Baterie jako záloha: co ve firmě poběží při výpadku

Nejdřív vyberte, co musí zůstat v chodu

BESS je bateriové úložiště, FVE fotovoltaická elektrárna. U zálohy potřebujeme odpovědět na tři otázky: která zařízení poběží, zda snesou krátké přerušení a jak dlouho musí vydržet. Větší zásoba energie prodlouží napájení jen tehdy, když sestava zároveň zvládne potřebný výkon a bezpečně přejde na práci bez distribuční sítě.

Zálohovat celý areál a udržet chlazení, řídicí systém nebo dokončení jedné operace jsou různá zadání. U každého zařízení určete přípustnou délku přerušení, potřebnou dobu napájení a následek výpadku. Nezapomeňte na závislosti: samotná linka nepomůže, pokud vypadne její chlazení, stlačený vzduch nebo řízení.

Seznam okruhů je často důležitější než první nabídka baterie. Oddělená zálohovaná větev může omezit potřebný výkon i kapacitu. Do ceny ale patří také úpravy rozvodů, přepínání, ochrany a ověření jejich funkce.

Záloha a nepřerušené napájení nejsou totéž

UPS je zařízení pro nepřerušitelné napájení. U citlivého řízení může rozhodovat i velmi krátká prodleva, která motoru nebo osvětlení nevadí. Ostrovní provoz znamená, že oddělenou část areálu napájí vlastní zdroj bez spojení s distribuční sítí. Tyto funkce musí mít konkrétní sestava skutečně vyřešené.

Pro napájení bez distribuční sítě musí konkrétní sestava zvládnout vytvořit místní síť a přejít do povoleného ostrovního provozu. ČEZ Distribuce v podmínkách pro NN výslovně požaduje odpojení zálohované části od své soustavy. Nestačí přidat baterii ke stávající FVE; zapojení, ochrany a podmínky připojení se musí posoudit jako celek. ^[1]

Samostatnou otázkou je přepínací prodleva. I výrobek se záložní funkcí může v dokumentaci výslovně vylučovat nepřerušené napájení; takové omezení uvádí například SMA u Sunny Boy Storage. Je to příklad rozdílu mezi funkcemi, nikoliv vlastnost všech baterií. ^[2]

Pro citlivé okruhy může být vhodná samostatná online UPS. V režimu dvojité konverze napájí zátěž bez přepínací prodlevy při ztrátě sítě. Její výkon, výdrž a spolupráci s BESS je přesto třeba ověřit. Označení UPS nebo backup samo o sobě nenahrazuje požadavek na konkrétní chování. ^[3]

Kolik času zbude z baterie 200 kWh

Výkon v kW říká, jak velký odběr baterie utáhne. Energie v kWh určuje zásobu, ze které se tento odběr hradí. Část zásoby už ale může být spotřebovaná nebo vyhrazená jako nedotknutelné minimum. Stav nabití, označovaný v grafech jako SoC, proto potřebujeme znát právě ve chvíli výpadku.

Uvažujme modelový provoz s odběrem 120 kW. Pro dobu výpadku vyčleníme důležité okruhy se stálým odběrem 30 kW. BESS má jmenovitou energii 200 kWh na DC straně a předpokládaný dostupný výkon v ostrovním režimu 100 kW. Celý provoz tedy nepokryje už kvůli výkonu, i kdyby byl plně nabitý.

Pro výpočet výdrže uvažujeme stav, kdy baterii zbývá 80 % původní kapacity, tedy 160 kWh. Není to předpověď stárnutí ani záruční hodnota konkrétního výrobku. Výpadek začne při 80% nabití; vybíjení skončí na 20 %. Účinnost vybíjení DC–AC je modelově 95 % a pomocná spotřeba systému na AC straně 2 kW.

Výpočet postupuje od velkého čísla na štítku k menší skutečně použitelné zásobě: zohlední stáří, nabití v okamžiku výpadku, dolní mez a ztráty při převodu. DC znamená stranu bateriových článků, AC střídavý rozvod pro spotřebiče. V našem modelu zůstane 91,2 kWh pro okruhy a pomocná zařízení. Při společném odběru 32 kW vystačí na 2 hodiny a 51 minut.

Prosté dělení 200 kWh / 30 kW by ukázalo 6 hodin a 40 minut. V zadaném modelu ale vychází jen 2 hodiny a 51 minut. Pokud výpadek přijde při 50% nabití, výdrž klesne přibližně na 1 hodinu a 26 minut. Potřebnou rezervu proto musí běžné řízení skutečně udržovat.

Další graf porovnává stejnou baterii při různém nabití na začátku výpadku. Sledujte, kdy její zásoba dojde k dolní mezi. Rozdíl nevzniká jinou velikostí zařízení, ale tím, kolik energie zůstalo připravené před výpadkem.

Energetická bilance ještě nedokládá, že se zařízení rozběhnou. Motory a čerpadla mohou krátkodobě vyžadovat výrazně vyšší proud než při ustáleném chodu. Vedle kW je třeba ověřit kVA, zatížení jednotlivých fází a přetížitelnost měniče. Výrobková dokumentace Victron například popisuje vypnutí při nezvládnutém rozběhu. ^[4]

Co má dodavatel doložit

Do zadání bych zahrnul následující body a předem dohodl jejich ověření. Nestačí předvést nabitou baterii bez skutečné zátěže.

1. Přechod a návrat. Naměřená prodleva, chování vybraných okruhů při ztrátě sítě a bezpečný návrat po jejím obnovení.
2. Rozběhy a souběhy. Ověření nejnepříznivějšího povoleného zatížení, pořadí spouštění a reakce na přetížení.
3. Výdrž při dohodnuté rezervě. Podmínky počátečního nabití, kapacity, teploty, pomocných spotřeb a koncové meze vybíjení.
4. Start bez sítě. Zda systém umí naběhnout i z vypnutého stavu, co napájí jeho řízení a zda potřebuje zásah obsluhy.
5. Souhra s dalšími zdroji. Jestli může v ostrově pracovat FVE nebo generátor a jak se řídí jejich výkon, když výroba převyšuje spotřebu.

FVE může výdrž prodloužit, pouze pokud je pro daný režim technicky použitelná a právě vyrábí. Pro noční výpadek s ní počítat nelze. Dokumentace konkrétních systémů ukazuje, že také start bez sítě a regulace FVE mají své podmínky. ^[2]

Zkoušky musí připravit a bezpečně provést dodavatel s odpovědnými pracovníky provozu. Výstupem má být protokol se skutečnou zátěží, časovým průběhem výkonu a stavu nabití a jasně vymezenými podmínkami výsledku.

Vyplatí se zálohovat celý provoz?

Rozhodne hodnota toho, co záloha ochrání: znehodnocená rozpracovaná výroba, odstávka chlazení nebo čas potřebný k novému spuštění. Nejde automaticky o celou tržbu za dobu výpadku. Náklady je potřeba doložit a nezapočítat stejnou škodu dvakrát.

BESS může mít proti čistě pohotovostnímu zařízení výhodu v každodenním využití: část kapacity nad záložní rezervou pracuje s přebytky FVE, spotovým nákupem nebo špičkami. To může zlepšit ekonomiku projektu, který by samotná ochrana před občasným výpadkem neobhájila. Zvolená minimální rezerva ale musí být skutečně dostupná, i po nevýhodném dni nebo večerním vybíjení.

Porovnám cílenou UPS, BESS pro vybrané okruhy a případně kombinaci s generátorem. U každé varianty oddělím úsporu běžného účtu od hodnoty omezených škod při výpadku. Do nákladů patří servis, kontroly, pomocná spotřeba a budoucí obměna; ochranu provozu nelze vydávat za jistý pravidelný výnos.

Navazující čtení: baterie na omezení špiček a porovnání nabídek BESS.