Rozhodně nechci nikoho přesvědčovat o výhodách elektromobility a nechci vyvolávat zbytečné dohady, proto prosím případné diskutéry, aby pro tento účel využili jiné fórum. Rád bych jen popsat reálné zkušenosti a jak může fotovoltaická elektrárna, navíc ve spojení s nákupem elektřiny na spotovém trhu, provozu elektromobilu výrazně pomoci.
V létě a doma
Souhlasím s názorem, že nabíjení elektromobilu z fotovoltaiky je často sezónní záležitost (a navíc musí být auto doma), protože nejvíce výroby je v letním období a kdokoliv může namítnout, že přeci tak velkou baterii, která je přítomna v elektromobilech, není možné jej ze solárních panelů nabít. Reálně však není nutné elektromobil nabíjet zcela, protože podle dostupných statistik je typický nájezd automobilem v ČR mezi 20–30 km denně.
Pokud budeme uvažovat průměrnou spotřebu pro jízdy po městě řekněme 16 kWh/100 km, pak pro zmíněných 30 km potřebujeme přibližně 5 kWh energie. Takové množství vyrobí již v těchto zimních měsících v trochu slunných dnech i má středně velká elektrárna o velikosti 5,4 kWp. Navíc během jednoho velmi slunného lednového dne (konkrétně 20. ledna 2024) se mi podařilo do auta nabít přibližně 11 kWh energie opravdu jen ze slunce, bez toho abych se jinak omezoval, a zvýšil jsem tak dojezd o necelých 70 km. Takže to rozhodně není nereálné a příchodem jara a dalších měsíců se to bude jen a jen zlepšovat. Rozhodně je to lepší využití přebytečné energie, než ji za v dnešní době malé částky prodat do distribuční sítě.
Pojďme se na to podívat prakticky. K nabíjení potřebujeme buď standardní přenosnou nabíječku do 230V zásuvky, dodávanou typicky s vozidlem, která je však v našich končinách dimenzována na jednu fází do výše 16 A. To znamená maximálně dodaný výkon přibližně 3,8 kW dle zvoleného proudu. Současně si musíme dát pozor, abychom si daný jistič, kam je zásuvka připojena, nepřetížili. Daleko efektivnější je využití wallboxu, který bude typicky připojen 3×16A do rozvaděče a dokáže tak dodat do elektromobilu maximálně 11 kW.
Většina dnes dodávaných elektromobilů má palubní nabíječku omezenou právě na 11 kW, ale samozřejmě můžeme uvažovat do budoucna a rovnou si pořídit wallbox, který dokáže dodat až 22 kW do baterie elektromobilu. Ovšem v takovém případě musíme počítat s větším průřezem vodiče, protože už nám nebude stačit 5C×2,5mm, ale budeme potřebovat 5C×4mm, lépe však 5C×6mm. Také musíme patřičně dimenzovat hlavní jistič na 32 A, což s sebou nese taky zvýšení pravidelných plateb. Wallboxů je na trhu nepřeberné množství, buď s přímým přípojením do domovního rozvaděče a nebo s připojením do standardní 400 V pětikolíkové zásuvky. Takový wallbox je navíc přenosný a můžeme si jej vzít s sebou třeba na chalupu.
Kam s ním?
Pokud je společně s instalací fotovoltaické elektrárny současně zapojován i wallbox, typicky si zákazník nemůže vybrat model a typ podle svých představ, bude přímo zapojen přímo do domovního rozvaděče a před měřící cívky smartmeteru, aby jeho spotřebu neviděl střídač a nevyužíval domácí baterii. Součástí toho bude pak vlastní smartmeter wallboxu a další náležitosti tak, aby bylo možné také do wallboxu posílat přetoky z elektrárny.
V takovém případě sice máme funkční a v zásadě bezúdržbový wallbox, ale pravděpodobně se nám nepodaří jej plně integrovat do Home Assistanta. S takovým scénářem jsem se spokojit nechtěl, rád bych totiž měl wall plně integrovaný v Home Assistant. Navíc jsem si jej nenechával instalovat společně s elektrárnou zkrátka proto, že jsem v té době elektromobil ještě nevlastnil a nechtěl jsem mít v garáži zařízení, na které běží záruka a nepoužívá se.
Nakonec jsem se tedy vydal tou, z mého pohledu, nejjednodušší cestou. Hledal jsem wallbox, který má zakončení právě na 400 V pětikolíkovou zásuvku a má podporu API nebo MQTT protokolu tak, abych alespoň nějaká data mohl do Home Assistant získávat. Proč jsem trval právě na tomto zapojení? To proto, že připravit jistič 3×16A, proudový chránič, kabel 5C×2,5mm a zapojení 400V zásuvky zvládne jakýkoliv kvalifikovaný elektrikář a není to práce na celý den. Současně s tím získám tu možnost si skutečně wallbox vzít i na cesty.
Konkrétní řešení
Nemám ve zvyku dělat reklamu na jakýkoliv produkt, ale zde udělám výjimku. Pořídil jsem wallbox Go-e Charger Geminix Flex (Pavle, díky za tip!) ve variantě 11 kWh, který je pomocí protokolu MQTT možné jednoduše připojit do Home Assistanta pomocí integrace Go-e Charger MQTT. Pokud se podíváme na GitHub daného projektu, těch informací a ovládání je opravdu velké množství. Současně tento wallbox má interní proudový chránič typu B (tedy 20 mA AC a 6 mA DC), takže v rámci zapojení stačilo do rozvaděče k adekvátnímu jističi přidat jen klasický chránič typu A.
Jediné úskalí, které je potřeba řešit, je, že jsem chtěl 400V zásuvku připojit přímo za cívky smartmeteru střídače. To znamená, že jakmile bych spustil nabíjení elektromobilu, začala by energie proudit nejen z distribuční sítě, ale také z domácí baterie elektrárny. To samozřejmě není žádoucí, efektivní a už vůbec ne ekonomické. Nicméně to může být v určitém, řekněme spíše katastrofickém scénáři, užitečné pro případ, kdy nebude dostupná distribuční síť a bude potřeba automobil alespoň nouzově nabít právě z domácí baterie.
Při nabíjení automobilu je proto potřeba dočasně odstavit používání baterie elektrárny. Jak na to? Jednoduše pomocí dvou automatizací. První každých 30 sekund zkontroluje, zda je připojen kabel do elektromobilu a probíhá nabíjení. Pokud ano, nastaví hodnotu DOD na baterii na nulu. Druhá, každou hodinu (což typicky v noci plně dostačuje) naopak zjistí, zda už je nabíjení dokončeno, a pokud ano, vrátí hodnotu DOD baterie zpět např. na 80 %.
alias: Car charging started
description: ""
trigger:
- platform: time_pattern
seconds: "30"
condition:
- condition: and
conditions:
- condition: state
entity_id: binary_sensor.go_echarger_car
state: "on"
- condition: numeric_state
entity_id: sensor.go_echarger_nrg_12
above: 500
- condition: numeric_state
entity_id: number.depth_of_discharge_on_grid
above: 10
action:
- service: number.set_value
target:
entity_id: number.depth_of_discharge_on_grid
data:
value: "0"
mode: single
alias: Car charging complete
description: ""
trigger:
- platform: time_pattern
minutes: "1"
condition:
- condition: and
conditions:
- condition: numeric_state
entity_id: sensor.go_echarger_nrg_12
above: 500
enabled: false
- condition: numeric_state
entity_id: number.depth_of_discharge_on_grid
enabled: true
below: "1"
- condition: state
entity_id: sensor.go_echarger_car
state: Complete
action:
- service: number.set_value
target:
entity_id: number.depth_of_discharge_on_grid
data:
value: "80"
mode: single
Další zajímavou funkcí je, že wallbox automaticky stahuje ceny ze spotového trhu (ovšem počítá s cenou v eurech) a podle zadané minimální částky dokáže pak nabíjení v „Eco mode“ automaticky spustit tak, aby se nabíjení směrovalo do pokud možno nejnižších cen. Nepotřebujeme tedy v takovém případě řešit žádnou automatizaci v Home Assistant.
Energie ze slunce
Co se týká již zmiňovaného nabíjení ze solárních panelů, máme v zásadě dvě možnosti. První možností je se chovat k wallboxu jako k jakémukoliv zařízení v domácnosti. Tedy podle solární výroby zapnout nebo vypnout nabíjení nastaveným proudem a definovaným počtem fází. Zde si musíme ale dávat pozor na to, že wallbox a elektromobil potřebují určitou minimální hodnotu proudu, aby se nabíjení mohlo spustit. Tou je typicky 6 A na jedné fázi (tedy cca 1,4 kW výkonu) nebo na třech (tedy 4,1 kW výkonu).
Problém může být zvláště v těchto zimních obdobích, kdy menší a střední elektrárny zkrátka výkon na solárních panelech přes 4kW nemusí vygenerovat. Což je můj případ. Tento wallbox má nespornou výhodu v tom, že umí fáze přepínat. Takže když vím, že výroba nebude dosahovat alespoň 4 kW, bude se nabíjet 1×6A, 1×10A a více. V letních měsících si pak mohu dovolit přepnout na tři fáze. V horším případě se část chybějící energie doplní z distribuční sítě. Tyto všechny možnosti je možné velice jednoduše nastavit v Home Assistantu.
Druhou možností je použití přetokového režimu, kdy ale wallbox musí mít informaci o výkonu z distribuční sítě a ze solárních panelů. To zařídí buď zvlášť dokoupený smartmeter připojený z rozvaděče k wallboxu a nebo opět jednoduchá automatizace, která bude požadovaná data pomocí MQTT posílat každých pět sekund. Následně pak přímo ve wallboxu změníme běžný režim na „Eco mode“ a wallbox se o vše nabíjení z přetoků postará sám.
alias: go-e Surplus Charging
trigger:
- platform: time_pattern
seconds: /5
condition: []
action:
- service: mqtt.publish
data:
qos: "0"
retain: false
topic: go-eCharger/__id__/ids/set
payload_template: |-
{{'{"pGrid": '}}{{states('sensor.grid_reverse')}}{{',
"pPv":'}}{{states('sensor.pv_power')}}{{', "pAkku":0}'}}
mode: single
Díky plně spravovanému wallboxu pak můžeme připravit jednoduchý dashboard, který používám pro ovládání wallboxu a současně pomocí dat z různých senzorů, nejen z wallboxu, vypočítávám, pro zajímavost, kolik se za den a měsíc nabilo energie do elektromobilu, jaký to přibližně znamenalo dojezd v km a podle celkové ceny za elektřinu (z distribuční sítě nabíjím typicky v nočních hodinách) i celkovou cenu.
Další nápady a vylepšení
Věřím, že se mě povedlo trochu více osvětlit možnosti pokročilého používání fotovoltaické elektrárny ve spojení s domácí automatizací a snad jsem některé čtenáře inspiroval k dalším krokům a vylepšením. Pro další inspiraci ještě přikládám screenshot mého hlavního dashboardu, který primárně používám. Používáte ještě nějaké další zajímavé doplňky, integrace, automatizace, scripty pro dohled na vaší fotovoltaické elektrárny? Podělte se s námi o ně v diskuzi!
V příštím, posledním díle seriálu, se zkusím zamyslet na možnosti high-availability řešení a jestli to je vůbec pro všechny používané komponenty Home Assistant možné.
(Autorem obrázků je Václav Steiner.)
ČLÁNKY DO MAILU