Instalarea în exterior a unui sistem de stocare a energiei: temperatură, protecție IP și reguli de amplasare

Amplasarea bateriei achiziționate împreună cu sistemele fotovoltaice este rareori evidentă: în multe case pur și simplu nu există un perete liber în garaj sau în camera tehnică. De aceea, prima întrebare este întotdeauna dacă un sistem de stocare a energiei poate fi instalat în exterior și la ce fel de factori de mediu poate fi expusă bateria amplasată în aer liber.

În acest articol vom analiza ce înseamnă gradul de protecție IP al sistemelor de stocare a energiei și ce nivel de protecție IP este recomandat pentru instalarea în aer liber. De asemenea, vom dedica un capitol separat intervalului de temperatură în care bateria de exterior funcționează în condiții de siguranță: cum afectează frigul performanța și încărcarea, ce se întâmplă la temperaturi prea ridicate și sub ce temperatură în grade Celsius este recomandabil să se proiecteze un sistem de stocare încălzibil.

În final, vom analiza din punct de vedere practic unde și cum poate fi amplasată în siguranță o baterie FoxESS în exterior, când este necesară protecția mecanică, ce distanțe și reguli de ventilație trebuie respectate în timpul instalării în exterior și care sunt cele mai frecvente greșeli la instalarea unui sistem de stocare a energiei în exterior. Informațiile prezentate aici se bazează pe fișele tehnice ale producătorului și pe standardele aplicabile, nu pe sfaturi generale.

Se poate instala un sistem de stocare a energiei în exterior?

Pe scurt: da, dar nu toate. Instalarea unui sistem de stocare a energiei în aer liber poate fi luată în considerare numai dacă producătorul a certificat în mod expres modelul respectiv pentru acest scop, iar acest lucru este menționat și în fișa tehnică. O mare parte din bateriile LiFePO₄ destinate uzului casnic de astăzi sunt de acest tip: conform fișei tehnice a producătorului pentru FoxESS EP12, modulul are grad de protecție IP65, este răcit prin convecție naturală și permite instalarea atât în exterior, cât și în interior. Acest lucru este confirmat și de documentația distribuitorilor internaționali: designul durabil, cu grad de protecție IP65, face ca modulul să fie adecvat atât pentru instalarea în interior, cât și în exterior.

Cu toate acestea, certificarea în sine nu înseamnă libertate totală. Conform practicilor internaționale de instalare, expunerea îndelungată la radiația solară nu este recomandată, deoarece încărcarea termică continuă reduce randamentul, accelerează îmbătrânirea și scurtează durata de viață; de aceea, este recomandabil să se aleagă un loc umbrit, bine ventilat sau o structură de protecție. De asemenea, este recomandabil să se clarifice condițiile de garanție înainte de semnarea contractului, deoarece majoritatea producătorilor de acumulatori condiționează valabilitatea garanției de amplasarea aprobată în exterior.

Ce efecte ale mediului pot afecta bateria amplasată în exterior?

O unitate amplasată în aer liber este supusă unor solicitări cu totul diferite față de una aflată într-un garaj încălzit. Merită să se ia în considerare separat patru grupe de factori.

Căldura și radiația solară directă. Radiația solară directă din după-amiaza este cea mai critică, deoarece poate ridica temperatura internă a dispozitivului cu mult peste temperatura aerului din mediul înconjurător, iar solicitarea termică prelungită accelerează îmbătrânirea și afectează performanța pe termen lung.

Frigul. La temperaturi scăzute, capacitatea de descărcare scade și performanța de încărcare se deteriorează, iar sistemul BMS poate limita, încetini sau chiar opri încărcarea.

Umiditate și condens. Din cauza variațiilor zilnice de temperatură, vaporii de apă care se condensează în interiorul carcasei formează căi de conducție între suprafețele conductoare, ceea ce declanșează coroziunea plăcilor de circuit, a conectorilor, precum și a cablurilor senzorilor de temperatură.

Praful, sarea și poluarea atmosferică. Într-un mediu cu aer umed și sărat, particulele depuse oxidează conectorii și carcasa, ceea ce crește rezistența de contact, provoacă încălzire locală și, în cele din urmă, duce la defecte de conectare.

Niciunul dintre aceste efecte nu exclude, în sine, utilizarea bateriei în exterior, dar, împreună, ele explică exact de ce fiecare producător serios recomandă un loc umbrit, bine ventilat și protejat de precipitații. Riscul de deteriorare mecanică este tratat într-un capitol separat.

Ce înseamnă protecția IP a acumulatorilor de energie?

Protecția IP este prescurtarea de la termenul englezesc „Ingress Protection”, adică protecție împotriva pătrunderii. Clasificarea este descrisă în Ungaria de standardul MSZ EN 60529:2015, iar la nivel internațional de standardul IEC 60529, iar gradele de protecție sunt determinate prin teste practice.

Codul este format din două cifre: prima indică nivelul de protecție împotriva corpurilor solide și a prafului, iar a doua indică nivelul de protecție împotriva apei; în ambele cazuri, o cifră mai mare înseamnă o protecție mai puternică.

Totuși, este important să cunoașteți o limită a acestui sistem. Protecția IP se referă exclusiv la pătrunderea corpurilor solide și a umezelii, fără a oferi informații privind rezistența la radiațiile UV, rezistența chimică sau protecția împotriva exploziilor. Prin urmare, nici măcar o carcasă cu un grad ridicat de protecție nu face ca umbrirea să devină inutilă.

Ce nivel de protecție IP este recomandat pentru instalarea în exterior?

Pentru exterior, IP65 reprezintă nivelul de bază: acest grad asigură protecție completă împotriva prafului și împotriva jeturilor de apă de joasă presiune provenite din orice direcție. În condițiile de precipitații din țara noastră, acesta acoperă ploaia, stropii de apă și praful.

În locații mai expuse, IP66 oferă o marjă de siguranță mai mare, deoarece acest grad de protecție asigură protecție chiar și împotriva jeturilor puternice de apă.

În practica de zi cu zi, clasa IP65 este cea mai frecventă: fișa tehnică a FoxESS EP12 Plus specifică, de asemenea, această clasă de protecție, cu răcire prin convecție naturală, montare pe perete sau pe podea, în exterior sau în interior. Aceasta asigură o protecție suficientă atâta timp cât aparatul nu este expus unui jet continuu de apă, nu este amplasat într-o groapă care se poate umple cu apă sau într-un loc expus la viscol. Înainte de instalare, verificați întregul lanț, nu doar acumulatorul: cutia de joncțiune utilizată pentru conectarea mai multor module are, de asemenea, certificarea IP65, iar intrările de cablu trebuie să respecte același nivel de protecție.

În ce interval de temperatură funcționează în siguranță bateria de exterior?

În fișele tehnice ale producătorului vei găsi două intervale distincte, iar acest lucru depinde de varianta despre care vorbim. În configurația de bază, conform fișei tehnice a modelului FoxESS EP12, încărcarea este permisă între 0 și 55 °C, iar descărcarea între -10 și 55 °C. Modelul EP12 Plus cu încălzire are un interval semnificativ mai larg: atât încărcarea, cât și descărcarea pot avea loc între -25 și 55 °C, deoarece sistemul de încălzire încorporat menține celulele în intervalul de siguranță înainte de începerea încărcării. Niciuna dintre aceste valori nu indică funcționarea ideală, ci limita de funcționare: intervalul optim al celulelor cu litiu este mult mai restrâns, situându-se aproximativ între 15 și 35 °C. 

Cum afectează frigul performanța și încărcarea acumulatorului de energie?

Descărcarea și încărcarea sunt două procese diferite. Descărcarea este posibilă și la temperaturi scăzute, dar se obține mai puțină energie: sub punctul de îngheț, capacitatea recuperabilă poate scădea la 50-70% din valoarea nominală, deoarece rezistența internă crește.

Încărcarea, însă, prezintă o limită strictă. La încărcare sub punctul de îngheț, ionii de litiu nu se încorporează corespunzător în anod, ci se depune litiu metalic la suprafața acestuia, ceea ce provoacă o pierdere ireversibilă și cumulativă de capacitate, precum și defectarea celulei. De aceea, un BMS de bună calitate oprește încărcarea sub zero grade și o permite din nou abia după ce celulele s-au încălzit.

Ce se întâmplă cu bateria la temperaturi prea ridicate?

În sens invers nu există o limită atât de clară; aici problema o reprezintă uzura lentă. În general, la temperaturi de peste 35 °C, procesele chimice din interiorul celulei se accelerează, ceea ce înseamnă o degradare mai rapidă și o sarcină termică mai mare. Există și date de măsurare în acest sens: la o creștere a temperaturii de funcționare de la 25 °C la 55 °C, degradarea capacității maxime de stocare a încărcării a crescut de la 4,22% la 13,24% după 260 de cicluri. Aparatul compensează acest lucru printr-un mecanism de protecție: la temperaturi ridicate, de aproximativ 40 °C sau mai mult, sistemul de control reduce puterea de încărcare și descărcare, iar la limita superioară de 55 °C se oprește. Acest lucru asigură siguranța în timpul funcționării, dar reduce capacitatea utilă tocmai în zilele de vară cu cea mai mare solicitare. 

La ce temperatură sub zero grade Celsius merită să se proiecteze un acumulator încălzibil?

Răspunsul este simplu: 0 °C. Acesta este pragul sub care încărcarea devine riscantă și sub care majoritatea producătorilor interzic în mod expres încărcarea fără încălzire eficientă. Prin urmare, în practică, întrebarea nu este la câte grade ajunge cea mai rece noapte, ci dacă temperatura celulelor scade în mod regulat sub punctul de îngheț în locația aleasă.

Într-un spațiu exterior neîncălzit, în timpul iernii din zona cu climă temperată, acest lucru este de așteptat, de aceea este necesar un acumulator încălzit. Modelul FoxESS EP12 Plus cu încălzire rezolvă exact această problemă. Poți citi despre experiențele reale de instalare și măsurătorile independenteîn rezumatul testului sistemului de stocare a energiei FoxESS .

Unde și cum poate fi amplasată în siguranță o baterie FoxESS în exterior?

Începe cu structura. Modulul FoxESS EP12 Plus are dimensiunile de 710 × 640 × 185 mm și o greutate de 98 kg, putând fi montat pe perete sau pe podea; o greutate atât de mare poate fi susținută în siguranță doar de un perete rezistent sau de o bază stabilă.

Amplasarea sistemului de stocare a energiei se decide apoi în funcție de trei criterii:

• Umbră și aerisire: un loc umbrit, bine aerisit sau sub o structură de protecție, unde dispozitivul nu este expus toată ziua la soare puternic.

• Apă și zăpadă: ridicat deasupra nivelului solului, pe o consolă fixă sau pe o fundație consolidată, departe de locuri care pot fi inundate și de aspersoare.

• Distanța de siguranță împotriva incendiilor: conform practicilor internaționale de instalare, un acumulator de energie montat în exterior nu trebuie amplasat la o distanță mai mică de 0,9 metri de uși și ferestre, iar în spațiile de locuit și în dormitoare nu poate fi amplasat deloc. De asemenea, nu trebuie amplasat pe căile de evacuare sau pe coridoare.

Pe pagina de produse a acumulatorilor de energie FoxESS poți verifica, pentru fiecare model în parte, greutatea exactă și modul de montare autorizat de producător, înainte de a alege peretele pe care să-l montezi. Evită, de asemenea, nișele înguste și închise: aerul trebuie să circule în jurul aparatului cu răcire prin convecție naturală.

H3: Când este necesară protecția mecanică?

Protecția mecanică este necesară acolo unde carcasa poate fi lovită. Trei cazuri tipice: traficul rutier (loc de parcare, intrarea în garaj, manevre în curte), fațada accesibilă din spațiul public, neizolată, precum și traiectoria zăpezii sau a gheții care alunecă de pe acoperiș.

În aceste cazuri, soluția o reprezintă stâlpi de protecție împotriva impactului, balustrade metalice, borduri de beton sau dulapuri cu încuietoare. Practica de autorizare a instalării tratează acest aspect ca pe un element separat: pe planul de amplasament trebuie indicate locația bateriei, distanțele măsurate față de uși și ferestre, precum și protecția împotriva impactului. Clasa de protecție IP nu este de ajutor în acest caz, deoarece se referă doar la pătrunderea prafului și a apei. În cazul unui dulap cu încuietoare, asigură-te că ventilația este menținută, altfel vei pierde din performanță din cauza protecției termice.

Ce distanțe și reguli de ventilație trebuie respectate în cazul instalării în exterior?

Valorile exacte sunt întotdeauna specificate în manualul de instalare, dar ordinele de mărime sunt similare pe piață. Instrucțiunile de montare ale unui sistem tipic de stocare a energiei pentru uz casnic prevăd un spațiu liber de cel puțin 30 cm deasupra și dedesubtul aparatului, 10 cm pe lateral, iar în fața fațadei frontale un spațiu de aproximativ 120 cm pentru lucrările de montare și întreținere; de asemenea, exclude calea de evacuare și dormitorul și interzice expunerea directă la razele solare.

În cazul instalării mai multor module, standardul de protecție împotriva incendiilor prevede o regulă separată: între unitățile rezidențiale trebuie să existe o distanță minimă de 0,9 metri, cu excepția cazului în care testul de rezistență la foc al producătorului permite o distanță mai mică.

Dacă și invertorul este amplasat în exterior, nu-l așezați direct deasupra bateriei. Un invertor închis într-un dulap îngust și prost ventilat încălzește aerul, iar bateria absoarbe această căldură, astfel încât sistemul lucrează continuu împotriva unei temperaturi ridicate. Prin urmare, atunci când alegeți invertoarele FoxESS, verificați și distanțele de montare corespunzătoare.

Un dulap închis nu reprezintă o soluție în sine. În cazul celulelor LiFePO4, scopul nu este evacuarea gazelor, ci disiparea căldurii; de aceea, ventilația pasivă sau activă trebuie să asigure în mod continuu schimbul de aer. Pe un teren susceptibil de inundații, ridicați aparatul mai sus, chiar și cu un metru deasupra nivelului solului.

Greșeli frecvente la instalarea în aer liber a sistemelor de stocare a energiei

Marea majoritate a greșelilor nu provine din produs, ci din proiectare.

• Confundarea gradului de protecție IP cu rezistența la intemperii. Codul IP se referă doar la pătrunderea corpurilor solide și a umezelii, nu oferă informații despre rezistența la radiațiile UV și, cu atât mai puțin, nu ține cont de efectul termic al razelor solare.

• Modul fără încălzire pentru spații neîncălzite. Dacă celulele se răcesc sub punctul de îngheț în timpul iernii, BMS-ul oprește încărcarea, iar o parte din producția de iarnă se pierde nefolosită în rețea.

• Cutie închisă, neventilată. În jurul aparatului cu răcire prin convecție naturală, aerul trebuie să circule; în caz contrar, protecția termică va reduce puterea.

• Instalarea în apropierea unei uși sau a unei ferestre. Normele de protecție împotriva incendiilor prevăd o distanță minimă de 0,9 metri, iar corectarea ulterioară a acestei distanțe este costisitoare.

• Statică necontrolată. Un modul de aproape 100 kg nu poate fi montat pe un perete din gips-carton sau pe o fundație fără betonare.

• Alegerea pripită a modelului. În cadrul Programului de stocare a energiei pentru locuințe se poate solicita o subvenție nerambursabilă de până la 2,5 milioane de forinți, iar fondurile se pot epuiza rapid, dar omiterea verificării fișei tehnice din cauza termenului limită va avea consecințe negative timp de ani de zile.

Înainte de a semna, solicită planul de execuție cu locația exactă, distanțele și tipul sistemului de stocare.

Întrebări frecvente

Se poate instala orice acumulator de energie în exterior?

Nu. Doar tipul pentru care fișa tehnică menționează „în aer liber” ca loc de instalare. Fișa tehnică a modelului FoxESS EP12 permite atât instalarea în aer liber, cât și cea în interior. Nu luați o decizie fără fișa tehnică: de aceasta poate depinde și valabilitatea garanției. Pentru un loc în aer liber neîncălzit, proiectați întotdeauna o variantă încălzită.

Ce grad de protecție IP este necesar pentru instalarea în exterior?

Pentru exterior, IP65 reprezintă nivelul de bază: protecție completă împotriva prafului și a jeturilor de apă de joasă presiune provenite din orice direcție. În locurile mai expuse, IP66 oferă o marjă de siguranță, deoarece protejează chiar și împotriva jeturilor puternice de apă.

Se poate încărca bateria la temperaturi sub punctul de îngheț?

În configurația standard, nu: sub 0 °C, producătorii interzic încărcarea, iar sistemul BMS o blochează. Varianta încălzită da: FoxESS EP12 Plus poate fi încărcat și descărcat între -25 și 55 °C, deoarece sistemul de încălzire încălzește mai întâi celulele.

Să o pun într-un loc însorit sau la umbră?

La umbră. Expunerea prelungită la soare reduce eficiența și accelerează îmbătrânirea, iar la aproximativ 40 °C sistemul de control reduce puterea de încărcare și descărcare. O streșină, un avan-acoperiș sau un perete orientat spre nord sunt ideale.

Ce distanță trebuie păstrată față de uși și ferestre?

Practicile internaționale de protecție împotriva incendiilor prevăd o distanță de cel puțin 0,9 metri față de uși și ferestre, precum și aceeași distanță între mai multe module. Nu se poate amplasa în spațiile de locuit, în dormitoare și pe căile de evacuare.