Instalace zařízení pro skladování energie ve venkovním prostředí: teplota, stupeň krytí IP a pravidla pro umístění

Umístění akumulátoru zakoupeného k solárním systémům není vždy samozřejmé: v mnoha domech prostě není v garáži nebo v technické místnosti volná stěna. Proto je první otázkou vždy to, zda lze systém pro ukládání energie instalovat venku a jakým vlivům prostředí může být venkovní akumulátor vystaven.

V tomto článku si vysvětlíme, co znamená stupeň krytí IP u akumulátorů a jaký stupeň krytí IP se doporučuje pro venkovní instalaci. Samostatná kapitola se bude věnovat také tomu, v jakém teplotním rozmezí funguje venkovní akumulátor bezpečně: jak chlad ovlivňuje výkon a nabíjení, co se děje při příliš vysoké teplotě a pod kolika stupni Celsia se vyplatí plánovat vyhřívaný akumulátor.

Na závěr se z praktického hlediska podíváme na to, kam a jak lze bezpečně umístit akumulátor FoxESS venku, kdy je nutná mechanická ochrana, jaké vzdálenosti a pravidla větrání je třeba při venkovní instalaci dodržovat a jaké jsou nejčastější chyby při instalaci akumulátoru venku. Zde uvedené informace vycházejí z technických listů výrobců a příslušných norem, nejedná se o obecné rady.

Lze systém pro ukládání energie instalovat venku?

Stručně řečeno: ano, ale ne každý. Instalace systému pro ukládání energie venku přichází v úvahu pouze tehdy, pokud výrobce daný typ výslovně pro tento účel certifikoval a tato informace je uvedena také v technickém listu. Taková je značná část dnešních LiFePO₄ akumulátorů pro domácnosti: podle výrobního technického listu modelu FoxESS EP12 má modul stupeň krytí IP65, je chlazen přirozenou konvekcí a jako místo instalace povoluje jak venkovní, tak vnitřní umístění. Totéž potvrzuje i mezinárodní dokumentace distributora: odolné provedení s krytím IP65 umožňuje instalaci modulu jak ve vnitřních, tak i ve venkovních prostorách.

Samotná certifikace však neznamená volnou ruku. Podle mezinárodních instalačních postupů se nedoporučuje dlouhodobé vystavení slunečnímu záření, protože trvalé tepelné zatížení snižuje účinnost, urychluje stárnutí a zkracuje životnost, proto je vhodné zvolit zastíněné, dobře větrané místo nebo ochrannou konstrukci. Je také vhodné si ještě před uzavřením smlouvy vyjasnit záruční podmínky, protože většina výrobců akumulátorů podmiňuje platnost záruky schváleným umístěním venku.

Jakým vlivům prostředí může být venkovní akumulátor vystaven?

Jednotka umístěná venku je vystavena zcela jiným zátěžím než ta, která se nachází ve vyhřívané garáži. Je vhodné rozlišovat čtyři skupiny vlivů.

Teplo a přímé sluneční záření. Nejkritičtější je odpolední přímé sluneční záření, protože může zvýšit vnitřní teplotu zařízení výrazně nad teplotu okolního vzduchu, přičemž dlouhodobé tepelné namáhání urychluje stárnutí a zhoršuje dlouhodobý výkon.

Chlad. V chladu klesá dostupná kapacita a zhoršuje se výkon nabíjení; systém BMS může nabíjení omezit, zpomalit nebo dokonce zcela zastavit.

Vlhkost a kondenzace. V důsledku denních teplotních výkyvů vytváří vlhkost kondenzující uvnitř krytu kondenzační cesty mezi vodivými plochami, což spouští korozi na deskách plošných spojů, konektorech a vodičích teplotních senzorů.

Prach, sůl a znečištění ovzduší. V prostředí s vlhkým a slaným vzduchem oxidují usazené částice konektory a kryt, což zvyšuje kontaktní odpor, způsobuje lokální zahřívání a nakonec vede k poruchám spojení.

Žádný z těchto jevů sám o sobě nevylučuje použití akumulátoru venku, ale dohromady přesně vysvětlují, proč každý seriózní výrobce předepisuje stinné, dobře větrané a před srážkami chráněné místo. Riziku mechanického poškození se věnujeme v samostatné kapitole.

Co znamená stupeň krytí IP u akumulátorů?

Zkratka IP je zkratkou anglického výrazu Ingress Protection, česky ochrana proti vniknutí. Klasifikaci popisuje v Maďarsku norma MSZ EN 60529:2015, na mezinárodní úrovni norma IEC 60529, přičemž jednotlivé stupně jsou určovány praktickými zkouškami.

Kód se skládá ze dvou číslic: první udává úroveň ochrany proti pevným částicím a prachu, druhá úroveň ochrany proti vodě, přičemž v obou případech platí, že čím vyšší číslo, tím silnější ochrana.

Je však dobré znát jedno její omezení. Stupeň ochrany IP se zabývá výhradně pronikáním pevných částic a vlhkosti, neposkytuje však žádné informace o odolnosti proti UV záření, chemické odolnosti ani ochraně proti výbuchu. Proto ani kryt s vysokým stupněm ochrany nenahrazuje stínění.

Jaký stupeň ochrany IP se doporučuje pro venkovní instalaci?

Pro venkovní použití je vstupní úrovní IP65: tato třída zajišťuje úplnou ochranu proti prachu a ochranu proti proudu vody pod nízkým tlakem ze všech směrů. Vzhledem k místním srážkovým podmínkám to zahrnuje déšť, stříkající vodu a prach.

Na více exponovaných místech poskytuje stupeň IP66 větší rezervu, protože tento stupeň chrání i před silným proudem vody.

V běžné praxi je typický stupeň IP65: i výrobní datový list zařízení FoxESS EP12 Plus uvádí tento stupeň, a to při přirozeném konvekčním chlazení, při montáži na stěnu nebo na podlahu, venku i uvnitř. To představuje dostatečnou ochranu, dokud není zařízení vystaveno trvalému proudu vody, umístěno v zaplavitelné jámě nebo v místě s hromaděním sněhu. Před instalací zkontrolujte celý řetězec, nejen akumulátor: propojovací skříňka používaná k propojení více modulů má rovněž certifikaci IP65 a kabelové průchody musí splňovat stejnou úroveň ochrany.

V jakém teplotním rozmezí funguje venkovní akumulátor bezpečně?

V technických listech výrobců najdete dva odlišné rozsahy a záleží na tom, o které verzi se jedná. U základní verze je podle technického listu FoxESS EP12 povoleno nabíjení v rozmezí 0 až 55 °C a vybíjení v rozmezí -10 až 55 °C. U vyhřívaného modelu EP12 Plus je tento rozsah podstatně širší: nabíjení i vybíjení lze provádět v rozmezí -25 až 55 °C, protože vestavěné topení přivede články do bezpečného rozsahu ještě před zahájením nabíjení. Žádná z těchto hodnot neznamená ideální provoz, ale představuje provozní mez: optimální rozsah pro lithiové články je mnohem užší, pohybuje se zhruba mezi 15 a 35 °C. 

Jak ovlivňuje chlad výkon a nabíjení akumulátoru?

Vybíjení a nabíjení jsou dvě odlišné věci. Vybíjet lze i v chladu, jen získáte méně energie: pod bodem mrazu může využitelná kapacita klesnout na 50–70 procent jmenovité hodnoty, protože roste vnitřní odpor.

Nabíjení však představuje přísné omezení. Při nabíjení pod bodem mrazu se lithium-ionty správně nevázají do anody, ale na jejím povrchu se vylučuje kovové lithium, což způsobuje nevratnou a kumulativní ztrátu kapacity a poruchu článku. Proto kvalitní systém BMS při teplotě pod nulou nabíjení zablokuje a povolí ho znovu až poté, co se články zahřejí.

Co se stane s akumulátorem při příliš vysoké teplotě?

Směrem nahoru neexistuje tak ostrá hranice, zde je problémem pomalé opotřebení. Zhruba nad 35 °C se zrychlují chemické procesy uvnitř článků, což znamená rychlejší degradaci a větší tepelné zatížení. Existují k tomu i naměřená data: při zvýšení provozní teploty z 25 °C na 55 °C vzrostla degradace maximální kapacity po 260 cyklech z 4,22 % na 13,24 %. Zařízení to kompenzuje ochranným mechanismem: při vysokých teplotách, zhruba nad 40 °C, řídicí systém omezuje nabíjecí a vybíjecí výkon a při horní hranici 55 °C se zařízení zastaví. To je z hlediska provozu bezpečné, ale o užitečnou kapacitu přicházíte právě v letních dnech s nejvyšší zátěží. 

Při jaké teplotě v Celsiích se vyplatí navrhovat akumulátor s možností vytápění?

Odpověď je jednoduchá: 0 °C. To je prahová hodnota, pod kterou se nabíjení stává rizikovým a pod kterou většina výrobců výslovně zakazuje nabíjení bez účinného vytápění. V praxi tedy nejde o to, kolik stupňů je nejchladnější v noci, ale o to, zda teplota článků na zvoleném místě pravidelně klesá pod bod mrazu.

Na nevytápěném venkovním místě je to v zimě v mírném pásmu pravděpodobné, proto je zde zapotřebí akumulátor s vyhříváním. Vyhřívaná verze FoxESS EP12 Plus přesně tento problém řeší. O skutečných zkušenostech s instalací a nezávislých měřeních si můžete přečístv souhrnu testů akumulátoru FoxESS .

Kam a jak lze bezpečně umístit akumulátor FoxESS venku?

Začněte konstrukcí. Modul FoxESS EP12 Plus má rozměry 710 × 640 × 185 mm a hmotnost 98 kg a lze jej namontovat na zeď nebo na podlahu; takovou hmotnost bezpečně udrží pouze nosná zeď nebo stabilní podklad.

Umístění akumulátoru se poté rozhoduje na základě tří hledisek:

• Stín a větrání: stinné, dobře větrané místo nebo pod ochrannou konstrukcí, kde zařízení není celý den vystaveno přímému slunci.

• Voda a sníh: nad úrovní terénu, na upevněné konzoli nebo na zpevněném podkladu, daleko od míst, kde by mohlo dojít k zaplavení, a od zavlažovacích systémů.

• Požární bezpečnostní vzdálenost: podle mezinárodních instalačních postupů nesmí být akumulátor energie instalovaný venku umístěn blíže než 0,9 metru od dveří a oken, v obytných prostorách a ložnicích jej nelze umístit vůbec. Nesmí být umístěn ani na únikové cestě ani na chodbě.

Na stránce věnované akumulátorům FoxESS si můžete u jednotlivých modelů ověřit přesnou hmotnost a výrobcem povolený způsob montáže ještě před výběrem stěny. Vyhněte se také úzkým, uzavřeným výklenkům: kolem zařízení s přirozeným konvekčním chlazením musí proudit vzduch.

H3: Kdy je nutná mechanická ochrana?

Mechanická ochrana je nutná tam, kde může dojít k nárazu do obkladu. Tři typické případy: automobilový provoz (parkovací místo, vjezd do garáže, manévrování na dvoře), fasáda přístupná z veřejného prostoru, která není uzavřena, a dráha sněhu nebo ledu sklouzávajícího ze střechy.

V takových případech je řešením nárazový sloupek, kovové zábradlí, betonový okraj nebo uzamykatelná skříň. Praxe při schvalování instalace to považuje za samostatnou položku: na situačním plánu je třeba vyznačit umístění akumulátoru, vzdálenosti od oken a dveří a také ochranu proti nárazům. Stupeň krytí IP v tomto případě nepomůže, protože se vztahuje pouze na vnikání prachu a vody. V případě uzamykatelné skříně dbej na to, aby bylo zachováno větrání, jinak dojde ke ztrátě výkonu kvůli tepelnému chlazení.

Jaké vzdálenosti a pravidla větrání je třeba dodržovat při venkovní instalaci?

Přesné hodnoty vždy uvádí instalační příručka, ale řády jsou na trhu podobné. Instalační návod pro typický akumulátor energie pro domácnosti předepisuje nad a pod zařízením volný prostor nejméně 30 cm, po stranách 10 cm volného prostoru a před čelní stranou přibližně 120 cm místa pro montážní a údržbářské práce; dále vylučuje umístění v únikové cestě a v ložnici a zakazuje přímé sluneční záření.

Při instalaci více modulů stanoví požární norma zvláštní pravidlo: mezi jednotlivými jednotkami musí být vzdálenost minimálně 0,9 metru, pokud výrobce ve své požární zkoušce nepovolí menší vzdálenost.

Pokud bude střídač umístěn venku, neumisťujte jej přímo nad akumulátor. Střídač uzavřený v úzké, špatně větrané skříni ohřívá vzduch a akumulátor toto teplo pohlcuje, takže systém neustále bojuje se zvýšenou teplotou. Při výběru střídačů FoxESS proto zkontrolujte také příslušné montážní vzdálenosti.

Uzavřená skříň sama o sobě není řešením. U článků LiFePO4 není cílem odvod plynů, ale odvod tepla, proto musí pasivní nebo aktivní větrání neustále zajišťovat výměnu vzduchu. Na pozemku, který může být zaplaven, umístěte zařízení výše, až o jeden metr nad úroveň terénu.

Časté chyby při venkovní instalaci akumulátorů

Většina chyb nesouvisí s výrobkem, ale s projektováním.

• Zaměňování stupně krytí IP s odolností proti povětrnostním vlivům. Kód IP se vztahuje pouze na pronikání pevných částic a vlhkosti, neposkytuje žádné informace o odolnosti proti UV záření a vůbec neřeší tepelné účinky slunečního záření.

• Modul bez vyhřívání do nevytápěných prostor. Pokud se články v zimě ochladí pod bod mrazu, BMS zablokuje nabíjení a část zimní produkce se nevyužitá dostane do sítě.

• Uzavřená, nevětraná skříň. Kolem zařízení s přirozeným konvekčním chlazením musí proudit vzduch, jinak tepelná ochrana omezí výkon.

• Instalace v blízkosti dveří nebo oken. Požární předpisy stanovují minimální vzdálenost 0,9 metru a dodatečná úprava je nákladná.

• Nekontrolovaná statika. Modul o hmotnosti téměř 100 kg nesmí být umístěn na sádrokartonovou stěnu ani na podklad bez betonového základu.

• Ukvapený výběr typu. V rámci programu „Domácí úložiště energie“ lze požádat o nevratnou dotaci až ve výši 2,5 milionu forintů, přičemž finanční prostředky se mohou rychle vyčerpat, ale opomenutí kontroly technického listu kvůli termínu se může negativně projevit ještě po mnoho let.

Než podepíšete, vyžádejte si prováděcí plán s přesným umístěním, vzdálenostmi a typem akumulátoru.

Často kladené otázky

Lze jakýkoli akumulátor energie instalovat venku?

Ne. Pouze ten typ, u kterého je v technickém listu jako místo instalace uvedeno venkovní prostředí. Technický list modelu FoxESS EP12 povoluje jak venkovní, tak vnitřní instalaci. Nerozhodujte se bez technického listu: může na tom záviset i platnost záruky. Pro nevytápěné venkovní prostory vždy plánujte vytápěnou verzi.

Jaký stupeň krytí IP je nutný pro venkovní instalaci?

Pro venkovní použití je vstupní úrovní IP65: úplná ochrana proti prachu a ochrana proti proudu vody pod nízkým tlakem ze všech směrů. Na exponovanějších místech poskytuje rezervu stupeň IP66, protože chrání i proti silnému proudu vody.

Nabíjí se akumulátor při teplotách pod bodem mrazu?

Základní provedení ne: při teplotách pod 0 °C výrobci nabíjení zakazují a systém BMS jej také zablokuje. Vyhřívaná verze ano – model FoxESS EP12 Plus lze nabíjet a vybíjet v rozmezí teplot od -25 do 55 °C, protože vyhřívání nejprve ohřeje články.

Mám ji umístit na slunce nebo do stínu?

Do stínu. Dlouhodobé sluneční záření snižuje účinnost a urychluje stárnutí, a při teplotě kolem 40 °C řídicí systém omezí nabíjecí a vybíjecí výkon. Ideální je okap, přístřešek nebo zeď orientovaná na sever.

Jakou vzdálenost je třeba dodržet od dveří a oken?

Mezinárodní protipožární předpisy předepisují minimální vzdálenost 0,9 metru od dveří a oken, stejně tak mezi jednotlivými moduly. Nelze jej umístit v obytných prostorách, ložnicích ani na únikových cestách.