na 2ks paletách a zaberala by asi 2m2 plus obslužný priestor. Preto musíme uvažovať aspoň 4m2 + dvere nejakej prístavby. Takže už do tohoto výpočtu vstupuje aj nejaká búda kde batérie budú. Prípadne ich môžeme nechať zakopané v zemi pod nejakým prístreškom. Ide však o komplikáciu, ktorá nie je zadarmo a v najbezpečnejšom prípade nám bude stáť 2000€ a viac. Búda pre batériu bude určite ďalej od domu nakoľko nebudeme chcieť asi riskovať výbuch batérie. Obrázky po výbuchu takýchto batérií si môžeme pozrieť na googli, a nie sú pekné. S tým je spojené aj zvýšené náklady na dĺžku a prierez vodičov, ktoré budú viesť od domu do búdy a naopak. No a v tomto okamihu sa nám celý model predražuje pokojne aj na viac ako 7000€ pri použití repasovaných olovených batérií, v prípade, že použijeme pre ne nejakú chránenú búdu dobre zabezpečenú pred krádežou. V prípade nákupu nových batérií sme cenou už ďaleko za hranicou normálnosti a pohybujeme sa na úrovni okolo 15.000€ v tomto okamihu.

Pri olovenej ako aj u každej batérie sa prejavuje samovoľné vybíjanie. Ak je batéria úplne nová, tak je v relatívne dobrých medziach. No ak je už staršia tak s vekom jej samovioľné vybíjanie stúpa. Preto výpočet ktorý sme si vyššie uviedli je iba orientačný, na prvé zorientovanie sa. Realita ja niekedy taká, že pri istých spôsoboch prevádzky stavby až 50% energie batéria spotrebuje iba na udržanie sa v nabiom stave. Potom už je celý výpočet aj cena niekde inde.

Olovené batérie sú však pomerne vhodné na chatové prevádzky lebo im nevadí mráz a mesiac dva vydržia bez nabitia. Na chatu by som však odporučil aj elektrocentrálu, ktorá sa zíde hlavne v zime, a s ktorou si batériu ha dve hodinky dobijeme na maximum a môžeme celý víkend fungovať už bez elektrocentrály.

POZOR!

Olovenú batériu dokážete zničiť aj za pár dní. Stačí ju vybíjať vysokými prúdmi blížiacimi sa 1/1 kapacity batérie a viac.

LiFePO4 BATÉRIE

Pozrime sa ako to je s batériami, ktoré sa dnes považujú za asi najlepšie na trhu.

Ide o LiFePO4 batérie. Tieto batérie dokážu pri pomerne nešetrnom zaobchádzaní vzhľadom k oloveným batériám prežiť bez problémov 2000 cyklov.

Pri šetrnom, to znamená, že vybíjacie prúdy nebudú „vysoké“ dokážu podľa istých modelov vydržať vraj až 7000 cyklov a viac.

Z toho je nám určite už na prvý pohľad jasné, že ak batériu a domácu sieť správne nadimenzujeme, tak nás doslova prežije, a vtedy sa nemusíme baviť o nejakom výkupe do šrotu. Taktiež za 30-50 rokov predpokladáme hustoty uskladnenej energie v batériách cca 100 násobné.

LiFePO4 batérie majú normálne DOD až 80!

Táto hodnota hĺbky vybíjania ich predurčuje na nižšie hmotnosti a nižšie kapacity.

Základné údaje:

– hĺbka vybitia                                                = do DOD80

– počet cyklov pri vybíjaní 1/2 kapacity         = minimálne 2000 cyklov

– normálne vybíjanie                                     = 1/1 celkovej kapacity batérie

– normálne nabíjanie                                     = 1/1 celkovej kapacity batérie (3h do nabitia)

– rýchle nabíjanie                                           = až 2 násobok kapacity

– teoretická životnosť                                     = 7000 cyklov

– bezpečnosť                                                  = batéria nehorí, nevybuchuje. Možno ju použiť v byte.

Príklady rôznych batérií LiFePO4 z rôznych webov:

Samostatné články vyskladané do batérie

Čína 4ks 3,2V/200Ah za 817 USD.

https://www.aliexpress.com/item/4pcs-lot-Manufacturer-3-2V-200Ah-lifepo4-lithium-iron-phosphate-battery-200Ah-for-electric-car-motor/32841981771.html?spm=a2g0s.8937460.0.0.WTCZKt

Ide o kapacitu 3,2Vx200Ahx4ks=2,5kWh

Výrobca udáva kontinuálny vybíjací prúd až 3 násobok kapacity, čo je zaujímavé.
Ak uvážime daň a clo okolo 5% (ide o dohad cla), tak cena za 2,5kWh by bola okolo 1050 USD, čo je niečo pod 900€ (asi 890€)
Na porovnaie použijem kapacitu okolo 7kWh čo bude zrejmejšie nižšie v texte.

Batéria 7,5kWh by mala pri DOD80 využiteľných 6kWh čo je využiteľná kapacita bežne dostupnej olovenej trakčnej batérie vážiacej asi 1,2tony o kapacite 30kWh.

LiFePO4 v v tejto kapacite by stála 3×900€ = 2.700€
plus nejaká nabíjačka a nejaké tie balancéry (asi 3000€). O balncéroch sa viete dočítať na iných stránkach. Slúžia na to aby napätie na jednotlivých článkoch batérie neprekročilo 3,65V lebo LiFePO4 batéria ja náchylná na prebitie.
Pri kapacite 7kWh ide o 12ks článkov a to je 12×3,2V = 38,4V (na konci nabíjania 43,8V). Mať však doma sieť 38V je prakticky nemožné a preto máme na výbver požiť sieť 230V alebo batérie vyskladať na 48V, alebo 24V. No 48V je pri vyšších výkoch už výhodnejších.
Pri 48V je to 15ks batérií. Konkretne tento výrobca ponúka iba 4kc/lot takže by sme museli kúpiť 16ks článkov. To by nebol až taký problém, lebo 1 článok mať v rezerve nie je naškodu.

Tu už sme na cene 4×900€ = 3600€ pri kapacite (15ks) = 9,6kWh (využiteľná 7,7kWh).

Na trhu existujú tzv. SMART riešenia. Síce neviem čo to SMART znamená, ale takmer vždy ide o nejakú hlúposť. Nástenné tzv. Powerwall batérie sú integrované články so vstavanými balancérmi bez možnosti rozobratia a opravy. V praxi je logické, že časom niečo povolí a určite sa stane, že jeden z 3,2V článkov bude vykazovať závadu. No v SMART riešení ho už asi nevymaníme. Preto sa prikláňam skôr na riešenie vyskladania batérie z článkov podľa potreby.

Nástenné batérie

Nástenné batérie sa vyrábajú v kapacitách okolo 7-10kWh

1.Nástenná batéria z Číny za asi 3000€ pri 7,2kWh s dopravou, clom a daňou
https://www.alibaba.com/…/7-2KWH-LiFePO4-Battery-PowerWall-…

 

2.Nástenná batéria – Česká firma s cenou 8.700€ / 7,5kWh
http://www.hybrid.cz/ceska-firma-fitcraft-energy-jde-proti-…
Názov článku je dosť optimistický. No marketing je marketing, ten nepustí. Klamať až do špiku kosti…

3.A tu je pionier z USA Tesla za 3000 USD / 7kWh, čo by bolo asi 3500€ s dopravou, clom a daňou
http://www.yliosgb.sk/tesla-powerwall/

NÁVRH LiFePO4 BATÉRIE

Z predchádzajúceho vieme, že pán X potrebuje asi 15kWh energie na 3 dni

Pre LiFePO4 to znamená 18,75kWh batéria.

Vyskladám batériu z 3,2V/200Ah, čo znamená 30ks článkov. Ide ale o kapacitu 19,2kWh.

Cena takejto batérie by bola približne 7000€

Ak uvážime vybíjací potenciál až takmer 10kW no batéria by bola vybíjaná iba odberom maximálne 4kw, tak sme na asi 1/5 kapacity, čo našu batériu predurčuje na určite minimáone 2 násobnú životnosť – až 30 bez problémov. Ak by sme s batériou zaobchádzali šetrnejšie, ak by batéria nebola vystavená mrazu na čo je tiež náchylná a články by sme neprebíjali, tak som presvedčený o tom, že by takáto batéria dokázala bežať pokojne aj 50 rokov. Moje presvedčenie sa opiera o existujúcu olovenú batériu ktorá beží už viac ako 15 rokov a stále ako nová – vyššie v texte.

Takáto batéria by vážila 177kg samotná plus nejaký kotviaci materiál. Môžeme uvažovať hmotnosť do 200kg. Hmotnosť jedného článku je 5,9kg takže články by sa dali ukladať aj nad sebou a batéria by zaberala iba malú plochu niekde pod schodami, alebo v technoickej miestnosti v polici. Išlo by zostaviť 2x 48V batérie (15ks), ktoré by sa medzi sebou prepojili sériovo.

Ak by sme však dali články aj na zem všetky, tak by šlo o plochu 0,54×0,69m=0,37m2 na výšku 28cm. Ide o naozaj znedbateľnú plochu

Variácií je však viacero, a plocha by sa dla znížiť ešte výraznejšie.

ZÁVER

Batérie budú pravdepodobne ešte dlho predstavovať významnú cenu v sebestačnosti, no nedokážeme byť sebestační v luxuse 21. storočia bez nich, nakoľko EE nedokážeme využívať tak akoby naša elektráreň chcela. Záchranou a zlacnením systému je elektrocentrála, ktorá predlžuje aj životnosť batérií, ktoré nemusia byť dlhodobo vybité, prípadne sa nemusíme obávať hlbok=ho vybíjania batérií v prípade, že naša elektráreň navyrába EE.

Naši predkovia žili tisíce rokov bez batérií, bojlerov, wifi, a iných vymožeností a boli sebestační. Mali teplo, jedlo, teplú vodu, dokonca sauny, tzv. Bane, mali negeniticky upravenú stravu, jedli menej mäsa, a chlieb iba vo sviatok. Dnes potrebujeme notbook, wifi, TV, konzervy, vodu z obchodu, okná s 3 sklami, rekuperácie, indukčné varné dosky, smart alarm, diaľkovo ovládané žalúzie, splachovacie wc najlepšie 2 v dome, a keď by sme to nemali mať, tak by sme poväčšine ostali v ťažkých depresiách.

Aj o takomto zamyselní je sebstačnosť. Nie len o FVE, batériách, energeticky úsporných riešeniach, a zdravých vyvýšených záhonoch, či využívaní biomasy.