Když mi v lednu přišlo vyúčtování na elektřinu s doplatkem, začal jsem uvažovat,
jak by bylo možné snížit výdaje za elektřinu. Prvním krokem byla výměna
žárovek za jejich LED verze. Dále jsem se začal zajímat o možnost výroby
elektřiny ze slunce.
Po shlédnutí některých videí, přečtení článků jsem se dozvěděl, že aktuálně
je možno na různé možnosti fotovoltaické elektrárny čerpat dotace, čímž by
se cena snížila. Otázkou ale zůstává, jaká by byla návratnost této investice,
i když nejde jen o návratnost, ale při vhodném zapojení také o zálohu v případě
výpadku elektrické energie ze sítě. Jedná se však o velkou investici, proto
jsem si chtěl nejdříve ověřit několik věcí:
- jaká je spotřeba na každé fázi a její průběh v čase (až se k tomu dostanu,
tak chci koupit 3x jednofázový wattmetr s impulsním výstupem, k tomu asi ESP32
a sbírat data v Raspberry Pi)
- jestli je střecha vhodná pro instalaci panelů (až se mi bude chtít, tak ráno,
během dne a večer zjistítm, jak moc stíní okolí)
- jaké různé okolnosti (ranní slunce, oblačnost, déšť, sníh, ...) ovlivní
množství vyrobené elektřiny (viz níže)
Dalším impulsem pro to, něco udělat, byla situace na začátku března -
počínající pandemie korona viru (teoretická možnost blackoutu) a také
důrazné doporučení zaměstnavatele na home office (zvýšená spotřeba elektřiny
doma). V tu dobu jsem již shlédl několik videí od
Willa Prowse (určitě doporučuji shlédnout). Měl jsem rozdělaný projekt
malé domácí UPSky,
který jsem se rozhodl trochu předělat na malou solární elektrárnu (místo
12V zdroje s baterií zapojit solární kontrolér). Objednal jsem proto přes
Aliexpress z Českých skladů (nakonec první dvě šla z Německa a třetí z Francie)
solární panely (2x 100Wp),
MPPT 30A kontrolér (který se nakonec ukázal, že neumí MPPT a prodejce
vrátil peníze) a
1000W invertor. Dále jsem objednal přes Aukro (kvůli době doručení,
na Aliexpresu byly položky jen v Číně) konektory MC4, MC4 "rozdvojky",
2,5mm2 kabel a husí krk.
Po několika dnech jsem měl vše doma, tak jsem namontoval panely na domnělý jih (pak jsem se podíval do mapy, že jde spíše o jihozápad), protáhl husím krkem dvoulinku, venku zakončil konektory MC4 a uvnitř dutinkama. Panely jsem nejdřív zapojil paralelně. Zapojil jsem tedy (domnělý) MPPT kontroler ke (ne úplně vhodně zvolené, ale měl jsem ji doma) gelové 12V 45Ah baterii, následně zapojil solární panely a na výstup jsem zapojil původní UPSku. Vše začalo fungovat - při slunečném počasí se baterie nabíjela, v noci pak napájela spotřebiče (1x Raspberry Pi s 2,5" HDD). Z UPSky jsem použil sledování napětí a proudu na baterii a u spotřebičů. Rozdílem výkonů jsem pak dostal výkon dodávaný solárními panely.
Co vůbec bude elektrárna napájet? To byla hlavní otázka, aby to celé mělo
nějaký smysl. Jedna možnost byla tam připojit monitor, dokovací stanici,
počítač, ... a pokud bude baterie slabá, tak se vše přepojí do elektrické
sítě - což se mi moc nezamlouvalo. Při postupném sledování výše zmíněných videí
jsem objednal ze Španělska
ATS (přepínač zdroje - pokud je baterie dostatečně nabitá, napájí výstup z
invetoru, pokud klesne napětí na baterii, přepne během cca 10-16ms na napájení
z elektrické sítě).
Také po zapojení invertoru z něj i zdroje notebooku šlo slyšet nějaké cvakání -
následně jsem zjistil, že nedodává na výstupu sinusoidu (pure sine wave), ale
jakousi upravenou (modified sine wave), což prý není úplně ideální. Objednal
jsem tedy (ze Španělska) jiný
invertor, který by měl mít na výstupu už správnou sinusoidu.
Dalším poznatkem bylo, že kontrolér, který byl popsán, že umí MPPT, tak je
obyčejný PWM kontrolér. Reklamoval jsem to tedy u prodejce a dostal své peníze
zpět. Následně jsem objednal na více místech doporučovaný kontroler
Epever 3210AN s USB kabelem, teplotním senzorem a externím displejem MT50.
Důležitou komponentou, která chybí, je baterie. Pro potřeby solární elektrárny
je nejvhodnější LiFePo4, která je také relativně drahá (ale při zohlednění
využitelné kapacity a počtu cyklů však prý vychází levněji, než olověná
baterie). Také jsem zvažoval možnost, jestli koupit baterii hotovou (méně
práce, ale při levnějším řešení člověk často neví, co kupuje - kapacita,
použitý BMS, ...) anebo si ji z jednotlivých článků sestavit sám. Nakonec jsem
zvolil druhou možnost a dle ceny objednal 4ks
90Ah článků a cell monitor. Co se týká BMS, tak jsem zatím nic
neobjednal - zatím zkusím články zbalancovat a spoléhat na odpojení buď
ATS (invertor) anebo MPPT (12V spotřebiče). Jako BMS jsem nakonec
objednal 80A variantu.
Většinu komponent jsem si zvolil tak, aby šla elektrárna rozšířit. Zatím mne
napadají dvě možnosti rozšíření:
a) 12V - přidat 2ks solárních panelů (MPPT umí na 12V maximálně 390W) +
přikoupit x*4 články (zapojit pak x článků paralelně a ty pak po skupině 4
do série)
b) 24V - přidat 6ka solárních panelů (MPPT umí na 24V maximálně 780W) +
přikoupit lichý počet násobků 4 články a zapojit po x * 8 do série). Také by
byl nutný 24V invertor, případně DC-DC konvertor na 12V
| Položka | Cena |
| MPPT kontroler | 105 USD |
| 2x 100Wp solární panel | 155 USD |
| 2000W invertor | 78 USD |
| 4x 90Ah LiFePo4 článek | 209 USD |
| ATS | 82 USD |
| BMS | 34 USD |
| -------- | ------ |
| Celkem USD | 663 USD |
| Celkem Kč (25,5 Kč/USD) | 16907 Kč |
Přišel (i když jsem musel doplácet něco málo přes 1000 Kč - DPH + poplatek za vyřízení) nový MPPT (už opravdu) kontroler, který jsem hned zapojil místo starého. Vzhledem k tomu, že obsahuje i komunikační port, připojil jsem k němu nejdřív externí displej (MT50), ale vzhledem k tomu, že jsem z něj chtěl dostat i nějaká ta data. Následovalo tedy zkamarádění s Raspberry Pi (myslím, že první model, válel se mi ve skříni). Použil jsem následující návod a po troše hádání se (a instalaci minimalmodbusu) jsem to nějak rozchodil. Následovalo upravení skriptu, kde načítám hodnoty, které mě zajímají (viz tabulka) a jejich export do souboru, který je dostupný webovým serverem, aby mi jej následně mohlo stáhnout další Raspberry Pi, kde běží monitorovací systém Cacti, kde mám k dispozici různé grafy. Další den jsem použil displej (20x4 znaky), kde zobrazuju 1x za minutu aktuální hodnoty (až bude čas, zkusím to předělat na častější).
Invertor jsem původně objednal na konci března, vybral jsem možnost zaslání
ze Španělska (7 day delivery), tak jsem čekal, že do dvou týdnů by mohl být
doma. Po pár dnech prodejce poskytl tracking number, které ale ovšem
nefungovalo, tak po několika dalších dnech jsem napsal prodejci, aby číslo
zkontrolova, že jej nemohu dohledat. Odpověděl mi, že zboží ještě nezaslal
a bude zasláno 15. 4. Na můj dotaz, ze které země odpověděl, že z Německa.
Myslel jsem si, že chvíli zpožedění mě nezabije, tak jsem se prodejci 16.
ozval, jestli zboží bylo odesláno a chtěl po něm tracking number. Ujistil
mě, že zboží odeslal a tracking number poskytne ještě ten den nebo další.
Po dvou dnech jsem se opět připomněl a dozvěděl jsem se, že zboží nebylo
odesláno. Prý bude odesláno o víkendu 25. - 26. 4. z Polska. Už se mi to
moc nelíbilo, ale když už je to objednáno, tak počkám. Po tomto víkendu se
mi prodejce strašně omlouval, že zboží nebylo odesláno a bude odesláno 12.
května. Žádal jsem tedy prodejce slušně o vrácení peněz, na což mi bylo
odpovězeno, že mi zboží zašle. Vytvořil jsem tedy na Aliesxpresu "dispute"
s důvodem "no tracking information", což mi přišlo nejpodobnější tomu, co se
dělo. Prodejce mě žádal, abych to zrušil, že zboží zašle. Já trval na vrácení
peněz. Chtěl tedy po mě, abych to zrušil a vytvořil nový s důvodem, že zboží
nepotřebuju, což jsem odmítl. Naštěstí po několika dnech zasáhl Aliexpress,
který mi peníze vrátil. Objednal jsem tedy jiný invertor, který do
několika dní přišel.
Mezitím dorazily i mírně poškozené (oděrky, pomačkaný vnější obal) LiFePo4
články. Ty jsem zapojil do série a přidal BMS. Ještě chybí fusebox, tak jsem
zatím jen zapojil MPPT přímo na baterii (s 30A pojistkou) a k baterii přes
200A pojistku invertor. V MPPT kontroleru jsem ještě přenastavil kapacitu
baterie na 90Ah. Je to pár dnů, ale pozoruji, že pokud přestane svítit
slunce, tak v případě gelové baterie byl pokles napětí na baterii více, než
1V, někdy i 2. V případě LiFePo4 baterie se jedná o pokles několika desetin
voltu.
Před nějakou dobou mi přišly dva nové flexibilní 100Wp panely (stejné jako
dříve), po nějaké době jsem je zapojil - s konstrukcí na střechu mi pomohl
táta, zapojení jsem zvládl sám (zvolil jsem vždy 2 sériově a s dalšími dvěma
paralelně - napětí zůstane stejné, jen bude dvojnásobný proud). Do této
chvíle vše v pořádku. Ale když začalo více svítit sluníčko, tak jsem si všiml,
že kabely od kontroleru k baterii se něpěkně zahřívají, proto jsem musel
panely odpojit, kontroler připojit kabely s větším průřezem a pak bylo již vše
v pořádku.
Naopak méně příjemnou zkušeností bylo, když jsem, v dobré víře, chtěl
aktualizovat (apt dist-upgrade) Rasbperry na novější verzi jádra - to jsem
neměl dělat - po upgrade přestala fungovat komunikace s kontrolerem...
Po několika pokusech vše rozchodit (původní myšlenka byla mít místo dvou
Raspberry - jedno pro fotovoltaiku a druhé jako domácí úložiště, jen jedno),
jsem nakonec nainstaloval starší systém, kde vše fungovalo, jako doposud.
Nedávno jsem přepsal zapisování údajů do MySQL (MariaDB) databáze místo
ukládání do souborů (při přepisování to pak občas vracelo nulové hodnoty).
Dále jsem na základě určitých podmínek napsal skript, který zapne (při větším
napětí anebo výkonu solárních panelů, než je určitá mez, po dobu 4 po sobě
jdoucích minut) anebo vypne (obdobná podmínka, pokud po dobu 4 po sobě
jdoucích minut je napětí nižší, než nějaká mez) invertor. Ale další den mi
odešla SD karta (asi 10 let stará, cca 5 let běžela 24x7). Zálohu jsem sice
našel, ale byla skoro půl roku stará, tak jsem si procvičil psaní skriptů
v Pythonu znovu... Hned tu noc, co jsem to přepsal, tak jsem vytáhl SD kartu
a udělal její zálohu.
Po nějaké době provozu jsem si ze dřeva vyrobil box, do kterého jsem namontoval
jednotlivé komponenty - viz následující foto.
Předpoklad 1kWh = 4 Kč
| rok | měsíc | výroba [Wh] | Cena [Kč] |
| 2020 | 1 | 0 | 0 |
| 2020 | 2 | 0 | 0 |
| 2020 | 3 | 0 | 0 |
| 2020 | 4 | 17136 | 69 |
| 2020 | 5 | 16427 | 66 |
| 2020 | 6 | 15472 | 62 |
| 2020 | 7 | 14686 | 59 |
| 2020 | 8 | 27981 | 112 |
| 2020 | 9 | 14407 | 58 |
| 2020 | 10 | 15713 | 63 |
| 2020 | 11 | 10209 | 41 |
| 2020 | 12 | 2543 | 10 |
| Celkem 2020 | 134574 | 540 | |
| 2021 | 1 | 9427 | 38 |
| 2021 | 2 | 16558 | 66 |
| 2021 | 3 | 29350 | 117 |
| 2021 | 4 | 30816 | 123 |
| 2021 | 5 | 35164 | 141 |
| 2021 | 6 | 48427 | 194 |
| 2021 | 7 | 42742 | 171 |
| 2021 | 8 | 34320 | 137 |
| 2021 | 9 | 31284 | 125 |
| 2021 | 10 | 28316 | 113 |
| 2021 | 11 | 10756 | 43 |
| 2021 | 12 | 3973 | 16 |
| Celkem 2021 | 321133 | 1284 | |
| 2022 | 1 | 10170 | 41 |
| 2022 | 2 | 19649 | 79 |
| 2022 | 3 | 32000 | 128 |
| 2022 | 4 | 31910 | 128 |
| 2022 | 5 | 42557 | 170 |
| 2022 | 6 | 43300 | 173 |
| 2022 | 7 | 40927 | 164 |
| 2022 | 8 | 34387 | 138 |
| 2022 | 9 | 27583 | 110 |
| 2022 | 10 | 25831 | 103 |
| 2022 | 11 | 10281 | 41 |
| 2022 | 12 | 3251 | 13 |
| Celkem 2022 | 321846 | 1288 | |
| 2023 | 1 | 7953 | 32 |
| 2023 | 2 | 11679 | 47 |
| 2023 | 3 | 23533 | 94 |
| 2023 | 4 | 26460 | 106 |
| 2023 | 5 | 38331 | 153 |
| 2023 | 6 | 39679 | 159 |
| 2023 | 7 | 39677 | 159 |
| 2023 | 8 | 27915 | 112 |
| 2023 | 9 | 26323 | 105 |
| 2023 | 10 | 17268 | 69 |
| 2023 | 11 | 7114 | 28 |
| 2023 | 12 | 4620 | 18 |
| Celkem 2023 | 270552 | 1082 | |
| 2024 | 1 | 6875 | 28 |
| 2024 | 2 | 9299 | 37 |
| 2024 | 3 | 19701 | 79 |
| 2024 | 4 | 26071 | 104 |
| 2024 | 5 | 0 | |
| 2024 | 6 | 0 | |
| 2024 | 7 | 0 | |
| 2024 | 8 | 0 | |
| 2024 | 9 | 0 | |
| 2024 | 10 | 0 | |
| 2024 | 11 | 0 | |
| 2024 | 12 | 0 | |
| Celkem 2024 | 61946 | 248 | |