31.12.2017 - Klasická otázka. Odpoveď môže byť dlhá. Vo vzťahu k vlastnej výrobe elektrickej energie postačí aj krátka: Nové skúsenosti. Samozrejme som vďačný aj za tých viac ako 5 MWh elektriny zo slnka, aj za oveľa skromnejší prínos vetra, najmä ak prišiel vtedy, keď bolo slnka málo a veterná podpora prišla viac ako vhod. Ale nadobudnuté vlastné skúsenosti sú neoceniteľné. Fráza, ale pravda.

     Chcel by som tu stručne zhodnotiť uplynulý rok z pohľadu súžitia s alternatívnymi zdrojmi elektrickej energie. Navyše, po prvom roku živej prevádzky domu, je možné pomenovať už aj niektoré chyby a nedostatky.

     Na úvodnom grafe je ročná výroba 5 kWp fotovoltaického poľa. Tu treba na úvod zdôrazniť niekoľko faktov. FV pole tvoria amorfné panely FS-382, pokrývajúce takmer celú, presne na juh orientovanú strechu so sklonom 45 stupňov. Čo najoptimálnejšiemu sklonu a orientácii FV panelov bola podriadená aj architektúra domu (na pozemku stojí smiešne šikmo a časť strechy je rovná, aby šikmá časť mohla mať ostrejší uhol). O amorfných paneloch sa tvrdí, že dokážu z horších slnečných podmienok vyťažiť viac, ako monokryštalické alebo polykryštalické. Ale na druhej strane, majú najnižší merný výkon na jednotku plochy. To druhé sa mi dnes javí dôležitejším.

     Prevádzka fotovoltaiky - jar - leto - jeseň  - Pretože sa nedá hovoriť len o letnej prevádzke ako o najvýdatnejšej pre výrobu z FV panelov, je tu zaradená aj jar a jeseň. Možno presnejšie neskoršia jar a skoršia jeseň, to závisí od konkrétneho roka. V tomto období, ako je všeobecne známe, je energie nadbytok. A naozaj bolo. Úvodný graf nezodpovedá tomu, čo by bola FV elektráreň v lete schopná vyrobiť, pretože energiu nebolo ako míňať (vrátane ohrevu teplej vody), takže "zostala na streche". Pričom bolo možné plne využívať všetky elektrospotrebiče takmer bez obmedzení (len s výkonovým obmedzením vzhľadom na výkon meniča - 4 kW, keď niektoré veľké spotrebiče nemôžu byť v prevádzke súčasne).

     Prevádzka fotovoltaiky - zima - Tu je to podstatne horšie. Ale znova záleží na tom, koľko slnečných dní sa v zime vyskytne. Slnko je veľmi nízko nad obzorom a deň je podstatne kratší. Počas najhoršieho obdobia zimy (zimný slnovrat) býva maximálny okamžitý výkon panelov aj za poludnia krásneho slnečného dňa na max. 80% nominálneho výkonu. Zrátané a podčiarknuté: Počas zlej zimy sa sebestačnosť dramaticky znižuje. Stačí na to jednoduchá matematika. Ak má dom so svojimi základnými potrebami (svietenie, chladnička, vodáreň, drobné spotrebiče, resp. všetky zásuvky v dome okrem veľkých kuchynských spotrebičov) dennú spotrebu cca 5 kWh, tak 300 Ah 48V akumulátor, v ktorom je uskladnených a použiteľných približne 12 kWh, vydrží bez prísunu ďalšej energie zhruba 2,5 dňa. 

     Nulový prísun ďalšej energie našťastie nie je bežná vec. To by musela byť totálna tma. Aj ten najhorší temný deň bez vetra poskytol napríklad 0,6 kWh novej energie. To nie je naozaj veľa, ale také dni boli za posledných 100 dní dohromady 3 (dnešný vyzeral že bude štvrtý, ale napokon dal 1,5 kWh). Niekedy pomohol aj vietor. Ale počasie nie vždy vie, kedy treba fúkať. Práve naopak. Najhoršie dni sú s oblačnosťou a súčasne s hmlou, alebo dlhotrvajúcou inverziou. A vtedy obyčajne vietor nefúka. Inak by sa hmla nezostala váľať na zemi.

     Prevádzka veternej turbíny - Ako som už mnohokrát zmieňoval v starších článkoch, ak si niekto myslí, že bude kúriť alebo hoci len svietiť čisto z energie dodanej malou veternou turbínkou, hlboko sa mýli. Hlboko sa mýli aj v tom prípade, ak si myslí že mu malá veterná turbína pomôže ušetriť náklady na energiu. U nás jednoducho nie sú na to veterné podmienky. Celkom iná vec je podpora fotovoltaického systému  počas nepriaznivých slnečných podmienok alebo v noci. Ak nie je k dispozícii distribučná sieť, je to bez diskusie, rovnako ako pri ceste k sebestačnosti. Moja turbína má nominálny výkon 1 kW pri vetre 11 m/s. Čo znamená, že špičkový výkon turbíny vo vetre, ktorý fúka len niekoľko dní do roka je iba 1/5 špičkového výkonu FV panelov. Pri vetre 7 m/s je to len 300 W a ani taký nie je často. Už len z týchto dôvodov nie je možné FV a veterné systémy objektívne porovnávať. Turbína navyše nebola zapnutá stále. Príčiny nebudem opakovať, nájdete ich napríklad v článku Súčinnosť slnka a vetra - ako to funguje? Najdôležitejšie je to, že splnila očakávania vtedy, keď to bolo potrebné (výpomoc FV systému) a keď na to mala vhodné veterné podmienky. Od mája t.r. do tohto dňa pridala do systému v horších časoch len 80 kWh, ale boli to cenné a potrebné kW. Bohužiaľ počasie veľmi spolupracovať nechce, a tak sa viac ako často stávalo, že keď bolo treba, tak nefúkalo, a fúkalo keď to nebolo treba. Lepšie to asi nebude, a ak to nie je Murphy, tak už len dúfam, že sa to nestáva pravidlom. :-) 

     Konečne je potrebné zmieniť snáď najdôležitejšiu súčasť systému, a tou je akumulátor. Jedine na jeho kapacite záleží, čo všetko si môžete dovoliť zapnúť z vlastného zdroja (či už večer alebo aj cez deň bez slnka) a kedy treba začať šetriť alebo využiť iný zdroj alebo spotrebič na inú ako elektrickú energiu (pre tento účel mám napríklad vedľa indukčnej varnej dosky nainštalovaný dvojhorákový varič na PB). Počas slnečného dňa, za predpokladu, že výkon solárneho poľa je rovný alebo vyšší ako maximálny výkon meniča, môžete využiť prakticky napriamo všetku dodávanú energiu okamžite. To však príchodom hustej oblačnosti alebo noci končí, a ďalej je to už len na akumulátore.

     V priebehu roka som zdvojnásobil kapacitu akumulátora z 300 Ah na 600 Ah pri 48 V systéme. Prejavilo sa to veľmi razantne. S uskladnenými zhruba 25 kWh sa už dá niečo podniknúť. Kým pred rozšírením kapacity bolo vhodné aj v lete skontrolovať predpoveď oblačnosti na nasledujúci deň a porozmýšľať, či sa bude večera variť na elektrine, teraz to už celkom neplatí. To ale neznamená absolútnu voľnosť. Stále je tu limit nútiaci predvídať a ak prognostici počasia hlásia nepriaznivé podmienky na viacero dní, je dobré zvážiť prípadnú inú alternatívu varenia a radšej usporiť energiu pre základné spotrebiče.

     Ono je to aj tak celé o disciplíne. Nie, nemusel by som to komplikovať vôbec. Veď napokon mám hybridný systém a zatiaľ stály prístup k platenej elektrine. Pri nastavenom poklese napätia akumulátora sa menič sfázuje so sieťou a odber z akumulátorov zastaví. Celý systém ide ďalej z distribučnej siete a človek si to ani nevšimne. Tak isto pri prekročení maximálneho výkonu meniča sa tento prifázuje k sieti a to, čo je nad jeho možnosti dočerpá zo siete, pokiaľ zvýšený odber nepoklesne. Ale prečo niektoré úkony premyslene nerobiť tak, aby sa platená spotreba minimalizovala? Chce to len osvojiť si zopár návykov, sledovať stav systému, a ono sa to dá. Áno, ťažšie je vysvetliť ženám v domácnosti, že nie je vhodná doba na fénovanie, ak sa práve varí alebo pračka zohrieva vodu. Alebo tri dni nesvietilo slnko. To je zložitá a citlivá úloha, ktorá bude na programe častejšie ako jediný krát. Ak však máte v pláne úplnú sebestačnosť, je takýto tréning veľmi potrebný už teraz.

     Hlavný a možno že vlastne jediný problém bol práve ten posledne spomínaný - keď odber prekročil maximálny výkon meniča. Menič sa prifázuje, vykryje zvýšenú spotrebu a po 5 minútach (menší interval sa nedá nastaviť) sa opäť prepne čiste na akumulátor. Počas tých piatich minút, aj keď už spotreba dávno klesla pod limit, odoberá zo siete 10% z celkového výkonu. Ak dodáva domu 200 W, tak 20 W ide zo siete a zvyšných 180 W z akumulátora. Ak dodáva 3 kW, tak zo siete ide 300 W. Čo je ale celkom zbytočná platená spotreba, pretože disciplinovanejším zapínaním veľkých spotrebičov by k tomu vôbec nemuselo dôjsť. Ja viem, že to nie je jednoduché a niekedy dokonca ani možné. Niektoré konkrétne spotrebiče sa dajú riešiť primitívnou automatikou. Napríklad bojler. Jedno prúdové (prednostné) relé odpojí bojler keď sa spustí vodáreň. Druhé prednostné relé odpojí bojler, keď spotreba zbytku domu stúpne nad 1 kW. Postupne sa možno dopracujem aj k podobnému uprednostňovaniu ďalších zariadení, aj keď zatiaľ mi nič rozumné nenapadá, ako jednoducho zabrániť napríklad súčasnému zapnutiu viacerých žravých kuchynských spotrebičov. Alebo to vyrieši veľké červené svetlo, alebo rovno monitor s hodnotou okamžitého odberu niekde v kuchyni? Čas ukáže... 

     Nakoniec ešte tie v úvode spomínané chyby alebo možné zlepšenia systému.

     Fotovoltaika - Použitie amorfných panelov dnes hodnotím ako chybu. Do spomínaného navýšenia kapacity akumulátora som na to seriózny dôvod nemal. Ale teraz a v zime, 5 kWp FV pole nie je schopné za jeden kompletne slnečný zimný deň vybitý akumulátor úplne nabiť. Potrebuje na to najmenej 1,5 dňa. Niet sa čomu čudovať, ak za posledné dva mesiace bolo dodané denné maximum z panelov 18 kWh a to bol ten najlepší deň (v lete je to z ľahkosťou aj viac ako 30 kWh). Je to pritom dosť dôležité, najmä ak má byť slnečný deň len jeden a po ňom má nasledovať zasa séria temnejších dní. No a chyba spočíva v tom, že ak by na rovnakej ploche, na akej sú osadené amorfné panely, boli napríklad polykryštalické, bol by výkon strechy skoro dvojnásobný. A to by už bolo úplne o niečom inom. To, že by sa zvýšili už tak vysoké letné prebytky ma vôbec netrápi. Možno sa pre ne časom nejaké využitie nájde. Teraz musím chýbajúci výkon osadiť niekam inam a zbytočne si to zasa skomplikujem.

     Veterná turbína - Napriek stále nedokončenej automatike, turbína spĺňa očakávania. Aj teoretické aj praktické. Chýba výkon. Nie výkon tejto turbíny, ale ďalšej, alebo ďalšej a väčšej. Je to v štádiu príprav. Ak turbína bola schopná pomôcť už teraz, dvojnásobný výkon pomôže dvojnásobne. Pri tomto pažravom akumulátore sa mi ešte nestalo, aby som v čase, keď bol výkon turbíny vítaný, musel jej nadvýkon mariť na umelej záťaži. Skôr by sa výkonu zišlo viac. A tak cieľom je, aby som musel! :-) Lepšie je výkon mariť, ako ho mať málo. Ďalším problémom je regulátor. Po prechode z 24 V na 48 V systém začína turbína nabíjať až pri silnejšom vetre, keď jej výstupné napätie presiahne napätie akumulátora. Potrebujem preto stator s vyšším napätím. To sa ale nebude páčiť regulátoru TriStar MPPT 60, ktorý zvláda vstupné napätie do 150 V a už pri 120 V začína protestovať výhražnými systémovými hláškami. Už doteraz som mu pár krát riadne šliapol na krk a po poslednom incidente som milo prekvapený, že ešte žije. Viď obr. vpravo - okrem maximálneho výkonu si všimnite maximálne vstupné napätie 167 V. Regulátor pri vyše 1100 W výstupného výkonu zrejme trochu zaštrajkoval, odpojil odber, na čo vstupné napätie vyletelo hore a zareagoval niektorý z dvoch brzdných obvodov. Toto už ale vyrieši asi jedine Midnite 250...

     Kúrenie a ohrev vody - Kúrenie je riešené ťažkou akumulačnou kachľovou pecou a je to niečo úžasné. Dom je pasívny, takže celkom stačí zakúriť raz denne. Väčšinou každý druhý. Ak by bolo -20, možno by ju bolo treba naložiť dva krát denne. Nainštalované elektrické infrapanely prakticky netreba používať, nanajvýš sú využité na míňanie jarných a jesenných prebytkov, ak ešte sú, a teplo sa hodí. Horšie je to s ohrevom úžitkovej vody. Hotovú prípravu na fototermiku asi nevyužijem a radšej doplním FV panely pre tento účel. Chyba bola, že som pre ohrev vody nevyužil pec. Rozmýšľam čo by sa s tým ešte dodatočne dalo urobiť.

     Viem priatelia z vašich ohlasov v e-mailoch, že mnohí z vás riešia, alebo sa chystajú riešiť podobné problémy ako ja. Možno sa vám budú preto moje skúsenosti hodiť. Určite to nie je všetko, čo som chcel v tomto článku napísať, ale ako pozerám hore, je načase skončiť.

     Ďakujem vám za vašu podporu a prajem všetko najlepšie v novom roku!