Fotovoltaika a „skladování“ doma vyrobené elektrické energie

Nákup drahých úsporných žárovek nás dovede k podobnému výsledku, stejně jako u ostatních „AAA+“ spotřebičů. Podobného ekonomického výsledku se dá dosáhnout i výhodnějším tarifem i bez zmíněných investic. Co tím chci říci? Úsporné spotřebiče přinášejí významné úspory, pokud jsou využívány v určitém kontextu, ve spojení s něčím dalším, co má svoji perspektivní budoucnost a není navázáno pouze na standardní tarif v domácnosti.To něco se nazývá inteligentní solární zdroj s možností ukládání vyrobené energie. Od roku 2016 má vstoupit v ČR v platnost nový zákon o FVE, kdy do 10kW instalovaného výkonu nepotřebuje uživatel žádné licence, ani složitá povolení (pozn. na Slovensku je to dokonce 30kW). Pokud si takovou technologii pořídíme jako návazný krok na úsporné spotřebiče, začne to najednou celé dávat smysl. Proč? Bez solárního zdroje ušetříme sice díky nízkonákladovým spotřebičům např. i 1kWh denně ze zmiňovaného tarifu (uvažujeme průměrný dům se spotřebou 5kWh za 24 hod), ale přijdeme o 80kWh (10kWh FVE za 8 hodin denního osvitu), které bychom ze sluníčka mohli za den získat a uložit na dobu, kdy slunce svítit nebude nebo nastane noc. Je to tedy najednou celé 80x efektivnější.

Samozřejmě záleží na klimatických podmínkách, době osvitu charakteru spotřeby atd.

Ale pořád uvažujeme v dimenzích, zda je to efektivnější 80x nebo „jenom“ 50x. Že jde o správnou cestu v blízké budoucnosti, není nejmenších pochyb.

Ve vyspělých evropských zemích je tato cesta brána jako běžná součást moderního života s kultivovaným přístupem k životnímu prostředí a efektivnímu hospodaření s vlastní energií. Nic nám nebrání začít podobně uvažovat i v ČR, neboť do vyspělé Evropy rozhodně patříme.

Říkejme takovému inteligentnímu řešení např. „Smart House“. Co k tomu potřebujeme?

1. FVE na střeše rodinného domu cca. 10kW (odhad v ČR je aktuálně 25 tis. domácích instalací)

2. Zařízení pro akumulaci el. energie o kapacitě alespoň 2kWh

3. Odpovídající řídící systém SW/HW

4. DC nabíječ 10kW (wall box) s možností rekuperace

Komponenty 1 a 3 jsou na trhu běžně dostupné a jejich cena je v dnešní době velmi příjemná. Problém je, že pokud sluníčko zakryje oblačnost nebo nastane noc, FVE nefunguje a musíme čerpat energii z distribuční sítě za tarifní cenu. Naopak, pokud slunce svítí, vytváří se přebytky, které nelze efektivně využít (myšleno uložit). Maximálně pro ohřev vody, ale to nám umožní sice teplou koupel, ale nikoli efektivní uložení doma vyrobené elektrické energie. Je evidentní, že takový dům až tak „smart“ nebude, neboť nezávislost na distribuční síti je kolem 40 %, maximálně.

Potřebujeme tedy bod 2. Zde máme dvě možnosti, buď využít k tomu určený akumulační systém v kombinaci se solárním invertorem (obr. 1), nebo v případě, kdy vlastníme elektromobil, využít vozidlo nejen k jízdě, ale právě i k akumulaci el. energie. Tím dochází k výrazné ekonomické efektivitě. Spojení elektromobility a fotovoltaiky, je klíčovou myšlenkou, které se ABB velmi intenzivně věnuje. Ukládání a následné čerpání energie z baterie vozidla zatím umožňuje pouze elektromobil Nissan Leaf. V Japonsku běží pilotní projekt pro rezidenční sektor (rodinné domy). Samozřejmě záleží na stylu využití elektrického vozidla, pokud je vozidlo využíváno na denní cesty do práce a vrací se k domu vždy pouze večer, pak je využití pro skladování el. energie z FVE minimální (pokud ovšem nechceme kupovat levnou energii do zásoby, o tom se zmíním dále). Nicméně hlavní rolí elektromobilu v současnosti je jeho použití jako tzv. druhé vozidlo v domácnosti, které slouží na nákupy a dopravu dětí do/ze školy. V takovém případě je pro akumulaci přímo ideální. V případě rozhodování o nákupu elektromobilu může být možnost akumulace klíčovým faktorem, neboť v rámci ceny vozidla dostáváme „zdarma“ energetický zásobník s kapacitou např. 25kWh v hodnotě stovek tisíc korun. Abychom mohli vozidlo z FVE nabíjet resp. z něj energii zase zpětně čerpat pro potřeby rodinného domu, dostáváme se k položce 4. Společnost ABB má tento rekuperační nabíječ ve vývoji, z principu vychází z komerčního nabíjecího DC CCS Wallboxu (obr. 2) Předpokládaná dostupnost je rok 2016/2017. Nicméně již nyní ABB nabízí produkt React (obr.1) s kapacitou akumulátoru od 2 do 6kWh.

Vzhledem ke své kapacitě je tento produkt vhodný zejména pro zásoby el. energie v řádu hodin, což je ale pro běžné domy plně postačující. S úrovní nezávislosti na energetické síti se již dostáváme na velmi zajímavou hodnotu. V případě následného využití elektromobilu (resp. akumulátoru s vyšší kapacitou) pak může nezávislost dosáhnout hodnoty blížící se 100 %. Vše samozřejmě záleží na konkrétní aplikaci, lokalitě, zamýšleném způsobu využití vozidla atd.

Cílem tohoto článku není detailní technická studie, nýbrž informace pro veřejnost, že již dnes existují komerčně dostupné technologie, které si můžeme konfigurovat dle svých potřeb. Další pozitivní zprávou také je, že lze předpokládat, že ceny akumulátorů budou klesat a např. lokální zásobník s kapacitou 80kWh pro uložení celé denní výroby z FVE nebude představovat nereálnou investici. Takový „Smart House“ bude v blízké budoucnosti představovat velmi efektivní investici zejména pro lidi blížící se důchodovému věku. Je zcela jedno, zda dostáváme příspěvek např. 5 tis. Kč k důchodu z nějakého pilíře či spoření, nebo naopak naše sofistikované bydlení (Smart House) 5 tis. Kč měsíčně ušetří za energii, kterou bychom jinak museli kupovat. Navíc tuto investici máme plně pod kontrolou. Ani samotný pocit osobní energetické nezávislosti na veřejné energetické síti není argument k opominutí. V podstatě jde o „osobní“ energetickou bezpečnost, která je dnes velmi diskutována v globálním měřítku na úrovni států a regionů.

Další výhodou, kterou bych rád zmínil, je pozice, do které nás tato investice přivede. Z pouhého „odběratele-zákazníka“ akceptujícího poskytnutý energetický tarif se najednou stáváme pro danou energetiku partnerem, tedy vlastníkem vyrobené energie, kterou můžeme v případě potřeby energetické společnosti prodat (nebo ji naopak koupit a uložit). A světe div se, energetická infrastruktura o takovou nabídku velmi stojí! Nejedná se o žádnou formu dotace či zelených bonusů, ale o férový obchod nabídka-poptávka. Důvod, proč o to stojí, je v potřebě balancování energie z obnovitelných zdrojů v globálním měřítku. Když vítr fouká a slunce svítí, je energie na trhu (a hlavně v energetické síti) přebytek a je potřeba ji regulovat. Nejlépe tedy uložit (pro nás okamžik, kdy můžeme výhodně koupit a uložit), když foukat a svítit přestane, zase energie chybí (můžeme výhodně prodat ze svých domácích zásob).

Problém stability sítě a hrozících regionálních, resp. globálních „black-outů“ je velmi silný, zejména v souvislosti s dramatickým nárůstem podílu obnovitelných zdrojů ve světových ekonomikách. Např. Německo chce v relativně krátké době dosáhnout cca 70% podílu obnovitelných zdrojů. Tento problém efektivně vyřeší pouze energetické zásobníky, buď centrální o výkonu desítek MW, které se staví např. právě v Německu, nebo „decentralizované“ právě v podobě rodinných domů. Pro zajímavost, aktuálních 25 tis. českých domácností s FVE na střeše rodinného domu vybaveného produktem React (obr.1) může představovat decentalizovaný zásobník o výkonu cca 125 MW, do kterého energetiky nemusí investovat ani korunu, jen v případě potřeby nabídnou zajímavou výkupní cenu.

Netýká se to samozřejmě pouze rodinných domů, toto řešení je vhodné i pro menší objekty a instituce, pro které může představovat zajímavý druh příjmů v dlohodobém horizontu a řešení vlastní energetické bezpečnosti. U tohoto řešení je nutno zdůraznit základní princip „strategického uvažování do budoucnosti“, protože tato investice se nezaplatí za 2 roky. Je to investice pro subjekty, které uvažují koncepčně a dlouhodobě. Životnosti použitých technologií (cca 20 let) toto strategické uvažování rozhodně umožňují. Předejdu technické otázce, zda současný akumulátor vydrží 20 let, ten lepší zatím pouze 10 let, pak se musí vyměnit. Za 10 let ovšem výměna akumulátoru nebude již ke zmíněnému poklesu cen představovat investici, která by ekonomický model tohoto řešení zásadně ovlivnila.

Obrázek č. 1: ABB Produkt React