FVE na ohřev TUV a úprava bojlerů Dražice řady OKCE

K experimentům s fotovoltaikou jsem se odhodlával už několik let, ale pořád mi moc nedávalo smysl dávat solární panely na střechu. Poměrně vysoké vstupní náklady a s tím spojená nejistá návratnost mi nedávaly moc smysl budovat fotovoltaickou elektrárnu na střeše rodinného domu. Hotová řešení od firem, kde kolikrát marže dosahovaly i 100% nákladů za materiál také nedávala moc smysl. Po letech tápání jsem se rozhodl, že zkusím fotovoltaiku svépomocí. Po dalších úvahách, zda energii akumulovat do baterií nebo rovnou spotřebovávat jsem se nakonec rozhodl pro ohřev teplé užitkové vody. Aby však solární elektrárna měla i případné další využití, pro případ, že bych se rozhodl pro jiné zapojení, zvolil jsem systémové napětí 240V DC. Volba tedy padla na 7ks panelů s výkonem 400 Wp s výstupním napětím 34 V zapojených do série. Celkový výkon sestavy činí 2,8 kWp. Na panely jde pak jednoduše připojit například spínaný zdroj s funkcí UPS (ovšem pozor na velikost filtrační kapacity na vstupu – nepřipojovat, je-li větší než 100 µF) bez nutnosti použití střídačů a dalšího vybavení a dobíjet s ním tak například olověné akumulátory nebo lze přetoky využít pro připojení dalšího topného tělesa nebo například topných obrazů a přitápět si ve dnech, kdy sice svítí sluníčko ale jinak je chladno. Začal jsem tedy zjišťováním co a jak. Naštěstí jsem vlastníkem dvou bojlerů řady OKCE, kde je úprava na solár velmi snadná. Veškeré montážní otvory na druhý termostat jsou už v panelu bojleru připravené. Jedinou (a jak později popíšu tak i docela zásadní) slabinou je nutnost buď úpravy stávajícího, nebo zakázkové výroby topného tělesa. Úprava spočívá v doplnění druhého okruhu pro fotovoltaický ohřev vody. Budeme tak potřebovat ještě jednu komplet kabeláž do bojleru, druhý termostat a upravené topné těleso. Topné těleso má dvě spirály (v mém případě po 1 kW). První okruh zůstane v původním zapojení a druhý je přidaný pro solární panely.

 

Celkové zapojení

Výstup ze 7 ks sériově zapojených solárních panelů je přivedený přes DC wattmetr na pojistkovou skříňku (zde pozor, musí jít o pojistky speciálně určené pro FVE) a z pojistkové skříňky na přepěťovou ochranu. Z přepěťové ochrany je výstup panelů přivedený na vstup regulátoru BEL. Z regulátoru je jeden výstup připojený na dvojici paralelně zapojených upravených bojlerů a druhý výstup je přivedený na zásuvku, odkud lze odebírat přetoky v případě, že jsou oba bojlery nahřáté na požadovanou teplotu.

 

Topné těleso a zkušenosti s firmou DZ Dražice

První moje experimenty začaly s úpravou topného tělesa. Pro svoje potřeby jsem řešil, jak vyrobit těleso s výkonem 2x1 kW. Jeden okruh by byl pro napájení ze sítě a druhý pro ohřev z FVE. Na internetu jsem zjistil, že sériově vyráběné těleso do bojlerů řady OKCE obsahuje dvě spirály o výkonu 1kW zapojené paralelně. U tělesa tedy stačí rozmotat přívody obou spirál a každou přivést na extra svorku a tady byl první kámen úrazu. Tovární příruba má v základu jenom dvě svorky s tím, že jde doplnit ještě třetí. Zapojením bych tedy získal spirálu s výkonem 2x1 kW ale se společným středem pro FVE a síť. Při pohledu do schématu regulátoru jsem usoudil, že toho řešení by mohlo způsobovat problémy (mohlo by dojít de facto k přemostění jednoho z tranzistorů na výstupu regulátoru přes zemní smyčku). Začal jsem se tedy shánět po čtyřvývodové přírubě topného tělesa. Obrátil jsem se tedy na firmu DZ dražice, kde jsem v nabídce našel přímo tělesno vhodné pro FVE akorát problém byl ten, že mělo sedm článků a já potřeboval šest článků. Oslovil jsem tedy firmu DZ Dražice s dotazem na přírubu či výrobu vhodného tělesa. Odpověděli mi, že těleso co potřebuji, vyrobí za 504 Kč (nějaké podezřele levné, říkal jsem si, ale nevadí). Objednal jsem tedy 2ks a čekal. Nic se nedělo. Volal jsem tedy do Dražic a prý se můj e-mail někam ztratil. Odeslal jsem tedy dotaz znovu. Přišla tentokrát kalkulace již na 1500 Kč. Co se dá dělat, tělesa jsem potřeboval tak jsem je objednal. Pár dnů se nic nedělo a pak dorazil e-mail (tímto zdravím paní Vráblíkovou ze servisního oddělení), kde mi paní vysvětlovala, že odporovou zátěž nelze napájet stejnosměrným proudem a takové těleso prostě nelze vyrobit. Myslel jsem tedy, že si ze mě dělají legraci a následoval z mé strany e-mail, kde jsem paní vysvětlil, že topné spirále je opravdu jedno, jakým proudem se napájí a pokud firma DZ Dražice neví, jak takové těleso vyrobit tak ji zdarma své know-how rád sdělím. Následovala ignorace. Poslal jsem tedy doporučený dopis na vedení společnosti, ať mi laskavě ráčí odpovědět. Po asi týdnu se ozval technik a sdělil mi, že toto těleso zkrátka neumí vyrobit a nejsou schopni dodat ani samotnou čtyřvývodovou přírubu a odkázal mne na firmu Eltop. Tam sice výroba a dodání trvalo více jak měsíc a cena přes 1500Kč za kus ale tělesa jsou doma. Kdo tedy nechcete ztrácet čas a nervy s firmou DZ Dražice tak doporučuji zakoupit těleso rovnou u firmy Eltop.

 

Čtyřvývodové topné těleso 2x1000 W/230 V

 

MPPS regulátor BEL

Regulátor slouží k tomu, aby nedocházelo k opalování kontaktů při rozepnutí termostatu, a hlídá optimální křivku výkonu solárních panelů. Na výstupu regulátoru je 230V s trapézovým průběhem.  Kdo chce ještě ušetřit, může regulátor nahradit třífázovým stykačem se zapojenými kontakty do série přemostěnými zhášecím kondenzátorem, ovšem bude potřeba trochu upravit zapojení bojleru a toto řešení bude mít horší účinnost. Regulátor BEL asi netřeba představovat. Na internetu je popsán dokonale a je i k dispozici návod ke stažení. Z ekonomických důvodů jsem volil stavebnici, Dávejte však pozor. Zřejmě každá stavebnice bude co do přiložených součástek co kus, to originál. V mojí soupravě například chyběly všechny šroubky na uchycení tranzistorů k chladiči a i šrouby na uchycení chladiče samotného. Přebývala naopak jedna LED dioda a v sadě bylo místo 5 ks rovných 25 ks slídových podložek. Jak regulátor nastavit je podrobně popsáno v přiloženém návodu k použití. Cena je nějakých 2500 Kč (sestavený pak stojí asi 4700 Kč a hotový v krabici asi 5700 Kč). Sestavení a oživení proběhlo více méně bez problémů. Problémy nastaly až po prvotním spuštění v ostrém provozu pod plnou zátěží. Díky nedostatečnému chlazení došlo po cca 15 minutách provozu k proražení tranzistorů T7 a T8 (H20ER5). Musel jsem tedy objednat nové a doplnit aktivní chlazení. Po jejich výměně už je vše v pořádku.  Důrazně tedy doporučuji doplnit regulátor aktivním chlazením!! Regulátor jsem vestavěl do hliníkové krabice, kterou jsem získal odkupem z demontáže obecního rozhlasu.

Regulátor BEL

 

Solární panely

Jak už bylo zmíněno v úvodu, zdroj elektrické energie tvoří 7 ks monokrystalických solárních panelů značky Risen energy s výkonem 400 Wp zapojených do série. Solární panely mají jmenovité výstupní napětí 34 V a zkratový proud 12,3 A. Výstupní napětí naprázdno celého stringu je tak cca 280 V a se zátěží cca 245 V. Jak jsem již popisoval v úvodu, je v plánu využívat přetoky k napájení případných dalších spotřebičů přes spínaný zdroj (s malou kapacitou na vstupu) nebo přetoky využívat k vytápění pomocí topné desky v zimě ve dnech, kdy bude svítit sluníčko.

 

 

Ostatní materiál a náklady

Další materiál, který bude potřeba, jsou DC pojistky určené pro fotovoltaiku (dimenzované na vyšší proud, než je maximální proud z FVE – pojistky zde plní spíše funkci odpojovače), DIN lišta, přepěťová ochrana, panelový DC voltmetr s wattmetrem + zdroj (lze levně koupit na Aliexpressu – hledejte podle klíčových slov 300 V DC battery capacity tester, jako zdroj pro wattmetr jsem použil zvonkový transformátor s můstkovým usměrňovačem), propojovací kabeláž a montážní materiál na střechu (kupován v eshopelektronika.cz). U DC wattmetru z Aliexpressu dejte ještě pozor – wattmetr bude mít pravděpodobně společný mínus pól s bočníkem. Celkové náklady dělají nějakých 56 000Kč (35 000 Kč panely, 12 000 Kč montážní materiál, 3500 Kč tělesa, 2500 Kč regulátor a 3 000 Kč zbytek). Návratnost jsem vypočítal podle údajů o denní spotřebě za teplou vodu mého kolegy, který již fotovoltaiku vlastní, při ceně 6 Kč/kWh na nějakých 8 let (bral jsem v potaz zimní měsíce, kdy fotovoltaika vyrábí minimum). Do nákladů samozřejmě není započítána práce. Jak moc se vyplatí nebo nevyplatí fotovoltaickou elektrárnu pořizovat, si musí každý spočítat sám. Za mě, pokud se dělá svépomocí tak návratnost je v řádech let, pokud ji instaluje firma s patřičnou přirážkou tak je návratnost velmi sporná.

3. 6. 2023 Spuštění FVE

3. 7. 2023 K dnešnímu dni spotřebováno 152 kWh (912 Kč)

3. 8. 2023 K dnešnímu dni spotřebováno 291 kWh (1746 Kč)

3. 9. 2023 K dnešnímu dni spotřebováno 421 kWh (2526 Kč)

3. 10. 2023 K dnešnímu dni spotřebováno 542 kWh (3252 Kč)

3. 11. 2023 K dnešnímu dni spotřebováno 644 kWh (3864 Kč)

3. 12. 2023 K dnešnímu dni spotřebováno 702 kWh (4212 Kč)

3. 1. 2024 K dnešnímu dni spotřebováno 750 kWh (4500 Kč)

3. 2. 2024 K dnešnímu dni spotřebováno 828 kWh (4968 Kč)

3. 3. 2024 K dnešnímu dni spotřebováno 920 kWh (5520 Kč)

3. 4. 2024 K dnešnímu dni spotřebováno 1057 kWh (6342 Kč)

3. 5. 2024 K dnešnímu dni spotřebováno 1212 kWh (7272 Kč)

3. 6. 2024 K dnešnímu dni spotřebováno 1351 kWh (8106 Kč)

Závěr

Za rok provozu fotovoltaická elektrárna ušetřila svým provozem 1,351 MWh elektrické energie, což dělá 8106 Kč. Teoretická návratnost při ceně 6 Kč/kWh tak vychází přibližně na 6 let a 10 měsíců. Pokud tedy na elektrárně nic neodejde tak návratnost vychází ještě pod předpokládanou dobu. Pokud bych se však rozhodl realizovat fotovoltaickou elektrárnu nyní (rok 2024), kdy je cena panelů poloviční tak vychází návratnost ještě mnohem kratší.  Závěrem lze tedy říci, že ohřev vody pomocí fotovoltaiky smysl má. Dlouhodobým měřením jsem ještě zjistil, že tříčlenná domácnost na večerní sprchování teplou vodou spotřebuje minimálně 120 kWh elektrické energie za měsíc. Fotovoltaická elektrárna mi plně pokryla spotřebu teplé vody od března do září. Měsíční výtěžnost fotovoltaiky je v tabulce níže. Měsíce, ve kterých je teoreticky možné shodit jistič distribuční sítě jsou vyznačeny zeleně a měsíce, ve kterých je zapotřebí odebírat část energie z distribuční sítě jsou červeně.

Grafické znázornění měsíční výtěžnosti elektrické energie z fotovoltaiky je v grafu níže.

 

 

 

 

 

Jan Bednář