V dnešní době, kdy se stále více lidí zamýšlí nad úsporami a energetickou soběstačností, se investice do fotovoltaiky na střechu jeví jako ideální řešení. Takové řešení je běžné nejen v zástavbě rodinných domů, ale také v případě, že se váš dům nachází na samotě bez přístupu k inženýrským sítím. Plochu pro realizaci se stane samotná střecha a vás to nebude stát žádné místo navíc. Dostanete nejen chytré řešení výroby energie, ale také máte šanci zužitkovat nevyužitou plochu střechy, po které běžně jenom stéká déšť nebo padá sníh. Díky ploše střechy má tak každý možnost využít potenciál fotovoltaiky naplno. Byla by škoda nechat ji ležet bez užitku. Navíc jsou konstrukční materiály fotovoltaiky ohleduplné k přírodě a technologie nevyžaduje žádné podstatné zásahy do konstrukce budovy. Otázkou tedy zůstává, kde a kolik.
Solární vs. fotovoltaické panely: Rozdíl v principu využití
V běžné komunikaci fungují fotovoltaika a solární panely v podstatě jako synonyma. Přestože oba typy panelů využívají jako zdroj energie sluneční záření, liší se ve výstupech. Fotovoltaické panely slouží k výrobě elektrické energie, ke které využívají fotovoltaický jev. Vedle toho solární neboli také fototermické panely využívají tepelnou energii ze slunečního záření pro ohřev teplé užitkové vody (TUV). Fotovoltaika sice vodu ohřát umí, ale náklady jsou mnohem vyšší než při ohřevu fototermikou. Samozřejmě je možné oba systémy kombinovat. V tomto blogu se primárně zaměříme na fotovoltaické panely, které tvoří fotovoltaické články, ze kterých jsou panely sestaveny a které mění sluneční elektromagnetickou energii na elektřinu. Samotnou přeměnu přitom zařizují polovodiče (křemík) nebo organické prvky. Procesu se říká fotoelektrický jev. Fotony z dopadajícího slunečního záření díky tomuto jevu rozhýbávají a uvolňují elektrony ve fotovoltaických článcích, z nichž ty nejlepší aktuálně dokáží přeměnit na elektřinu přes 20 % paprsků. Neustálé zvyšování účinnosti panelů je může časem přiblížit k teoretickému maximu 34 %.
Výběr správného místa pro instalaci fotovoltaických panelů
Pro technologii je zásadní správná volba místa. Kvalitní dodavatel si vždy nejprve váš dům prohlédne a doporučí nejvhodnější část střechy, kam panely instalovat.
Orientace a sklon střechy
- Ideální umístění: Vhodné podmínky pro instalaci panelů nabízí šikmá střecha s orientací na jih a sklonem v rozmezí 15 až 45°. Pro největší výnosnost fotovoltaiky doporučujeme instalaci panelů na jižní stranu. V závislosti na množství slunečních paprsků a jejich náklonu v průběhu dne je v České republice nejvýhodnější sklon panelů 35 stupňů.
- Odchylky: Odchylky od jihu směrem na východ či západ způsobí, že fotovoltaika vyrobí o něco méně, nicméně vadit to nemusí - pokud bude výroba časově korespondovat se spotřebou. Orientace na jih nám zajistí výnosnost až 99 %. V případě panelů orientovaných na východ či západ dostanete zhruba o 20 procent méně energie. Provoz efektivní a bezpečné fotovoltaické elektrárny je rozhodující kvalitní projekt včetně přípravy návrhu panelů na střeše. K němu je potřeba několik zásadních dat. K posouzení sklonu používáme metodu fotogrammetrie.
- Nevhodná orientace: Instalace na severní stranu střechy se kvůli výrazně sníženému výkonu obecně nedoporučuje.
- Plochá střecha: Solární panely můžete umístit i na plochou střechu - ať už administrativní budovy, panelového nebo rodinného domu. V případě, že je vaše střecha plochá, je instalace fotovoltaiky na střechu také vhodná. K panelům lze totiž dodat speciální kovové konstrukce, která mohou zaručit požadovaný sklon mezi 30-35 stupni a vy tak dosáhnete zaručeně nejlepší účinnosti výroby energie.
Střešní krytina
Typ střešní krytiny má přímý vliv na technické provedení instalace a její bezpečnost. Mezi nejvhodnější krytiny patří:
- betonové a pálené tašky
- falcované plechy
- trapézové plechy
- plechové tašky
- vlnité plechy
- asfaltové a bitumenové šindele
Naopak montáž panelů na eternitové střechy, křehké keramické krytiny (typicky bobrovky) či střechy ve špatném technickém stavu se důrazně nedoporučuje. Hrozí totiž vysoké riziko mechanického poškození krytiny i následné zatékání. Při montáži na těchto materiálech hrozí jejich praskání a u starých variant nastává i problém s jejich zdravotní závadností a problematickou likvidací. Fotovoltaiku neinstalujeme ani na střechy v žalostném stavu a křivé tašky. Každý typ krytiny vyžaduje specifické montážní prvky. U plechových krytin se využívají například uchycení za falc nebo těsnicí kombivruty.
Čtěte také: Teleskopické nůžky
Zastínění
Před instalací musí dodavatel zvážit i zastínění fotovoltaiky - částečný stín od komína, vikýře nebo sousední budovy může výrazně snížit výkon panelů. Zastínění fotovoltaických panelů snižuje výkon fotovoltaiky. Komín, sousedův strom, ale i budova přes ulici. Pokud se zastínění opravdu nelze vyhnout, lze situaci řešit pomocí tzv. half-cut panelů bypassových diod či výkonových optimizérů.
Statika střechy
Instalace solárních panelů představuje dodatečné zatížení střešní konstrukce. Standardní hmotnost panelu se pohybuje okolo 20 kg a k tomu je nutné připočítat váhu montážní konstrukce (cca 5 kg/m²) a v případě plochých střech i zatěžovací prvky (např. betonové bloky). Orientačně se celkové zatížení pohybuje kolem 15-25 kg/m². U novostaveb s běžnými střešními konstrukcemi toto zatížení zpravidla nevyžaduje statický posudek. Dle aktuálních norem by ovšem instalační firma měla zajistit statistické posouzení střechy. U starších budov, atypických staveb či střech se zhoršeným technickým stavem je však statické posouzení konstrukce nezbytné.
Památková ochrana
Pokud se dům nachází v památkově chráněné zóně nebo je sám kulturní památkou, bude instalace fotovoltaických panelů složitější. V tomto případě je totiž nezbytné získat souhlas příslušného orgánu památkové péče.
Alternativní umístění
Pokud je střecha opravdu k realizaci nevhodná, například kvůli své neobvyklé členitosti, lze vhodné místo najít kdekoliv na vašem pozemku v okolí domu. Podobný problém může vzniknout, pokud vypočtená plocha panelů výrazně převyšuje plochu samotné střechy. Máte vedle domu garáž, altán nebo hospodářskou budovu? Všude tam lze provést realizaci fotovoltaiky a vám tak bude zajištěn požadovaný přísun energie.
Typy fotovoltaických panelů
Na trhu existuje celá řada fotovoltaických panelů, která se liší provedením i technickým zpracováním. Z provedení se nabízí rámové a bezrámové fotovoltaické panely, celoskleněné panely nebo fotovoltaické panely integrované ve střešní krytině. Vedle samotného provedení je nejdůležitější výrobní technologie. Rozlišujeme monokrystalické, polykrystalické a amorfní fotovoltaické panely.
Čtěte také: Recenze elektrických nůžek na živý plot
Monokrystalické panely: Účinné při ideálních podmínkách
Monokrystalické fotovoltaické panely vynikají při ideálních podmínkách nejvyšší účinností v rozsahu od 14 do 18 %. Díky vysoké účinnosti postačí pro výrobu elektrické energie menší plocha panelů. Monokrystalické panely mají výrazně tmavý odstín od hnědé přes modrou až po černou. Křemíkové prvky na něm bývají větší, klidně i přes 10 cm, panely jsou hladké a velmi tmavé. Nejnovější monokrystaly mají účinnost až lehce nad 20 %, což je ze všech typů nejvíc. Navíc už nepotřebují ani přímý svit a dokáží pracovat i s rozptýleným světlem nebo když je zataženo. Vyšší účinnost je vykoupena vyšší pořizovací cenou. Kdekoli vám odborníci fotovoltaiku odkývou, bude v Česku monokrystalický panel aktuálně asi nejlepší volba. Mimochodem, právě monokrystalické panely používá i služba Domy sobě, která u nás jako první začala s dodávkami fotovoltaiky pro bytové domy.
Polykrystalické panely: Rovnoměrný výkon
Polykrystalické fotovoltaické panely disponují oproti monokrystalickým panelům o něco menší účinností (přibližně 12 až 17 %). Jejich předností je rovnoměrný výkon i při rozptýleném světelném záření. Polykrystalické panely jsou proto vhodné pro instalace, kde nejsou ideální světelné podmínky z pohledu orientace a sklonu panelů. Panely poznáte podle modrého odstínu a složitější struktury krystalů, které jsou menší velikosti. Dříve byly polykrystalické panely cenově výhodnější než panely s monokrystaly. Aktuálně cenový rozdíl není příliš markantní, jelikož obecný nárůst výroby daný zájmem o fotovoltaiku a co nejvyšší energetickou nezávislost rozdíl ve výrobní ceně v podstatě smazal, takže dnes s polykrystalem nijak výrazně neušetříte.
Amorfní panely: Produkce i při nízké intenzitě
Amorfní fotovoltaické panely disponují účinností v rozmezí od 7 do 9 %. Jejich předností je vyšší citlivost na rozptýlené sluneční záření a produkce při nízké intenzitě záření. Oproti panelům z krystalického křemíku se podstatně pomaleji přehřívají a disponují vyšší efektivitou v letních měsících. Udávaný celoroční výnos může být kvůli vyšší citlivosti až o 10 % vyšší než u monokrystalických a polykrystalických panelů. Avšak pro dosažení srovnatelného výkonu je potřeba amorfní panely instalovat přibližně na 2,5× větší ploše. Což je problém jak pro rodinné domy s omezeným rozměrem střechy, tak pro bytové domy. Ty mají sice střechu velkou, ale zase desítky odběratelů. V amorfních panelech je ale nejspíš budoucnost, tedy pokud se podaří zvýšit jejich výkon. Mají totiž další výhodu - jedná se o tenkou křemíkovou fólii na skle, která se v horku tolik nepřehřívá, takže její výkon v parném létě klesá jen minimálně.
Účinnost fotovoltaických panelů
Možná se divíte, že účinnost fotovoltaických panelů se pohybuje od 12 do 18 %. Aktuálně nejmodernější panely disponují účinností okolo 23 %. Při zohlednění technické náročnosti jsou to však výborné výsledky. Technologický vývoj účinnost fotovoltaických panelů navíc stále navyšuje. I přesto účinnost panelů nepřesáhne 34 %. Omezení popisuje Shockleyův-Queisserův limit.
Přehled typů fotovoltaických panelů:
Čtěte také: Recenze elektrických nůžek
| Typ panelu | Účinnost | Výhody | Nevýhody | Vzhled | Použití |
|---|---|---|---|---|---|
| Monokrystalické | 14-18 % (až 23 %) | Nejvyšší účinnost, menší plocha, práce s rozptýleným světlem | Vyšší pořizovací cena | Tmavý odstín (hnědá, modrá, černá), hladké, větší křemíkové prvky | Ideální podmínky, nejlepší volba v ČR |
| Polykrystalické | 12-17 % | Rovnoměrný výkon i při rozptýleném světle | Nižší účinnost než monokrystalické | Modrý odstín, složitější struktura menších krystalů | Méně ideální světelné podmínky |
| Amorfní | 7-9 % | Vyšší citlivost na rozptýlené záření, produkce při nízké intenzitě, pomalejší přehřívání, vyšší efektivita v létě | Výrazně nižší účinnost, potřeba 2,5× větší plochy | Tenká křemíková fólie na skle | Nestálé a komplikovanější světelné podmínky, kde nelze panely umístit ideálně |
Množství vyrobené elektřiny a dimenzování systému
Množství vyrobené elektřiny záleží samozřejmě na celkovém výkonu elektrárny, ale také na úhlu sklonu solárních panelů, jejich orientaci nebo množství slunečního svitu. Jeden instalovaný kWP fotovoltaických panelů (tři až čtyři panely) vám v českých podmínkách ročně vyrobí zhruba jeden MWh elektřiny. Běžně se pořizují panely o výkonu 270 Wp až 400 Wp, přičemž jejich produkce kWh energie se pak jednoduše sčítá. V Česku se průměrně počítá s výrobou 1 100 kWh z 1 kWp instalovaného výkonu ročně. Každý systém má určité ztráty - vedením, střídačem nebo provozem. Intenzita slunečního záření se v Česku liší i podle oblasti. Na jižní Moravě budou mít solární panely vyšší výkonnost než v severních Čechách. Kolik elektřiny vyrobí vaše domácí solární elektrárna v různých ročních obdobích, si můžete spočítat na evropském informačním portálu PVGIS, kde lze zadat místo bydliště, sklon panelů a další parametry.
Pro optimalizaci návratnosti a energetického výkonu je nutné zvážit několik faktorů při výběru střechy, kam chcete fotovoltaiku umístit. Právě vlastní spotřeba je klíčová pro to, abyste díky fotovoltaice ušetřili co nejvíce. Pokud má například domácnost největší část spotřeby v odpoledních a podvečerních hodinách, dává smysl navrhnout část fotovoltaických panelů na západní stranu střechy - panely budou vyrábět zejména v hodinách, kdy je elektřina nejvíce potřeba. Pro efektivní využití panelů je také nutné znát vaši denní rutinu a na ní navázané využití elektřiny. Pokud pracujete z domu, je pro vás ideální návrh panelů na východní a západní stranu. Využijete totiž aktuálně vyrobenou elektřinu po celý den a nemusíte většinu směřovat do baterií.
Při výpočtu počtu solárních panelů, které budete potřebovat, je nutné zohlednit několik klíčových faktorů. Jen spotřeba energie a výkon jednoho panelu nejsou jedinými údaji, které určují celkovou potřebu. Solární panelů výkon na metr čtvereční je klíčovým ukazatelem pro zjištění, kolik energie lze generovat. Běžně se setkáme s průměrnou hodnotou 150-200 wattů na metr čtvereční. Panelů účinnost se pohybuje od 15% do 22%. Aby bylo možné pokrýt celoroční spotřebu, je nutné zohlednit jak letní vrcholy produkce, tak zimní útlum. Kapacita systému by proto měla být navržena s určitou rezervou. Standardní solární panely pro domácnosti mají obvykle rozměry 1650 mm x 990 mm (1,65 m x 0,99 m), se tloušťkou přibližně 40 mm.
Střídač (měnič)
Měnič se stará o to, aby fotovoltaika do sítě dodávala střídavý proud. Fotovoltaika produkuje stejnosměrný proud, zatímco v síti máme kvůli přenosům na delší vzdálenosti a obecně lepší stabilizaci napětí proud střídavý. Proto je nutné stejnosměrný proud ze solárních panelů pomocí měniče přeměnit na ten střídavý (někdy se mu tedy říká taky střídač). Měnič je i díky tomu nejdůležitější a zároveň nejchoulostivější součástí fotovoltaické soustavy. Hned po panelech bývá ostatně také nejdražší částí systému. Stará se o stabilizaci napětí bez ohledu na výkyvy slunečního svitu, řídí distribuci elektřiny, monitoruje provozní údaje a stav systému atd.
Ukládání energie a typy systémů
Elektřina, kterou vyrobíte a v domě nespotřebujete, přeteče do sítě. Od dubna do září je to celkem běžná záležitost. Někteří z dodavatelů přebytečnou energii vykupují, částka je ovšem minimální, takže vydělat se na tom rozhodně nedá. Změnit by to mohla opožděná novela o komunitní energetice, díky které mají vznikat společenství s vůlí a cílem vyrábět elektřinu, spotřebovávat ji, sdílet a prodávat.
Abyste mohli energii z fotovoltaiky využít co nejlépe, vyplatí se k ní připojit akumulátor.
- Přímý ohřev: Solární panely ohřívají vodu přímo v bojleru. Za celkem nízké pořizovací náklady můžete přebytečnou energii využít k ohřevu vody. Budete potřebovat pouze bojler nebo akumulační nádrž na teplou vodu.
- Domácí baterie: Dražší, ale zase o něco univerzálnější je domácí baterie, do které se nespotřebovaná elektřina bude ukládat. Bateriové systémy umožňují uchovávat energii pro použití mimo sluneční špičku nebo v případě výpadku elektrické energie.
- Tepelné čerpadlo: V úvahu lze vzít i tepelné čerpadlo, díky kterému můžete ohřívat vodu, vytápět v zimě a v létě klimatizovat.
Systém fotovoltaických panelů může být off-grid, on-grid nebo hybridní. On-grid systémy jsou připojeny k veřejné elektrické síti, off-grid systémy pracují nezávisle a hybridní kombinují oba přístupy. Záleží na individuálních potřebách. Systémy s akumulací jsou vhodné tam, kde je potřeba nezávislost na elektrické síti nebo jsou časté výpadky proudu. V případě hybridního fotovoltaického systému s ukládáním energie do baterií je ideální i východní a západní strana.
Legislativa a připojení k síti
Nová legislativa umožňuje instalaci solárních elektráren do 50 kWp výkonu i bez licence od Energetického regulačního úřadu (ERÚ) a stavebního povolení. Doposud byl tento limit 10 kWp. Zjednodušeně to znamená, že umístit soláry na střechu je mnohem jednodušší i pro větší domy, typicky pro různá SVJ. Domácí fotovoltaická elektrárna se může do distribuční sítě připojit dvěma způsoby. Ve standardním režimu prodává nadbytečnou elektřinu - to je nejčastější způsob. Nebo ve zjednodušeném režimu. To znamená sice výrazně méně papírování, ale většinou se to nevyplatí, protože je třeba zajistit, aby z elektrárny neodcházely do distribuční sítě žádné přítoky.
Vyřizování s distribuční společností je většinou časově dost náročné. Dobrý dodavatel fotovoltaiky to však s plnou mocí dokáže vyřešit za vás. S distributorem bude potřeba vyřešit podání žádosti o připojení, uzavření smlouvy o připojení, přípravu odběrného místa na připojení, žádost o první paralelní připojení a nakonec výměnu elektroměru. Provozovatelé distribučních soustav navíc pečlivě kontrolují, zda vaše odběrné místo splňuje všechny požadavky. Běžně distributorské společnosti slibují připojení k síti za čtyři až šest týdnů. Loni ale nastal opravdový boom solárních elektráren a tato doba se někde prodloužila i na dva měsíce.
Finanční aspekty a dotace
Jedním z hlavních důvodů instalace solárních panelů bývá finanční úspora. Pořizovací cena je sice vyšší, avšak účty za elektřinu se vám rozhodně sníží. Investice do fotovoltaiky by se vám mohla vrátit přibližně za 10 let v závislosti na typu systému, v určitých případech to může být i dříve. Nesporné investiční náklady, které jsou s instalací spojené, se dají poměrně významně snížit díky státní dotaci Nová zelená úsporám. Můžete také čerpat dotaci z programu Nová zelená úsporám, a to až do poloviny pořizovacích nákladů. Platí, že čím výkonnější vaše fotovoltaická elektrárna bude, tím vyšší dotace získáte. Na jeden rodinný dům lze nyní čerpat až 200 tisíc korun. Díky státní dotaci se tak investice do malé solární elektrárny může vrátit přibližně za 6 až 10 let. Orientačně lze říci, že s běžnou fotovoltaikou o výkonu 9,9 kWp lze ročně ušetřit 45-50 tisíc Kč za elektřinu při spotřebě kolem 11 MWh ročně. S běžnou fotovoltaikou o výkonu 5 kWp lze ročně ušetřit 15-20 tisíc Kč při spotřebě kolem 4 MWh ročně.
Životnost a záruka
Především je nutné rozlišovat záruku na fotovoltaické panely a střídač (měnič). A pak také nesměšovat záruku a životnost. Délka záruky totiž nemusí se životností vůbec souviset. Panely vydrží i 10 nebo 15 let po záruce a střídač vám může krásně sloužit i dvojnásobek své záruční lhůty.
- Fotovoltaické panely: Standardní záruky na fotovoltaické panely se pohybují mezi 20-25 lety. To ale neznamená, že pak jsou panely na vyhození. Dnes je standardní, že po 25 letech dodávají ještě okolo 80 % energie a celkem vydrží ve smysluplném stavu třeba dlouhá léta. Jejich výkon klesá, ale v tu dobu už se vám dávno zaplatily a je to energie v podstatě zadarmo. V ideálním světě se doporučuje panel vyměnit, pokud účinnost poklesne o 20 %. Fotovoltaický panel může vydržet víc než 35 let.
- Střídač: Střídač je v systému nejchoulostivější zařízení a jak jsme psali, také druhé nejdražší. Záruka u něj bývala cca 5 let, dnes je ale úplně standardně až dvojnásobná a v extrému si můžete někdy připlatit dokonce i prodloužení až na 25 let. Střídač vydrží odhadem 12 let.
- Baterie: Baterie vydrží odhadem 15 let.
Údržba a bezpečnost
Aby panely podávaly co největší výkon, je potřeba je udržovat v čistotě. Výrobci doporučují provést údržbu alespoň dvakrát do roka, v zimě odstraňovat sníh. Nebojte se jednou do roka pozvat odborníka na servisní prohlídku, servis bývá často uveden také jako povinný v záručních podmínkách. Doporučujeme klientům po 3 letech provozu elektrárny pravidelné revize včetně kontroly termokamerou, která může odhalit později vzniklé závady na panelech (tzv. hotspot v panelu). Hotspot v panelu vznikne vlivem vadného článku, který se při provozu v sérii dalších článků projevuje vysokou teplotou. Ta dosahuje takové výše, že klidně propálí zadní plast panelu a může zažehnout i celý systém. U betonových střech se často propálí jen panel a závadu zjistíte výpadkem výroby elektrárny. U střech z polymerové folie ale hrozí i její zažehnutí a zničení elektrárny i střechy. Proto všechny panely prochází po výrobě přísnými testy.
Pod instalací panelů by měl být perfektní pořádek. Nejzranitelnější místa instalace, tedy konektory MC4 a kabely, by se neměly válet po střeše, aby se k nim nedostávala voda. V takových situacích ale může vznikat skrytý problém, tedy zahřívání, přechodový odpor a v nejhorším případě dojde i k požáru. Pro bezpečnou vzdálenost fotovoltaiky od hotového hromosvodu používáme výpočet pro přeskokovou vzdálenost. Její náležitosti najdete i v normě ČSN EN 62305-3 ED.2 a v její aktualizované 3.
Výběr instalační firmy
Nesmírně důležité je ohledně fotovoltaiky vždycky výběr spolehlivého partnera. Poradí vám optimální řešení, zařídí státní dotaci a pak také spolehlivou a rychlou instalaci zařízení. Neodborně instalovaná fotovoltaika může způsobit životu ohrožující stav nebo požár. Těmto situacím se předchází instalací, kterou provádíme dle norem s nadstandardními pasivními ochranami systému. Pečlivě proto zkontrolujte, zda firma, kterou jste si pro instalaci solárních panelů vybrali, má odbornou kvalifikaci „elektromontér fotovoltaických systémů“. Pokud montáž provede odborník, riziko zatékání do krovů je minimální. Když si vyberete k montáži panelů profíky, nezanikne vám ani záruka na střechu. Veškeré zásahy do střechy děláme v souladu s deklarací záruky výrobců a děláme do ní minimální zásahy.
tags: #elektricke #panely #na #strechu #informace