Inštalácia zariadenia na ukladanie energie vonku: teplota, stupeň krytia IP a pravidlá umiestnenia

Umiestnenie akumulátora zakúpeného k solárnym systémom nie je zriedka samozrejmé: v mnohých domoch jednoducho nie je voľná stena v garáži alebo v technickej miestnosti. Preto je prvou otázkou vždy to, či je možné systém na ukladanie energie inštalovať vonku a akým vplyvom prostredia môže byť vonkajší akumulátor vystavený.

V tomto článku si vysvetlíme, čo znamená stupeň krytia IP u akumulátorov a aký stupeň krytia IP sa odporúča pre inštaláciu vonku. Samostatnú kapitolu venujeme aj tomu, v akom teplotnom rozsahu vonkajšia batéria bezpečne funguje: ako chlad ovplyvňuje výkon a nabíjanie, čo sa deje pri príliš vysokej teplote a pod akou hodnotou v stupňoch Celzia sa oplatí navrhovať vyhrievaný akumulátor.

Na záver sa z praktického hľadiska pozrieme na to, kam a ako možno bezpečne umiestniť akumulátor FoxESS vonku, kedy je potrebná mechanická ochrana, aké vzdialenosti a pravidlá vetrania je potrebné dodržiavať pri inštalácii vonku a aké sú najčastejšie chyby pri inštalácii akumulátora vonku. Informácie uvedené v tomto článku vychádzajú z technických listov výrobcu a príslušných noriem, nie zo všeobecných odporúčaní.

Je možné inštalovať systém na ukladanie energie vonku?

Stručne povedané: áno, ale nie každý. Inštalácia systému na ukladanie energie vonku prichádza do úvahy iba vtedy, ak výrobca daný typ výslovne certifikoval na tento účel a táto informácia je uvedená aj v technickom liste. Veľká časť súčasných LiFePO₄ akumulátorov pre domácnosti spĺňa tieto podmienky: podľa výrobného technického listu modelu FoxESS EP12 má modul stupeň krytia IP65, je chladený prirodzenou konvekciou a ako miesto inštalácie povoľuje umiestnenie vonku aj vo vnútri. To isté potvrdzuje aj medzinárodná distribučná dokumentácia: odolné vyhotovenie s krytím IP65 umožňuje inštaláciu modulu tak vo vnútorných, ako aj vo vonkajších priestoroch.

Samotná certifikácia však neznamená voľnú ruku. Podľa medzinárodnej inštalačnej praxe sa neodporúča dlhodobé vystavenie slnečnému žiareniu, pretože nepretržité tepelné zaťaženie znižuje účinnosť, urýchľuje starnutie a skracuje životnosť, preto je vhodné zvoliť tienisté, dobre vetrané miesto alebo ochrannú konštrukciu. Ešte pred uzatvorením zmluvy sa oplatí vyjasniť si aj záručné podmienky, pretože väčšina výrobcov akumulátorov viaže platnosť záruky na schválené umiestnenie vonku.

Aké vplyvy prostredia môžu pôsobiť na akumulátor umiestnený vonku?

Jednotka umiestnená vonku je vystavená úplne inému zaťaženiu ako tá, ktorá sa nachádza vo vykurovanej garáži. Je vhodné osobitne sa venovať štyrom skupinám vplyvov.

Teplo a priame slnečné žiarenie. Najkritickejšie je priame popoludňajšie slnko, pretože môže zvýšiť vnútornú teplotu zariadenia výrazne nad teplotu okolitého vzduchu, pričom dlhodobé tepelné zaťaženie urýchľuje starnutie a zhoršuje dlhodobý výkon.

Chlad. V chlade klesá vyťažiteľná kapacita a zhoršuje sa výkon nabíjania, pričom systém BMS môže obmedziť, spomaliť alebo dokonca zakázať nabíjanie.

Vlhkosť a kondenzácia. V dôsledku denných teplotných výkyvov vytvára vlhkosť kondenzujúca vo vnútri krytu kondenzačné cesty medzi vodivými povrchmi, čo spúšťa koróziu na doskách s obvodmi, konektoroch a vodičoch teplotných senzorov.

Prach, soľ a znečistenie ovzdušia. V prostredí s vlhkým a slaným vzduchom usadzujúce sa častice oxidujú konektory a kryt, čo zvyšuje kontaktný odpor, spôsobuje lokálne prehrievanie a nakoniec vedie k poruche spojenia.

Žiaden z týchto vplyvov sám o sebe nevylučuje použitie akumulátora vonku, ale spolu presne vysvetľujú, prečo každý seriózny výrobca odporúča tienisté, dobre vetrané a pred zrážkami chránené miesto. Riziku mechanického poškodenia sa venujeme v samostatnej kapitole.

Čo znamená stupeň krytia IP u akumulátorov?

IP je skratka z anglického výrazu Ingress Protection, čo v preklade znamená ochrana proti vniknutiu. Klasifikáciu v Maďarsku stanovuje norma MSZ EN 60529:2015, na medzinárodnej úrovni norma IEC 60529, pričom stupne ochrany sa určujú praktickými testami.

Kód sa skladá z dvoch číslic: prvá udáva úroveň ochrany proti pevným telieskam a prachu, druhá úroveň ochrany proti vode, pričom v oboch prípadoch vyššie číslo znamená vyššiu úroveň ochrany.

Je však potrebné poznať jedno jej obmedzenie. Ochrana IP sa zaoberá výlučne vniknutím pevných telies a vlhkosti, neposkytuje však žiadne informácie o odolnosti voči UV žiareniu, chemickej odolnosti ani o ochrane proti výbuchu. Preto ani kryt s vysokým stupňom ochrany nenahrádza potrebu tienenia.

Aký stupeň ochrany IP sa odporúča pre inštaláciu vonku?

Pre vonkajšie prostredie je vstupnou úrovňou IP65: táto trieda zahŕňa úplnú ochranu proti prachu a ochranu proti prúdu vody pod nízkym tlakom prichádzajúcemu zo všetkých smerov. Vzhľadom na domáce zrážkové podmienky to zahŕňa dážď, rozstrekujúcu sa vodu a prach.

Na exponovanejších miestach poskytuje stupeň IP66 väčšiu rezervu, pretože tento stupeň chráni aj pred silným prúdom vody.

V bežnej praxi je typický stupeň IP65: aj výrobný technický list zariadenia FoxESS EP12 Plus uvádza práve tento stupeň, a to pri prirodzenom konvekčnom chladení, pri montáži na stenu alebo na podlahu, vo vonkajšom aj vnútornom prostredí. Táto ochrana je dostatočná, pokiaľ zariadenie nie je vystavené neustálemu prúdu vody, umiestnené v zaplaviteľnej jame alebo v mieste, kde sa hromadí sneh. Pred inštaláciou skontrolujte celý reťazec, nielen akumulátor: spojovacia skrinka používaná na prepojenie viacerých modulov má tiež certifikáciu IP65 a káblové priechody musia spĺňať rovnakú úroveň ochrany.

V akom teplotnom rozsahu funguje vonkajšia batéria bezpečne?

V technických listoch výrobcu nájdete dva odlišné rozsahy a záleží na tom, o ktorej verzii hovoríme. Podľa technického listu modelu FoxESS EP12 v základnej verzii je nabíjanie povolené v rozmedzí 0 až 55 °C a vybíjanie v rozmedzí -10 až 55 °C. V prípade vyhrievanej verzie EP12 Plus je tento rozsah podstatne širší: nabíjanie aj vybíjanie je možné v rozmedzí od -25 do 55 °C, pretože vstavané vyhrievanie privedie články do bezpečného rozsahu ešte pred začatím nabíjania. Žiadna z týchto hodnôt neoznačuje ideálnu prevádzku, ale prevádzkový limit: optimálny rozsah lítiových článkov je oveľa užší, približne medzi 15 a 35 °C. 

Ako ovplyvňuje chlad výkon a nabíjanie akumulátora?

Vybíjanie a nabíjanie sú dve odlišné veci. Vybíjať sa dá aj v chlade, len získate menej energie: pod bodom mrazu môže využiteľná kapacita klesnúť na 50 až 70 percent menovitej hodnoty, pretože stúpa vnútorný odpor.

Nabíjanie je však prísne obmedzené. Pri nabíjaní pod bodom mrazu sa lítium-ióny správne nevstrebávajú do anódy, ale na jej povrchu sa ukladá kovové lítium, čo spôsobuje nezvratnú a kumulatívnu stratu kapacity a poruchu článku. Preto kvalitný systém BMS pri teplote pod nulou blokuje nabíjanie a povolí ho opäť až vtedy, keď sa články zahrejú.

Čo sa deje s akumulátorom pri príliš vysokej teplote?

V hornej časti teplotného rozsahu neexistuje takáto ostrá hranica, problémom je tu pomalé opotrebovanie. Zhruba nad 35 °C sa chemické procesy vo vnútri článkov zrýchľujú, čo znamená rýchlejšiu degradáciu a väčšie tepelné zaťaženie. Existujú aj meracie údaje: pri zvýšení prevádzkovej teploty z 25 °C na 55 °C sa degradácia maximálnej kapacity po 260 cykloch zvýšila z 4,22 % na 13,24 %. Zariadenie to kompenzuje ochranným mechanizmom: pri vysokej teplote, približne nad 40 °C, riadiaca jednotka obmedzí nabíjací a vybíjací výkon, a pri hornej hranici 55 °C sa zariadenie zastaví. To je počas prevádzky bezpečné, ale užitočná kapacita sa tým znižuje práve v letných dňoch s najväčším zaťažením. 

Pri akej teplote v stupňoch Celzia sa oplatí navrhovať akumulátor s možnosťou vykurovania?

Odpoveď je jednoduchá: 0 °C. To je prah, pod ktorým sa nabíjanie stáva rizikovým a pod ktorým väčšina výrobcov výslovne zakazuje nabíjanie bez účinného vykurovania. V praxi teda nejde o to, aká je najnižšia nočná teplota, ale o to, či teplota článkov na vybranom mieste pravidelne klesá pod bod mrazu.

Na nevykurovanom vonkajšom mieste v zime v miernom pásme je to pravdepodobné, preto je tu potrebná vykurovaná batéria. Vyhrievaná verzia FoxESS EP12 Plus práve tento problém rieši. O skutočných skúsenostiach s inštaláciou a nezávislých meraniach si môžete prečítaťv zhrnutí testu akumulátora FoxESS .

Kde a ako možno bezpečne umiestniť akumulátor FoxESS vonku?

Začnite konštrukciou. Modul FoxESS EP12 Plus má rozmery 710 × 640 × 185 mm a hmotnosť 98 kg, pričom sa montuje na stenu alebo na podlahu; takúto hmotnosť bezpečne udrží len nosná stena alebo stabilný podklad.

Umiestnenie akumulátora sa potom určuje na základe troch hľadísk:

• Tieň a vetranie: na tienistom, dobre vetranom mieste alebo pod ochrannou konštrukciou, kde zariadenie nie je celý deň vystavené priamemu slnku.

• Voda a sneh: umiestnené nad úrovňou terénu, na upevnenom konzolovom držiaku alebo na zosilnenom podstavci, ďaleko od zákutí, ktoré môžu byť zaplavené, a od zavlažovačov.

• Požiarna bezpečná vzdialenosť: podľa medzinárodných inštalačných postupov nesmie byť akumulátor energie inštalovaný vonku bližšie ako 0,9 metra od dverí a okien, v obytných priestoroch a spálňach sa nesmie umiestňovať vôbec. Nesmie sa umiestňovať ani na únikovej ceste ani na chodbe.

Na stránke produktov akumulátorov energie FoxESS si môžete pre každý typ overiť presnú hmotnosť a spôsob inštalácie povolený výrobcom ešte pred výberom steny. Vyhnite sa aj úzkym, uzavretým výklenkom: okolo zariadenia s prirodzeným konvekčným chladením sa musí voľne pohybovať vzduch.

H3: Kedy je potrebná mechanická ochrana?

Mechanická ochrana je potrebná tam, kde môže dôjsť k nárazu do obkladu. Tri typické prípady: automobilová premávka (parkovisko, vjazd do garáže, manévrovanie na dvore), fasáda prístupná z verejného priestoru, ktorá nie je ohraničená, ako aj dráha snehu alebo ľadu zosúvajúceho sa zo strechy.

V takýchto prípadoch je riešením nárazník, kovové zábradlie, betónový okraj alebo uzamykateľná skriňa. V praxi sa to pri schvaľovaní inštalácie posudzuje ako samostatná položka: na situačnom pláne je potrebné vyznačiť umiestnenie akumulátora, vzdialenosti od dverí a okien, ako aj ochranu proti nárazom. Stupeň krytia IP v tomto prípade nepomôže, pretože sa týka iba vniknutia prachu a vody. V prípade uzamykateľnej skrine dbaj na to, aby bolo zachované vetranie, inak dôjde k zníženiu výkonu kvôli tepelnému chladeniu.

Aké vzdialenosti a pravidlá vetrania je potrebné dodržiavať pri inštalácii vonku?

Presné hodnoty sú vždy uvedené v montážnej príručke, ale rádové hodnoty sú na trhu podobné. Montážna príručka typického domáceho akumulátora energie predpisuje nad a pod zariadením aspoň 30 cm, po bokoch 10 cm voľného priestoru a pred čelnou stranou približne 120 cm priestoru na montážne a údržbárske práce, ďalej vylučuje únikovú cestu a spálňu a zakazuje priame slnečné žiarenie.

Pri inštalácii viacerých modulov stanovuje protipožiarna norma osobitné pravidlo: medzi jednotlivými jednotkami musí byť vzdialenosť minimálne 0,9 metra, pokiaľ protipožiarna skúška výrobcu nepovoľuje menšiu vzdialenosť.

Ak je menič umiestnený vonku, neumiestňujte ho priamo nad akumulátor. Menič uzavretý v úzkej, zle vetranej skrinke ohrieva vzduch a akumulátor toto teplo absorbuje, čím systém neustále bojuje proti zvýšenej teplote. Pri výbere meničov FoxESS si preto skontrolujte aj príslušné montážne vzdialenosti.

Uzavretá skriňa sama o sebe nie je riešením. Pri článkoch LiFePO4 nie je cieľom odvádzanie plynov, ale odvádzanie tepla, preto pasívne alebo aktívne vetranie musí neustále zabezpečovať výmenu vzduchu. Na pozemku, ktorý môže byť zaplavený, umiestnite zariadenie vyššie, až o jeden meter nad úroveň terénu.

Časté chyby pri inštalácii vonkajších systémov na ukladanie energie

Väčšina chýb nesúvisí s výrobkom, ale s projektovaním.

• Zamieňanie stupňa krytia IP s odolnosťou voči poveternostným vplyvom. Kód IP sa vzťahuje iba na vniknutie pevných telies a vlhkosti, neposkytuje informácie o odolnosti voči UV žiareniu a vôbec nezohľadňuje tepelné účinky slnečného žiarenia.

• Modul bez vykurovania do nevykurovaných priestorov. Ak sa články v zime ochladia pod bod mrazu, BMS zastaví nabíjanie a časť zimnej výroby sa nevyužitá odvedie do siete.

• Uzatvorená, nevetraná skriňa. V okolí zariadenia s prirodzeným konvekčným chladením sa musí vzduch pohybovať, inak tepelná ochrana obmedzí výkon.

• Inštalácia v blízkosti dverí alebo okien. Protipožiarne predpisy stanovujú minimálnu vzdialenosť 0,9 metra a jej dodatočná úprava je nákladná.

• Nekontrolovaná statika. Modul s hmotnosťou takmer 100 kg nesmie byť umiestnený na sadrokartónovú stenu ani na podklad bez betónového podkladu.

• Unáhlený výber typu. V rámci programu „Domáce úložisko energie“ je možné požiadať o nenávratnú dotáciu až do výšky 2,5 milióna forintov, pričom prostriedky sa môžu rýchlo vyčerpať, avšak prehliadnutie kontroly technického listu kvôli termínu sa môže negatívne prejavovať celé roky.

Pred podpísaním si vyžiadajte realizačný plán s presným umiestnením, vzdialenosťami a typom akumulátora.

Často kladené otázky

Je možné akýkoľvek akumulátor energie inštalovať vonku?

Nie. Iba ten typ, v ktorého technickom liste je ako miesto inštalácie uvedené vonkajšie prostredie. Technický list zariadenia FoxESS EP12 povoľuje inštaláciu vo vonkajšom aj vnútornom prostredí. Nerozhodujte sa bez technického listu: môže to ovplyvniť platnosť záruky. Pre nevykurované vonkajšie priestory vždy plánujte vykurovanú verziu.

Aká je potrebná úroveň ochrany IP pre inštaláciu vonku?

Pre vonkajšie prostredie je vstupnou úrovňou IP65: úplná ochrana proti prachu a ochrana proti prúdu vody pod nízkym tlakom prichádzajúcemu zo všetkých smerov. Na exponovanejších miestach poskytuje rezervu stupeň IP66, pretože chráni aj proti silnému prúdu vody.

Nabíja sa akumulátor pri teplotách pod bodom mrazu?

Štandardná verzia nie: pri teplotách pod 0 °C výrobcovia nabíjanie zakazujú a systém BMS ho tiež zablokuje. Vyhrievaná verzia áno – model FoxESS EP12 Plus sa dá nabíjať a vybíjať v rozmedzí od -25 do 55 °C, pretože vyhrievanie najskôr zahreje články.

Mám ho umiestniť na slnečné alebo tienisté miesto?

Do tieňa. Dlhodobé slnečné žiarenie znižuje účinnosť a urýchľuje starnutie, a pri teplote okolo 40 °C riadiaci systém obmedzí nabíjací a vybíjací výkon. Ideálne je umiestnenie pod okapom, predstrechou alebo na stene orientovanej na sever.

Aká vzdialenosť sa musí dodržať od dverí a okien?

Medzinárodné protipožiarne predpisy stanovujú minimálnu vzdialenosť 0,9 metra od dverí a okien, rovnako aj medzi jednotlivými modulmi. V obytných priestoroch, spálňach a na únikových cestách sa nesmie umiestňovať.