Dlaczego (raczej) nie skorzystasz z własnej energii odnawialnej w razie braku prądu z sieci?

Zbudowałem dom, spłodziłem syna i posadziłem drzewo… Czas najwyższy zadbać o spokojną emeryturę i zabezpieczenie na trudne czasy. Tak pewnie myśli wielu z czytelników tego tekstu…

Nie, nie będę pisał o funduszach emerytalnych 🙂

Wiele osób mając dom, rozważa zainstalowanie (lub już to zrobiła) paneli solarnych (fotowoltaicznych) lub wiatraków. Idea jest prosta – mam własną energię, z której mogę korzystać za darmo, mogę ją też sprzedawać do zakładu energetycznego, a w razie braku prądu z sieci moja własna energia zapewni mi niezależność i rozrywkę, gdy u sąsiadów będzie ciemno.

Niestety – raczej nie masz co na to liczyć, no chyba, że możesz pozwolić sobie na taki zestaw – panele solarne 6kW, agregat 50kW, akumulatory…

A jeśli nie taki wehikuł, to co?

Większość osób instalujących panele solarne czy wiatraki, które wspomagają swą energią urządzenia odbiorcze, by pobierać mniej energii z sieci, nie zdaje sobie sprawy, że producenci inwerterów (urządzeń przetwarzających prąd z paneli/wiatraków na zdatny do wpuszczenia do sieci elektrycznej) mają obowiązek wyposażać je w automatyczne wyłączniki, które odłączają inwerter, gdy wykryje on brak prądu z sieci. Brzmi to jak paradoks – akurat wtedy, gdy najbardziej byśmy potrzebowali naszej zielonej energii, jest ona nam odłączana…

Jakie są tego powody?

Głównym celem jest ograniczenie ryzyka zaszkodzenia pracownikom zakładu energetycznego naprawiającym instalację. Gdyby podczas ich pracy wpuszczać w sieć energię, prąd mógłby ich porazić, nawet zabić.

Ten cel jednak dość prosto można by zrealizować instalując tuż przy głównym przyłączu elektrycznym naszego domu automatyczny rozłącznik, który odcinałby całą domową instalację od sieci energetycznej, gdy w niej nie byłoby napięcia. Dzięki temu w wewnętrznej sieci domu prąd nadal by był. Dlaczego jednak nie stosuje się takich rozwiązań? Stosuje się. Ale w przemyśle, tam, gdzie użytkownikami są osoby profesjonalnie zaznajomione z problematyką i ponoszące odpowiedzialność za sprawność takiego układu odłączającego. W przypadku inwerterów dla domów prywatnych lub niewielkich firm, pewność, że będzie zastosowany układ odłączający daje tylko jego wbudowanie w inwerter. Wtedy to nie użytkownik odpowiada za problem, a producenci inwerterów, których taniej i łatwiej kontrolować, poddawać testom, certyfikacjom itd.

Jak oszukać inwerter

Są czasem czynione amatorskie próby „oszukania” inwertera poprzez zasymulowania dostępności prądu z sieci jakimś agregatem spalinowym, czy choćby drugim inwerterem. Układy w nowych inwerterach są już przed tym zabezpieczone – inwerter co kilka minut generuje trochę silniejszy impuls. Jeśli jest podłączony do prawdziwej sieci – impuls ten „rozejdzie się”. Ale gdy ta sieć jest tylko zasymulowana agregatem – mocniejszy impuls nie odpłynie do odbiorników wystarczająco szybko, powstanie skok napięcia (dokładnie tak, jakbyśmy do pełnej umywalki wlali szybko wiadro wody – poziom się podniesie, zanim zdąży odpłynąć do ścieku przez otwór przelewowy). Taki skok napięcia inwerter odbierze za brak sieci i odłączy się.

Ale jest też drugi powód – nawet jeśli użylibyśmy takiego przemysłowego rozwiązania z zewnętrznym niezależnym rozłącznikiem (typowy układ SZR – samoczynne załączanie rezerwy – w tym przypadku jego połowa – odłączająca dom od sieci) to prawdopodobnie szybko uszkodzimy nasze domowe urządzenia.

Otóż energia ze Słońca, czy wiatru nie jest stabilna. W moment wiatr może osłabnąć, Słońce zostać zasłonięte przez chmurę i energia dosłownie przestaje płynąć. Byłyby więc duże skoki energii na przemian z dużym niedoborem. Jedno i drugie może uszkodzić nasze urządzenia, gdyż nie są one przygotowane na częste odłączanie od prądu, zwłaszcza jeśli za chwilę prąd miałby ponownie popłynąć, czyli częste włączenia-wyłączania. Można by na logikę mieć włączone tylko część urządzeń, np. odpowiadającą 10% mocy z inwertera. Tylko że wtedy problem byłby przeciwny – gdyby nagle zerwał się większy wiatr lub chmury się rozstąpiły – powstały nadmiar energii nie miałby gdzie upłynąć, zwyczajnie przepaliłby bardziej wrażliwe urządzenia.

Są na rynku ciekawe układy (np. WattRouter), które wykrywają nadmiar energii z inwertera i umożliwiają skierowanie jej do np. dodatkowej grzałki podgrzewającej wodę w bojlerze. Takie układy jednak działają powoli, ich szybkość reakcji nie jest wystarczająca by po pierwsze oszukać inwerter, a po drugie zapewnić błyskawiczne zagospodarowanie nadmiaru energii.

Zatem skoro proste oszukanie inwertera nie jest skutecznym sposobem na zapewnienie sobie energii w razie braku prądu, to co jest?

Inwertery wyspowe lub agregat spalinowy

Urządzenia których nie można podłączyć do sieci elektrycznej. Generują energię i mogą ją dostarczyć do domowej sieci, gdy nie ma prądu z elektrowni. Wymaga to jednak ręcznego odłączenia głównego rozłącznika/bezpiecznika najlepiej od razu w przyłączu elektrycznym.

Takie inwertery „przyboczne” muszą jednak mieć własny zestaw paneli solarnych/wiatrak, no chyba, że zakładamy, iż w razie czego przepniemy nasz główny zestaw. Ułatwieniem w takiej sytuacji może być przełącznik SolSafe – służący do automatycznego odłączania układu od sieci i dołączania inwertera wyspowego, który oszuka inwerter sieciowy (rozwiązanie zbliżone do układów SZR automatycznie włączających w domową sieć agregat spalinowy).

Taki inwerter wymaga jednak akumulatorów. Tym więcej, im więcej nasz dom w razie awarii prądu będzie go potrzebował. Akumulatory nie są w tym przypadku tylko źródłem energii (są nim, gdy promienie słoneczne są słabe), ale też buforem zdolnym do wchłonięcia dużej i nagłej energii gdy się rozpogodzi.

Akumulatory w dużej liczbie to jednak duże koszty i zajmowane miejsce. Nie jest to zatem rozwiązanie awaryjne dla każdego. Gdy awarie prądu zdarzają się rzadko, może się okazać, ze lepiej mieć w zapasie generator spalinowy, zwłaszcza, że może on działać też w nocy/zimą z taką samą mocą, jak w letni dzień.

Tryb Stand Alone

Niektóre inwertery sieciowe można przełączyć w tryb wyspowy (stand alone mode). Zakładając, że mamy zewnętrzny rozłącznik sieci, mogłoby się to wydawać rozwiązaniem idealnym. Lecz takie przełączenie wymaga obecności zasilania (czyli musielibyśmy wiedzieć wcześniej, że będzie odłączenie prądu z elektrowni) i przeprogramowania urządzenie – nie można tego zrobić jakimś przełącznikiem, a szkoda…

Inwertery hybrydowe

To urządzenia, które są podłączone zarówno do sieci, jak i do zestawu akumulatorów. Możemy je zaprogramować jak mają się zachowywać w różnych sytuacjach np. by w normalnym czasie brać energię głównie z paneli solarnych/wiatraka, w drugiej kolejności z sieci, a w ostateczności z akumulatorów – by jak najmniej je zużywać, a w sytuacji awarii najpierw z paneli, a później z akumulatorów. Urządzeniem, które bardzo mi się spodobało w zakresie własnego ustawiania takich scenariuszy jest Orvaldi Solar Infini o mocy 3kW (1-fazowe) lub 10kW (3-fazowe).

Dla mieszkania lub niedużego domu model 10kW może być wystarczający (mniejszy wymagałby podziału domowej instalacji na część ogólną, niezasilaną w razie awarii, i część zabezpieczoną maks właśnie 10kW, która miałaby zasilania w razie braku prądu). Dla większego domu jednak takie rozwiązanie już nie jest raczej przydatne, gdyż nie zasili np. pompy ciepła pobierającej moc 12kW (a tych inwerterów nie można łączyć równolegle by sumować dostępną moc).

Zbiór inwerterów

Inwertery SMA Sunny Island lub Schneider Electric Conext XW+ można łączyć w zestawy, by zsumować dostępną moc (pojedyncze urządzenia ma 6-8kW). Natomiast urządzenia pochodzące z Australii – Selectronic SP PRO mają moc do 20kW. Dodatkowo te modele są w stanie przepuścić przez siebie moc 15kW więcej (a Selectronic nawet do 60kW więcej), niż same generują. Czyli jeśli mamy przyłącze z elektrowni o przydziale mocy 60kW możemy do niego podłączyć taki inwerter, a do inwertera całą instalację domową (nawet jeśli zestaw paneli/wiatraków ma tylko kilka kW). To zatem teoretycznie idealne rozwiązanie, gdyby nie… cena. Nie każdy chce i może wydać 50-100 tys zł więcej za sam fakt posiadania rozwiązania awaryjnego. Tu też tańszy i bardziej wszechstronny byłby agregat spalinowy.

Niestety, powyższe fakty skłaniają do głównego wniosku, że próba uczynienia z energii odnawialnej rozwiązania awaryjnego, na wypadek awarii sieci nie jest w typowych polskich warunkach optymalna, opłacalna ani wygodna. Dlatego właśnie artykuł ma właśnie taki tytuł, a nie np. „jak zapewnić sobie energię odnawialną w razie awarii prądu”… – nie mam w zwyczaju polecać rozwiązań, które choć technicznie dobre, to ekonomicznie nie są uzasadnione.

PS. Znacznie więcej wiedzy znajdziesz w moim nowym poradniku Jak zarobić na energii odnawialnej?