Namestitev naprave za shranjevanje energije na prostem: temperatura, zaščita IP in pravila za namestitev

Kje namestiti akumulator, kupljen skupaj s sončnimi celicami, redko pride sam od sebe: v mnogih hišah preprosto ni proste stene v garaži ali tehničnem prostoru. Zato je prvo vprašanje vedno, ali je mogoče sistem za shranjevanje energije namestiti na prostem in kakšni vplivi okolja lahko prizadenejo akumulator, nameščen na prostem.

V tem članku bomo podrobno razložili, kaj pomeni stopnja zaščite IP pri sistemih za shranjevanje energije in katera stopnja zaščite IP se priporoča za namestitev na prostem. Posebno poglavje je posvečeno tudi temu, v kakšnem temperaturnem območju zunanja baterija varno deluje: kako mraz vpliva na zmogljivost in polnjenje, kaj se zgodi pri previsoki temperaturi ter pod koliko stopinjami Celzija je smiselno načrtovati ogrevano skladišče.

Na koncu bomo s praktičnega vidika pregledali, kam in kako je mogoče varno namestiti akumulator FoxESS na prostem, kdaj je potrebna mehanska zaščita, katere razdalje in pravila prezračevanja je treba upoštevati pri namestitvi na prostem ter katere so najpogostejše napake pri namestitvi akumulatorja na prostem. Opisano v tem članku temelji na podatkovnih listih proizvajalcev in veljavnih standardih, ne pa na splošnih nasvetih.

Ali je mogoče sistem za shranjevanje energije namestiti na prostem?

Na kratko: da, vendar ne vsi. Namestitev sistema za shranjevanje energije na prostem pride v poštev le, če je proizvajalec določen model izrecno certificiral za to in je to navedeno tudi v tehničnem listu. Večina današnjih LiFePO₄ akumulatorjev za gospodinjstva je takšnih: v skladu s tovarniškim podatkovnim listom modula FoxESS EP12 ima modul zaščito IP65, hladi se z naravno konvekcijo, namestitev pa je dovoljena tako na prostem kot v notranjih prostorih. Enako potrjuje tudi mednarodna dokumentacija distributerjev: trajna izvedba s stopnjo zaščite IP65 omogoča namestitev modula tako v notranjih kot zunanjih prostorih.

Vendar pa certifikacija sama po sebi ne pomeni popolne svobode. V skladu z mednarodno prakso namestitve se ne priporoča izpostavljenost trajnemu sončnemu sevanju, saj neprekinjena toplotna obremenitev zmanjšuje učinkovitost, pospešuje staranje in skrajša življenjsko dobo, zato je smiselno izbrati senčno, dobro prezračeno mesto ali zaščitno konstrukcijo. Prav tako je smiselno še pred sklenitvijo pogodbe pojasniti garancijske pogoje, saj večina proizvajalcev akumulatorjev veljavnost garancije pogojuje z odobreno namestitvijo na prostem.

Kakšni okoljski vplivi lahko prizadenejo akumulator na prostem?

Enota, ki stoji na prostem, je izpostavljena povsem drugačnim obremenitvam kot tista v ogrevanem garažnem prostoru. Štirje skupini vplivov jih je vredno obravnavati ločeno.

Toplota in neposredno sončno sevanje. Neposredno popoldansko sonce je najbolj kritično, saj lahko notranjo temperaturo naprave dvigne precej nad temperaturo zunanjega zraka, dolgotrajna toplotna obremenitev pa pospeši staranje in poslabša dolgoročno zmogljivost.

Mraz. V mrazu se zmanjša izkoristljiva zmogljivost in poslabša zmogljivost polnjenja, sistem BMS pa lahko omeji, upočasni ali celo onemogoči polnjenje.

Vlaga in kondenzacija. Zaradi dnevnih temperaturnih nihanj vlaga, ki se kondenzira znotraj ohišja, tvori poti med prevodnimi površinami, kar sproži korozijo na tiskanih vezjih, priključkih ter vodih temperaturnih senzorjev.

Prah, sol in onesnaženost zraka. V vlažnem okolju s slanim zrakom se usedajo delci, ki oksidirajo priključke in ohišje, kar poveča prehodno upornost, povzroča lokalno segrevanje in na koncu vodi do napak v povezavi.

Noben od teh vplivov sam po sebi ne izključuje uporabe zunanjih akumulatorjev, vendar skupaj natančno pojasnjujejo, zakaj vsi resni proizvajalci predpisujejo senčno, dobro prezračeno in pred padavinami zaščiteno mesto. Tveganje mehanskih poškodb obravnavamo v posebnem poglavju.

Kaj pomeni stopnja zaščite IP pri akumulatorjih?

Zaščita IP je kratica za angleški izraz »Ingress Protection«, kar v slovenščini pomeni zaščita pred vdorom. Razvrstitev je v Sloveniji opredeljena v standardu MSZ EN 60529:2015, mednarodno pa v standardu IEC 60529, stopnje pa se določajo s praktičnimi preskusi.

Koda je sestavljena iz dveh številk: prva označuje stopnjo zaščite pred trdnimi telesi in prahom, druga pa stopnjo zaščite pred vodo, pri čemer v obeh primerih višja številka pomeni močnejšo zaščito.

Vendar je dobro poznati eno omejitev. Zaščita IP se nanaša izključno na prodor trdnih delcev in vlage, ne daje pa informacij o odpornosti proti UV-sevanju, kemični odpornosti ali zaščiti pred eksplozijo. Zato tudi ohišje z visoko stopnjo zaščite ne nadomesti potrebe po senčenju.

Katera stopnja zaščite IP se priporoča za namestitev na prostem?

Za zunanjo uporabo je IP65 osnovna stopnja: ta stopnja zagotavlja popolno zaščito pred prahom in zaščito pred vodnim curkom z nizkim tlakom iz vseh smeri. Glede na domače padavinske razmere to zajema dež, brizgajočo vodo in prah.

Na bolj izpostavljenih lokacijah stopnja IP66 zagotavlja večjo varnost, saj ta stopnja ščiti tudi pred močnim curkom vode.

V gospodinjski rabi je značilna stopnja IP65: tudi tovarniški podatkovni list naprave FoxESS EP12 Plus navaja to stopnjo, in sicer z naravnim konvekcijskim hlajenjem, pri namestitvi na steno ali tla, zunaj ali znotraj. To je zadostna zaščita, dokler naprava ni izpostavljena stalnemu curku vode, potopljena v jamo ali v kot, kjer se nabira sneg. Pred namestitvijo preglejte celotno verigo, ne le akumulatorja: priključna omarica, ki se uporablja za povezovanje več modulov, ima prav tako certifikat IP65, prav tako pa morajo tudi kabelski vodi zagotavljati enako stopnjo zaščite.

V kakšnem temperaturnem območju zunanja baterija varno deluje?

V tehničnih podatkih proizvajalca boste našli dva ločena razpona, odvisno od tega, o kateri različici govorimo. Pri osnovni izvedbi je po podatkih za FoxESS EP12 polnjenje dovoljeno med 0 in 55 °C, praznjenje pa med -10 in 55 °C. Ogrevan model EP12 Plus ima bistveno širši razpon: polnjenje in praznjenje sta možna v razponu od -25 do 55 °C, saj vgrajeno ogrevanje celice dvigne v varen razpon, preden se polnjenje sploh začne. Nobena od teh vrednosti ne označuje idealnega delovanja, temveč zgornjo in spodnjo mejo delovanja: optimalno območje litijevih celic je precej ožje, in sicer med približno 15 in 35 °C. 

Kako mraz vpliva na zmogljivost in polnjenje akumulatorja?

Praznjenje in polnjenje sta dve različni zgodbi. Praznjenje je mogoče tudi v mrazu, le da dobite manj energije: pod lediščem se lahko izkoristljiva kapaciteta zmanjša na 50–70 odstotkov nazivne vrednosti, ker se poveča notranji upor.

Polnjenje pa predstavlja strogo omejitev. Pri polnjenju pod lediščem se litij-ioni ne vgrajujejo pravilno v anodo, temveč se na njeni površini izloča kovinski litij, kar povzroča nepovratno in naraščajočo izgubo zmogljivosti ter okvaro celice. Zato kakovosten sistem za upravljanje baterije (BMS) pod ničlo stopinj zaustavi polnjenje in ga ponovno omogoči šele, ko se celice ogrejejo.

Kaj se zgodi z akumulatorjem pri previsoki temperaturi?

Pri višjih temperaturah ni tako ostre meje, tu je problem počasna obraba. Pri temperaturah nad približno 35 °C se pospešijo kemijski procesi znotraj celice, kar pomeni hitrejšo degradacijo in večjo toplotno obremenitev. Za to obstajajo tudi merilni podatki: ob povišanju delovne temperature s 25 °C na 55 °C se je degradacija maksimalne zmogljivosti shranjevanja energije po 260 ciklih povečala s 4,22 odstotka na 13,24 odstotka. Naprava to kompenzira z zaščitnim mehanizmom: pri visoki temperaturi, približno nad 40 °C, krmilnik zmanjša zmogljivost polnjenja in praznjenja, pri zgornji meji 55 °C pa se ustavi. To je varno med delovanjem, vendar se s tem zmanjša uporabna zmogljivost prav v poletnih dneh z največjo obremenitvijo. 

Pod koliko stopinjami Celzija je smiselno načrtovati ogrevan akumulator?

Odgovor je preprost: 0 °C. To je prag, pod katerim postane polnjenje tvegano in pod katerim večina proizvajalcev izrecno prepoveduje polnjenje brez učinkovitega ogrevanja. V praksi torej ni pomembno, koliko stopinj znaša najhladnejša noč, ampak ali temperatura celic na izbrani lokaciji redno pade pod ledišče.

Na neogrevanem zunanjem mestu je to v zimi v zmernem pasu pričakovano, zato je tu potrebna baterija z ogrevanjem. Ogrevana različica FoxESS EP12 Plus rešuje prav to. O dejanskih izkušnjah z namestitvijo in neodvisnih meritvah lahko preberetev povzetku testa sistema za shranjevanje energije FoxESS .

Kje in kako je mogoče varno namestiti akumulator FoxESS na prostem?

Začnite s konstrukcijo. Modul FoxESS EP12 Plus meri 710 × 640 × 185 mm in tehta 98 kg, namesti pa se na steno ali tla; tako veliko težo lahko varno nosi le nosilna stena ali stabilna podlaga.

Nato se o namestitvi akumulatorja odloča na podlagi treh vidikov:

• Senca in prezračevanje: senčno, dobro prezračeno mesto ali pod zaščitno konstrukcijo, kjer naprava ni ves dan izpostavljena neposrednemu soncu.

• Voda in sneg: dvignjeno nad tlemi, na pritrjenem nosilcu ali okrepljenem podstavku, stran od kotičkov, ki se lahko poplavijo, in zalivalnikov.

• Varnostna razdalja od ognja: v skladu z mednarodno prakso namestitve se zunanje nameščeni akumulatorji energije ne smejo nahajati bližje kot 0,9 metra od vrat in oken, v bivalnih prostorih in spalnicah pa jih sploh ni dovoljeno namestiti. Prav tako jih ni dovoljeno namestiti na evakuacijskih poteh ali v hodnikih.

Na strani z izdelki FoxESS za shranjevanje energije lahko za vsak model preverite natančno maso in način namestitve, ki ga dovoljuje proizvajalec, preden izberete steno. Izogibajte se tudi ozkim, zaprtim nišam: okoli naprave z naravnim konvekcijskim hlajenjem mora zrak prosto krožiti.

H3: Kdaj je potrebna mehanska zaščita?

Mehanska zaščita je potrebna tam, kjer je ohišje izpostavljeno udarcem. Trije tipični primeri: promet vozil (parkirišče, vhod v garažo, manevriranje na dvorišču), fasada, ki je dostopna z javnega prostora in ni ograjena, ter pot, po kateri se s strehe spušča sneg ali led.

V takih primerih je rešitev stebriček za zaščito pred udarci, kovinska ograja, betonski robnik ali omarica, ki se lahko zaklene. Pri izdaji dovoljenj za namestitev se to obravnava kot ločena postavka: na tlorisu lokacije je treba označiti mesto akumulatorja, razdalje od vrat in oken ter tudi zaščito pred udarci. Stopnja zaščite IP pri tem ne pomaga, saj se nanaša le na vdor prahu in vode. Pri omarici z zaklepom poskrbi, da ostane prezračevanje zagotovljeno, sicer boš zaradi toplotne zaščite izgubil zmogljivost.

Kakšne razdalje in pravila prezračevanja je treba upoštevati pri namestitvi na prostem?

Natančne vrednosti so vedno navedene v navodilih za namestitev, vendar so razmerja na trgu podobna. Navodila za namestitev tipičnega shranjevalnika energije za gospodinjstva predpisujejo vsaj 30 cm prostega prostora nad in pod napravo, na straneh pa 10 cm prostega prostora, pred sprednjo stranico pa približno 120 cm prostora za montažna in vzdrževalna dela; poleg tega izključuje evakuacijsko pot in spalnico ter prepoveduje neposredno sončno sevanje.

Pri namestitvi več modulov požarni standard določa posebno pravilo: med posameznimi enotami mora biti razdalja najmanj 0,9 metra, razen če proizvajalec v požarnem preskusu ne dovoli manjše razdalje.

Če je tudi inverter nameščen na prostem, ga ne postavljajte neposredno nad akumulator. Inverter, zaprt v ozki, slabo prezračevani omari, segreva zrak, akumulator pa to toploto absorbira, tako da sistem nenehno deluje proti povišani temperaturi. Pri izbiri inverterjev FoxESS zato preverite tudi priporočene vgradne razdalje.

Zaprta omarica sama po sebi ni rešitev. Pri LiFePO4-celicah ni cilj odvod plinov, temveč odvod toplote, zato mora pasivno ali aktivno prezračevanje nenehno zagotavljati izmenjavo zraka. Na poplavljivem zemljišču napravo postavite višje, tudi do enega metra nad tlemi.

Pogoste napake pri namestitvi zunanjih sistemov za shranjevanje energije

Večina napak ne izhaja iz izdelka, temveč iz načrtovanja.

• Zamenjava stopnje zaščite IP z vremensko odpornostjo. Koda IP se nanaša le na vdor trdnih delcev in vlage, ne daje informacij o odpornosti proti UV-sevanju, toplotnega učinka sončnega sevanja pa sploh ne upošteva.

• Modul brez ogrevanja v neogrevanem prostoru. Če se celice pozimi ohladijo pod ledišče, sistem BMS onemogoči polnjenje, zaradi česar se del zimskega pridelka neizkoriščen odda v omrežje.

• Zaprta, neprezračena omarica. Okoli naprave z naravnim konvekcijskim hlajenjem mora zrak krožiti, sicer bo toplotna zaščita zmanjšala zmogljivost.

• Namestitev v bližini vrat ali oken. Protipožarni predpisi predpisujejo minimalno razdaljo 0,9 metra, kar je naknadno drago popraviti.

• Nepreverjena statična stabilnost. Modul, ki tehta skoraj 100 kg, se ne sme namestiti na steno iz mavčnokartonskih plošč ali na podlago brez betonske podlage.

• Prehitra izbira modela. V okviru programa za shranjevanje energije v gospodinjstvih je mogoče zaprositi za do 2,5 milijona forintov nepovratnih sredstev, sredstva pa se lahko hitro izčrpajo, vendar se zaradi zamude pri preverjanju podatkovnega lista zaradi roka posledice čutijo še leta.

Preden podpišete, zahtevajte izvedbeni načrt z natančno lokacijo, razdaljami in tipom akumulatorja.

Pogosta vprašanja

Ali je mogoče kateri koli akumulator namestiti na prostem?

Ne. Le tisti tip, pri katerem je na podatkovnem listu kot mesto namestitve navedeno zunanje okolje. Podatkovni list za FoxESS EP12 dovoljuje tako zunanjo kot notranjo namestitev. Ne odločajte se brez podatkovnega lista: od tega je lahko odvisna tudi veljavnost garancije. Za neogrevano zunanje mesto vedno načrtujte ogrevano različico.

Kakšna stopnja zaščite IP je potrebna za namestitev na prostem?

Za zunanjo namestitev je IP65 osnovni standard: popolna zaščita pred prahom in zaščita pred vodnim curkom z nizkim tlakom iz vseh smeri. Na bolj izpostavljenih mestih IP66 ponuja dodatno zaščito, saj ščiti tudi pred močnim vodnim curkom.

Ali se akumulator polni pri temperaturah pod lediščem?

Standardna izvedba ne: pod 0 °C proizvajalci prepovedujejo polnjenje, prav tako pa ga onemogoči tudi sistem BMS. Ogrevana različica pa to omogoča; model FoxESS EP12 Plus se lahko polni in prazni v temperaturnem območju od -25 do 55 °C, saj ogrevanje najprej segreje celice.

Naj ga postavim na sonce ali v senco?

V senco. Dolgotrajno sončno sevanje zmanjša učinkovitost in pospeši staranje, pri temperaturi okoli 40 °C pa krmilnik zmanjša zmogljivost polnjenja in praznjenja. Idealna so streha, nadstrešek ali stena, obrnjena proti severu.

Kakšno razdaljo je treba ohraniti od vrat in oken?

Mednarodna protipožarna praksa predpisuje najmanj 0,9 metra od vrat in oken, enako velja tudi med več moduli. Ne sme se namestiti v bivalnem prostoru, spalnici in na evakuacijski poti.