Nové trendy v ukládání energie pro domácnosti

S rostoucím podílem obnovitelných zdrojů energie v energetickém mixu se stále více dostává do popředí otázka: Jak efektivně ukládat elektřinu pro pozdější využití? Tato problematika je klíčová zejména u solárních a větrných elektráren, jejichž výroba je závislá na aktuálních povětrnostních podmínkách. V tomto článku se podíváme na nejnovější trendy v oblasti ukládání energie, které mohou pomoci domácnostem zvýšit svou energetickou nezávislost a maximalizovat využití obnovitelných zdrojů.

Proč je ukládání energie důležité?

Než se pustíme do konkrétních technologií, je dobré pochopit, proč je vlastně ukládání energie tak klíčové:

• Vyrovnávání výroby a spotřeby - Solární panely vyrábějí nejvíce elektřiny během dne, kdy mnoho lidí není doma. Naopak večer, kdy je spotřeba nejvyšší, výroba klesá nebo je nulová.
• Zvýšení míry soběstačnosti - Bez akumulace energie domácnost s fotovoltaikou využije přímo jen asi 20-30 % vyrobené elektřiny. S akumulací to může být 70-90 %.
• Záložní zdroj při výpadcích - Systémy pro ukládání energie mohou sloužit jako záloha při výpadcích elektřiny ze sítě.
• Ekonomické výhody - Možnost využívat vlastní elektřinu místo odběru ze sítě, případně nabíjet úložiště v době nízkého tarifu a využívat v době vysokého.

S klesajícími cenami technologií pro ukládání energie a rostoucími cenami elektřiny se investice do těchto systémů stává stále atraktivnější. Pojďme se tedy podívat, jaké možnosti mají dnes domácnosti k dispozici.

1. Domácí bateriové systémy

Bateriové úložiště jsou v současnosti nejrozšířenějším způsobem akumulace energie v domácnostech. Za posledních několik let prošla tato technologie dramatickým vývojem.

Lithium-iontové baterie

Nejrozšířenější typ baterií v moderních domácích úložištích. Mají vysokou energetickou hustotu, dlouhou životnost a relativně nízkou míru samovybíjení.

• Kapacita: Běžné domácí systémy nabízejí kapacitu 5-15 kWh, což při průměrné denní spotřebě české domácnosti (cca 8-10 kWh) postačuje na pokrytí večerní a noční spotřeby.
• Životnost: Moderní lithiové baterie garantují 6 000 - 10 000 cyklů, což při jednom cyklu denně představuje životnost 15-25 let.
• Účinnost: Vysoká účinnost cyklu (více než 90 %) znamená, že z 10 kWh uložené energie lze zpětně získat více než 9 kWh.
• Cena: Cena kompletních bateriových systémů se pohybuje od 150 000 Kč za základní řešení až po 500 000 Kč za pokročilé systémy s vysokou kapacitou.

Na trhu najdeme řadu produktů od výrobců jako Tesla Powerwall, LG Chem RESU, BYD Battery-Box, Sonnen, či české produkty jako OIG Power Box.

LiFePO4 (lithium-železo-fosfátové) baterie

Speciální typ lithiových baterií, který získává v posledních letech na popularitě díky své bezpečnosti, odolnosti a dlouhé životnosti.

• Neobsahují kobalt, což je z ekologického hlediska výhoda
• Jsou teplotně stabilnější a bezpečnější než klasické Li-Ion baterie
• Nabízejí delší životnost (až 8 000 - 12 000 cyklů)
• Lépe snášejí 100% vybití bez poškození

Flow baterie

Nejnovějším trendem jsou tzv. flow (průtokové) baterie, které ukládají energii v kapalných elektrolytech.

• Mohou být téměř neomezeně cyklovány bez degradace
• Životnost převyšuje 20 let
• Jsou nehořlavé a bezpečné
• Umožňují nezávislé škálování výkonu a kapacity
• Nevýhodou je nižší energetická hustota a vyšší cena

Tato technologie je zatím na počátku adopce, ale některé společnosti již nabízejí domácí flow baterie, například VoltStorage se svými vanadiovými redox flow bateriemi.

2. Virtuální baterie a agregace flexibility

Zajímavým trendem, který se začíná prosazovat i v České republice, jsou tzv. virtuální baterie a služby agregace flexibility.

Virtuální baterie

Princip fungování je jednoduchý - přebytečnou elektřinu, kterou vyrobíte, ale nespotřebujete, "uložíte" do distribuční sítě a později ji můžete "vyzvednout" zpět. Jde vlastně o službu, kterou poskytují někteří dodavatelé elektřiny.

• Nevyžaduje instalaci fyzického úložiště v domácnosti
• Nižší počáteční investice než u fyzických baterií
• Obvykle se platí měsíční paušál nebo snížená výkupní cena přebytků
• Výhodné zejména pro menší instalace, kde by se fyzická baterie ekonomicky nevyplatila

Agregace flexibility

Pokročilejším konceptem je tzv. agregace flexibility, kdy specialzovaný agregátor sdružuje kapacitu mnoha malých bateriových úložišť a nabízí ji jako službu pro stabilizaci elektrické sítě.

• Domácnosti poskytují část kapacity své baterie pro potřeby sítě
• Za to získávají finanční kompenzaci, která zlepšuje ekonomiku jejich bateriového systému
• Agregátor řídí nabíjení a vybíjení baterie podle potřeb sítě a domácnosti
• V ČR tuto službu začínají nabízet společnosti jako Nano Energies nebo Sonnen

Tyto nové obchodní modely pomáhají překonat vysoké počáteční náklady na bateriová úložiště a zároveň přispívají ke stabilizaci elektrické sítě.

3. Elektromobily jako úložiště energie (V2G, V2H)

S rostoucím počtem elektromobilů se otevírá možnost využít jejich baterie jako dočasné úložiště energie pro domácnost. Tento koncept je znám jako Vehicle to Grid (V2G) nebo Vehicle to Home (V2H).

Jak to funguje?

Elektromobil se připojí k speciální nabíjecí stanici, která umožňuje obousměrný tok elektřiny. V době přebytku energie (např. za slunečného dne) se baterie elektromobilu nabíjí, zatímco v době špičky může dodávat elektřinu zpět do domácnosti nebo dokonce do sítě.

• Průměrný elektromobil má baterii o kapacitě 40-100 kWh, což dalece převyšuje kapacitu běžných domácích úložišť
• Není potřeba investovat do separátní domácí baterie, pokud již vlastníte elektromobil
• Technologie je zatím v počátečních fázích komerčního nasazení
• Některé automobilky (Nissan, Hyundai) již nabízejí modely s touto funkcionalitou

Výzvy a omezení

Přestože koncept zní slibně, existuje několik výzev:

• Dodatečné cykly mohou urychlit degradaci baterie elektromobilu
• Auto musí být fyzicky přítomno doma, aby mohlo sloužit jako úložiště
• Vyžaduje speciální obousměrnou nabíjecí stanici (cena od 50 000 Kč)
• Ne všechny elektromobily tuto funkci podporují

I přes tyto výzvy je V2G/V2H slibnou technologií, která by mohla v budoucnu významně přispět k flexibilitě energetického systému.

4. Alternativní způsoby ukládání energie

Kromě elektrochemických baterií existují i další zajímavé způsoby, jak ukládat energii v domácnostech.

Ukládání energie do teplé vody

Jedním z nejjednodušších a nejdostupnějších způsobů, jak využít přebytečnou elektřinu, je její přeměna na teplo a uložení do vody:

• Inteligentní regulace bojleru, který se zapíná při přebytcích z fotovoltaiky
• Kombinace s tepelným čerpadlem pro efektivnější využití elektřiny (z 1 kWh elektřiny lze získat 3-4 kWh tepla)
• Akumulační nádrže s větším objemem (500-1000 litrů) pro ukládání tepla
• Relativně nízké pořizovací náklady v porovnání s bateriovými systémy

Ukládání do vodíku

Pro větší instalace nebo jako dlouhodobé sezónní úložiště se začíná experimentovat s ukládáním energie do vodíku:

• Přebytečná elektřina se využívá k elektrolýze vody a výrobě vodíku
• Vodík lze dlouhodobě skladovat a později využít v palivovém článku k výrobě elektřiny nebo k vytápění
• Systémy pro domácnosti se teprve vyvíjejí, průkopníkem je např. společnost Home Power Solutions se systémem Picea
• Vysoké pořizovací náklady a nižší účinnost (kolem 30-40 % elektřina-vodík-elektřina) jsou zatím hlavními překážkami

Mechanické ukládání energie

Pro úplnost zmiňme i mechanické způsoby ukládání energie, které jsou však v domácím měřítku méně běžné:

• Setrvačníky - ukládání energie do rotačního pohybu těžkého tělesa
• Ukládání do stlačeného vzduchu
• Gravitační úložiště - zdvihání závaží, které při klesání generuje elektřinu

Tyto technologie jsou zatím využívány spíše v průmyslovém měřítku, ale někteří inovativní výrobci již pracují na jejich zmenšení pro domácí použití.

Jak vybrat vhodný systém pro ukládání energie?

Při výběru vhodného systému pro ukládání energie je třeba zvážit několik klíčových faktorů:

1. Analýza spotřeby a výroby

Prvním krokem by měla být důkladná analýza vaší spotřeby elektřiny a potenciální výroby (máte-li fotovoltaiku):

• Jaká je vaše průměrná denní spotřeba?
• Jaký je váš denní diagram spotřeby? (Kdy spotřebováváte nejvíce elektřiny?)
• Kolik elektřiny vyrábí nebo bude vyrábět vaše fotovoltaická elektrárna?
• Jaké jsou vaše cíle? (Maximální soběstačnost, záložní zdroj, ekonomická optimalizace?)

2. Volba kapacity úložiště

Na základě analýzy můžete určit optimální kapacitu:

• Pro běžnou domácnost s denní spotřebou 8-10 kWh je základem baterie s kapacitou alespoň 5-6 kWh
• Pro vyšší míru soběstačnosti je vhodné volit kapacitu odpovídající večerní a noční spotřebě (typicky 10-15 kWh)
• Pro provoz kritických spotřebičů při výpadku elektřiny stačí i menší kapacita (3-5 kWh)

3. Výběr podle parametrů

Při porovnávání konkrétních produktů sledujte tyto parametry:

• Životnost - Počet cyklů a kalendářní životnost
• Účinnost - Kolik procent uložené elektřiny můžete zpětně využít
• Maximální výkon - Kolik spotřebičů můžete napájet současně
• Rozšiřitelnost - Možnost pozdějšího navýšení kapacity
• Zálohovací schopnosti - Jak rychle dokáže systém přepnout při výpadku elektřiny
• Inteligentní řízení - Možnosti optimalizace a monitoring přes aplikaci
• Záruka a servis - Dostupnost podpory a délka záruky

4. Ekonomické hledisko

Pro ekonomické zhodnocení je klíčové posoudit:

• Celkové pořizovací náklady včetně instalace
• Možnost získání dotace (např. z programu Nová zelená úsporám)
• Očekávané úspory na účtech za elektřinu
• Předpokládanou životnost systému a nutnost výměny komponent
• Návratnost investice (typicky 8-12 let u současných systémů)

Závěr

Technologie pro ukládání energie procházejí rychlým vývojem a stávají se stále dostupnějšími pro běžné domácnosti. Domácí bateriová úložiště jsou již dnes ekonomicky opodstatněná, zejména v kombinaci s fotovoltaikou a při využití dotačních programů. Nové koncepty jako virtuální baterie, Vehicle-to-Home nebo ukládání do vodíku pak naznačují směr, kterým se bude odvětví v příštích letech ubírat.

Investice do systému pro ukládání energie není jen ekonomickým rozhodnutím - přispívá také k větší energetické nezávislosti, ochraně před výpadky elektřiny a v neposlední řadě k udržitelnějšímu způsobu života.

Pokud uvažujete o pořízení takového systému, doporučujeme nejprve důkladně analyzovat vaše energetické potřeby a možnosti a ideálně se poradit s odborníky, kteří vám pomohou navrhnout optimální řešení na míru. Společnost SUP-S-KLUBNIKOY vám v tomto směru nabízí komplexní poradenství a řešení, která budou přesně odpovídat vašim potřebám.