FVE v zimě: Čistá matematika zimního topení nebo Proč slunce v zimě nestačí

Přejít v zimě na kompletně solární topení a nahradit plynový kotel bez podpory distribuční sítě je svatým grálem každého ostrovníka. Matematika a fyzika střední Evropy jsou však neúprosné. V jižních nížinných či podhorských oblastech sice nejsou třítýdenní sněhové kalamity normou, ale prosinec, leden a únor trpí fenoménem bílé tmy – inverzí, mlhou a nízkou oblačností.

Pokud chceme 14 kW plynový kotel plnohodnotně nahradit elektrickým vytápěním a vedle toho v zimě nabíjet i elektromobil (BEV), dostáváme se na hranici extrémního dimenzování.

1. Vstupní data a zimní realita

• Potřeba energie na topení: 2 MWh (2 000 kWh) měsíčně pro prosinec, leden i únor.
• Denní spotřeba na teplo: 2 000 kWh/30 dní = 67 kWh/den.
• Průměrný denní výnos FVE v zimě: V prosinci a lednu vyrobí 1 kWp nainstalovaného výkonu v průměru jen 0,5 až 0,8 kWh denně (v tmavých dnech téměř 0).

2. Dimenzování komponent pro zimní ostrov

A) Pole panelů (kWp): Gigant pro mlhavé dny

Abychom v nejtemnějším období roku vytáhli ze zamračené oblohy vytoužených 67 kWh denně (plus něco k vlastní spotřebě a BEV, celkem cca 75 kWh/den, musíme dimenzovat pole podle zimního koeficientu (0,6 kWh/kWp/den).

Potřebný výkon panelů = 75 kWh x 0,6 kWh/kWp = 125 kWp

• Co to znamená v praxi: U 500 W panelů potřebujete osadit 250 kusů panelů . Při ploše cca 2 m2 na panel potřebujete střešní nebo pozemní plochu o rozloze 500 m2 .
• Potom v létě: Takové pole by v létě vyrábělo přes 600 kWh denně, což bez obrovského bateriového úložiště nebo omezování (curtailmentu) nemá kam odtéct.

B) Bateriové úložiště (kWh): Překlenutí inverze

Při topení elektřinou nemůžete počítat jen s nocí. Pokud přijde 3denní inverzní pás, kdy výroba padne na 10% normálu, baterie musí držet celý dům.

• Minimální kapacita (na 2 dny autonomie při topení): 2 x 67 kWh = 134 kWh využitelné kapacity.
• U 48 V systému: To představuje akumulátor o kapacitě cca 2 800 Ah (např. 8 paralelně spojených sad 16x 280Ah LiFePO4 článků).
• Při použití vysokonapěťových baterií (HV) se jedná o masivní kontejnerový modul.

C) Měniče a výkonová strana

Pro 14 kW elektrický kotel a občasné připojení nabíječky pro BEV je 1-fázový systém nerealizovatelný.

• Sestava: 3x 5 kW měnič (např. Victron MultiPlus-II 5000) spojené do 3-fázového systému (zajistí trvalý výkon 15 kW s možností špiček).
• Pro BEV: Nabíjení auta během zimy z FVE bude probíhat výhradně během ojedinělých slunečných dnů, jinak by auto okamžitě vyprázdnilo domácí akumulátor.

3. Finanční a logické srovnání

4. Verdikt: Jde to, ale…

Topit čistou elektřinou z FVE v prosinci a lednu v podmínkách ČR naráží na fyzikální strop. Abyste v zimě udržovali 14 kW el. kotel, museli byste postavit malou zemědělskou elektrárnu, jejíž přebytky byste od dubna do září neměli jak spotřebovat.

Rozumná ostrovní alternativa:

Namísto stavění 125 kWp megapole je pro zimní období nepoměrně levnější a praktičtější kombinovat:

1. FVE (15 kWp + 30 kWh baterie) pro kompletní běžnou spotřebu domácnosti.
2. Kombinace pro teplo: Tepelné čerpadlo (které z 1 kWh elektřiny udělá 2,5 až 3 kWh tepla) v kombinaci se dřevem/peletami nebo ponechaným plynovým kotlem na nejchladnější 2 měsíce.
3. Přijetí ze sítě / Elektrocentrála: K pokrytí prosincových deficitů využít síťovou nabíječku (nebo záložní generátor), což vyjde 10krát levněji než dimenzovat baterie a panely na zimní extrémy.

Pokud uvažujete vytápět ze solárních panelů rodinný dům, z uvedených výpočtů vyplývá, že tzn. standardní rodinný dům, jaké se u nás stavěly koncem minulého století, a které mají docela vysokou spotřebu tepla na vytápění, nedává ani technický ani ekonomický smysl. Tyto domy je třeba masivně zateplit, využívat tradiční zdroje tepla a elektřinu z FVE využívat pro běžný chod domácnosti, temperování je možné jen mimo nejstudenější zimní měsíce.

Podobné články:

Kompletní průvodce ostrovní FVE: Od první žárovky po chytrou, soběstačnou domácnost Když nesvítí slunce, nevypereš Kolik stojí provoz mrazničky nebo chladničky?