Energetická náročnost Česka se řadí podle statistik do nejvyšších v Evropské unii. Jednou z možností aktivního přístupu k úsporám energií je využít „obálku“ stavby na výrobu tepelné, nebo přímo elektrické energie. Vzhledem k tomu, že je plocha střechy nejblíže ke slunci, právě ona se logicky už desítky let úspěšně využívá k instalaci solárních zařízení.
Typy solárních zařízení a jejich účinnost
Solární kolektory zachytávají sluneční záření a přeměňují je na teplo. K zachytávání slunečního záření dochází v absorpční vrstvě solárního kolektoru, která musí být povrchově upravena tak, aby bylo co nejvíce paprsků pohlcených a jen minimum se odrazilo zpět do okolí. Musí tedy vykazovat co největší absorpční schopnost (pohltivost) slunečního záření a má mít zároveň co nejmenší emisivitu (vyzařování tepla). Odchylky do 30 stupňů od jižního směru se projevují jen minimálním snížením účinnosti. Přípustná je i orientace na východ či na západ, což ale vyžaduje odpovídající zvětšení plochy solárních kolektorů. Úhel sklonu střechy, respektive samotných kolektorů, má být v rozmezí 20 - 60° (některé zdroje uvádějí rozpětí až 15 - 70°).
Fotovoltaické panely slouží k přeměně sluneční energie na elektrickou. Účinnost panelů je v reálném provozu v závislosti na typu v rozsahu 8 - 17 %. V praxi to znamená, že z dopadajícího slunečního záření, které má výkon cca 1000 W/m2, vyprodukuje solární článek 80 až 170 W/m2. Pokud tedy chceme získat 1kW energie ze slunce, potřebujeme k tomu přibližně 7 m2 plochy fotovoltaických panelů. Pro montáž fotovoltaických panelů platí podobná pravidla jako pro solární kolektory. Využívejte sluneční energii pro výrobu elektrické energie, která je přítomna všude kolem Vás každý den a zdarma.
Příprava střechy a projektování
Rozhodnutí o použití solárních kolektorů i panelů na střeše by mělo padnout už v době její projektové přípravy. Nosnost krovu musí být přizpůsobena dodatečnému zatížení a případně ověřena statikem. Zároveň je nutné počítat s propojením kolektorů s dalšími technickými systémy zařízení budovy. To stejné platí i v případě dodatečné montáže solárních kolektorů na střechu anebo při jejich instalaci během rekonstrukce. Kvalitní fotovoltaický systém není jen o správném výběru panelů a střídače. Základem jeho dlouhé životnosti a bezproblémového provozu je správná instalace.
Zhodnocení střechy
- Nosnost střechy: Fotovoltaické panely a montážní systém představují nezanedbatelnou zátěž, v průměru kolem 15-30 kg/m². Je proto nezbytné ověřit, zda je vaše střešní konstrukce dostatečně pevná a stabilní, aby tuto váhu bezpečně unesla po celou dobu životnosti panelů. Většina solárních panelů je navržena tak, aby fungovala 20 až 25 let, a tak dlouho musí vydržet i střecha. Vždy se poraďte se statikem nebo s obchodně technickým zástupcem, který posoudí nosnost střechy a navrhne vhodné řešení.
- Stav střešní krytiny: Dobrý technický stav střechy a zvláště její nosné konstrukce je základním předpokladem pro umístění fotovoltaických panelů. Ne všechny materiály jsou pro montáž fotovoltaických panelů vhodné. Například střechy z eternitu mohou být při instalaci náchylné k poškození. Pokud vyžaduje opravu, proveďte ji ještě před instalací panelů.
- Zastínění: Střecha by neměla být zastíněna stromy, komíny, vikýři apod. Podívejte se na stromy, které přečnívají přes dům nebo na něj vrhají stín. Ořízněte všechny větve, které stíní část střechy, na níž bude umístěna solární elektrárna. V případě potřeby se obraťte na odborníka, který se postará o odstranění velkých větví nebo stromů. Pokud problém nelze odstranit, řešením může být instalace optimizéru, které dokáží ze stínovaných panelů získat více energie a zvýšit tak celkový výkon vaší FVE. Znamená to, že umožňuje panelům s částečným stínem pracovat nezávisle na sobě.
Plánování solárního systému
Při plánování solárního systému na ploché střeše je zamyslet se nad tím, kolik energie vlastně potřebujete. Spočítejte si průměrnou denní spotřebu elektřiny ve vaší domácnosti nebo firmě. Jaký máte k dispozici prostor na ploché střeše? S jakým rozpočtem kalkulujete? Určete si, kolik energie chcete z fotovoltaiky získávat. K tomu vám pomůže kalkulačka, která vám spočítá orientační výkon z celkové plochy střechy. Kromě spotřeby a požadovaného výkonu se například řídíme velikostí a orientací střechy podle světových stran, úhlem jejího sklonu a přítomností stínících prvků. Důležité je zohlednit také případné budoucí změny energetických potřeb domu. Pokud očekáváte, že v budoucnu budete potřebovat opravu nebo výměnu střechy, zvažte, jaký to může mít dopad na váš systém solárních panelů.
Čtěte také: Efektivní základy fotovoltaiky
Montáž fotovoltaických panelů na plochou střechu
Montáž solárních panelů na ploché střechy je dnes již běžnou praxí, a to nejen u velkých průmyslových objektů, ale i u rodinných domů. Pro instalaci kolektorů na plochou střechu jsou určeny konstrukce se zdvihem o optimálních 45°.
Typy montážních systémů
Solární zařízení se montují nad rovinu střešní krytiny, a to buď paralelně se střešní rovinou, anebo, pokud úhel střechy neodpovídá požadovaným hodnotám, se zdvihem o určitý úhel. Konstrukce držící solární kolektory se nejčastěji vyrábějí z hliníku. Jsou pevně kotvené na zesílenou nosnou konstrukci střešního pláště a vyhotovené tak, aby dodatečným tlakem nezpůsobovaly praskání a deformaci střešní krytiny. Problém s kotvením nad úrovní střešní krytiny do značné míry eliminují kolektory integrované do střešní roviny, plocha pod nimi nemusí být pokryta střešní krytinou.
Základem montážního systému na ploché střechy jsou speciální podpěry, které mohou být buď zátěžové, nebo svařované. Na tyto podpěry se následně připevní fotovoltaické panely. Existuje několik možností kotvení solárních panelů na plochou střechu.
- Solární montážní rámové systémy: Tyto systémy zahrnují hliníkové rámy, které jsou položeny na střešní plochu a slouží jako nosná konstrukce pro solární panely. Rámy jsou vyrobeny z odolného hliníku a zajišťují pevné ukotvení panelů. Jsou vybaveny kloubovými spoji, které umožňují nastavení sklonu panelů pro optimální úhel dopadu slunečních paprsků.
- Plastové žlaby (konzole): Tyto plastové žlaby jsou navrženy tak, aby poskytovaly dlouhou životnost a nevyžadovaly žádnou údržbu. Instalace je jednoduchá a konzole umožňují průchod vzduchu pro účinné chlazení panelů. K zajištění stability se do nich umisťuje zátěž, jako je zemina nebo štěrk. Díky jednoduchému systému naklonitelných držáků solárních panelů, které jsou přímo určené pro plochou střechu, je montáž solárních panelů jednoduchá, rychlá a nevyžaduje žádné vrtání držáků do střechy.
- Přímá integrace do střechy: Pokud preferujete esteticky čistší řešení, kdy panely co nejvíce splynou se střešní krytinou, můžete zvolit jejich přímou integraci do střechy. Panely v tomto případě nahrazují část střešní krytiny. Montáž do střešního pláště je technologicky dokonale zvládnutá a výrobci dodávají panely s kompletním montážním systémem, který umožňuje jejich bezchybnou instalaci s perfektním výsledkem, i co se vzhledu týče. I když je tento způsob méně nápadný, vyžaduje komplexnější instalaci a nese s sebou vyšší riziko poškození střešní konstrukce.
Při výběru vhodné metody instalace solárních panelů je třeba zvážit stav střešní krytiny, estetické požadavky, náklady a možnosti údržby. Přímá integrace panelů do střechy může být riskantní u starších nebo poškozených střech, je nákladnější a náročnější na instalaci, ale může lépe vyhovovat estetickým nárokům, zatímco překryvná metoda usnadňuje přístup k panelům pro údržbu.
Proces instalace
Instalace fotovoltaické elektrárny zabere obvykle 2-5 dní. Většinou trvá 1-3 dny montáž solárních panelů - záleží na velikosti a složitosti instalace. Pak přichází elektrikáři, kteří se postarají o natažení kabelů a elektroinstalaci, což zabere 1-2 dny. Záleží samozřejmě také na počasí. Celý proces může trvat několik hodin až několik dní, v závislosti na velikosti a složitosti instalace.
Čtěte také: Moderní vzhled s fotovoltaikou
Zde je typický průběh montáže:
- Kontrola a zaměření střechy: Před samotnou instalací solárních panelů technici pečlivě kontrolují stav střechy, aby se ujistili, že je dostatečně pevná a vhodná pro montáž. Technici pečlivě zaměří střechu a označí místa, kde budou nainstalovány nosné konstrukce pro solární panely.
- Upevnění kotevních bodů: Na vyznačených místech se přímo do nosných prvků střechy upevní kotevní body, které zajistí pevné ukotvení nosné konstrukce. Způsob upevnění kolektorů (typ hliníkové nosné konstrukce a její upevnění k střešní konstrukci je závislý na povětrnostních podmínkách (sněhové a větrné oblasti), v nichž se stavba nachází, na počtu hodin slunečného svitu, na druhu použité střešní krytiny a na dalších místních podmínkách.
- Montáž hliníkové konstrukce: Na rovnou střechu nejdříve instalujeme hliníkovou konstrukci se sklonem 15°. To je důležité hned z několika důvodů. Nakloněné panely dokážou efektivněji zachytit sluneční paprsky. Zároveň si zachovají svoji samočisticí funkci - neulpívají na nich nečistoty a průběžně se omývají deštěm. Správně navržená konstrukce musí být odolná vůči povětrnostním vlivům, jako je vítr, sníh a teplo, a zároveň zohledňovat sklon a orientaci střechy pro maximální účinnost panelů. Konstrukce držící solární kolektory se nejčastěji vyrábějí z hliníku.
- Upevnění panelů: Samotná montáž solárních panelů na střechu už probíhá stejně jako u šikmé střechy. Solární panely se pomocí speciálních úchytek pevně a bezpečně montují na připravenou nosnou konstrukci. Na hliníkovou konstrukci panely přišroubujeme pomocí úchytů. Aby nedošlo k poškození solárních kolektorů během jejich montáže, jsou tyto různými způsoby mechanicky chráněny (obaly, dřevěná konstrukce apod.) a montují se pomocí jeřábu. Obalový materiál se z nich odstraňuje postupně, v průběhu jednotlivých kroků montáže tak, aby byly v co největší míře neustále chráněny před případným poškozením.
- Elektrické zapojení: Jakmile jsou panely na střeše, následuje instalace elektroniky. Kabely slouží k propojení solárních panelů s dalšími komponenty systému, jako jsou střídače a baterie. Musí být správně dimenzované a vhodné pro venkovní použití, aby byly schopné odolávat povětrnostním vlivům. Používáme kvalitní kabely a konektory od renomovaných výrobců. Trasy kabelů volíme tak, aby byly co nejkratší a nedocházelo ke zbytečným ztrátám energie. Kromě toho zohledňujeme i estetické hledisko a minimalizujeme potřebu zasahovat do stavby. Kabely by měly být chráněny před povětrnostními vlivy, mechanickým poškozením a UV zářením. K tomu slouží kabelové kryty a ochranné trubky. Kabely by měly být označeny, aby je bylo možné snadno rozpoznat v případě budoucího rozšiřování fotovoltaiky nebo opravě elektrického vedení.
- Instalace střídače a baterie: Střídač a baterie umístíme do technické místnosti, sklepa nebo garáže. Teplota by se měla pohybovat ideálně v rozmezí 10 až 25 °C, v žádném případě nesmí klesnout k bodu mrazu. Místnost by měla být suchá s dobrou ventilací, aby se baterie nepřehřívaly. Baterie by měly být snadno dostupné z důvodu kontroly a údržby. Instalatér by se měl také snažit umístit střídač co nejblíže elektroměru tak, aby se snížily úbytky napětí (a ztráty účinnosti). Pokud si však musíte vybrat mezi zastíněným místem a umístěním v blízkosti elektroměru, je zastínění významnější. Můžeme také instalaci ve větší vzdálenosti k elektroměru kompenzovat jednoduše použitím silnějšího kabelu, aby se snížil úbytek napětí.
- Propojení s domovní sítí: Když si představíte schéma zapojení fotovoltaické elektrárny, je následujícím krokem propojení střídače s hlavním domovním rozvaděčem (HDR). My přímo do HDR nezasahujeme a vytváříme vlastní rozvaděč, kam instalujeme všechny potřebné komponenty (např. wattrouter nebo smartmetr). Díky tomu máte veškeré ovládací a jisticí prvky k fotovoltaice na jednom místě. Z fotovoltaického rozvaděče se pak můžeme napojit buď na HDR nebo přímo do odběrného místa - sloupku. Elektroměrový rozvaděč musí být dimenzován tak, aby byl schopen pracovat s výkonem fotovoltaického systému. Musí být vybaven příslušnými ochrannými prvky, které chrání elektrické rozvody a zařízení před přepětím a přetížením. Spojení fotovoltaiky s domácí elektrickou sítí obvykle zajišťuje střídač a elektrické rozvaděče s jističi. Přípravu elektrických rozvodů je nutno svěřit odborníkovi s příslušným oprávněním a znalostí platných norem a předpisů.
- Uvedení do provozu a revize: Po dokončení instalace solárních panelů probíhá důkladné testování elektrických spojů, které má za cíl ověřit správnou funkčnost všech komponentů a odhalit případné ztráty energie. Pak už zbývá jen elektrárnu uvést do provozu. K tomu budete potřebovat revizní zprávu - revizi vám zajistíme maximálně do 1-2 týdnů po instalaci. Dále následuje první paralelní připojení u vašeho distributora. Na jeho zpracování má distributor lhůtu 30 dní. Po úspěšném dokončení instalace solárních panelů se místo realizace uklidí a zkontroluje se, zda jsou všechny prvky systému správně nainstalovány.
Bezpečnost a údržba
Během procesu instalace je důležité upřednostňovat bezpečnost a shodu s místními předpisy. Kromě ochrany pracovníků tak předcházíme i poškození střechy nebo instalovaného zařízení. Ve výbavě montéra by helma, rukavice a bezpečnostní pásy rozhodně neměly chybět. Při instalaci střešních montážních systémů je důležité zajistit, aby pracovníci měli přístup k bezpečnému a stabilnímu pracovišti.
Po důsledném nainstalování a upevnění solárních kolektorů se pospojuje potrubí mezi kolektory. Podle doporučení výrobců se musí kolektory proplachovat nemrznoucí kapalinou, aby se ze systému vyplavily všechny nečistoty. Nemrznoucí směs se musí doplnit podle výrobcem předepsaných požadavků a systém se musí odvzdušnit. Nemrznoucí kapalina má předepsané chemické složení tak, aby v zimních měsících nedocházelo k poškození systému mrazy. Solární kolektory a fotovoltaické panely, tak jako hliníková nosná konstrukce, musí být případně napojeny na bleskosvodný systém (pokud je to potřeba).
Orientace a sklon panelů
Při umisťování fotovoltaických panelů na střechy rodinných a bytových domů se zákazníci často ptají, zda má jejich střecha správný sklon a orientaci. Na počátku vašeho projektu zvažte, jaký sklon a orientace panelů je ideální právě pro vás. Pro různé lidi může být ideál jiný. Ideální je sklon v rozmezí 20-50 stupňů a orientace na jih, která zajistí maximální výkon panelů. Pokud není možné namontovat panely na jižní stranu střechy, je možné je umístit i na východní nebo západní stranu. Orientace a sklon panelů jsou také velmi důležité pro výpočet výkonu fotovoltaického systému, stanovení velikosti solárních panelů a volbu dalších komponentů. Korigovat orientaci i sklon panelů lze do určité míry pomocí speciálních držáků, u kterých lze nastavit úhel sklonu. Úhel sklonu panelů volíme tak, abychom dosáhli maximální účinnosti fotovoltaického systému. Optimální sklon se liší v závislosti na geografické poloze a místních klimatických podmínkách. Čím strmější sklon, tím také menší zatížení sněhem.
Vliv orientace a sklonu na roční energetický výnos
Dříve, kdy byly fotovoltaické panely extrémně drahé a stát podporoval výstavbu FVE formou výkupních cen a zelených bonusů, záleželo na maximalizaci ročního energetického výnosu. Následující diagram znázorňuje vliv směru a sklonu panelů na roční energetický výnos fotovoltaiky.
Čtěte také: maximalizace účinnosti fotovoltaického systému
| Orientace panelů | Sklon panelů | Roční energetický výnos (přibližný) |
|---|---|---|
| Jihovýchod až jihozápad | 20° až 45° | Maximální |
| Východ nebo západ | Libovolný | Snížení o cca 15 % |
| Svislé umístění | 90° | Snížení o více než 35 % |
Dnes, kdy jsou výkupní ceny elektřiny nízké a fotovoltaické panely levné, nezáleží už tolik na tom, jaký má vaše střecha směr a sklon. Zjistilo se, že umístění panelů na západní střechu, které bylo dříve nevýhodné, nyní dává smysl. Už není dobrý nápad panely složitě naklánět k jihu. Umístění panelů směrem na západ nebo na východ je dobré pro zvýšení vaší vlastní spotřeby elektřiny. Během odběrových špiček bývá elektřina na energetické burze nejdražší. Pro výrobce elektřiny je proto lepší vyrábět právě tehdy. V posledních letech jsou nejvyšší ceny ráno, ale hlavně odpoledne a večer, kdy se celá republika vrací domů z práce a ze školy.
Řešení pro různě orientované plochy
V praxi se často setkáváme se situací, kdy je možné fotovoltaické panely umístit na vícero vhodných ploch. Ovšem s tím, že jednotlivé části střechy mají různou orientaci vůči světovým stranám. Běžná je situace, kdy jsou na jedné budově dostupné plochy s různým sklonem. Relativně nízká cena fotovoltaických panelů zvyšuje jejich dostupnost. Za stejné peníze dostáváte vyšší výkon FVE. Vyšší výkon na druhou stranu vyžaduje větší plochu. To motivuje vlastníky domů umisťovat panely na střechy v různých kombinacích. Fotovoltaická elektrárna složená z panelů různých směrů a sklonů však musí splňovat jisté technické požadavky.
- Více střídačů: Možným řešením je zapojení panelů na různě orientovaných střechách na více střídačů. Každý střídač pak obsluhuje jednu část střechy.
- Multistring střídač: Instalaci můžete provést i na jeden střídač, pak musí být tzv. multistring. Střídač musí mít minimálně dva oddělené vstupy. Každý vstup musí být vybaven samostatným MPP trackerem (MPPT). Pokud má střídač dva samostatné MPPT, pak na něj mohu zapojit panely ve dvou různých sklonech nebo orientacích. Dva samostatné stringy (MPPT) mají zpravidla třífázové střídače od výkonu 5 kWp. Některé velké průmyslové střídače mohou mít i 3 a více stringů. MPPT znamená v překladu "sledovač bodu maximálního výkonu". Jedná se o algoritmus, který v každém okamžiku nastavuje nejvýhodnější poměr mezi proudem a napětím z panelů.
- Výkonové optimizéry: Pro různě orientované panely můžete také použít tzv. výkonové optimizéry. Optimizéry jsou chytré "krabičky" umístěné na střeše u fotovoltaických panelů. Výkonový optimizér má vlastní MPPT a stará se o výrobu jen jednoho nebo nejvýše dvou panelů. Do střídače se pak nezapojuje string složený z panelů, ale série propojených optimizérů. Platí, že sklon má na výkon panelů menší vliv, než orientace. I v případě různých sklonů doporučujeme použít multistring střídač nebo optimizéry. U nevhodně zapojených elektráren může nastávat problém v zimě. Střídače kvůli nízkému napětí na stringu odmítají nastartovat výrobu.
Pokud máte hřeben střechy přesně v ose sever - jih a rozhodujete se, zda panely umístíte na západní nebo východní část střechy, zvolte západ. Západní orientace panelů bývá výnosnější, protože ráno může být pošmourno nebo mlha. Pokud budou všechny solární panely orientovány na jih, budou energii vyrábět současně. To způsobí, že cena vyrobené elektřiny bude nízká nebo záporná. Jít proti proudu a dát si panely na východní nebo západní střechu bude stále více v módě. Bude se to totiž stále více vyplácet.
Proč zvolit profesionální instalaci?
Instalace fotovoltaické elektrárny (FVE) je investicí do budoucnosti, která vám může přinést značné úspory na energiích a zvýšit hodnotu vašeho domu. I když se montáž FVE na první pohled může zdát jednoduchá, profesionální instalace od zkušené firmy nabízí mnoho klíčových výhod. Kromě rizik, která vznikají v souvislosti s prací na střeše a elektroinstalací, byste měli vzít v úvahu ještě další věc. Proto raději nechte instalaci fotovoltaiky na profesionálech.
Správně navržený systém solárních zařízení dokáže domácnosti ušetřit nemalé finanční prostředky z ohřevu teplé vody, podpory vytápění či výroby elektrické energie. Vzhledem k tomu, že typů solárních zařízení je velké množství, měli byste se už při výběru poradit s odborníky, kteří vám navrhnou zařízení optimální vašim potřebám, se zohledněním lokality i všech podmínek pro instalaci. Už dnes například existují kolektory, které můžete instalovat i na balkon, pokud pro vás není střecha z nějakého důvodu dostupným řešením.
Profesionální dodavatel vám zajistí:
- Posouzení vhodnosti střechy nebo jiného způsobu umístění fotovoltaických panelů z hlediska orientace ke světovým stranám, požadovaného sklonu, nosnosti ploch a stínících prvků.
- Přípravu kabelové trasy od střechy k rozvaděči, případně k baterii a střídači.
- Fotovoltaickou elektrárnu bez zbytečného papírování a složitých technických detailů. S profesionály máte jistotu, že vaše fotovoltaická elektrárna bude připojena k síti legálně a bez zbytečných průtahů.
- Kvalitní instalaci a bezproblémový provoz elektrárny.
Pokud máte dostatečnou plochu na střeše, může se vyplatit pořídit i větší systém. Přebytky elektřiny budete moci v blízké budoucnosti sdílet s rodinou či sousedy díky komunitnímu sdílení.
Závěr
Instalace fotovoltaických panelů je skvělým způsobem, jak ušetřit na energiích a přispět k ochraně životního prostředí. Správná instalace fotovoltaických panelů je klíčová pro jejich efektivní fungování. Solární panely ve skutečnosti střechu chrání. Díky své odolnosti totiž fungují jako štít proti nepříznivým povětrnostním podmínkám a dalším vlivům, které by mohly poškodit střešní krytinu. Panely s pokročilou technologií, například patentované fotovoltaické panely s nejmodernější technologií a výkonem 460 Wp, dosahují až o 9 % vyšší účinnosti oproti běžným panelům.
tags: #fotovoltaika #na #plochou #strechu #panelaku #průvodce