Nízkonapěťové a vysokonapěťové bateriové systémy

Při výběru úložiště jsem se dostal do bodu, kde měly dvě nabídky stejnou kapacitu, stejnou chemii i podobnou cenu, ale jedna měla na štítku 51,2 V a druhá 204 V. Zeptal jsem se, v čem je rozdíl, a dostal odpověď, že „to je jedno, důležitá je kapacita“. Není to jedno.

Proč napětí rozhoduje

Energie je součin napětí, proudu a času. Když potřebujete z baterie dostat 5 kW, musí systémem protéct proud odpovídající napětí:

Napětí systému	Proud při výkonu 5 kW	Typický průřez kabelu
48 V	asi 104 A	35–50 mm²
102 V	asi 49 A	10–16 mm²
204 V	asi 25 A	6–10 mm²
400 V	asi 13 A	4–6 mm²

Ztráta ve vedení roste s druhou mocninou proudu. Nízkonapěťový systém proto potřebuje mohutné kabely, pořádné šroubované spoje a krátkou vzdálenost mezi baterií a měničem. Když se u 48V systému natáhne kabel o pět metrů navíc v poddimenzovaném průřezu, ztráty i oteplení spojů rostou rychle.

Nízkonapěťové systémy (obvykle 48 V)

• Bezpečnější na dotek. Napětí je pod hranicí, která se považuje za bezpečnou pro stejnosměrný proud, takže manipulace je méně riziková.
• Široká nabídka. Standard 48 V používá většina bateriových střídačů i ostrovních systémů, takže kompatibilita bývá lepší.
• Snadné rozšiřování paralelním připojením dalších modulů. Přidání pátého modulu k existujícím čtyřem bývá otázka propojení a přenastavení BMS.
• Nevýhoda: vysoké proudy, silné kabely, vyšší nároky na jističe a odpojovače, vyšší ztráty.
• Nevýhoda: omezený maximální výkon. Nad zhruba 10 kW se systém stává nepraktickým.

Vysokonapěťové systémy (150–600 V)

• Nízké proudy, tenčí kabely, nižší ztráty v propojení.
• Vyšší dostupný výkon — snadno 10 kW a víc, což ocení domácnost s indukční deskou, tepelným čerpadlem a wallboxem.
• Lepší účinnost s hybridním měničem, protože napětí baterie je blízko napětí stringu a konverze je menší. Souvislost popisuje text o hybridním měniči a bateriovém střídači.
• Nevýhoda: nebezpečné napětí. Manipulace patří výhradně odborníkovi, systém musí mít odpojovač a jasné značení.
• Nevýhoda: rozšiřování je vázané na řadu modulů od téhož výrobce a často na stejnou výrobní sérii.

Rozšiřitelnost v praxi

Tohle je bod, kde se nejčastěji naráží. Přidat modul do existujícího systému po třech letech znamená spojit staré a nové články do jednoho celku. U vysokonapěťových systémů se moduly řadí sériově, takže starší modul s nižší kapacitou omezí celou řadu — podobně jako zastíněný panel omezí string.

U nízkonapěťových systémů s paralelním řazením je situace mírnější, protože každý modul má vlastní BMS a přispívá podle svých možností. I tam ale výrobci obvykle omezují rozdíl ve stáří modulů na dva roky.

Praktický důsledek: rozhodněte se pro cílovou kapacitu hned, nebo si aspoň ověřte podmínky pozdějšího doplnění. Postup rozšiřování rozebírá text o rozšíření stávající elektrárny.

Bezpečnostní požadavky

	48 V	Nad 120 V DC
Dotykové nebezpečí	nízké	vysoké
Odpojovač DC	doporučen	povinný
Značení a piktogramy	doporučeno	povinné
Riziko stejnosměrného oblouku	nižší	vyšší
Manipulace laikem	omezeně	vyloučena

Stejnosměrný oblouk je nebezpečnější než střídavý, protože proud neprochází nulou a oblouk se sám nezhasí. To je jeden z důvodů, proč patří k vysokonapěťovým systémům pořádné odpojovací prvky — souvislosti popisuje článek o požární bezpečnosti a rychlém odpojení.

Jak se rozhodnout

1. Kapacita do 10 kWh, výkon do 5 kW, dodatečná montáž k existující FVE → nízkonapěťový systém.
2. Nová instalace s hybridním měničem, kapacita nad 10 kWh → vysokonapěťový systém.
3. Chata, ostrovní systém, vlastní stavba → nízkonapěťový, kvůli dostupnosti komponent a bezpečnosti při svépomocné práci.
4. Dům s wallboxem a tepelným čerpadlem → vysokonapěťový kvůli výkonu.

Na co se zeptat

Kromě napětí si nechte potvrdit maximální trvalý nabíjecí a vybíjecí výkon, ne jen špičkový. Špičkový výkon platí často jen desítky sekund a v datasheetu je uvedený větším písmem. Rozdíl mezi kapacitou a dostupným výkonem rozebírá text o kapacitě, DoD a SoC — a je to údaj, který rozhoduje o tom, jestli vám baterie utáhne troubu a varnou desku zároveň.

Vzdálenost mezi baterií a měničem

Umístění baterie se plánuje spolu s měničem, ne odděleně. Délka propojení má u nízkonapěťových systémů zásadní vliv na ztráty i na cenu kabelu.

Vzdálenost	Systém 48 V	Systém 200 V
do 1 m	bez problému	bez problému
1–3 m	silný kabel, přijatelné	bez problému
3–5 m	velmi silný kabel, drahé	přijatelné
nad 5 m	nedoporučeno	podle výpočtu

Výrobci obvykle stanoví maximální délku propojení v návodu a její překročení je důvodem ke ztrátě záruky. Pokud je jediné vhodné místo pro baterii daleko od měniče, je to argument pro vysokonapěťový systém — nebo pro přesunutí měniče blíž k baterii.