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.
Proč zvolit fotovoltaiku na plochou střechu?
Fotovoltaické panely slouží k přeměně sluneční energie na elektrickou. Vlastníte nemovitost s plochou střechou a přemýšlíte o instalaci fotovoltaiky? Na rozdíl od klasických sedlových střech, kde je možné solární panely připevnit přímo na konstrukci střechy, u ploché střechy je třeba použít speciální nosné konstrukce.
Pokud máte plochou střechu, rozhodně nemusíte na fotovoltaiku zapomenout. Díky moderním konstrukcím můžeme panely umístit do optimálního sklonu a dosáhnout vysoké účinnosti. A ačkoliv je instalace o něco málo dražší, výhody v podobě ušetřených nákladů na elektřinu a dlouhé životnosti systému ji činí výhodnou investicí.
Plánování a projektování instalace
Rozhodnutí o použití solárních kolektorů i panelů na střeše by mělo padnout už v době její projektové přípravy. Pro provoz efektivní a bezpečné fotovoltaické elektrárny je rozhodující kvalitní projekt včetně přípravy návrhu panelů na střeše. K němu je potřeba několik zásadních dat. 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. Pokud to podmínky vaší nemovitosti umožňují, počítáme v návrhu i s tím, že do budoucna elektrárnu rozšíříte.
Získání dat a 3D modelování
„K zaměření objektu fotogrammetrií používáme dron DJI Mavic 3 Enterprise. Má skvělé rozlišení kamery, přesnou lokalizaci GPS dat i termokameru. Navíc se skvěle ovládá. Ze záběrů vytvoříme v nástroji Agisoft věrný 3D model domu s přesnými rozměry a značkami, které používáme k dalšímu rýsování.“
Čtěte také: Instalace betonových panelů
„V dalších krocích projekt posouváme do softwaru Archicad 26, kde rýsujeme a modelujeme 3D model domu. V posledním kroku vytváříme fotozákres a rozpohybovaný 3D model domu v programu Lumion.“
Orientace a sklon panelů
Při výběru vhodné konstrukce je nutné zohlednit specifika jednotlivých typů střech, aby byla zajištěna funkčnost a stabilita. Fotovoltaické panely by měly být instalovány na takovém místě, kde budou vystaveny slunečnímu svitu a nebude na ně dopadat žádný stín.
- Orientace: Pro největší výnosnost fotovoltaiky doporučujeme instalaci panelů na jižní stranu. 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. „Pokud bychom se bavili v číslech, tak orientace na jih nám zajistí výnosnost až 99 %. V případě hybridního fotovoltaického systému s ukládáním energie do baterií je ideální i východní a západní strana.“
- Sklon: Úhel sklonu střechy, respektive samotných kolektorů, má být v rozmezí 20 - 60° (některé zdroje uvádějí rozpětí až 15 - 70°). „V závislosti na množství slunečních paprsků a jejich náklonu v průběhu dne je v České republice nejvýhodnější sklon panelů 35 stupňů. Soláry je ale možné instalovat od 20 až do 50 stupňů, což pokrývá parametry většiny sedlových střech v Česku.“ Pro instalaci kolektorů na plochou střechu jsou určeny konstrukce se zdvihem o optimálních 45°. Na ploché střechy se někdy instalují sluneční kolektory i zcela vodorovně, ale to mívá čistě estetický význam. A z hlediska výkonu je to poměrně škoda. Pak totiž musíte počítat se ztrátou výkonu až o 10 % a také s větší nutností občasné manuální údržby. Na panely dopadá prach, pyly a jiné nečistoty, které při větším sklonu samovolně opadají nebo oprší.
Vliv lokality a počasí
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. Fotovoltaiku montujeme podle stavebních norem, proto zvládne poryvy větru i zátěž sněhové pokrývky, které jsou typické pro Česko.
Český hydrometeorologický ústav zařadil na větrné mapě ČR jednotlivé oblasti do 5 tříd. Na základě technických výpočtů do těchto oblastí navrhujeme různý počet kombivrutů ke kotvení panelů, aby držely na svém místě. Zatížení střechy sněhem ukazuje i oficiální sněhová mapa Českého hydrometeorologického ústavu. Nejvíce sněhu leží v 7. třídě, kterou na mapě najdete v typicky horských oblastech. Podle větrné a sněhové mapy dimenzujeme pevnost konstrukce panelů pro sedlové i ploché střechy.
Konstrukce pro ploché střechy
Pro instalaci kolektorů na plochou střechu jsou určeny konstrukce se zdvihem o optimálních 45°. 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.
Čtěte také: Jak na montáž MDF obkladových panelů
Ploché střechy vyžadují konstrukce se sklonem, který efektivně odvádí vodu a zabraňuje hromadění srážek (obvykle 15° až 30°). Na ploché střechy se dává nosná konstrukce, která se většinou usazuje pomocí zatížení.
Instalace fotovoltaiky na plochou střechu byla dlouho časově i logisticky náročná. Řezání hliníkových profilů, skládání konstrukce a následné zatěžování systémů výrazně prodlužovalo dobu realizace i zvyšovalo náklady na práci. Dnes existuje jednodušší řešení. Betonové zátěžové bloky tento proces zjednodušují. Blok se položí na střechu, osadí se solární panel a zajistí.
Typy konstrukcí a jejich upevnění
Upevnění solárních panelů na střechu je zásadním krokem při instalaci fotovoltaického systému, který zajišťuje dlouhodobou efektivitu a bezpečnost vašeho solárního zařízení. Správný výběr montážního systému závisí na typu střechy a střešní krytině vašeho domu. Konstrukce držící solární kolektory se nejčastěji vyrábějí z hliníku.
Upevnění solárních panelů na rovnou střechu: Rovné střechy umožňují instalaci solárních panelů pomocí samozátěžového systému, který nevyžaduje vrtání do střechy.
- Samozátěžová konstrukce: Odborníci umísťují panely na konstrukci zatíženou speciálními závažími, která zajišťují stabilitu systému proti větru a dalším vlivům. Výhody: Tento způsob nepoškozuje střechu a umožňuje optimální nastavení sklonu panelů pro maximální účinnost.
- Betonové bloky: Na nosnou konstrukci se pomocí vhodných uchycení umisťují betonové bloky. Betonové zátěžové bloky tento proces zjednodušují. Blok se položí na střechu, osadí se solární panel a zajistí. Při instalaci fotovoltaiky na plochou střechu je zásadní chránit hydroizolaci. Největší výhodou je úspora času. Odpadá montáž hliníkových profilů, dodatečné zatěžování i složité řešení detailů na stavbě. Montáž FVE na ploché střeše se tak zjednodušuje na přesné rozmístění prvků podle projektu. Ploché střechy jsou náchylné na poryvy větru, proto je důležitá stabilita systému. Betonové bloky kombinují dostatečnou hmotnost s tvarem, který omezuje nadzvedávání panelů.
Klíčové faktory při výběru montážního systému
Při rozhodování o upevnění solárních panelů na střechu je důležité zvážit následující faktory:
Čtěte také: Moderní stavby z betonu
- Typ střešní krytiny: Vyberte montážní systém, který je kompatibilní s vaší střechou, aby instalace byla stabilní a bezpečná.
- Nosnost střechy: Ujistěte se, že vaše střechová konstrukce unese dodatečnou zátěž panelů a montážní konstrukce. Mimochodem, dost často se řeší, že je fotovoltaika pro střechu velká zátěž - nevěřte tomu. Pokud vaše střecha unese střešní krytinu a všechny možné izolace, těch pár m2 fotovoltaiky zvládne skoro určitě.
- Povětrnostní podmínky: Zvolte montážní systém, který odolá místním povětrnostním podmínkám, jako jsou silné větry, sníh nebo déšť.
Průběh instalace na plochou střechu
Instalace fotovoltaické elektrárny zabere obvykle 2-5 dní. Většinou trvá 1-3 dny montáž solárních panelů - záleží na velikosti a složitosti instalace. Pak se technici postarají o natažení kabelů a elektroinstalaci, což zabere 1-2 dny. Záleží samozřejmě také na počasí.
Příprava a manipulace s panely
Příprava podkladu: Střecha musí být před instalací důkladně zkontrolována a případně opravena. Manipulace s fotovoltaickými panely vyžaduje zvýšenou opatrnost, aby nedošlo k jejich poškození. Panely je třeba přenášet opatrně, ideálně dvěma osobami, aby se předešlo prasknutí krycího skla nebo poškození rámu. Při manipulaci se doporučuje používat ochranné rukavice a dbát na to, aby nedošlo k poškrábání skleněného povrchu nebo poškození zadní strany panelu.
Montáž nosné konstrukce a panelů
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. Samotná montáž solárních panelů na střechu už probíhá stejně jako u šikmé střechy. Na hliníkovou konstrukci panely přišroubujeme pomocí úchytů.
Panely se připevňují ke konstrukci pomocí speciálních montážních sad. Komponenty jsou navrženy tak, aby pevně držely panely na místě, odolávaly povětrnostním vlivům a minimalizovaly vibrace.
Elektrické připojení a jištění
Po důsledném nainstalování a upevnění solárních kolektorů se pospojuje potrubí mezi kolektory. Při montáži je důležité zajistit správné elektrické propojení mezi panely a střídačem, který převádí získanou energii na použitelnou elektřinu. Jakmile jsou panely na střeše, následuje instalace elektroniky. 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.
Otázkou ještě zůstává, kudy vést kabely od solárních panelů. Většinou je ukládáme do lišt. Pokud si přejete vést kabely přímo ve zdi, umístíme je do husích krků. 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.
Jistící prvky jsou nezbytnou součástí každého solárního systému, protože zajišťují bezpečný a spolehlivý provoz jednotlivých stringů panelů. Jištění se obvykle skládá z pojistky, které chrání panely před nadměrným proudem, a odpojovače, který umožňuje bezpečné odpojení stringu pro účely údržby nebo v případě nouze. Vedle toho může být použita také přepěťová ochrana, která chrání systém před přepětím způsobeným například bleskem. Pro jištění fotovoltaických panelů se používají pojistky s charakteristikou gPV. Hodnota pojistky se stanoví na základě maximálního povoleného zkratového proudu FV panelu (Isc) a použije se nejbližší vyšší hodnota v řadě.
Solární kolektory a fotovoltaické panely, tak jako hliníková nosná konstrukce, musí být případně napojeny na bleskosvodný systém (pokud je to potřeba). 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.
Bezpečnost a údržba
Správné upevnění solárních panelů na střechu je klíčové pro dlouhodobou efektivitu a bezpečnost vašeho fotovoltaického systému. Neodborně instalovaná fotovoltaika může způsobit životu ohrožující stav nebo požár. My těmto situacím předcházíme instalací, kterou provádíme dle norem s nadstandardními pasivními ochranami systému.
Pod instalací panelů by měl být perfektní pořádek. „U konkurence se setkáváme mnohdy s naprostým opakem. Nejzranitelnější místa instalace, tedy konektory MC4 a kabely, se válí po střeše a jednoduše se k nim dostává voda. V takových situacích ale může vznikat skrytý problém, tedy zahřívání, přechodový odpor a v nejhorším případě dojde i k požáru.“
Revize a diagnostika
Doporučujeme klientům po 3 letech provozu elektrárny pravidelné revize včetně kontroly termokamerou, která může odhalit později vzniklé závady na panelech (tzv. hotspoty).
- 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.
Proplachování systému
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.
Výběr solárního systému a návratnost investice
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.
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.
| Typ solárního systému | Popis |
|---|---|
| Pouze fotovoltaická elektrárna | Bez baterie i bez wattrouteru. |
| Fotovoltaická elektrárna s wattrouterem | Wattrouter se instaluje do rozvaděče v domě a v okamžiku, kdy „hrozí“ přetok vyrobené energie do distribuční sítě, zapojuje okruhy se spotřebiči. |
| Ostrovní systém | Solární zařízení, které vyrábí elektřinu, ale není připojené k elektrické distribuční síti. |
Ceny a úspory
Ceny elektřiny šplhají nahoru a pravděpodobně ještě dále porostou. Cena instalace fotovoltaiky pro rodinný dům vyjde asi na 30-40 tisíc korun, a tak si možná říkáte, zda by nebyla lepší instalace fotovoltaiky svépomocí. Obecně je možné říct, že fotovoltaická elektrárna na plochou střechu může být o 10-15 % dražší než běžná instalace na sedlové střeše, avšak návratnost investice zůstává výhodná díky úsporám za elektřinu.
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.
Moderní technologie panelů
Celočerné panely využívají moderní technologii ABC, která zvyšuje účinnost až o 9 %. Díky nulovému stínění drátěnou mřížkou panely zachytí více sluneční energie na stejné ploše. Panely s pokročilou technologií Patentované fotovoltaické panely s nejmodernější technologií a výkonem 460 Wp dosahují až o 9 % vyšší účinnosti oproti běžným panelům.
tags: #fve #panely #na #rovnou #strechu #instalace