Akumulatorji z ogrevanjem za hibridne sisteme

Če načrtujete sistem za shranjevanje energije za hibridni sistem z inverterjem in nimate notranjega, ogrevanega prostora za akumulatorje, ogrevanje ni le dodatna možnost: v zimskih mesecih je to odločilni dejavnik, ali se bo vaš sistem za shranjevanje energije lahko polnil pri temperaturah pod ~0 °C ali ne. LiFePO4-celice pri praznjenju zelo dobro prenašajo mraz, pri polnjenju pa se lahko pri temperaturah pod ~0 °C poškodujejo, zato proizvajalci onemogočijo polnjenje – prav zato se je vgrajeno ogrevanje celic pojavilo kot nov industrijski standard, predvsem pri zunanjih akumulatorjih.

V tem članku bomo pregledali, zakaj je temperatura akumulatorja ključna z vidika dnevnih ciklov polnjenja, kakšna je dejanska razlika med notranjo in zunanjo enoto, kaj natančno pomeni oznaka »ogrevan« in kakšne prednosti prinaša v praksi. Pregledali bomo tudi, kateri modeli na trgu danes veljajo za resnično ogrevalne, zlasti iz portfelja Deye in Dyness, ter kdaj zadostuje enostavnejša notranja enota.

Na koncu zaključimo s priporočilom SOLARKIT: zakaj je ta dejavnik postal eden najpomembnejših vidikov načrtovanja, če želite trajen in zanesljiv sistem – in po kakšnih merilih se splača izbirati med ogrevanimi izdelki.

Zakaj je pomembna temperatura akumulatorja?

V domačih akumulatorjih danes skoraj brez izjeme najdemo litij-železove fosfatne (LiFePO4) celice, ki so izjemno stabilne, dolgo življenjske dobe in varne – vendar imajo eno občutljivo točko: polnjenje pod lediščem. Hitro polnjenje celic LiFePO4 je običajno varno med 5 °C in 45 °C, pod 5 °C je treba zmanjšati polnilni tok, pod lediščem (~0 °C) pa polnjenje sploh ni priporočljivo. Za to obstaja natančen kemijski razlog: v mrazu se vgrajevanje litijevih ionov na anodi upočasni, in če kljub temu prisilite celico k polnjenju, ioni ne pridejo na pravo mesto.

Ta pojav se imenuje litij-platinacija: namesto ionov se na površini anode nalaga plast kovinskega litija. Ta plast je trajna, ne izgine niti skozi cikel, in povzroča tri stvari: zmanjša zmogljivost shranjevanja, poveča notranji upor in dolgoročno predstavlja tudi varnostno tveganje. V primeru gospodinjskega akumulatorja to konkretno pomeni, da zunanji akumulator brez ogrevanja, nameščen v hladni, neogrevani garaži ali na steni hiše, v zimskem mrazu preprosto ne sprejema energije iz sončnih celic, vgrajeni sistem za upravljanje akumulatorja (BMS) preveri temperaturo in pri ~0 °C proces onemogoči.

Izguba zmogljivosti je znatna tudi pri praznjenju, vendar je reverzibilna. Akumulator, ki pri temperaturi okoli 25 °C zagotavlja nazivno zmogljivost, pri 0 °C običajno zagotavlja le še 80 % svoje zmogljivosti, pri temperaturah med -18 in -20 °C pa celo le 50–60 %. To sicer ne poškoduje celice, vendar pa močno spremeni zimski energetski bilanca: manj uporabne shranjene energije, sistem, ki se prej izprazni, in zjutraj se polnjenje ponovno začne šele takrat, ko se temperatura celic ponovno segreje v varno območje. Prav zato je temperatura akumulatorja postala eden najbolj kritičnih projektnih parametrov pri zunanjih namestitvah – in zato so na trg prišli modeli z vgrajenim ogrevanjem celic.

Notranji in zunanji akumulator: kakšna je razlika?

Na trgu so na voljo dve glavni kategoriji naprav za shranjevanje energije: modeli za notranjo (indoor) in zunanjo (outdoor) namestitev. Razlika ni v marketinškem smislu, ampak v fizikalnem in projektnem: v osnovi se kaže v konstrukciji ohišja, stopnji zaščite in temperaturnem nadzoru. Notranja enota je običajno izdelana z zaščito med IP20 in IP54, kar pomeni, da v primeru IP 20 (pri čemer prva številka označuje odpornost proti fizičnim vplivom, druga pa zaščito pred vodo) 0, kar pomeni, da ni nobene zaščite pred vodo (npr. dežjem ali kondenzacijo), medtem ko pri IP54 že obstaja zaščita pred »brizganjem vode« iz katere koli smeri.  Zunanja enota pa ima vsaj certifikat IP65: je neprepustna za prah in ščiti pred curkom vode iz vseh smeri, kar pomeni, da prenese močan dež, sneg in deževno vreme.

Stopnja zaščite pa je le ena stran. Druga je klimatizacija. Notranji akumulator je običajno zasnovan za klimatizirane prostore – tehnične prostore ali ogrevane servisne prostore. Tu lahko temperatura okolja skozi vse leto ostane v varnem območju polnjenja, kar pomeni, da celica ne potrebuje nobene aktivne toplotne podpore. Pri zunanji bateriji te udobnosti ni: poleti je lahko izpostavljena vročemu soncu, pozimi pa zmrzali. Zato so pravi zunanji modeli ne le vodoodporni, ampak zagotavljajo tudi aktivno temperiranje: poletno hlajenje in – kar je glede na madžarske zime pomembnejše – ogrevanje pri nizkih temperaturah.

Izbira ni odvisna od tega, „kateri je boljši“, ampak od tega, kam lahko namestite sistem. Pri enoti, nameščeni v klimatiziranem prostoru, sta visoka stopnja zaščite IP in vgrajeno ogrevanje nepotrebni dodatni stroški. Pri enoti, nameščeni na stranski steni hiše, v garaži, pomožnem objektu ali na zunanjem stojalu, pa sta lahko potrebna oba. Najpogostejša napaka pri načrtovanju je, da nekdo postavi notranji akumulator brez »grelca« na neogrevano, hladno mesto – na primer v neizolirano garažo –, nato pa v zimskih mesecih pri temperaturah pod ~0 °C ne sprejema polnjenja, zaradi česar se zmogljivost dramatično zmanjša. To ni tovarniška napaka: to je posledica neustrezne izbire kategorije. Prvo vprašanje dobrega načrtovanja je torej vedno, kje bo baterija fizično nameščena – šele nato sledijo vidiki zmogljivosti in moči.

Kaj točno pomeni, da je baterija ogrevalna?

Oznaka »ogrevan« ima natančen tehnični pomen: v akumulator je vgrajen ogrevalni element na osnovi upora, ki je v neposrednem toplotnem stiku s celicami, BMS pa ga samodejno vklopi, ko temperatura celic pade pod kritično mejo (0–5 °C). V tem primeru energija iz polnilnika najprej teče v grelno žico in šele takrat dovaja tok v celice, ko se te segrejejo v območje delovanja.

Pomembno je razlikovati med poimenovanji: oznake »outdoor«, »IP65« in »za zunanjo uporabo« same po sebi ne pomenijo, da je akumulator ogrevan. Razred IP se nanaša na zaščito ohišja pred prahom in vodo, ogrevanje pa je ločena funkcija. Mnoge baterije z zunanjo klasifikacijo niso opremljene z grelnim elementom – to je pogosta napaka kupcev, saj proizvajalci pogosto ne označijo »heater«. Oznaka »ogrevan« je torej dodatna funkcija, strojna plast nad vremenu odporno ohišje. Pri nekaterih proizvajalcih je to tovarniška osnovna oprema, pri drugih pa dodatna opcija – med ogrevanimi izdelki v katalogu SOLARKIT najdete primere obeh rešitev, poiščite izdelek, ki vam ustreza (označen z oznako).

Kakšne so prednosti ogrevalne baterije?

Najpomembnejša prednost: akumulator bo mogoče polniti tudi pozimi, tudi pri temperaturah pod 0 °C, torej ko je temperatura okolice precej pod lediščem. Ogrevan model v praksi ohrani sposobnost polnjenja do -20 °C, saj BMS pred začetkom polnjenja preveri in po potrebi ogreje celice na varno temperaturo okoli +5 °C. To pomeni, da bo vaš akumulator v zimskem jutru – ko se lahko proizvodnja sončne energije začne po sončnem vzhodu – sprejel energijo, vi pa ne boste izgubljali časa s čakanjem, da se celice same ogrejejo – če sploh imajo to možnost in če dnevna temperatura morda ne ostane pod 0 °C. 

Druga prednost je dolga življenjska doba. Zunanji akumulator brez ogrevanja, ki se redno polni v hladnem okolju, se hitreje stara: lahko pride do litij-platinacije, zmanjša se zmogljivost, poslabša se notranji upor. Vgrajeno ogrevanje to sistematično preprečuje, tako da vaša naložba ohrani svojo zmogljivost tudi v obdobju 10–15 let. Tretji vidik je zimski energetski izkoristek: manjša izguba zmogljivosti, bolj predvidljivo delovanje in fotovoltaični sistem, ki ga je mogoče izkoriščati skozi vse leto – ne le takrat, ko temperatura preseže ledišče. 

Kdaj je dovolj notranji akumulator?

Notranji model je prava izbira, če imate za akumulator klimatiziran (nad 5 °C) zaprt prostor. Tipični primeri: tehnični prostor, ogrevana klet, servisni prostor v poslovni stavbi, v stanovanju pa prostor, namenjen temu. Tukaj je notranja enota že leta preizkušena izbira: nakupna cena je nižja, saj vam ni treba plačati za ohišje z višjo stopnjo zaščite in ogrevanje.

Notranja opcija ni dobra izbira tam, kjer ni zagotovljeno ogrevanje prostora za namestitev. Neizolirana garaža se pozimi redno ohlaja pod ledišče, strojni prostor se lahko ohladi med daljšim izpadom električne energije, stranski objekt pa lahko v primeru pozabljenih odprtih vrat prestane hladno valovanje. V takih primerih bo notranja baterija kratkoročno delovala, vendar se bo dolgoročno njena zmogljivost poslabšala, garancija pa lahko preneha veljati, zimsko delovanje pa bo nepredvidljivo. Praktično pravilo: če ste prepričani, da bo temperatura na mestu namestitve skozi vse leto nad 5 °C, je notranji model odlična izbira – če imate kakršne koli dvome, je vredno izbrati kategorijo ogrevanih zunanjih modelov, saj razlika v ceni med njima večinoma ni tako velika. 

Kateri zunanji akumulatorji so trenutno ogrevalni?

Na madžarskem trgu danes več proizvajalcev ponuja modele zunanjih akumulatorjev z ogrevanjem, vendar ponudba ni enotna: pri nekaterih je ogrevanje del osnovne opreme, pri drugih je na voljo kot dodatna opcija, obstajajo pa tudi modeli, ki so označeni kot »outdoor«, vendar nimajo dejanskega ogrevanja celic. V portfelju SOLARKIT več blagovnih znamk predstavlja prevladujočo ponudbo: FoxESS, Deye in Dyness.

Omenjeni proizvajalci uporabljajo LiFePO4 celice, ponujajo modele z zunanjim ohišjem s stopnjo zaščite okoli IP65 ali višjo, imajo pa tudi linijo izdelkov, pri katerih vgrajeno ogrevanje celic zagotavlja polnjenje do -20 °C. Vendar pa obstaja nekaj praktičnih razlik v njihovem pristopu, ki vplivajo na izbiro: širina portfelja, sistem označevanja ter status ogrevanja (tovarniško vgrajeno ali dodatno).

Modeli baterij Deye z ogrevanjem: praktična izbira za hladnejše okolje

Serija Deye SE-F Max je danes ena izmed najbolj preglednih družin ogrevanih izdelkov na trgu. Na voljo je v dveh kapacitetah: SE-F12 Max v različici s 12 kWh, SE-F16 Max pa v različici s 16 kWh. Oba modela se lahko ogrevata do -20 °C, funkcija ogrevanja pa je že vključena v ime – torej če naročite različico »Max heated«, boste zagotovo prejeli ogrevano različico.

Moč serije je v predvidljivosti: arhitektura LiFePO4 z nizko napetostjo (nazivna 51,2 V), do 32 enot, ki jih je mogoče vzporedno povezati, in rešitev za upravljanje toplote, ki udobno obvladuje tudi temperaturno območje med -10 in -20 °C, značilno za madžarske zime. Za celotno kategorijo Deye in celoten izbor je vredno pregledati zbirno stran akumulatorjev Deye – tu je mogoče videti, katere različice so na voljo iz skladišča in kateri so tisti povezani modeli, ki jih ni mogoče ogrevati (na primer SE-G5.1 Pro-B, ki je posebej priporočen za notranje ali klimatizirano okolje).

Praktično priporočilo: če iščete kompaktno, preprosto linijo izdelkov in je odpornost proti mrazu osnovna zahteva, je serija Deye Max enostavna izbira. Oznaka »heated« v imenu pomeni, da je ogrevanje del osnovne tovarniške opreme in ni dodatna opcija, ki jo je treba posebej naročiti.

H3: Modeli Dyness z ogrevanimi akumulatorji: široka izbira, vendar je vredno paziti na oznake

Ponudba Dyness je širša in raznovrstnejša, vendar je prav zato pred nakupom vredno podrobneje pregledati konkretno konfiguracijo. Powerbox G2 je tanek model za montažo na steno, pri katerem pripona -H v imenu označuje ogrevano (heated) različico. Ogreva se do -20 °C, ima zaščito IP65, vgrajena funkcija samodejnega ogrevanja pa se samodejno aktivira, ko temperatura celic pade pod kritično mejo.

Tudi PowerBrick Plus je ogrevan, vendar je ogrevanje pri tem modelu opcijsko – ogrevano različico je torej treba posebej naročiti ob naročilu. Stack 100 Pro ima zaščito IP55 in je na voljo z opcijskim ogrevanjem do -20 °C. Serija Tower Pro (TP7–TP23) ima zaščito IP55, avtomatsko samogrevanje pa je prav tako na voljo kot opcijski dodatek, prav tako do -20 °C.

To pomeni, da lahko oznaka »ogrevan« na spletni strani Dyness pomeni vsaj dve stvari: bodisi »je vključeno v vsako dobavljeno enoto« (kot v primeru Powerbox G2 z oznako -H) bodisi »ga je treba posebej naročiti ob naročilu« (v primeru PowerBrick Plus, Stack 100 Pro in Tower Pro). Zato ni dovolj, da pogledate samo ime modela – konfiguracija odloča, ali boste dejansko prejeli enoto z ogrevanjem. Celotna ponudba Dyness in identifikacija različic z ogrevanjem sta na voljona strani Dyness energijskih akumulatorjev .

Praktični nasvet: če se odločite za Dyness, pred nakupom vedno vprašajte, ali boste dobili ogrevano različico konkretne konfiguracije – pri SOLARKIT-u med različicami zunanjih akumulatorjev jasno označimo, katere spadajo med ogrevane izdelke.

Priporočilo SOLARKIT: akumulator z ogrevanjem postaja vse pomembnejši dejavnik

Na madžarskem trgu je kategorija ogrevanih akumulatorjev še pred nekaj leti veljala za premijsko – danes pa pri načrtovanju novih namestitev postaja vse bolj osnovna zahteva. Za to obstajata dva med seboj neodvisna razloga. Prvi je realnost namestitve: gospodinjske akumulatorje danes običajno namestijo na prostem, na stransko steno, v garažo ali pomožni objekt, ne pa v ogrevano sobo. Drugi razlog je narava zime: najnižje temperature v Madžarski v januarju in februarju redno dosegajo ali presegajo -10 °C, ekstremni mrzli vali pa lahko padejo tudi do -15 °C – to pa je ravno tisti razpon, v katerem LiFePO4 akumulator brez ogrevanja ne sprejema proizvodnje sončnih celic.

Inženirji in partnerji za montažo podjetja SOLARKIT vsako leto opazijo isto: sistemi, ki so bili zgrajeni z ogrevanimi akumulatorji, tudi pozimi dosegajo načrtovano zmogljivost, s predvidljivimi cikli in hitrim jutranjim ponovnim polnjenjem. Tisti sistemi pa, pri katerih je nekdo zaradi varčevanja ali nepoznavanja izbral zunanjo enoto brez ogrevanja, pozimi začenjajo z 2–4-urnim zamikom pri polnjenju, znatno izgubo zmogljivosti in merljivo degradacijo v nekaj letih. Dolgoročno ta razlika vpliva tudi na celotno donosnost naložbe – cenejša začetna cena brez ogrevanja po treh ali štirih zimskih sezonah ni nujno vidna kot prihranek.

Zato je priporočilo s strokovnega vidika jasno. Če imate klimatiziran, zagotovo ogrevan notranji prostor, se zavestno odločite za enoto iz kategorije za notranjo uporabo – tu bi bilo nesmiselno posebej plačevati za ogrevanje. V vseh drugih primerih – torej pri namestitvi na stransko steno, v garažo, v pomožni objekt ali na zunanji stoj – so ogrevalni zunanji modeli dolgoročno varna izbira. V ponudbi SOLARKIT se ogrevane linije FoxESS, Deye in Dyness v madžarskih zimskih razmerah dokazano dobro obnesejo, v našem katalogu pa je jasno označeno, kateri model spada v kategorijo ogrevanih naprav in pri katerih je treba za ogrevano različico naročiti posebno opcijo.

Najpomembnejši je vrstni red načrtovanja: najprej se odločite za fizično mesto namestitve, za to izberite ustrezno kategorijo za notranjo ali zunanjo uporabo, šele nato pa zmogljivost in znamko. Ta logika prepreči najpogostejše napake in zagotavlja, da bo vaš skladiščni prostor deloval po načrtu že od prve zime.

Pogosta vprašanja

1. Ali se LiFePO4 akumulator res poškoduje, če se polni pri temperaturah pod lediščem?

Da. Pri polnjenju pod lediščem se na površini anode odlaga kovinski litij (litij-platinacija), kar povzroča trajno izgubo zmogljivosti, povečano notranjo upornost in dolgoročno varnostno tveganje. Zato BMS prepove polnjenje hladne celice.

2. Kaj točno pomeni, da je akumulator »ogrevalen«?

Običajno se ob celicah nahaja vgrajen grelni element na osnovi upora, ki ga sistem BMS samodejno vklopi, ko temperatura pade pod kritično mejo (0–5 °C). Polnjenje se začne šele, ko se celice ponovno segrejejo v varno območje.

3. Ali visoka stopnja zaščite IP pomeni, da je baterijo mogoče ogrevati?

Ne. Razred IP (IP65, IP66) pomeni izključno fizično odpornost in vodotesnost. Ogrevanje je neodvisna, ločena strojna funkcija. Mnogi zunanji modeli z visokim razredom IP nimajo ogrevanja – pred nakupom je to vedno treba posebej preveriti.

4. Ali je notranja baterija primerna za neogrevano garažo?

Samo, če je v prostoru zagotovljena temperatura nad 5 °C skozi vse leto. Neizolirana garaža se pozimi redno ohlaja pod ledišče, kar pri enotah za notranjo uporabo lahko povzroči zmanjšanje zmogljivosti in težave z garancijo. Za takšne prostore se priporoča ogrevan zunanji model.

5. Zakaj je pri modelih Dyness pomembna oznaka -H ali preverjanje opcij?

Ker je v ponudbi Dyness ogrevanje pogosto dodatna opcija in ni vključeno v osnovno opremo. Model Powerbox G2 je v ogrevanem izvedbi na voljo z oznako -H, medtem ko je pri modelih PowerBrick Plus, Stack 100 Pro in Tower Pro treba ogrevano konfiguracijo posebej naročiti ob naročilu.