Ostrovní fotovoltaický systém, neboli off-grid, se liší od ostatních solárních systémů dvěma hlavními parametry. Není zapojen do rozvodné sítě a vždy jsou jeho součástí baterie. Tyto systémy se instalují na domy bez přístupu k elektrické síti. Jsou nejvýhodnější tam, kde by připojení k síti bylo příliš drahé.
Nejjednodušší ostrovní systémy najdeme na dopravním značení. Složitější verze napájí budovy nebo i celé vesnice v odlehlých místech bez elektřiny. V posledních letech jsou ostrovní elektrárny populární i na rodinných domech, které nemají s přístupem k distribuční síti problém.
Rozmach ostrovních fotovoltaických systémů umožňuje široká dostupnost kvalitních součástek a klesající ceny solárních panelů a baterií.
Mohlo by vás také zajímat
Základní komponenty ostrovních systémů
Fotovoltaické panely jsou zapojené přes ochranné prvky jako jističe, pojistkové odpojovače a přepěťové ochrany k regulátoru dobíjení. Regulátor je pak připojen k baterii nebo sestavě několika baterií. Regulátor řídí dobíjecí proud a napětí ze solárních panelů tak, aby odpovídalo předepsaným hodnotám pro nabíjení baterie. K regulátoru mohou být připojeny spotřebiče, které pracují na napěťové hladině stejnosměrného proudu 12 V, 24 V nebo 48 V.
Kam se připojují spotřebiče?
Některé menší regulátory nabíjení mají speciální výstup pro spotřebiče, značený jako LOAD. Tento výstup má ochranu proti hlubokému vybití baterie. Větší regulátory tento výstup nemají, spotřebiče se připojují přímo na baterii s vlastní samostatnou ochranou.
Regulátor monitoruje stav nabití akumulátorů. Pokud hrozí přebití, odpojí baterii od fotovoltaických panelů. Při riziku hlubokého vybití odpojí spotřebiče a zátěž. Regulátor je srdce menších ostrovních systémů, na které jsou napojeny všechny ostatní komponenty a řídí přísun a výdej energie.
Poslední důležitou funkcí regulátoru nabíjení je údržba baterií. Zvolené zařízení musí umožňovat fungování s daným typem baterií. Regulátory mají jiné nastavení pro olověné a lithiové baterie, protože jejich údržba probíhá jinak.
Co je to systémové napětí ostrovního systému?
Systémové napětí závisí na napětí baterie nebo sestavy baterií. Běžná napětí jsou 12 V, 24 V a 48 V. Všechny další prvky ostrovního systému, jako regulátor nabíjení a spotřebiče připojené k regulátoru, musí umožňovat fungování na stejné napěťové hladině.
Jak dosáhnout požadovaného napětí?
U lithiových baterií nelze propojovat články sériově. Systémové napětí musíte určit již při pořízení lithiových baterií. Olověné baterie můžete spojovat sériově pro dosažení potřebného systémového napětí.
Některé solární regulátory a střídače pracují na více úrovních systémového napětí, obvykle 12 V a 24 V. Systémové napětí určuje výši nabíjecích a vybíjecích proudů baterie, což ovlivňuje velikost jistících prvků a tloušťku kabelů. To má přímý vliv na cenu ostrovního systému. Vyšší výkony vyžadují vyšší systémové napětí. Správný výběr systémového napětí vždy konzultujte s odborníky.
Jakou funkci v ostrovním systému má střídač?
Střídač (měnič) přidává do ostrovních systémů pracujících se stejnosměrným proudem možnost využívat i střídavý proud. Pokud potřebujete nabíjet mobil, notebook nebo používat běžné domácí spotřebiče na střídavý proud o napětí 230 V, je střídač nezbytný.
Střídač musí odpovídat systémovému napětí vašeho ostrovního systému. Při výběru střídače si pohlídejte, zda pracuje na 12 V, 24 V nebo 48 V. Střídače se liší podle výkonu, to je maximální možný příkon spotřebičů, které na něj lze připojit. Maximální výkon střídače se udává ve wattech (W).
Sledujte naše sítě
Výkon střídače musí odpovídat spotřebičům
Při pořízení střídače do ostrovního systému musíte mít jasno v tom, kolik spotřebičů musí najednou "utáhnout" a jaký bude jejich celkový příkon. Střídač a jeho výkon je vždy potřeba dimenzovat s dostatečnou rezervou, a to alespoň v řádu desítek procent.
Dimenzování ostrovních systémů
Pečlivě si prostudujte výkonnostní parametry všech komponentů podle technického listu. U všech součástí ostrovního systému počítejte s rezervou výkonu. Požadavky na systém rostou s přibývajícím počtem spotřebičů. Platí, že s jídlem roste chuť.
Kvalitní střídače umožňují krátkodobé přetížení v řádu několika vteřin. Díky tomu zvládnou bez výpadku rozběh spotřebičů s vysokými náběhovými proudy, jako jsou točivé stroje nebo vodní čerpadla.
Co když fotovoltaické panely nestačí?
V zimě, kdy je málo slunečních dnů, dny jsou krátké a slunce je nízko nad obzorem, nemusí být solární panely pro ostrovní systém dostatečné. Pro zajištění elektřiny i v zimních měsících je nezbytný další zdroj energie, jako je elektrocentrála.
Centrálu můžete připojit k baterii přes vhodnou dobíječku, která mění střídavý proud na stejnosměrný. Centrála může zároveň napřímo napájet spotřebiče na střídavý proud. Nejdříve však musíte tyto spotřebiče oddělit přepínačem sítě od zbytku systému, zejména od střídače.
Pohodlnější řešení je použít kombinaci střídače s dobíječkou, jako je například Victron Multiplus. Toto zařízení zpracovává energii jak z fotovoltaických panelů, tak z elektrocentrály. Nemusíte přepínat mezi solárním zdrojem a elektrocentrálou, o vše se automaticky tento střídač postará.
Výběr vhodné elektrocentrály
Pro ostrovní systémy vybírejte elektrocentrály s invertorem. Jsou tiché a produkují čistý sinusový střídavý proud.
Kvalitní ostrovní střídače mohou mít systém pro automatické startování a zhasínání elektrocentrály. Centrála musí mít startér a ovládání pro automatický start. Elektrocentrály umožňující automatický start jsou však oproti běžným centrálám cenově o jeden řád výše.
Kompatibilitu elektrocentrály s dalšími komponenty ostrovního systému vždy konzultujte s dodavateli jednotlivých zařízení či s odborníky.
Kombinace solárních panelů s větrnou turbínou
Ostrovní systém s fotovoltaickými panely můžete doplnit malou větrnou turbínou. Bohužel, v České republice jsou vhodné podmínky pro větrné elektrárny jen na pohořích u hranic a na několika místech na vnitrozemských vrchovinách. V ostatních oblastech, zvláště v nížinách, se místa s dobrou průměrnou rychlostí větru hledají těžko.
Větrné turbíny menších výkonů obvykle fungují na principu dynama, jehož výstupem je stejnosměrný proud. Větrník se do ostrovního systému obvykle připojuje přes vlastní regulátor nabíjení. K jedné baterii nebo sestavě baterií může být připojeno více regulátorů z různých zdrojů energie. Zbytek ostrovního systému je pak stejný jako v předchozích případech.
Co je to hybridní fotovoltaický systém?
Hybridní systémy jsou fotovoltaické elektrárny s bateriemi, které jsou připojené k distribuční síti. Hybridní elektrárny se dnes v Česku běžně instalují na rodinné domy, na tom již vlastně není nic zajímavého.
Nizozemská firma Victron dodává zařízení pro hladký přechod mezi energií z baterií a ze sítě. Dům je většinu času v ostrovním režimu, ale když potřebuje, bere si automaticky energii ze sítě.
Hlavní výhodou tohoto systému je, že neumožňuje přetoky do sítě. To pomáhá tam, kde není možné získat povolení k připojení FVE k síti. Další plus je rychlý přechod do ostrovního režimu při výpadku sítě, trvá to jen 20 milisekund. Tak krátký přechod neovlivní chod citlivých elektronických zařízení ani počítačů.
Nevýhodou je, že nemůžete prodávat přebytky energie do distribuční sítě. Pokud není možné solární elektřinu ihned spotřebovat či použít k nabití baterií, zařízení odpojí fotovoltaické panely. Další nevýhodou je relativně vyšší cena tohoto řešení.
Často kladené dotazy
Co je to systémové napětí ostrovního systému?
Systémové napětí je společným jmenovatelem všech hlavních komponent ostrovního systému. Na stejné hladině systémového napětí musí pracovat jak sestava baterií, tak i regulátor nabíjení nebo střídač. Standardní hladiny systémového napětí jsou obvykle 12 V, 24 V nebo 48 V.
Jak zvolit úroveň systémové napětí?
Obecně platí, že větší a výkonnější ostrovní systémy vyžadují vyšší systémové napětí. Pro nejmenší ostrovní systémy stačí 12 V, pro větší je lepší 24 V nebo 48 V. Vyšší napětí umožňuje přenést stejný výkon při nižším nabíjecím a vybíjecím proudu. Vyšší systémové napětí snižuje nároky na jistící prvky a průřezy kabelů.
Kdy se volí systémové napětí?
Výběr vhodné hladiny systémového napětí ostrovního systému by měl být úplně na začátku všech úvah. Je důležité vybrat systémové napětí ještě před koupí všech komponent, protože některá zařízení pracují jen na určité napěťové úrovni. Některé regulátory mohou pracovat na dvou úrovních, obvykle 12 V a 24 V.
Mohu použít olověné baterie?
V minulosti byly olověné akumulátory nejběžnější pro použití v ostrovním systému. Nešlo však o klasické autobaterie, ale o tzv. trakční baterie, které jsou oproti autobateriím stavěné na dlouhé nabíjení/vybíjení a nižší proud. Olověné solární baterie jsou zpravidla bezúdržbové s elektrolytem v podobě gelu nebo tzv. AGM a jsou dostupné v článcích o napětích od 2 V do 12 V. Od olověných baterií se zcela upustilo ve prospěch lithiových baterií, které mají výrazně lepší parametry a násobně delší životnost.
Hlavní výhody lithiových baterií
V posledních letech se díky poklesu ceny přešlo baterie na bázi lithia. Jde o dva nejčastější typy, buďto na bázi lithium-železo-fosfát (LFP, LiFePO4, LiFeYPO4) nebo lithium-ion (LiIon). Lithiové baterie jsou dražší, avšak oproti olověným akumulátorům výrazně lehčí, snesou vyšší nabíjecí a vybíjecí proudy, přežijí i hlubší vybití, netrpí na kolísání teplot, nemají tzv. paměťové efekty a mají výrazně delší životnost.
Jak zvolit solární regulátor nabíjení?
Regulátor nabíjení musí pracovat na požadované napěťové hladině. Rozdělujeme je na ty s funkcí MPPT (Maximum Power Point Tracking) a bez ní. MPPT regulátory jsou dražší, ale zvyšují výnos z panelů až o 30 %. Doporučujeme si připlatit za regulátor s MPPT.
Musí být regulátor kompatibilní s baterií?
Solární regulátor nabíjení musí být vhodný pro typ akumulátorů, který používáte. Většina regulátorů je určena pro olověné baterie. Máte-li jiný typ baterií, vyberte regulátor, který je pro ně určený. Některé regulátory umožňují nastavení nabíjecích charakteristik pro různé typy baterií.
Jak správně zvolit střídač napětí?
U ostrovních střídačů je klíčové, aby pracovaly na zvoleném systémovém napětí. Máte-li systém na 24 V, musí střídač také pracovat na 24 V. Důležitým parametrem střídače je jeho výkon, který musí odpovídat celkovému příkonu zařízení, která chcete napájet.
Jak správně dimenzovat ostrovní střídač?
Chcete-li pohánět čerpadlo 100 W, lednici 100 W a osvětlení 20 W, potřebujete střídač alespoň 220 W. Musíte počítat s tím, že všechny připojené spotřebiče mohou běžet najednou. U čerpadla i lednice zvažte náběhové proudy, které mohou zařízení odebírat krátkou dobu ihned po spuštění. Doporučujeme vybrat střídač s rezervou pro připojení dalších zařízení v budoucnu. Pro uvedený příklad by mohl být vhodný střídač o výkonu 300 W až 500 W.
Jaké další funkce může mít střídač?
Sofistikovanější hybridní střídače mohou mít funkci automatického dálkového spouštění a vypínání elektrocentrály. Tato funkce je užitečná pro větší ostrovní systémy s celoročním využitím. Vaše elektrocentrála musí tuto funkci také podporovat.
Jaká je optimální orientace a sklon panelů?
U ostrovních systémů se vždy snažíte fotovoltaické panely orientovat co nejvíce k jihu. Orientace mezi jiho-východem a jiho-západem se považuje za optimální. Pro celoroční využití solární energie je nejvhodnější sklon panelů 45°, protože zvláště přes zimu se Slunce pohybuje níže nad obzorem. Pro sezónní využití solárních panelů od jara do podzimu stačí nižší sklon, mezi 20° a 35°.
Solární panely na vaší střeše snadno a rychle?
Návrh řešení a osobní návštěva technika u vás je ZDARMA. Ozveme se během 2 dní.
