Na co si dát pozor u FV ohřevu vody

"Nové" jsou především dotace Nová Zelená Úsporám Light, které rozvířily vody této oblasti fotovoltaiky. Tím se zabýváme už přes deset let a celou tu dobu jsme stáli částečně ve stínu elektráren, baterek, velkých výkonů a podobně, přestože FV ohřev vody má spoustu výhod - pracuje v ostrovním režimu a tedy nepotřebuje propojení se sítí se všemi technickými a administrativními souvislostmi, z velké části pokryje jednoho z největších “žroutů energie v domácnosti”, je nejlevnější akumulací obnovitelné energie a v neposlední řadě je spotřeba teplé vody velmi stabilní, a tak lze systém velmi efektivně nadimenzovat.

 

 

Chcete-li se o problematice technické úrovně měničů pro FV ohřev vody dozvědět více, přihlaste se na náš bezplatný webinář

 

 

S NZÚ Light, tedy dotacemi, které mohou až ze 100% pokrýt náklady na systém, se na trh dostala spousta zařízení, která nějakým způsobem ostrovní ohřev vody umožňují, ale jejichž hlavním parametrem je obvykle cena a tedy kolik z devadesáti tisíc realizační firmě zůstane po splnění velmi jednoduchých podmínek. Ty se sice zhruba po půlroce lehce zpřísnily, ale i tak stále umožňují, aby jimi prokličkovala i zařízení o poměrně nízké technické úrovni a bohužel zákazníci a někdy i instalační firmy nevidí, nebo nechtějí vidět, co za peníze SFŽP kupují či prodávají. Pokusíme se vysvětlit, se kterými “nešvary” se lze u některých měničů setkat a proč byste se jim měli (v některých případech i na míle) vyhnout.  

 

Zásuvky

Nejviditelnějším prvkem, který nemá na měničích pro FV ohřev vody co dělat, je zásuvka. Ta, do které můžete připojit nabíječku na telefon, fén, televizi nebo počítač. Obyčejná zásuvka. Ta je totiž zkonstruována a testována, stejně jako všechny spotřebiče které jdou do ní připojit, na přesně normou definované parametry sítě - 230V / 50Hz a sinusový průběh. Je to trošku složitější, napětí i kmitočet má povolené tolerance, ale do těch se rozhodně nevejde tzv. “modifikovaný sinus” nebo “trapézový signál”, který produkuje drtivá většina měničů pro FV ohřev vody. Takový “modifikovaný sinus” z měniče pro FV ohřev vody nemá s opravdovou sinusovkou nic společného a pokud jej pustíte do běžných spotřebičů, hrozí jejich poškození, zničení, požár.

Že je na měniči u zásuvek štítek “Pouze pro připojení bojleru” nehraje roli - co když zásuvku bude chtít použít někdo potmě, někdo nevidomý, cizinec nebo dítě, těm žádný nápis ani štítek nepomůže. Takže pokud uvidíte na měniči zásuvku či zásuvky, máte jistotu, že nesplňuje evropské normy, je nebezpečný a neměl by se prodávat! 

 

 

Napětí

Ale i podle dalších vnějších znaků lze poznat, že je měnič nebezpečný a dokonce svědčí o technické úrovni výrobce - třeba podle typového štítku. Na něm se můžete dočíst i hodnotu výstupního napětí - tedy napětí, kterým se napájí přes termostat a tepelnou pojistku topné těleso bojleru. Termostaty, tepelné pojistky a topná tělesa jsou vyráběna a testována  pro nominální napětí sítě 230V (+/- 10%)!

Napětí z měniče může být až o 100V vyšší! I toto je laicky rozpoznatelný důkaz, že se jedná o výrobek nebezpečný a neměl by se prodávat!

 

 

Průběh

Tzv. “modifikovaný sinus” je jen hezčí název pro obdélníkový signál s pauzou na nulovém napětí. Střídavého průběhu se v síti používá z několika důvodů a jedním z nich je snazší možnost spínání a rozpínání mechanickými kontakty. Stejnosměrný proud má totiž tendenci při rozpínání mezi kontakty vytvářet tzv. “elektrický oblouk”. Elektrickou svářečku zná asi každý - to bodavé světlo mezi elektrodou a svářeným materiálem je právě elektrický oblouk. Ten se ale ve vypínačích, relátkách, termostatech a tepelných pojistkách nehodí - rychle by opálil nebo úplně upálil kontakty a spínač by byl nefunkční. Jen díky tomu, že síťový proud stokrát za sekundu projde nulou může mezi kontakty el. oblouk hořet jen chviličku a kontaktům neublíží. Kontakty termostatů a tepelných pojistek v bojlerech jsou konstruovány pro sinusový průběh a napětí 230V +/- 10%, při kratším setrvání v nule, rychlém nárůstu napětí opačné polarity nebo při vyšším napětí nemusí el. oblouk zhasnout vůbec, nebo může hořet déle a opalovat kontakty mnohem rychleji než při sinusovém průběhu. 

“Modifikovaný sinus” navíc není definován žádnou normou, takže ani není možné při tomto průběhu termostaty a tepelné pojistky testovat, posuzovat bezpečnost, garantovat životnost a tedy i informace o výstupním průběhu “modifikovaný sinus” říká, že měnič je potenciálně nebezpečný!   

 

   

Na levém obrázku je jak by “modifikovaný sinus” měl vypadat, na pravém obrázku jak reálně vypadá podle jednoho z výrobců běžně prodávaných měničů pro FV ohřev vody. Není to rozhodně ani “sinus”, ani “modifikovaný”. Jak dlouho vydrží pracovat termostat v bojleru než se mu svaří kontakty je ve hvězdách. Teplotní pojistka je řešena podobně, jen rozpíná oba póly současně, ale protékající proud rozpínají rovněž mechanické kontakty. 

 

Ochrana

 

Asi se všichni shodnou na tom, že nejdůležitější vlastností jakéhokoli výrobku je jeho bezpečnost. Může být sebekrásnější, sebevýkonnější, sebelevnější, ale pokud není bezpečný, tak prostě na trh nepatří. Bezpečnost je, nebo by alespoň měla být automatická a nekompromisní vlastnost všech výrobků. Ochranu před nebezpečným dotykem upravuje mnoho technických norem, které poskytují návod, jak dosáhnout toho, aby byl výrobek bezpečný. Bohužel se lze na trhu běžně setkat s výrobky, které technické normy nedodržují, přestože mají na sobě značku CE, která prokazuje shodu s evropskými normami. Jak je to možné? Je to proto, že tzv. “prohlášení o shodě”, tj. dokument, ve kterém jsou vyjmenovány normy, se kterými je výrobek ve shodě, vystavuje sám výrobce, nebo firma, která výrobek uvedla na trh. Není žádná povinnost tuto shodu prokazovat někde ve zkušebně či u jiné nezávislé odborné autority a tak se prohlášení o shodě a značka CE občas ocitne i na výrobku, který si to nezaslouží. 

Kromě už zmíněných zásuvek nebo nesinusového výstupního průběhu s nevyhovujícím napětím se lze v některých měničích setkat i s trestuhodným nepospojováním vodivých částí přístupných dotyku, malými izolačními vzdálenostmi, s nevhodnou volbou součástek a podobnými technickými hříchy, které činí spotřebič nebezpečným. Co se stane v pračce, když se v ní například předře fázový vodič a dotkne se kovového krytu? Vyhodí pojistky. Co se ale stane, když k tomu dojde u levného měniče pro FV ohřev vody? Nic. Pouze se na krytu objeví nebezpečné napětí a čeká, až se ho někdo dotkne. Třeba Vaše dítě nebo babička. Ochranné pospojení je jen jedním z mnoha ochranných opatření, která činí přístroj bezpečným i když se něco porouchá. Jsou to ale zároveň opatření, která stojí peníze a zvedají cenu výrobku. Zázraky se nedějí a některé věci prostě ošidit nelze, zázračná cena bývá jedním z indikátorů technické úrovně výrobku.

 

     

 

Možnost průrazu DC na výstup

 

Jedním z častých podcenění rizik u levných měničů je absence ochrany proti průrazu napětí z FV panelů na výstup - tedy do bojleru. Většina měničů produkujících “modifikovaný sinus” obsahuje tzv. H -můstek, tedy čtveřici spínacích prvků (obvykle tranzistorů), přičemž dva a dva na střídačku spínají DC napětí z panelů na výstup, tedy přes termostat a tepelnou pojistku na topné těleso bojleru. Tím, že se dva páry spínačů střídají, připojují panely k bojleru v opačných polaritách a tak na výstupu vzniká průběh zvaný “modifikovaný sinus”. V lepším případě jsou mezi změnou polarity všechny spínače chvilku rozepnuty, na výstupu je nulové napětí, přestane protékat proud a elektrický oblouk mezi kontakty při rozepnutí má šanci zhasnout, ale bohužel to neplatí u všech výrobců. Může se ale stát, že se tranzistory prorazí a zůstanou sepnuty na trvalo. Může k tomu dojít třeba při přepětí, například při nedalekém úderu blesku, nebo jen únavou součástky, to se taky stává, přece jen spínají dlouhodobě kilowatty.

No a když se dva protilehlé tranzistory prorazí, tak se na výstup trvale připojí DC napětí z panelů a to už je jistota, že při nejbližším rozpojení termostatu se jeho kontakty upálí nebo svaří. Pokud upálí, tak nebudete mít jen teplou vodu. Pokud svaří, je v cestě ještě tepelná pojistka. Pokud se jí stane totéž, tak se bojler přehřeje a snad situaci zachrání pojistný ventil. Pokud nebude zarostlý vodním kamenem. 

 

Počkejte do konce...

 

Životnost

 

Ve srovnání s bezpečností je životnost poměrně zanedbatelný parametr, ale stejně chceme, aby nám všechno sloužilo co nejdéle. Fotovoltaické měniče vždycky potřebují nějakou akumulační součástku, kterou je možno nabíjet a hned zase z ní do zátěže vybíjet krátké vzorky energie z FV panelů. Jsou v zásadě dvě možnosti jak to řešit - buď lze použít velkou cívku, nebo baterii elektrolytických kondenzátorů. Cívka je věčná a drahá, kondenzátory jsou levné, ale mají omezenou životnost. A to tak, že se tato životnost dokonce udává v dokumentaci kondenzátorů jako jeden z technických parametrů, přičemž nejkvalitnější (a tedy nejdražší kondenzátory) mívají životnost 10, maximálně 12 tisíc hodin. Pak kondenzátor ztratí kapacitu a měnič účinnost. kolem deseti tisíc hodin mají životnost opravdu jen kvalitní kondenzátory, běžné jsou i s poloviční životností a i tady platí “za málo peněz, málo muziky”. Bohužel minimálně  některé z měničů, které se na trhu objevily po rozjezdu NZÚ Light jsou navrženy hlavně na cenu a tak obsahují často i méně kvalitní kondenzátory, u některých dokonce nelze dohledat výrobce a jakoukoli dokumentaci. Kondenzátory jsou ale jenom jednou z klíčových součástek, které mají vliv na spolehlivost a životnost zařízení, opět platí že technická úroveň návrhu obvykle odpovídá ceně zařízení. 

 

 

 

Měření

 

Co když tedy měnič ztratí účinnost, ať už stárnutím komponent nebo poruchou, případně i závadou na panelech? U FV ohřevu vody je to složitější než u jiných přístrojů - pokažená lampička přestane svítit, rádio hrát, žehlička hřát, takže hned a spolehlivě poznáte, že je někde chyba. Ale protože FV ohřev vody využívá nespolehlivý zdroj energie - slunce, tak musí být ohřev zálohován nějakým konvenčním způsobem, nejčastěji ohřevem ze sítě. Takže teplá voda z kohoutku teče stále ať slunko svítí či nesvítí, ale bohužel taky ať měnič funguje či nefunguje. Pokud měnič přesně neměří množství energie dodané fotovoltaickými panely a sítí, není jistota, že FV ohřev funguje dobře, nebo že funguje vůbec nějak! Poznáte z kontrolky jak systém funguje? Stačila by vám v autě místo tachometru kontrolka “motor v chodu”? 

Určitě nestačila, i když slyšíte a vidíte že motor běží, jaké vydává zvuky, co vychází z výfuku, jak rychle ubíhá krajina, jaké má motor vibrace - i tak je přesné měření rychlosti, ujeté vzdálenosti a spotřeby paliva nezbytné. U FV ohřevu vody žádné vnější projevy nejsou, je třeba je měřit, měřit, měřit! Bez toho i při banální situaci, která třeba jen sníží výkon panelů může dojít k tomu, že si budete za ohřev vody dlouhodobě platit i když jste si pořídili zařízení, které má šetřit energii potažmo peníze. 

Zobrazování aktuálních hodnot je o trošku lepší než nic, ale smysl má až měření výroby a spotřeby minimálně za den.

 

Účinnost

Účinnost u FV ohřevu vody je poměr mezi energií, kterou jsou při daném osvitu panely schopny vyrobit a energií, která skutečně doputuje do topného tělesa a tedy ohřeje vodu. Závisí zejména na schopnosti měniče sledovat tzv. “bod maximálního výkonu” panelů - z angličtiny pochází rozšířená zkratka MPPT - Maximum Power Point Tracking. Díky této schopnosti měnič přizpůsobuje prakticky neměnný odpor topného tělesa proměnlivému výkonu FV panelů. Lze si to představit jako takovou automatickou převodovku - ať jedete do kopce, po rovině nebo z kopce, jedete rychle nebo krokem, máte auto prázdné nebo naložené, tak automatická převodovka vždy nastaví takový převod, aby motor běžel v optimálním režimu a tedy dodával za daných podmínek maximální výkon. 

Slunce od rána až do svého západu po obloze putuje, mění svou polohu vůči panelům, mění se oblačnost,teplota, tloušťka atmosféry, kterou musí prosvítit, během roku se mění i jeho výška nad obzorem a tak je potenciální výkon panelů velmi proměnlivý a tedy i pomyslný bod maximálního výkonu (bod ve výstupních charakteristikách panelů) neustále “cestuje” a měnič ho musí pořád co nejrychleji a co nejpřesněji sledovat. No a v těchto jeho schopnostech tkví spousta energie, kterou může měnič využít, nebo promrhat. V kolonce “účinnost” každý výrobce uvádí “až 99%”, ale bez speciálního vybavení není možnost jak to ověřit. Navíc samotná účinnost měniče nic neříká o účinnosti celého systému - pokud je nevhodně vyřešený dohřev, tedy ohřev vody v případě že je solární energie nedostatek, tak systém nevyužije veškerou využitelnou sluneční energii a naopak použije nadbytek síťové energie a uživatel to zaplatí.

 

Síťový dohřev

Další funkcí, kterou měniče pro FV ohřev vody obvykle obsahují je “dohřev” pro případy, kdy solární ohřev nedokáže dodat dostatek teplé vody, případně pokud jsou panely třeba pod sněhem. Podle nejnovějších podmínek NZÚ Light musí instalovaný systém automatický dohřev obsahovat. Přesněji tato povinnost definována není a tak stále tyto podmínky splňují měniče, které při běžném provozu ušetří energie velmi málo, ale třeba i žádnou. Lze to někdy poznat i laicky - třeba podle toho, že měnič neobsahuje teplotní čidlo pro měření teploty vody v bojleru, ale ani jeho přítomnost nemusí znamenat, že je vše Ok. 

Jeden z populárních měničů bez teplotního čidla funguje tak, že pokud slunce svítí a napětí z panelů je nad určitou hodnotou, probíhá fotovoltaický ohřev. Pokud napětí klesne pod tuto hodnotu, měnič přepne relé a na výstup je připojena síť. Pokud bojler není nahřátý na teplotu nastavenou na termostatu, tak se ohřívá buď z panelů, nebo ze sítě. Zní to celkem logicky, že? Ale v reálných podmínkách už tomu tak není.

Příklad: Celý den svítí sluníčko, přecházejí mraky a v podvečer bojler ještě  není nahřátý na nastavenou teplotu , jakmile sluníčko klesne k západu a napětí z panelů se sníží, měnič přepne napájení bojleru na síť a bojler dohřeje, takže na koupání je plný horké vody. Zatím to zní ještě pořád dobře, že? Jenže večer se okoupete (většina domácností má největší spotřebu teplé vody večer) a do bojleru nateče studená voda, termostat samozřejmě sepne a vodu zase dohřeje. Jenomže protože už je večer nebo noc, tak ji dohřeje ze sítě placenou energií a ráno je stále plný horké vody! Ranní spotřeba vody  je obvykle poměrně malá. Vyjde sluníčko, ale už není co nahřívat. Využití energie z FV je v případě takového systému velmi nízké. Většina ohřevu teplé vody je realizována ze sítě a draze zaplacena.   

Způsob řízení dohřevu má klíčový vliv na využitelnost systému, úspory energie, peněz, návratnost investice. 

Instalace

Až dosud jsme se věnovali pouze samotným měničům. Neméně důležitou součástí celého systému pro ohřev vody je instalace. Zde se v krátkosti sluší říct, že správně postavený systém by měl minimálně obsahovat prvky které umožní bezpečné odpojení měniče jak od FV tak síťové části a přepěťové ochrany které zajistí nebo alespoň omezí škody na samotném zařízení a majetku. Součástí správné instalace je rovněž projekt který zajistí, že se někdo zabýval dodržením odstupů od hromosvodu, uzemněním, vedením kabeláže, prostupům přes hořlavé materiály a celkovou bezpečností. Pouze na základě takto zpracovaného projektu je pak možné provést výchozí revizi, bez které není možné zařízení legálně uvést do provozu. Naštěstí v nových podmínkách NZU Light je již nutnost revize podmínkou pro získání dotace.

Samotná revize pak není jen o bezpečnosti, ale má přesah i do právní roviny ve smyslu pojištění daného objektu. Je na zamyšlení jak s Vámi bude vaše pojišťovna řešit případnou škodní událost pokud nebudete mít platnou revizi ? 

 

UŽITEČNÉ OTÁZKY      

Zejména s rozjezdem dotací NZÚ Light se na český trh dostala zařízení, která nesplňují základní nároky na bezpečnost, funkčnost a technickou úroveň výrobků, které mají dlouhodobě přinášet úspory energie. Bohužel laik a někdy ani odborník není schopen posoudit, jak je zařízení bezpečné, funkční, úsporné. Značka CE a prostá existence prohlášení o shodě taky vždycky nepomůže - někteří výrobci například uvádějí v prohlášení o shodě normy pro průmyslové prostředí.

Než se trh opět zkultivuje, je třeba být opatrný a při výběru měniče se ptát:

• kdo zařízení vyrábí ?
• má český manuál a je srozumitelný?
• je měnič určen pro domácí použití? 
• je bezpečný?
• odpovídají parametry evropským předpisům?
• jakou má životnost?
• jak poznám, kolik energie mi systém ušetřil?
• jak poznám, že funguje špatně, nebo že nefunguje vůbec?
• kdo mi měnič opraví když se porouchá v záruce, po záruce?
• jak funguje systém dohřevu v mých reálných podmínkách?
• můžu použít běžný bojler, nebo musí být speciálně upravený?

Máte další dotazy? Volejte naši technickou podporu!