Princip fungování baterie u fotovoltaické elektrárny

V posledních letech roste popularita fotovoltaických elektráren (FVE) jako udržitelného a ekologického zdroje energie. Jedním z klíčových komponent moderní FVE je bateriové úložiště, které hraje důležitou roli v maximalizaci využití vyrobené energie a zároveň zajišťuje větší energetickou nezávislost. Jak ale taková baterie funguje a proč je důležitá?

Jak baterie ve FVE funguje?

Baterie v systému FVE slouží k ukládání přebytečné energie vyrobené solárními panely, která by jinak byla ztracena, nebo prodána do sítě za nižší cenu, než je kupovaná. Tento proces má dvě základní fáze:

1. Nabíjení baterie

   • Během dne, kdy solární panely vyrábějí energii, je část této energie okamžitě spotřebována v domácnosti nebo firmě. Přebytek, který aktuálně není potřebný, je uložen do baterie.

2. Vybíjení baterie

   • Večer nebo v období s nižším slunečním zářením je energie uložená v baterii využita pro napájení spotřebičů. Tím se minimalizuje potřeba odebírat elektřinu z distribuční sítě.

Fyzikální princip fungování baterií

Baterie fungují na základě elektrochemických reakcí, při kterých dochází k přeměně chemické energie na elektrickou a naopak. Základní komponenty baterie zahrnují:

• Anodu (záporná elektroda): Místo, kde dochází k oxidaci, tedy uvolňování elektronů.

• Katodu (kladná elektroda): Místo, kde probíhá redukce, tedy přijímání elektronů.

• Elektrolyt: Vodivá látka, která umožňuje pohyb iontů mezi anodou a katodou.

Obr.  1_Hrzina, P. (2023). Elektrochemické zdroje [prezentace]. České vysoké učení technické v Praze.

Během nabíjení baterie je elektrická energie přeměněna na chemickou energii. Elektrony jsou donuceny proudit z katody na anodu vnějším elektrickým obvodem, zatímco ionty migrují přes elektrolyt, aby vyrovnaly nábojový rozdíl. Při vybíjení probíhá opačný proces – chemická energie se přemění zpět na elektrickou, která je využita k napájení spotřebičů.

Proces je řízen termodynamickými zákony, zejména Gibbsovou volnou energií. V rámci elektrochemických článků se často uplatňuje Faradayův zákon elektrolýzy, který popisuje vztah mezi množstvím přeneseného náboje a množstvím látky účastnící se chemické reakce.

Dalším důležitým aspektem je tzv. napěťová účinnost. Ta popisuje rozdíl mezi napětím potřebným k nabití baterie a napětím, které poskytuje při vybíjení. Ztráty v systému jsou způsobeny odporem elektrolytů, kontaktními odpory a nevratnými chemickými reakcemi.

Moderní baterie využívají různé druhy chemie, jako jsou lithium-iontové nebo olověné akumulátory, přičemž každá technologie má své specifické vlastnosti a výhody o tom si můžete přečíst v dalším článku.

Příklad z praxe

Představte si rodinný dům vybavený FVE a bateriovým úložištěm o kapacitě 10 kWh. Během letního dne panely vyrobí 20 kWh energie, z toho 8 kWh je okamžitě spotřebováno a 10 kWh je uloženo do baterie. Večer, kdy rodina sleduje televizi a používá další spotřebiče, je energie čerpána z baterie, což minimalizuje nutnost odebírat dražší elektřinu z distribuční sítě.

Proč investovat do baterie?

Bateriové úložiště přináší celou řadu výhod:

• Větší energetická nezávislost.

• Vyšší efektivita využití solární energie.

• Záloha při výpadku dodávky elektřiny.

Pokud uvažujete o instalaci FVE s baterií, neváhejte se obrátit na odborníky, kteří vám pomohou najít nejlepší řešení pro vaši domácnost nebo firmu.

CHCI ZDARMA NABÍDKU NA FVE

Reference

1. Česká fotovoltaická asociace (2023). Příručka pro instalaci fotovoltaických systémů. Dostupné na: www.cefas.cz

2. Energetický regulační úřad (2024). Průvodce bateriovými úložišti. Dostupné na: www.eru.cz

3. Solární asociace ČR (2023). Přehled bateriových technologií v ČR. Dostupné na: www.solarnicasociace.cz

4. Technický magazín (2023). Základy elektrochemie v bateriových systémech. Dostupné na: www.techmag.cz

5. MPO ČR (2024). Podpora obnovitelných zdrojů energie. Dostupné na: www.mpo.cz