Investície do fotovoltaických panelov predstavujú dôležitý krok smerom k energetickej nezávislosti a ekologickejšej budúcnosti. Aby však solárny systém fungoval čo najefektívnejšie, je nevyhnutné zvoliť správnu batériu na uskladnenie vyrobenej energie. Batéria umožňuje uložiť prebytočnú energiu vyrobenú počas slnečných hodín na neskoršie použitie, napríklad v noci alebo počas zamračených dní. Na faktúrach za elektrickú energiu vidíme údaj kWh, no na batériách takýto údaj nenájdeme. Namiesto kWh tam nájdeme ampérhodiny (Ah) a volty (V). Je medzi týmito údajmi súvislosť? Samozrejme! Ak by sme chceli zistiť, koľko kWh je uchovaných v batérii, tak vynásobíme ampérhodiny (Ah) voltami (V) a dostaneme údaj vo Wh (1 000 Wh = 1 kWh).
Typy batérií pre solárne systémy
Existuje niekoľko typov batérií, ktoré sa využívajú v solárnych systémoch:
- Olovené AGM batérie: Sú osvedčenou klasikou v oblasti energetického úložiska. Ich výhodou je priaznivá cena a nenáročná údržba, čo ich robí dostupnými pre široké spektrum zákazníkov. Sú odolné voči hlbokému vybitiu a dobre zvládajú nárazové zaťaženia. Kyselinové olovené batérie alebo AGM batérie majú však kratšiu životnosť, keďže sú náchylnejšie na poškodenie v extrémnych teplotách. Gélové olovené batérie sú vylepšenou verziou klasických olovených batérií.
- Lítium-iónové batérie: Ponúkajú vynikajúcu energetickú hustotu, čo umožňuje uložiť viac energie v menšom a ľahšom balení. Sú ideálne pre inštalácie, kde je priestor obmedzený a vyžaduje sa vysoký výkon. Výhodou je aj ich vysoká účinnosť a rýchlosť nabíjania. Lítium-iónové batérie majú vynikajúcu účinnosť, dlhšiu životnosť a vyšší výkon, než olovené batérie. Sú kompaktné, ľahké a majú vyššiu energetickú hustotu. To znamená, že môžu uskladniť viac energie v menšom priestore.
- Lítium-železo-fosfátové batérie: Sú známe svojou vysokou bezpečnosťou a mimoriadne dlhou životnosťou, často presahujúcou 5000 cyklov. Vďaka stabilnej chemickej štruktúre sú odolné voči prehriatiu a požiaru, čo z nich robí ideálnu voľbu pre domáce solárne systémy.
- Sodíkové batérie: Sú cenovo dostupnejšie, pretože sodík je lacnejší ako lítium. Sú síce menej bežné ako lítium-iónové batérie, avšak majú nižší dopad na životné prostredie.
- Virtuálne batérie: Využívajú koncept rozdelenia energie medzi viaceré zariadenia a systémy. To znamená, že namiesto fyzického ukladania energie vo fyzickej batérii sa nevyužitá energia pošle do distribučnej siete.
Ako sa vyjadruje kapacita solárnej batérie?
Kapacita batérie určuje množstvo energie, ktoré môže batéria uložiť, a meria sa v kilowatthodinách (kWh). Pre bežnú domácnosť sa odporúčajú batérie s kapacitou medzi 5 až 15 kWh, pričom konkrétna hodnota závisí od vašej spotreby energie a požiadaviek na zálohovanie. Kapacita batérie určuje, koľko energie môže batéria uskladniť. Je vyjadrená v jednotkách Ah (ampérhodina) alebo Wh (watt-hodina).
Vzťah medzi Ah, V a kWh
Ak má náš mobil kapacitu 1570 mAh (miliampérhodín, t.j. 1,57 Ah), a napätie 3,8 V, tak v ňom nájdeme 5,96 Wh energie. Napríklad batérie Tesla majú napätie 48V a 280 Ah, to znamená, že ich kapacita je 13.5 kWh (48V x 280 Ah = 13.500 Wh). Jedna tužková batéria AA má kapacitu 2500 mAh. Na prvý pohľad vie uchovať viac energie ako mobil. No je tomu tak? Napätie tužkovej batérie býva okolo 1,2 V. To znamená, že je v nej 3 Wh energie (2,5 Ah x 1,2 V). Výsledkom je že mobil vie uchovať viac energie ako tužková batéria. Aký je ale rozdiel medzi watthodinami (Wh) a wattmi (W) a aký je rozdiel medzi ampérhodinami (Ah) a ampérami (A)? Výkon označujeme vo Wattoch a prácu vo Wh. Stále nejasné? Uvedieme príklad. Rýchlovarná kanvica má výkon 2,500 W no ide len po dobu jednej minúty. Koľko elektriny minie, akú prácu odvedie? Presne 2,500 Wminút, tj. 41 Wh (2500/60). Ak máme offgrid fotovoltaiku (hybridnú fotovoltaiku) o výkone 3 kW, tak za jednu hodinu nám dodá maximálne 3 kWh (3 kW x 1h). Ak by išla na 1/3 výkon tak za jednu hodinu nám dodá 1 kWh (1 kW x 1h). Ampérhodiny (Ah) určujú kapacitu batérie (množstvo vody vo flaši) a ampére (A) príkon (prúd vody, ktorý vieme dostať cez hrdlo fľaše).
Dôležité parametre batérií
Hĺbka vybitia (DoD)
Hĺbka vybitia, označovaná ako DoD (Depth of Discharge), udáva, do akej miery môžete batériu bezpečne vybiť bez negatívneho ovplyvnenia jej životnosti. Vyššia hodnota DoD znamená, že môžete využiť väčší podiel celkovej kapacity batérie, čo zvyšuje efektívnosť jej využitia. Hĺbka vybitia (DoD - Depth of Discharge) je parameter, ktorý určuje, akú časť kapacity batérie je možné využiť bez jej poškodenia. Vyššia hĺbka vybitia znamená efektívnejšie využitie batérie.
Prečítajte si tiež: Ako vybrať správnu solárnu sprchu k bazénu?
Životnosť batérie
Životnosť batérie sa často vyjadruje počtom nabíjacích a vybíjacích cyklov, ktoré môže absolvovať predtým, než dôjde k výraznému poklesu jej kapacity. Lítium-iónové batérie zvyčajne ponúkajú viac ako 5 000 cyklov, čo predstavuje dlhé roky spoľahlivej prevádzky. Zatiaľ čo olovené batérie majú zvyčajne kratšiu životnosť (cca 3 až 5 rokov), lítium-iónové batérie môžu vydržať aj 10 až 15 rokov. Dlhšia životnosť znamená tiež dlhodobú návratnosť investície.
Účinnosť batérie
Účinnosť batérie určuje, aký podiel energie uložený v batérii je reálne dostupný na použitie po zohľadnení strát pri nabíjaní a vybíjaní. Vyššia účinnosť znamená menšie energetické straty a lepšie využitie vyrobenej solárnej energie. Tento faktor udáva, aké množstvo energie sa stratí pri nabíjaní a vybíjaní. Solárne batérie nie sú 100% efektívne. Energia sa počas nabíjania a vybíjania stráca.
Vybíjací prúd
Pri kúpe batérií sa stretnete aj s parametrom Vybíjací prúd. Jedná sa o maximálny možný prúd, ktorý je možné z batérie dostať. Bežné 18650 Li-Ion batérie môžu mať kapacitu 2000 mAh pri vybíjacom prúde 5C. V takom prípade, môžete z batérie maximálne dostať v jeden okamih 10 Ampérov (5Capacity * 2000mAh = 10000 mA = 10A). Ak teda máte motorček, ktorý potrebuje 15 A, napríklad pre vŕtačku, budete potrebovať buď batérie s väčšou kapacitou alebo batériu s vyšším vybíjacím prúdom. Niektoré výkonné batérie môžu mať vybíjací prúd aj 30C alebo viac. Pri štarte auta je pritom potrebný prúd rádovo v stovkách ampérov, a preto sa ako autobatérie používajú tzv. olovené batérie. Tie majú v porovnaní s lítiovými batériami horšie prakticky všetky parametre okrem vybíjacieho prúdu, avšak pre niektoré aplikácie sú nevyhnutné.
Výber správnej batérie
Pri výbere batérie je dôležité zvážiť kompatibilitu s existujúcim meničom a ostatnými komponentmi systému. Niektoré batérie si vyžadujú špecifické meniče alebo regulátory. Hoci počiatočná investícia do batériového systému môže byť vyššia, dlhodobé úspory na účtoch za elektrinu a zvýšená energetická nezávislosť často ospravedlnia investíciu. Výber správnej batérie pre váš fotovoltický systém je kľúčom k maximalizácii úspor a účinnosti. Zvážte svoje energetické potreby, svoj rozpočet a poraďte sa o možnostiach s odborníkmi.
Ako určiť potrebnú kapacitu batérie?
Prvým krokom je zistiť, koľko elektrickej energie spotrebujete. To môžete zistiť na faktúre od dodávateľa elektrickej energie alebo meračom spotreby. Pokiaľ spotrebujete 10 kWh elektrickej energie denne, potrebujete batérie, ktoré vám toľko energie dodajú. Pri výbere veľkosti batérií myslite do budúcnosti, pretože rozširovanie batériovej zostavy je náročné a neefektívne. Ak rozširujete zostavu starých olovených batérií novou batériou, nová batéria na fotovoltiku sa prispôsobí kapacite a charakteristikám starej zostavy, čo znamená, že po pripojení nová batéria okamžite zostarne. Aby sme mohli vypočítať skutočnú kapacitu olovených akumulátorov (najčastejšie sa používajú gélové akumulátory určené pre cyklický chod), ktorá bude vhodná pre napájanie, mali by sme na začiatok (na základe simulácie) približne určiť, koľko hodín bude počas dňa použité dané zariadenie. POZNÁMKA: Nepoužívajte batérie s minimálnou kapacitou. Upozorňujeme, že počet úplných vybití má priamy vplyv na životnosť batérie. Je potrebné použiť väčšie akumulátory za účelom väčšieho uskladnenia energie. Preto pre ďalšie výpočty, vynásobme kapacitné hodnoty koeficientom 1,2 (tzv., bezpečnostný faktor). Vyššie uvedené výpočty predpokladajú, že energia uskladnená v akumulátore bude použitá na jeden pracovný cyklus. V prípade, že chceme zvýšiť autonómiu (zásobu) energie na jedno nabitie, je potrebné vynásobiť túto hodnotu počtom dní. Pre fotovoltické systémy predpokladáme 3 až 5 dní s nepriaznivým počasím. V tejto fáze sa treba rozhodnúť pri akom napätí DC bude náš systém pracovať či 12V, 24V alebo 48V. Kvôli zníženiu strát na kábloch sa rozhodneme pre 48V systém. Kapacita akumulátora je rozdielna v závislosti od toho počas akej doby sa bude akumulátor vybíjať. Ak používame veľmi rýchle vybíjanie povedzme že použijeme spotrebiče s vysokým výkonom vtedy kapacita akumulátora klesá, naopak ak používame spotrebiče s nízkym výkonom napr. osvetlenie môžeme povedať že kapacita akumulátora nám rastie (viď tabuľka). Pre naše výpočty použijeme štandardnú kapacitu pri 20 hodinách. Samozrejme že hodnota 954 sa tam nenachádza to znamená že budeme musieť použiť viac akumulátorov. Na nabíjanie batérií zo solárnych panelov je potrebný regulátor nabíjania.
Prečítajte si tiež: Kempingová solárna sprcha
Milliampérhodina (mAh)
mAh (milliampérhodina) je jednotka, ktorá vyjadruje kapacitu batérie. Jednoducho povedané, čím vyššia je hodnota mAh, tým dlhšie môže zariadenie fungovať na jedno nabitie, za predpokladu, že spotreba energie zostáva rovnaká. mAh (milliampérhodina) je jednotka, ktorá označuje kapacitu batérie, teda množstvo elektrickej energie, ktorú dokáže batéria uskladniť a poskytnúť zariadeniu. mAh (milliampérhodina) priamo ovplyvňuje výdrž batérie, pretože označuje množstvo elektrickej energie, ktorú batéria dokáže uskladniť. Vyšší mAh (milliampérhodina) vo všeobecnosti znamená väčšiu kapacitu batérie a dlhšiu výdrž zariadenia na jedno nabitie. Avšak, nie vždy je vyšší mAh ideálnym riešením.
Výhody a nevýhody vyššieho mAh
- Dlhšia výdrž batérie: Vyšší mAh umožňuje zariadeniu fungovať dlhšie, čo je výhodné pri intenzívnom používaní, ako je hranie hier, streaming alebo práca na cestách.
- Väčšia hmotnosť a rozmery batérie: Batérie s vysokým mAh sú často ťažšie a väčšie, čo môže byť problémom pri zariadeniach, kde je kompaktnosť dôležitá (napr.
- Nie vždy potrebné: Ak zariadenie používate iba na základné úkony (napr.
Ako vybrať správnu batériu podľa kapacity v mAh?
Výber správnej batérie podľa kapacity v mAh (miliampérhodiny) závisí od niekoľkých faktorov, ako sú požiadavky na výkon zariadenia, dĺžka používania na jedno nabitie, a kompatibilita s daným zariadením.
- Napätie (V): Skontrolujte, aké napätie (napr. 3,7 V, 12 V) zariadenie vyžaduje.
- Kapacita: Ak ide o výmenu batérie, pozrite si kapacitu pôvodnej batérie (v mAh).
- Nabíjací systém: Overte, či nabíjačka podporuje kapacitu a technológiu novej batérie (napr.
- Spotreba zariadenia v mA (miliampéroch): Napr.
Dôležité upozornenia
- Vyššia kapacita znamená, že nabíjanie môže trvať dlhšie, ak nabíjačka nemá dostatočný výstupný výkon (mA).
- Batéria s nižším mAh bude zariadenie napájať kratšiu dobu, ale ak je kompatibilná s napätím a veľkosťou, zariadenie bude fungovať.
- Niektorí výrobcovia môžu nadhodnotiť kapacitu batérie. Skutočná kapacita môže byť nižšia v závislosti od kvality batérie a účinnosti zariadenia.
- Počet nabití: Ak chcete zariadenie nabiť 2-3x, zvoľte powerbanku s kapacitou aspoň 2,5-3x vyššou než batéria zariadenia (pridajte rezervu na straty).
- Skontrolujte výstupný výkon (napr.
- Veľkosť a váha: Vyššia kapacita = väčšia a ťažšia powerbanka.
Ďalšie dôležité pojmy
- DOD (Depth of Discharge): Vyjadruje percentuálnu hodnotu vybitia batérie voči jej maximálnej kapacite. Ak má batéria DOD 30%, tak to znamená, že ešte zostáva 70% z jej celkovej kapacity alebo už sme spotrebovali 30% z jej celkovej kapacity. 100% DOD je plne vybitá batéria. Táto hodnota je uvedená vždy v technickom liste baterky a je dôležitá pre zistenie, koľko cyklov môžete očakávať pri používaní batérie, keď ju vybíjate dlhodobo pri určitom % vybíjania.
- SOC (State of Charge): Ak má batéria 40% SOC, tak je nabitá na 40%, čiže vybitá je 60% DOD.
- C-rate: Je hodnota, ktorá sa viaže ku kapacite a predstavuje prúd, akým je batéria nabíjaná alebo vybíjaná. Vyjadruje sa ako 1C, 2C, 0,5C, 0,02C, používa sa v grafoch, kde znázorňuje rôzne situácie pri vybíjaní, nabíjaní rôznymi prúdmi. Označenie číslom môže byť pred alebo za C, t.j. a vybíjame ju prúdom 3C, čo je 120 x 3 = 360 A, za cca. ak ju vybíjame prúdom 0,05C, t.j. 120 x 0,05 = 6 A, za 20 hodín dosiahne klesne napätie batérie na 10,8V. Pomalé vybíjanie predlžuje kapacitu aj životnosť batérie.
- HR (hour rate/ hod.): 12 V 120AH 10 HR znamená, že ak batériu budeme vybíjať prúdom 12A, tak sa vybije za 10 hodín a jej kapacita bude 120 AH. Ale ak budeme batériu vybíjať prúdom 30A, tak sa vybije za 3 hodiny a jej kapacita klesne na 90Ah a potom by mohla mať označenie 12v 90Ah 3HR.
- Deep cycle battery (hlboko vybíjateľné batérie): Bežne sa doporučuje vybíjať batériu iba na 50% DOD a od tejto hodnoty sa uvádza aj, koľko cyklov potom batéria vydrží. Deep cycles battery (hlboko vybíjateľné batérie) sa vyznačujú tým, že sa môžu vybiť aj na 100% DOD a nedôjde k ich poškodeniu.
Prečítajte si tiež: Solárna sprcha Happy: Pred kúpou
tags: #solarna #bateria #kapacita #vyjadrenie