Elektřinu používáme už více než 200 let, ale aktivně teprve cca 140 od doby zprovoznění první veřejné elektrárny. Elektrifikace probíhá celosvětově dodnes a stále existukje řada oblastí, kde elektřinu dosud nemají. V místech, kam je težké elektřinu dovést běžným vedením, distrubuční sítí, se používají elektrocentrály. Běžně známe takové ty se spalovacím motorem. Ale o těch si zde psát nebudeme, tedy aspoň né teď, možná později. Zajímavou alternativou se totiž stávají elektrocentrály bateriové, resp. akumulátorové, které jsou kombinovány se solárním nabíjením. Řada firem se rozhodla pro tuto variantu zálohování přístupu k elektrické energii, neboť se to jeví do budoucna perspektrivnější než fosilní paliva. Proč? O tom si tu trochu popovídáme.
Elektrický proud vzniká pohybem vodiče v magnetickém poli. K tomu potřebujeme magnet nebo elektromagnet a cívku – dohromady generátor – dynamo nebo alternátor. Podobně jako v automobilu, kde spalovací motor pohání 12V alternátor, který po usměrnění dobíjí autobaterii a dodává elektřinu do sítě automobilu, lze malým spalovacím motorem pohánět generátor, který přímo vyrábí síťové napětí 230V / 50Hz. Pro lepší stabilizaci parametrů na výstupu centrály se začaly používat tzv. invertorové elektrocentrály, kde generátor vyrábí stejnosměrné napětí a pomocí střídače se toto mění na sinusové s frekvencí přesně 50 Hz a napětím 230 V. Tyto parametry centrála stabilizuje i při různém zatížení, kdy se mění výkon (proud). To by obvykle vedlo ke změně otáček a tím změně frekvence. Invertor udrží frekvenci i při změně otáček motoru. Otáčky a moment tedy mohou být optimalizovány na nejvyšší účinnost a tím klesá spotřeba i emise. No a od invertorové elektrocentrály k akumulátorové je to už jen krůček, neboť stačí generátor nahradit akumulátorem. Invertor může být prakticky stejný, záleží pouze na napětí akumulátoru, na jaký proud bude nutné invertor dimenzovat. Jako příklad si můžeme uvést základní výkon 1 kW. Při napětí 230 V bude dodávat proud cca 4,3 A. Pokud bychom použili akumulátor s napětím 12V, tak by při účinnosti 95% musel invertor odebírat z baterie proud cca 88 A. A to už není málo. Proto se dnes používají napětí vyšší, obvykle 48 V a více. Při takovém napětí klesne proud na čtvrtinu, tedy jen na 22 A. Při výkonu 3,6 kW, což je proud 16A – běžná zásuvka – je potřeba počítat s odběrem 79 A z baterií. Tyto parametry již dnešní bateriové elektrocentrály dosahují a my se podíváme, jaké máme na výběr.
EcoFlow
Na první místo jsem zařadil elektrocentrálu firmy EcoFlow. Má to více důvodů, ale hlavním je ten, že tuto elektrocentrálu reálně používáme a testujeme a tedy s ní máme osobní zkušenosti. Zatím jen s modelem River 2 Pro, což je největší z těch malých. K rozhodnutí pořídit tuto centrálu přispělo výrazné zlevnění výrobků EcoFlow na jaře 2023. Centrálu jsme pořídili 5.5.2023. Jako dárek jsme k centrále dostali ještě malou lampičku, která funguje také jako malá power banka. Oceňuji tři různé režimy svícení a možnost regulace výkonu. Dobíjení přes USB-C port přímo z velké elektrocentrály je ukázkou modularity systému.
Firma EcoFlow začla s výrobou v roce 2017 a má tedy již dostatečné zkušenosti. Současné verze centrál nabízejí baterie LFP – Lithium železo fosfátové (LiFePO4), které mají velmi vysokou životnost proti bateriím lithium iontovým (NMC – nikl – mangan – kobalt).
River 2 Pro je vylepšenou verzí původní série River. Firme je vyrábí ve třech výkonových a kapacitních řadách – River 2, River 2 Max a River 2 Pro.
| Model | Výkon (W) | Kapacita (Wh) | Hmotnost (kg) | Aku | Cyklů |
| River 2 | 300 | 256 | 3,5 | LFP | 3000+ |
| River 2 Max | 500 | 512 | 6,1 | LFP | 3000+ |
| River 2 Pro | 800 | 768 | 7,8 | LFP | 3000+ |
| Delta 2 | 1800 | 1024 | 12 | LFP | 3000+ |
| Delta MAX 1600 | 2000 | 1600 | 22 | NMC | 500+ |
| Delta MAX | 2400 | 2016 | 22 | NMC | 800+ |
| Delta PRO | 3600 | 3600 | 45 | LFP | 3500+ |
Pokud je elektrocentrála připojená na Wi-Fi, je možné ji ovládat odkudkoliv přes internet. K dispozici je aplikace EcoFlow, která umožňuje spravovat všechna zařízení této značky a mít o nich komplexní přehled. U malé centrály je možné sledovat stav nabití akumulátoru, stav nabíjení – vstupní výkon, stav vybíjení – výstupní výkon na jendotlivých výstupech a možnost odděleně spínat sekci AC a DC 12V. USB porty typ A a C jsou sepnuty trvale, nelze je vypnout.
Na displeji se zobrazuje procentuální stav nabití baterie a odhat času vybití při aktuální spotřebě. Tento čas je zobrazen v hodinách nebo minutách a to podle toho, jaký výkon aktuálně z centrály odebíráme. Při plném výkonu jsou centrály schopny dodávat energii téměř hodinu.
Jak je to s cenou? Výrobce uvádí životnost baterií 3000+ nabíjecích cyklů a to pro pokles kapacity o 20%. Tedy po 3000 cyklech by měla stanice poskytovat stále 80% kapacity. Je otázka, s jakým se počítá cyklem vybíjení. Obvykle se tyto cykly neberou jako plné, ale např. 20-80% nabití. Uvažujme tedy tuto rezervu, tedy využití 60% kapacity. Pro 768 Wh kapacitu je tedy životnost 3000 x 768 x 0,6 = 1382 kWh. Při ceně cca 17 tis. Kč tak máme náklady na 1 kWh někde na úrovni 12,30 Kč / kWh. Pokud bychom však uvažovali, že jsme takto opotřebili jen 20% baterie a zbývá nám ještě 80% kapacity, tak bychom mohli dojít k ceně poloviční i menší, což je již srovnatelné s nákupem elektřiny ze sítě. Je třeba si však uvědomit, že bateriová elektrocentrála vám energii poskytne kdekoliv a s vysokou spolehlivostí. Lze tedy říci, že cena se dostala na stejnou úrpveň jako odběr ze sítě. K zařízení lze přikoupit solární panely a nabíjet tak přímo ze slunce, což se očekává. K ceně stanice je tak třeba připočítat i cenu solárního panelu. Originál panely EcoFlow poskytují perfektní parametry a dnes i za přijatelnou cenu. Flexibilní panel 100 W stojí dnes cca 3000 Kč. Na stanici River 2 Pro je možné připojit až 220 W solární panely, tedy cca 2 x 100 W. Cena za panely by byla zhruba 6 tis. Kč. Pevný panel se dá pořídit za cenu 1800 Kč, tedy zhruba poloviční. Lze použít i variantu jednoho panelu 220 W s napětím cca 24 V a proudem do 8 A (maximální proud na DC vstupu). Tyto panely se dají pořídit za 3300 Kč . Běžné FV panely jsou zakončeny konektory MC4. Elektrocentrála River 2 má vstupní konektor XT60. EcoFlow prodává redukci MC4 / XT60 za cca 1000 Kč, ale svépomocí tuto redukci vyrobíte za řádově stokoruny. Nejlevnější variantu nabízí obchod Ecoprodukt za cca 750 Kč vč. dopravy.
Srovnání stanic: https://ecoflow.cz/blogs/news/jaka-je-nejlepsi-alternativa-zalozniho-generatoru-pro-domacnost
Firma má v ČR zastoupení firmou STABLECAM, www.stablecam.cz
Více na www.ecoflow.cz
Bluetti
Výrobky této značky jsou velmi podobné produktům EcoFlow. K dispozici jsou generátory až do výkonu 5000W a používají rovněž různé typy lithiových baterií. Ty lepší a výkonnější modely LFP baterie s životností 3500+ cyklů. Sledujte vždy typ použitých aku, neboť ten bude rozhodovat o životnosti vašeho zařízení. NMC Li-ion akumulátory nemají tak vysokou cyklickou životnost a poslední dobou výrobci přcházení na LFP články. Tyto nabízejí větší počet cyklů (až 6500 pro 50% úbytku kapacity) a také bezpečnější provoz. LFP akumulátory jsou velmi odolné proti vznícení, netrpí problémem thermal runaway a jsou velmi odolné i v případě mechanického poškození – nedochází ke vznícení článků. Bluetti je americká firma, ale jako většina firem, vyrábí generátory v Číně. Začala jako startup v Las Vegas v roce 2019 se záměrem uvést na trh generátory se sodno-iontovými články. Nicméně v dnešní době nabízí generátory pouze s LFP články.
Festool
Tento tradiční výrobce elektrického nářadí nabídnul bateriový generátor s výkonem 3680W s přetižitelností až na 18000W! (9000W do 25 sekund) Hmotnost pouhých 16,6 kg, ovšem kapacita pouze 1555 Wh (články Li-ion). Za cenu kolem 100 tis. Kč je to dosti předražené zboží. Nabízí jen jednu zásuvku 230V a USB-C port s výkonem 60W. Nabíjení opět jen ze zásuvky 230V, tedy není možné ji nabíjet ze solárních panelů nebo jiného DC zdroje.
Tento výrobek vidím jako značně uspěchaný. Výrobce se snažil dodat zařízení v systainerovém provedení ale bez dalších funkcí. Výkonově velmi dobrý výrobek, kapacitně slabší, funkčně velmi omezený. Význam bude mít pro řemeslníky, kteří mají klasické stroje na 230V a nechtějí je vyměnit za aku verze. Šňury se nezbavíte, ale dostanete se do míst bez elektřiny a dá se pracovat nějakou dobu i s dvojicí vysavač-stroj.
Milwaukee
Milwaukee nechce zůstat pozadu a pro své fanoušky nabízí také bateriovou elektrocentrálu. Bohužel parametry nejosu nijak oslnivé. Kontinuální výkon je pouhých 1800W s přetižitelností na 3600W.
Elektrocentrála funguje jako nabíječka článků MX Fuel. Dodává se s jednou baterií MX Fuel, takže kapacita není nijak oslnivá a pro zvýšení kapacity na dvojnásobek je možné dokoupit další baterii. Na výkonu to však nepřidá. Hmotnost 28 kg je také poměrně vysoká na tak malý výkon. MX fuel články používají napětí 72 V a při kapacitě 6A poskytují cca 400 Wh energie. Dva články tedy poskytnou pouze 800 Wh energie, což je pro tento typ generátoru žalostně málo. Cenou okolo 86 tis. Kč v setu se dvěmi bateriemi taky nepotěší. Ve srovnání s EcoFlow Delta Pro je dražší a kapacitně asi na 1/4. Nicméně výhoda je, že akumulátory jsou použitelné pro nářadí Milwaukee a centrála funguje jako nabíječka – vybíječka. Myšlenka tedy není špatná, ale nedotažená. Věřme, že se výrobci přiučí mezi sebou a chybějící funkce postupně doplní. Už jen přidání solárního nabíjení (vrstavěný MPPT regulátor) by výrazně zlepšil funkčnost zařízení.
Shrnutí
Tento zatím krátký přehled napájecích systémů, elektrocentrál na baterky, je úvodem do této problematiky. Níže v referencích jsou uvedeny diplomové práce studentů, jichž jsem byl vedoucí. Zadání sahají do roku 2016 a myšlenka je ještě starší. Dokončeny byly prakticky 3 verze stanic, ale ani jedna nebyla úplná. Nejlepších výsledků dopsáhl Karel Kvasnička, který centrálu vystavěl do systaineru Festool. Tato však měla poměrně malý výkon – pouze 300VA a kapacitu 500Wh s možností solárního nabíjení až 500W. Nicméně byla řízena počítačem na bázi Arduina a bylo možné ji dále programově modifikovat. Do budoucna bych očekával využití funkcí z jednotlivých systémů a vývoj ještě kvalitnějších kombinací s více funkcemi. Firma EcoFlow se zdá být lídrem v těchto systémech a je velmi těsně následována firmou Bluetti. Výrobci aku nářadí se spíše vezou a nechtějí být úplně pozadu, nicméně nabízejí sice své značkové zboží za vysokou cenu a omezeným využitím. Nelze tedy najít jednoznačného vítěze, každý systém má své výhody. Konečné řešení je kompromisem mezi cenou a výkonem, ale i životností zařízení. Osobně bych vsázel raději na systémy s LFP bateriemi a větší rozšiřitelností než na uzavřené systémy jednoúčelové. Zdá se, že tato oblast vývoje je nyní velmi dynamická a jistě se dočkáme řady inovací a nejspíš i snižování cen.
Reference
Práce studentů VUT
- Mobilní zdroje elektrické energie FEKT diplomová práce 2019/2020 Autor práce: Ing. Karel Kvasnička
- Elektrocentrála s parním motorem FEKT bakalářská práce 2014/2015 Autor práce: Ing. Silvestr Marčík
- Mobilní fotovoltaická elektrárna FEKT diplomová práce 2017/2018 Autor práce: Ing. Tomáš Klíč
- Návrh a realizace mobilní fotovoltaické elektrárny FEKT diplomová práce 2016/2017 Autor práce: Ing. Ján Lednický
- Zdroje elektrické energie poháněné lidskou silou FEKT bakalářská práce 2014/2015 Autor práce: Bc. Ivan Naller
- Spojení solární elektrárny a vodního hospodářství FEKT bakalářská práce 2020/2021 Autor práce: Bc. Michal Zajíček