Fotovoltaická elektrárna vyrábí nejvíce energie ve chvílích, kdy svítí slunce. Spotřeba domu ale často probíhá v jiném čase – ráno, večer nebo v noci. Právě proto vznikají přetoky do distribuční sítě.
Přetok vznikne ve chvíli, kdy fotovoltaika vyrábí více energie, než dům, firma nebo jiný objekt aktuálně spotřebuje. Pokud není přebytečná energie uložena do baterie nebo okamžitě využita v místě výroby, odchází do sítě.
U běžné domácí fotovoltaiky se to děje hlavně v jarních a letních měsících, typicky kolem poledne. V zimě bývá výroba nižší a přetoků je méně, zatímco od března do října mohou být přetoky významnou částí celkové výroby.
Proč se vyplatí přetoky řešit
Přetoky nejsou samy o sobě špatně. Pokud má zákazník sjednaný výkup elektřiny, může za dodanou energii dostat zaplaceno. V praxi ale bývá výhodnější využít co nejvíce vyrobené energie přímo v objektu.
Důvod je jednoduchý: hodnota elektřiny spotřebované v místě je obvykle vyšší než hodnota elektřiny prodané do sítě. Když energii využijeme například pro ohřev vody, bazénu nebo pro jinou řízenou spotřebu, nahrazujeme tím elektřinu, kterou bychom jinak museli nakoupit.
Optimalizace přetoků proto není jen technická funkce. Je to způsob, jak z fotovoltaiky dostat vyšší reálný užitek.
Co lze s přetoky dělat
Nejčastější využití přetoků je ohřev vody. Elektrický bojler, akumulační nádoba nebo topná patrona dokážou přebytečnou energii velmi dobře uložit ve formě tepla.
Typické možnosti využití jsou:
- ohřev teplé užitkové vody,
- ohřev akumulační nádrže,
- ohřev bazénu,
- spínání filtrace nebo technologie bazénu,
- vysoušeče,
- elektrické přímotopy,
- ohřívače vzduchu,
- technologické spotřebiče ve firmách nebo provozech.
Výhodou těchto spotřebičů je, že často nemusí běžet přesně v konkrétní čas. Mohou se spustit tehdy, když je k dispozici přebytečná energie z fotovoltaiky.
Například bojler není nutné ohřívat ráno ze sítě. Může se nahřát přes den, když fotovoltaika vyrábí a dům má přebytek. Stejně tak bazén lze dohřívat nebo filtrovat podle aktuální výroby.
Jednoduché spínání spotřebičů
Základní způsob optimalizace přetoků je spínání spotřebiče podle dostupného výkonu. Pokud systém zjistí, že do sítě odchází přebytek, může zapnout vybraný spotřebič.
K tomu lze využít například chytré zásuvky, moduly Shelly nebo binární řízení pomocí relé.
Tento způsob je vhodný pro spotřebiče, které mají pevný příkon a nevadí jim zapínání a vypínání. Typicky jde o menší ohřívače, vysoušeče, čerpadla, filtraci nebo jiné pomocné technologie.
Příklad:
Fotovoltaika má aktuální přetok 1 200 W. Systém sepne spotřebič s příkonem 1 000 W. Díky tomu se většina přetoku spotřebuje přímo v objektu a do sítě odchází jen malá část.
Jednoduché spínání je cenově dostupné a dobře se hodí tam, kde není potřeba plynulá regulace výkonu.
Proporcionální řízení pomocí SSR relé
Přesnější možností je proporcionální řízení výkonu pomocí SSR relé. V tomto případě se spotřebič nespíná pouze systémem zapnuto/vypnuto, ale jeho výkon se plynule přizpůsobuje aktuálnímu přetoku.
To je ideální například pro topné spirály v bojleru, akumulační nádrži nebo bazénu.
Pokud je aktuální přetok 300 W, systém pošle do topné spirály přibližně 300 W. Pokud přetok vzroste na 1 800 W, výkon se zvýší. Když přetok klesne, výkon se opět sníží.
Tím lze využívat i malé a proměnlivé přebytky, které by při běžném spínání často odešly do sítě.
Výhody proporcionálního řízení:
- lepší využití malých přetoků,
- plynulé řízení podle aktuální výroby,
- menší riziko odběru ze sítě,
- vhodné pro topné patrony a odporové zátěže,
- vysoká účinnost převodu elektřiny na teplo.
Kombinace chytrého spínání a plynulé regulace
Nejlepší výsledky často přináší kombinace obou přístupů.
Část spotřebičů lze řídit binárně – například chytrou zásuvkou nebo relé. Jinou část lze řídit plynule přes SSR relé. Systém pak podle aktuální situace rozhoduje, co má být zapnuto a jaký výkon má být využit.
Příklad kombinace:
Nejdříve se plynule ohřívá bojler podle aktuálního přetoku. Pokud je přetok dlouhodobě vysoký, systém navíc sepne bazénovou filtraci nebo další spotřebič. Pokud přetok klesne, spotřebič se vypne a zůstane pouze plynulé řízení topné spirály.
Díky tomu lze přetoky využívat přesněji a zároveň zachovat jednoduchost celého řešení.
Co umíme integrovat
Naše řešení umožňuje optimalizovat přetoky podle aktuální výroby, spotřeby a nastavení konkrétního objektu.
Umíme integrovat například:
- chytré zásuvky,
- Shelly moduly,
- binární řízení pomocí relé,
- SSR relé pro proporcionální řízení,
- kombinaci spínaných a plynule řízených spotřebičů,
- řízení podle aktuálního přetoku,
- řízení podle priorit,
- nastavení limitů a bezpečnostních podmínek.
V praxi to znamená, že přetoky nemusí nekontrolovaně odcházet do sítě. Systém je může automaticky směrovat tam, kde dávají největší smysl.
Modelový bilanční výpočet
Uvažujme modelovou fotovoltaiku o výkonu 10 kWp.
Roční výroba: 10 000 kWh
Přímá spotřeba v domě bez optimalizace: 55 %
Přetoky do sítě: 45 %
Roční přetoky tedy budou přibližně:
10 000 kWh × 45 % = 4 500 kWh za rok
Ne všechny přetoky lze vždy využít. Záleží na velikosti bojleru, bazénu, spotřebičích, nastavení systému a denním režimu objektu. Pokud se podaří využít například 60 % těchto přetoků, dostaneme:
4 500 kWh × 60 % = 2 700 kWh využité energie za rok
Těchto 2 700 kWh by jinak odešlo do sítě. Díky optimalizaci je lze využít přímo v objektu, například pro ohřev vody.
Kolik vody lze ohřát z přetoků
Pro ohřev vody platí jednoduchý orientační vztah:
1 kWh ohřeje přibližně 86 litrů vody o 10 °C.
Nebo jinak:
Na ohřev 200litrového bojleru z 15 °C na 55 °C je potřeba přibližně 9,3 kWh energie.
Pokud za rok využijeme 2 700 kWh přetoků, odpovídá to přibližně:
2 700 kWh / 9,3 kWh = 290 plných ohřevů 200litrového bojleru
To znamená, že optimalizace přetoků může u modelového příkladu pokrýt významnou část roční potřeby teplé vody.
Jiný pohled:
2 700 kWh energie dokáže ohřát přibližně 58 000 litrů vody z 15 °C na 55 °C.
To je 290 bojlerů o objemu 200 litrů.
Využití pro bazén
U bazénu se energie nepočítá jako jednorázový ohřev na celý rok, ale spíše jako průběžné dohřívání a pokrytí tepelných ztrát během sezóny.
Pro orientaci:
Na ohřev 1 000 litrů vody o 1 °C je potřeba přibližně 1,16 kWh.
Bazén o objemu 15 000 litrů tedy potřebuje na zvýšení teploty o 1 °C přibližně:
15 × 1,16 kWh = 17,4 kWh
Pokud bychom chtěli takový bazén ohřát o 5 °C, bude potřeba:
17,4 kWh × 5 = 87 kWh
Při využití 2 700 kWh přetoků za rok to odpovídá přibližně:
2 700 kWh / 87 kWh = 31 ohřevů bazénu o 5 °C
Jinými slovy, u modelového bazénu o objemu 15 000 litrů by 2 700 kWh využitých přetoků teoreticky stačilo na přibližně 31 ohřevů bazénu o 5 °C.
V praxi je potřeba počítat s tepelnými ztrátami, počasím, zakrytím bazénu a délkou sezóny. Výpočet proto neznamená, že by se bazén opakovaně ohříval vždy zcela od začátku, ale dobře ukazuje, jak velké množství tepla lze z přetoků během roku získat.
Finanční pohled
Finanční přínos závisí hlavně na rozdílu mezi cenou nakupované elektřiny a cenou, za kterou by byly přetoky prodány do sítě.
Modelový příklad:
Využitelná energie z přetoků: 2 700 kWh za rok
Hodnota elektřiny při vlastní spotřebě: 5 Kč/kWh
Hodnota elektřiny při prodeji do sítě: 1 Kč/kWh
Rozdíl: 4 Kč/kWh
Roční přínos optimalizace:
2 700 kWh × 5 Kč = 13 500 Kč za rok
Pokud by rozdíl mezi vlastní spotřebou a výkupem byl vyšší, bude vyšší i ekonomický přínos. Pokud by byl nižší, bude návratnost delší.
Při investici například 20 000 až 35 000 Kč do řízení přetoků může orientační návratnost vycházet přibližně na 1,5 až 2,5 roku. Přesná návratnost ale vždy záleží na konkrétní instalaci, velikosti přetoků, typu spotřebičů a cenách elektřiny.
Kdy má optimalizace přetoků největší smysl
Optimalizace přetoků se vyplatí hlavně tam, kde:
- fotovoltaika často vyrábí více, než objekt spotřebuje,
- existuje bojler, akumulační nádrž nebo bazén,
- je možné spínat další spotřebiče podle přebytků,
- majitel chce zvýšit vlastní spotřebu vyrobené energie,
- výkupní cena přetoků je nižší než hodnota vlastní spotřeby,
- je požadavek na automatizaci bez ručního hlídání.
Velkou výhodou je, že systém pracuje automaticky. Není nutné sledovat počasí, výkon fotovoltaiky ani aktuální spotřebu. Řízení vyhodnocuje stav samo a podle nastavených pravidel využívá energii tam, kde má největší přínos.
Shrnutí
Přetoky vznikají ve chvíli, kdy fotovoltaická elektrárna vyrábí více energie, než je aktuální spotřeba objektu. Místo toho, aby tato energie odešla do sítě, lze ji efektivně využít například pro ohřev vody, bazén, vysoušení, ohřev vzduchu nebo další řízené spotřebiče.
Základní možností je spínání spotřebičů pomocí chytrých zásuvek, Shelly modulů nebo relé. Přesnější variantou je proporcionální řízení pomocí SSR relé, které plynule upravuje výkon podle aktuálního přetoku. Nejlepší výsledky často přináší kombinace obou metod.
Díky optimalizaci přetoků lze výrazně zvýšit vlastní spotřebu energie z fotovoltaiky, snížit nákup elektřiny ze sítě a zlepšit ekonomiku celé instalace.
Fotovoltaika pak nevyrábí jen „do sítě“, ale pracuje aktivně pro dům, technologii nebo provoz.
Odcházejí vám přebytky do sítě?
Pomůžeme vám je využít pro ohřev vody, bazén, akumulaci nebo další spotřebiče. Řízení může fungovat automaticky podle aktuální výroby, spotřeby a stavu baterie.