Referenční elektrárna W1 Sasko

Rozhodnutí zákazníka, pana Steffena W., investovat do tohoto systému nebylo primárně vedeno amortizací, ale touhou po jistotě. Pokud má nemovitost v budoucnu sloužit jako sídlo pro důchodce, měla by majitele chránit před náklady a nepředvídatelnými dopady dodávek energie.

Systém by proto měl být odolný, robustní a zejména navržený s ohledem na soběstačnost. Díky těmto požadavkům byla přesně splněna základní kompetence společnosti PetaJoule.

Jádro

Základem systému je třífázový systém založený na střídačích Victron Quattro 3 x 5kVA v "tiché" verzi. Ty zajišťují tzv. mikrosíť, která funguje nezávisle na rozvodné síti. Střídače využívají 2 x 20kWh LiFePO úložiště od společnosti PetaJoule a systém tak nabízí potenciální překlenovací dobu 2 dny pro případ, že by se slunce pokazilo.

DC větev

"Stejnosměrnou větev" systému tvoří dva fotovoltaické generátory na jižní střeše (1 x konfigurace 5s3p s výkonem 4875 Wp, 1 x konfigurace 4s3p s výkonem 3900 Wp), které přivádějí svůj výkon do akumulačních jednotek a na stejnosměrnou sběrnici pomocí dvou MPPT Victron 250/85. Tento subsystém je také zodpovědný za schopnost systému "blackstart". V případě, že je baterie vybitá, dodavatel energií nic nedodává a dieselový generátor (o něm později) není k dispozici, může se systém sám znovu spustit, když svítí slunce. A ano, jednou jsme to dokonce vyzkoušeli.

AC větev

"Střídavou větví" systému je 6kW střídač Fronius Symo v garáži, který pracuje v mikrosíti (tj. odděleně od rozvodné sítě) a dodává energii ze dvou fotovoltaických generátorů na střeše garáže (každý o výkonu 4550 Wp) synchronně do všech tří fází v domě. Komunikace s řídicí jednotkou Venus GX probíhá prostřednictvím vnitřní IP sítě domu. Victrony regulují výkon střídače Fronius prostřednictvím frekvence sítě. V létě to však způsobuje, že hodiny synchronní se sítí běží asi o 1 % dopředu, protože frekvence sítě domu se zvyšuje, když je baterie plná.

Když svítí slunce, má vlastní síť kumulativní výkon střídače 21 kW (7 kW na fázi) s možným krátkodobým (30 sekund) přetížením 12 kW na fázi. Bez slunečního svitu nebo v noci je tento výkon 5 kW na fázi (nebo 10 kW krátkodobě).

Maximální nabíjecí výkon systému je 14,8 kW, což 40kWh zásobník elektřiny bez problémů zvládne (odpovídá 0,37C - viz vysvětlivky k praktičnosti baterií), a proto nelze očekávat žádné negativní důsledky pro jeho předpokládanou životnost 20-25 let. Totéž platí obdobně pro jmenovitý odebíraný výkon 15 kW (5 kW na fázi), ale i krátkodobé zatížení nad tento rámec zůstává vždy pod 1C.

Výstavba a rozšíření 2020-2022

V únoru 2020 bylo nainstalováno jádro systému (střídače, MPPT, 20kWh baterie), ale zatím bez fotovoltaických generátorů. Vzhledem k tomu, že instalace spadala přesně do období omezení cestování během korona krize, představovalo to samozřejmě určitý handicap.

V květnu 2020 byla zřízena střídavá větev systému, která byla schopna pokrýt spotřebu energie samotného domu až do října 2020. Na konci října 2020 pak byly instalovány fotovoltaické moduly pro stejnosměrnou větev, která pak byla schopna pokrýt potřebu elektřiny i v listopadu.

V prosinci byl zakoupen malý elektromobil BEV (Seat Mii electric 32,3 KWh), protože bylo zřejmé, že přebytek elektřiny v období jaro - podzim zajistí i volnou mobilitu. Instalace wallboxu.

V roce 2021 byl systém v běžném provozu. Předpokládaný a skutečný přebytek elektřiny vedl k četným optimalizacím spotřeby. Například se zkrátila doba chodu tepelného čerpadla (samostatná spotřeba elektřiny) a zvýšily se také teploty v zásobnících teplé vody a vytápění.

Celá IT infrastruktura (směrovače, přepínače atd.) v domě byla převedena na stejnosměrné napájení, protože to umožňuje komunikaci a vzdálenou údržbu se systémem i v době, kdy jsou střídače vypnuté a není k dispozici střídavý proud.

V prosinci 2021 bylo vyměněno spalovací auto za elektrický Hyundai Kona 64 KWh. Toto vozidlo se bude na jaře-podzim rovněž nabíjet z elektřiny, kterou si systém sám vyrobí.

V červnu 2022 systém získal druhou 20kWh baterii, DC subrail s dalším MPPT pro cca 1kWp FV generátor a Victron SmartShunt pro přesné měření spotřeby v DC systému.

Bilance 2022

Spotřeba - včetně elektromobilů - v roce 2022 činila přibližně 11,5 MWh, z čehož 9,8 MWh mohl pokrýt systém. Systém nedodává do elektrické sítě, ale může z ní v případě potřeby čerpat. Díky vlastnímu úložišti je to možné provádět nákladově efektivně s využitím nízkých cen (např. v noci), protože pan W. přešel na hodinový tarif založený na burze:

Nákupy od dodavatele energií probíhají téměř výhradně v prosinci a lednu a samozřejmě zahrnují elektřinu pro BEV.

Plánovaná rozšíření

Vzhledem k tomu, že měniče umožňují provozovat i klasické generátory elektřiny (benzinové nebo dieselové), je v současné době (od začátku roku 2023) budován malý generátorový domek, ve kterém je umístěn cca 4,5kW dieselový generátor a palivo. Na střeše generátorového domku bude rovněž instalován malý fotovoltaický generátor v konfiguraci 2s2p (4 x 380Wp).

Názor zákazníka

Tento článek může znít jako reklama, ale my si prostě myslíme, že se systém povedl, a jsme hrdí, že ho můžeme představit. Nechme však slovo zákazníkovi.

Steffen W.: "Výhody systému byly zřejmé z rad a výpočtů, které nám společnost PetaJoule poskytla předem, a projevily se přesně podle předpokladů."

Ekonomické výhody zařízení se v době plánování a realizace nedaly předvídat. Realizace se sice časově shodovala s krizí Covid, ale bylo to před skutečnou energetickou krizí a s ní souvisejícím vývojem cen na trhu. Zatímco se očekávala doba návratnosti 20 let, v současnosti to vypadá spíše na 12 let.

Steffen W.: "Mohu jen říci, že PetaJoule bere vše velmi vážně a prohlášení o systému jsou velmi dobře podložená. Z mé praxe vyplývají následující výhody:

✔️ Žádné přerušení napětí v domě, a to ani na krátkou dobu.
✔️ střídavý proud se spotřebovává přímo bez konverze
✔️ Stejnosměrný proud jde do úložiště
✔️ Vyrovnávání nesymetrických zátěží prostřednictvím stejnosměrné sběrnice
✔️ Úplná soběstačnost
✔️ při odběru ze sítě lze proud variabilně nastavit
✔️ Ohřev pomocí topného tělesa v přechodném období
✔️ v létě a v přechodném období teplá voda s topnou tyčí.
✔️ v zimě Využití výhodných cen energie prostřednictvím burzovně závislého tarifu (grid-serving)

Napájení třífázového generátoru
✔️ Rampa pro pomalé zatížení
✔️ automatický start/stop

Wallbox
✔️ 1 nebo 3 fázový provoz
✔️ v létě a v přechodném období nabíjení přebytků fotovoltaiky
✔️ v zimě použití nízkých cen prostřednictvím burzovně závislého tarifu

Referenční systém

Systém je možné navštívit po předchozí domluvě.