Ostrovní systém pro chatu: návrh krok za krokem

Na chalupě po dědovi nebyla elektřina a přípojka by stála víc než celý ostrovní systém. Postavil jsem tam sestavu, která zvládne světla, lednici, čerpadlo a nabíjení telefonů. Nezvládne rychlovarnou konvici a nikdy nebude — a právě tohle rozhodnutí, co systém dělat nemá, bylo v celém návrhu nejdůležitější.

Postup návrhu

1. Sepište spotřebiče s příkonem a odhadovanou dobou provozu za den.
2. Spočítejte denní spotřebu ve watthodinách zvlášť pro léto a pro zimu.
3. Určete období provozu — sezonně jaro až podzim, nebo celoročně.
4. Navrhněte baterii na dva až tři dny autonomie.
5. Navrhněte výkon panelů podle nejhoršího měsíce provozu.
6. Zvolte měnič podle špičkového odběru, ne průměrného.
7. Doplňte regulátor nabíjení, jištění a rozvaděč.

Bilance spotřeby

Spotřebič	Příkon	Doba	Spotřeba/den
LED osvětlení	40 W	4 h	160 Wh
Lednice (roční průměr)	—	—	300–500 Wh
Čerpadlo	600 W	0,3 h	180 Wh
Notebook, telefony	60 W	3 h	180 Wh
TV, rádio	70 W	2 h	140 Wh
Celkem			zhruba 1,1 kWh

Tepelné spotřebiče do ostrovního systému nepatří. Konvice, přímotop, bojler nebo vařič spotřebují za pár minut tolik, co zbytek domácnosti za den. Na vaření se používá plyn, na ohřev vody plyn nebo termický kolektor, jak zmiňuju v článku o solárních kolektorech.

Dimenzování baterie

Kapacita = denní spotřeba × dny autonomie ÷ využitelná hloubka vybití ÷ účinnost.

Pro spotřebu 1,1 kWh, dva dny autonomie, LiFePO4 s hloubkou vybití 90 % a účinností 90 % vychází zhruba 2,7 kWh. V praxi se volí nejbližší vyšší standardní kapacita.

• LiFePO4 je dnes standard i pro chaty — vyšší cena, ale několikanásobná životnost, viz rozdíly mezi LiFePO4 a NMC.
• Olověné trakční baterie mají smysl při minimálním rozpočtu, ale snesou jen zhruba poloviční hloubku vybití a mají krátkou životnost.
• Mráz je zásadní problém. Nabíjení lithiové baterie pod nulou je nepřípustné; buď zvolte systém s vyhříváním, nebo baterii přes zimu odvezte.

Dimenzování panelů

Pro celoroční provoz se výkon počítá podle prosince, kdy je v našich podmínkách výroba zhruba desetina červnové. To vede k tomu, že celoroční ostrovní systém má výrazně předimenzované pole vůči letní potřebě — a přesto v zimě nemusí stačit.

Provoz	Orientační výkon na 1 kWh denní spotřeby
Sezonní (duben–září)	zhruba 0,3–0,4 kWp
Celoroční s doplňkovým zdrojem	zhruba 0,5–0,8 kWp
Celoroční bez doplňkového zdroje	1 kWp a víc, často nereálné

U celoročního provozu se proto téměř vždy doplňuje elektrocentrála nebo jiný zdroj pro zimní měsíce. Sklon panelů se u ostrovních systémů volí strmější než u síťových — 50 až 70° zlepší zimní zisky a sníží držení sněhu, jak vysvětluju v článku o orientaci a sklonu panelů.

Regulátor nabíjení a měnič

• MPPT regulátor místo levnějšího PWM — vytěží z panelů výrazně víc, hlavně za slabého světla.
• Měnič volte podle špičkového odběru včetně rozběhových proudů čerpadel; sinusový, ne s modifikovaným průběhem.
• Vlastní spotřeba měniče v pohotovostním režimu je u malých systémů významná — hledejte model s nízkou klidovou spotřebou nebo s úsporným režimem.
• Napětí systému 12 V pro nejmenší sestavy, 24 nebo 48 V pro větší; vyšší napětí znamená nižší proudy a tenčí kabely.

Bezpečnost a předpisy

I ostrovní systém je elektrické zařízení a podléhá požadavkům na bezpečnost. Instalaci pevných rozvodů a revizi nechte na odborníkovi, viz článek o revizi a dokumentaci. Jištění na stejnosměrné straně a ochrana proti přepětí platí stejně jako u síťových instalací, jak popisuju v článku o kabeláži, konektorech a jištění.

Kdy raději přípojku

Pokud je vedení v dosahu desítek metrů a chalupu užíváte celoročně, vychází přípojka obvykle lépe — jak cenou, tak komfortem. Ostrovní systém dává smysl tam, kde je přípojka nedostupná nebo neúměrně drahá, u sezonního užívání a všude, kde je majitel ochoten přizpůsobit chování dostupné energii.

Poslední rada: navrhněte systém s rezervou v kabeláži a regulátoru, aby šel později rozšířit. Skoro každý ostrovní systém, který jsem viděl, se během tří let rozrostl — protože se najde ještě jedna věc, kterou by tam člověk rád měl.