Kotiakku-opas: näin mitoitat kotiakun, hybridi-invertterin ja aurinkopaneelit

Lyhyt vastaus: Kotiakku mitoitetaan kolmella luvulla: kuinka paljon energiaa tarvitset (kWh), kuinka suuren tehon kuormat ottavat yhtä aikaa (kW) ja kuinka kauan akun on jaksettava ilman aurinkoa tai verkkoa (tuntia). Omakotitalon ja mökin kotiakuksi sopii yleensä 48 V:n LiFePO4-akku, jonka BMS keskustelee hybridi-invertterin kanssa CAN- tai RS485-väylää pitkin. Kiinteät 230 V:n kytkennät tekee aina sähköurakoitsija.

Mihin kotiakkua tarvitaan?

Kotiakulla on kolme tavallista käyttötarkoitusta:

• Aurinkosähkön siirto iltaan. Paneelit tuottavat eniten keskipäivällä, mutta kulutus painottuu aamuun ja iltaan. Akku varastoi ylijäämän, joten verkkoon myydään vähemmän ja omaa sähköä käytetään enemmän.
• Varavoima sähkökatkoon. Akku ja invertteri pitävät valitut kuormat, kuten jääkaapin, valaistuksen, lämmityksen ohjauksen ja verkkolaitteet, toiminnassa katkon ajan.
• Off-grid-kohde. Mökillä tai piharakennuksessa ilman sähköliittymää akku, paneelit ja invertteri muodostavat koko sähköjärjestelmän.

Pörssisähkösopimuksella akkua voi lisäksi ladata halvoilla tunneilla ja käyttää kalliilla, jos järjestelmän ohjaus sen mahdollistaa. Kannattavuus riippuu kulutuksesta, aurinkosähkön määrästä, sähkösopimuksesta ja hinnoista, joten laske se aina omilla luvuillasi.

Mitoitus: kWh, huipputeho ja varakäyntiaika

1. Energia (kWh): kuinka paljon sähköä akkuun tarvitaan?

Katso sähköyhtiön palvelusta tuntikulutuksesi ja laske, paljonko kulutat auringonlaskun ja aamun välillä tavallisena päivänä. Varavoimaa varten laske vain ne kuormat, jotka haluat pitää päällä katkon aikana. Off-grid-kohteessa laske koko vuorokauden kulutus ja varaa lisäksi pilvisiä päiviä varten.

Akun käytettävä energia on pienempi kuin nimellisenergia. Siihen vaikuttavat sallittu purkusyvyys (DoD), invertterin hyötysuhde ja se, ettei akkua kannata ajaa toistuvasti aivan tyhjäksi. Tarkista akun ja invertterin arvot datalehdestä.

2. Huipputeho (kW): mitä kuormia käytetään samaan aikaan?

Laske yhteen teho, jonka laitteet ottavat yhtä aikaa, esimerkiksi liesi, vedenkeitin, pumppu ja valaistus. Hybridi-invertterin nimellistehon on oltava tätä suurempi. Jätä varaa käynnistysvirroille, sillä pumppujen, kompressorien ja muiden moottorikuormien käynnistysvirta on hetkellisesti moninkertainen.

Myös akku rajoittaa tehoa. Akun BMS:n suurin purkuvirta kertoo, kuinka paljon tehoa yksi akku pystyy antamaan:

• 51,2 V × 100 A ≈ 5,1 kW (esim. 100 A BMS)
• 51,2 V × 200 A ≈ 10,2 kW (esim. 200 A BMS)

Jos invertteri on 10 kW ja akussa on 100 A BMS, invertterin täyttä tehoa ei saada yhdestä akusta. Silloin akkuja kytketään rinnan valmistajan ohjeen mukaan. Rinnankytkentä kasvattaa samalla kapasiteettia.

3. Varakäyntiaika (h): kuinka kauan akku riittää?

Varakäyntiaika ≈ käytettävä energia (kWh) ÷ keskimääräinen kuorma (kW).

*Esimerkkilaskelma: 90 % purkusyvyys ja 90 % invertterin hyötysuhde (5,12 × 0,9 × 0,9 ≈ 4,1 kWh). Todelliset arvot riippuvat laitteista, lämpötilasta ja invertterin omasta kulutuksesta. Invertteri kuluttaa jonkin verran sähköä myös tyhjäkäynnillä.

Esimerkki: Jos iltakulutus on noin 8 kWh ja paneelien ylijäämä riittää sen kattamiseen, noin 10 kWh:n akku kattaa tavallisen illan. Pörssisähkön hintaoptimointi, pitkät sähkökatkot tai off-grid-käyttö voivat puoltaa suurempaa akkua. Ylisuuri akku taas jää usein vajaaksi, jos paneelien ylijäämä ei riitä sen lataamiseen.

LiFePO4 vai muut akkutyypit?

Lähes kaikki nykyiset kotiakut ovat LiFePO4-akkuja (litiumrautafosfaatti). Syyt ovat käytännöllisiä:

• Kemiallisesti vakaa. LiFePO4 on lämpökarkaamisen suhteen vakaampi kuin monissa sähköautoissa ja työkaluissa käytetyt NMC-litiumioniakut.
• Pitkä käyttöikä. Valmistajat ilmoittavat kotiakuille tyypillisesti tuhansia latausjaksoja. Sykliluku ilmoitetaan aina tietyllä purkusyvyydellä, joten vertaa lukuja samalla DoD-arvolla.
• Suuri käytettävä kapasiteetti. Lyijy- ja AGM-akuista voi käyttää käyttöiän kärsimättä vain osan, LiFePO4:stä selvästi suuremman osan.
• Kevyempi ja huoltovapaa. Samalla energialla LiFePO4 painaa selvästi vähemmän kuin lyijyakku, eikä sitä tarvitse huoltaa.

Lyijyakku voi olla edullinen ratkaisu harvoin käytettävään pieneen järjestelmään, mutta päivittäin syklittävään kotiakkuun se sopii huonosti. Lue tarkempi vertailu: LiFePO4, Li-ion vai AGM? ja LiFePO4-akku vai lyijyakku mökille.

Miksi 48 V? LV- ja HV-akut

Samalla teholla korkeampi jännite tarkoittaa pienempää virtaa. Esimerkiksi 5 kW:n kuorma vaatii 12 V:n järjestelmästä noin 420 A, mutta 51,2 V:n akusta vain noin 100 A. Pienempi virta tarkoittaa ohuempia kaapeleita, pienempiä häviöitä ja turvallisempaa asennusta. Siksi kotiakut ja yli 3 kW:n invertterit ovat lähes aina 48 V:n järjestelmiä. 12 V ja 24 V sopivat veneisiin, matkailuautoihin ja pieniin mökkijärjestelmiin.

LV eli matalajänniteakku (nimellisjännite tyypillisesti 51,2 V, ”48 V -luokka”) sopii 48 V:n hybridi-inverttereille ja off-grid-järjestelmiin. Kapasiteettia kasvatetaan kytkemällä samanlaisia akkuja rinnan.

HV eli korkeajänniteakku koostuu sarjaan kytketyistä moduuleista ja ohjausyksiköstä. Sen jännite on satoja voltteja, ja sitä käytetään 3-vaiheisten HV-hybridi-invertterien kanssa.

Akun on aina sovittava invertterin akkutuloon: HV-invertteriin ei voi kytkeä 48 V:n akkua, eikä 48 V:n invertteriin HV-akkua.

Hybridi-invertteri: off-grid vai verkkoon kytketty?

Hybridi-invertterissä on samassa laitteessa aurinkopaneelien MPPT-lataussäädin, akkulaturi ja invertteri, joka tekee akun tasajännitteestä 230 V:n vaihtojännitettä. Kotikäytössä hybridi-invertterit jakautuvat kahteen ryhmään:

• Off-grid- ja varavoimainvertterit (esim. EASUN ja ANENJI). Ne syöttävät omaa lähtöään akusta ja paneeleista, ja ne voivat ladata akkua verkosta tai aggregaatista. Kun verkkosähkö katkeaa, lähtöön kytketyt kuormat siirtyvät akun varaan. Mallit soveltuvat mökeille, piharakennuksiin ja valittujen kuormien varavoimaksi. Valikoimamme EASUN-mallien tuotesivuilla kerrotaan, ettei niitä ole tarkoitettu syöttämään sähköä yleiseen verkkoon.
• Verkkoon kytketyt hybridi-invertterit (esim. 3-vaiheiset HV-mallit). Ne kytketään talon sähkökeskukseen, voivat myydä ylijäämän verkkoon ja tarvitsevat energiamittarin liittymän tehon mittaamiseen. Verkkoon kytkemisestä sovitaan aina paikallisen verkkoyhtiön kanssa.

Suomalaisissa omakotitaloissa on yleensä 3-vaiheinen liittymä. 1-vaiheinen invertteri syöttää vain yhtä vaihetta, joten sähköurakoitsija suunnittelee, mitkä kuormat siihen kytketään. Lue lisää: Hybridi-invertterin valinta: oikea koko 4–11 kW.

Aurinkopaneelit ja invertterin PV-tulo

Invertterin datalehdestä katsotaan kolme paneeleja rajoittavaa arvoa:

• Suurin PV-teho (W) eli kuinka paljon paneelitehoa invertteriin voi kytkeä.
• MPPT-jännitealue ja suurin tyhjäkäyntijännite (Voc). Esimerkiksi valikoimamme EASUN 6,2 kW:n sekä ANENJI 6,2 kW:n ja 11 kW:n PV-tulon käyttöjännite alkaa 60 V:sta, EASUN 4 kW:n MPPT-alue 80 V:sta. Tyhjäkäyntijännite saa olla kaikissa näissä malleissa enintään 500 V.
• MPPT-seurainten määrä. Kahdella seuraimella eri suuntiin osoittavat paneelistot voidaan kytkeä erikseen.

Paneelit kytketään sarjaan niin, että jännite osuu MPPT-alueelle. Paneelin Voc nousee pakkasella, joten sarjan tyhjäkäyntijännitteen on jäätävä selvästi invertterin rajan alle myös kylmimpänä aamuna. Esimerkiksi 100 W:n lasipaneelin Voc on 22,5 V ja Vmp 18 V, joten 60 V:n käynnistysjännitteeseen tarvitaan vähintään neljä paneelia sarjaan (80 V:n alarajalla viisi). Pieniin 12–48 V:n akkujärjestelmiin paneelit voi liittää myös erillisellä MPPT-lataussäätimellä. Katso kaikki aurinkopaneelit.

Mökin pienempiin järjestelmiin: Aurinkopaneeli mökille: näin mitoitat off-grid-järjestelmän.

Akun ja invertterin yhteensopivuus

Pelkkä sama jännite ei riitä. Hybridi-invertteri ja akku keskustelevat BMS:n kautta CAN- tai RS485-väylää pitkin. Invertteri saa akulta varaustilan sekä sallitut lataus- ja purkuvirrat, ja se säätää latausta niiden mukaan. Tätä varten molempien laitteiden on tuettava samaa tietoliikenneprotokollaa.

• Tarkista akun tuotesivulta, minkä invertterimerkkien kanssa sen BMS-protokolla on ilmoitettu yhteensopivaksi.
• Merkkikohtaiset kotiakut ja verkkoon kytketyt invertterit, esimerkiksi Solis ja Dyness, julkaisevat yhteensopivuuslistat. Valitse vain pari, joka löytyy ajantasaiselta listalta. Solisin listojen mukaan listaamattoman akun käyttö voi mitätöidä invertterin takuun.
• Ilman tietoliikenneyhteyttä LiFePO4-akkua voi joissakin inverttereissä käyttää myös jänniteohjauksella, mutta silloin varaustieto on epätarkempi ja asetukset on tehtävä huolellisesti akun valmistajan arvoilla.

Etkö ole varma yhdistelmästä? Kysy meiltä. Tarkistamme sen valmistajan tiedoista ennen tilausta.

Bluetooth-sovellus ja etäseuranta

Bluetooth-BMS:llä varustetun kotiakun tilan näkee puhelimesta ilman erillistä mittaria. Sovellus näyttää:

• varaustilan (SOC, %) ja jäljellä olevan energian
• jokaisen kennon jännitteen ja kennojen välisen eron, josta tasapainotuksen toimivuus näkyy
• lämpötilat, mikä on tärkeää kylmässä tilassa, koska LiFePO4-akkua ei saa ladata pakkasella
• lataus- ja purkuvirran sekä tehon
• BMS-suojaukset ja hälytykset, kuten ali- ja ylijännitteen, ylivirran ja lämpötilasuojan

Bluetoothin kantama on tyypillisesti noin 5–10 metriä, joten se sopii seurantaan saman rakennuksen sisällä. Kodin ulkopuolelta seurataan WLAN-yhteydellä: esimerkiksi ECO-WORTHY 16 kWh -akussa on Bluetoothin lisäksi WLAN, ja hybridi-invertterien WiFi-moduuli näyttää tuotannon ja kulutuksen sovelluksessa. Lue lisää: Bluetooth LiFePO4 -akku: sovelluksen hyödyt ja käyttö.

Turvallisuus

• Sijoitus: Asenna akku kuivaan sisätilaan, jossa lämpötila pysyy valmistajan ilmoittamalla alueella. Älä sijoita sitä suoraan auringonvaloon tai lämmönlähteen viereen. Noudata akun asennusohjeen vapaita etäisyyksiä.
• Pakkanen: LiFePO4-akkua ei saa ladata alle 0 °C:ssa. Valikoimamme kotiakkujen BMS estää latauksen pakkasella, mutta purku onnistuu. Kylmään tilaan akku ei siksi sovellu ympärivuotiseen käyttöön.
• Kaapelit ja suojaus: Mitoita akkukaapelit virran mukaan ja käytä akun ja invertterin välissä DC-sulaketta tai -katkaisijaa. Kiristä liitokset ohjeen mukaiseen momenttiin, sillä löysä liitos kuumenee.
• Paino: 5 kWh:n akku painaa noin 40–45 kg, ja 16 kWh:n akku noin 135 kg. Varmista, että seinä tai lattia kestää kuorman, ja nosta akku kahdestaan.
• Palovaroitin: Tilassa, johon akku ja invertteri asennetaan, kannattaa olla toimiva palovaroitin.
• Kuljetus ja palautus: LiFePO4-akut ovat vaarallisia aineita (UN3480, luokka 9). Akkua ei saa lähettää tavallisena postipakettina, joten sovi palautuksesta aina ensin asiakaspalvelun kanssa.

Asennus: Tukes ja sähköurakoitsija

Sähköturvallisuuslain mukaan kiinteitä sähköasennuksia saa tehdä vain sähköalan ammattilainen eli Tukesin rekisterissä oleva sähköurakoitsija. Kotiakkujärjestelmässä tämä koskee esimerkiksi hybridi-invertterin kytkemistä talon sähkökeskukseen, varavoimalähdön kuormien erottamista omaksi ryhmäkseen ja verkkoon kytkettyä aurinkosähköjärjestelmää. Myös valikoimamme hybridi-inverttereissä on kiinteät ruuviliittimet, joten niitä ei liitetä pistotulpalla.

• Urakoitsijan oikeudet voi tarkistaa Tukesin julkisesta rekisteristä.
• Maallikko saa Tukesin ohjeen mukaan asentaa pienjännitteisiä eli suojajännitteisiä laitteistoja, kuten 12 V:n aurinkopaneelijärjestelmän, valmistajan ohjeiden mukaan (Tukes: mitä sähkötöitä saan tehdä itse). 48 V:n kotiakun ja 230 V:n invertterin kokonaisuus kannattaa kuitenkin aina suunnitella ja tarkastaa sähköurakoitsijan kanssa.
• Verkkoon kytkettävästä pientuotannosta ja akkujärjestelmästä sovitaan paikallisen verkkoyhtiön kanssa ennen käyttöönottoa. Asentaja hoitaa yleensä ilmoituksen.

Takuu, huolto ja käyttöikä

• Takuu ja virhevastuu: Tuotekohtainen takuu kerrotaan tuotesivulla tai tilausvahvistuksessa. Takuun lisäksi sinua suojaa kuluttajansuojalain mukainen myyjän virhevastuu. Säilytä kuitti ja asennuspöytäkirja, sillä takuu edellyttää yleensä ohjeiden mukaista asennusta.
• Sykliluku ei ole takuu: Valmistajan ilmoittama sykliluku, esimerkiksi ”6000 sykliä 80 % SOH”, kuvaa odotettua käyttöikää testiolosuhteissa. Se ei tarkoita takuuta.
• Huolto: LiFePO4-akku ei tarvitse säännöllistä huoltoa. Tarkista liitosten kireys ja puhtaus noin kerran vuodessa ja seuraa kennojännitteitä sovelluksesta. Päivitä invertterin ohjelmisto valmistajan ohjeen mukaan.
• Säilytys: Jos järjestelmä on pitkään käyttämättä, jätä akku osittain ladatuksi ja kytke kuormat irti.
• Vika- ja huoltotilanteet: Ota yhteyttä asiakaspalveluun ennen kuin lähetät mitään. Sovimme tarvittavat tiedot ja vaarallisten aineiden kuljetuksen.

Kotiakut ja invertterit valikoimassamme

48 V LiFePO4-kotiakut

• LiFePO4-akku 48 V 100 Ah (5,12 kWh), räkkiasennus, Bluetooth: 100 A BMS, aktiivinen tasapainotus, CAN, RS485 ja RS232, rinnankytkentä enintään 16 akkua
• LiFePO4-kotiakku 48 V 100 Ah (5,12 kWh), seinäasennus, LCD: CAN ja RS485, toimittajan mukaan yhteensopiva mm. EASUN-, Growatt-, Deye- ja SRNE-invertterien kanssa, rinnankytkentä enintään 15 akkua
• ECO-WORTHY LiFePO4-kotiakku 48 V 314 Ah (16,08 kWh): 200 A BMS, 7 tuuman kosketusnäyttö, Bluetooth ja WLAN, CAN ja RS485, pyörät

48 V hybridi-invertterit (off-grid ja varavoima)

• EASUN 6,2 kW 48 V: MPPT 120 A, PV-käyttöjännite 60–450 V, WiFi
• ANENJI 6,2 kW 48 V: MPPT 120 A, rinnankytkentä enintään 12 laitetta, WiFi
• EASUN 10,2 kW 48 V: 2 × MPPT, PV-teho enintään 10 200 W, kaksoislähtö, WiFi, RS485
• ANENJI 11 kW 48 V: MPPT 160 A, PV-teho enintään 11 000 W, WiFi

Lisää vaihtoehtoja: kaikki kotiakut (myös Dyness), hybridi-invertterit (myös Solis), LiFePO4-akut ja aurinkopaneelit.

Usein kysytyt kysymykset

Kuinka suuri kotiakku omakotitaloon tarvitaan?

Akun koko määräytyy iltakulutuksen ja paneelien ylijäämän mukaan. Tyypillisesti 5–15 kWh kattaa tavallisen omakotitalon iltakulutuksen tai valittujen kuormien varavoiman. Sähkölämmitteisessä talossa koko talon lämmitystä ei käytännössä voi pitää pitkään akun varassa, joten varavoimaan valitaan yleensä vain välttämättömät kuormat.

Kuinka kauan 5 kWh:n akku riittää sähkökatkossa?

5,12 kWh:n akusta saa käyttöön noin 4 kWh. Se riittää noin 8 tunniksi 500 W:n keskimääräiselle kuormalle, esimerkiksi jääkaapille, valaistukselle, verkkolaitteille ja lämmityksen ohjaukselle. Jos paneelit lataavat akkua päivällä, aika pitenee.

Voinko liittää minkä tahansa 48 V:n akun hybridi-invertteriin?

Et. Jännitteen lisäksi akun BMS:n tietoliikenneprotokollan on oltava invertterin tukema, tai järjestelmä on asetettava huolellisesti jänniteohjaukselle. Tarkista yhteensopivuus tuotesivulta tai valmistajan listalta.

Voinko laajentaa akkua myöhemmin?

Yleensä kyllä. Valikoimamme 48 V:n kotiakkuja voi kytkeä rinnan 15–16 kappaletta valmistajan ohjeen mukaan. Laajenna samanmallisilla akuilla, ja kytke uusi akku vasta, kun vanha ja uusi ovat samassa varaustilassa.

Toimiiko kotiakku sähkökatkossa?

Vain, jos invertterissä on varavoima- tai off-grid-lähtö ja varmistettavat kuormat on kytketty siihen. Pelkkä verkkoon syöttävä aurinkosähköjärjestelmä ilman varavoimaa pysähtyy katkon ajaksi.

Voiko kotiakun asentaa kylmään autotalliin tai ulkovarastoon?

Ympärivuotiseen käyttöön se ei sovellu, jos tila jäätyy. LiFePO4-akkua ei voi ladata pakkasella, ja BMS estää latauksen alle 0 °C:ssa. Valitse lämmin, kuiva tila tai varmista, että lämpötila pysyy plussalla.

Tarvitaanko kotiakun asennukseen sähköurakoitsija?

Kiinteät 230 V:n kytkennät, kuten invertterin liittäminen sähkökeskukseen, saa tehdä vain sähköurakoitsija. Verkkoon kytketystä järjestelmästä sovitaan lisäksi verkkoyhtiön kanssa.

Mitä hyötyä Bluetooth-sovelluksesta on?

Sovellus näyttää varaustilan, kennojännitteet, lämpötilat, virrat ja BMS-hälytykset. Mahdollinen vika havaitaan näin ajoissa, ja akun tilan voi tarkistaa avaamatta akkukaappia. Kodin ulkopuolelta seurantaan tarvitaan WLAN-yhteys.

Mitoitukseen ja yhteensopivuuden tarkistukseen saat apua asiakaspalvelustamme.

Lue myös: Hybridi-invertterin valinta · Bluetooth LiFePO4 -akku: sovelluksen hyödyt · LiFePO4, Li-ion vai AGM? · Aurinkopaneeli mökille