Využívání solární energie je skvělý způsob, jak snížit účty za elektřinu a přispět k ochraně životního prostředí. Fotovoltaické elektrárny (FVE) se stávají běžnou součástí střech rodinných i bytových domů, průmyslových objektů i komerčních budov. Obrovský zájem o solární energii je důsledkem nejen rostoucího povědomí investorů o energetické účinnosti a soběstačnosti, ale také výsledkem podpory státních dotačních programů.
Možnosti umístění solárních panelů
Hned na úvod dobrá zpráva: Solární panely můžete dát na jakýkoliv dům. Vždy existuje způsob, jak solární panely umístit na rodinný, bytový nebo panelový dům. Můžete umístit solární panely na jakýkoliv typ a tvar střechy, na fasádu nebo balkony. Pokud na domě není dost prostoru, můžete využít i volnou plochu kolem domu.
Solární panely na šikmé střeše
Nejčastěji se solární panely montují na sedlové střechy rodinných domů. Pro umístění panelů volíme tu část střechy nebo valby, která směřuje nejvíce k jihu. V naší zeměpisné šířce je ideální střecha orientovaná na jih. Ale pokud ji máte nakloněnou jihovýchodně nebo jihozápadně (s odklonem do 45 stupňů), pak bude pokles výkonnosti fotovoltaiky v jednotkách procent. Popravdě to nejspíš ani nepoznáte. U střech orientovaných k západu nebo východu efektivita klesne více - cca o 20 %.
Můžete fotovoltaiku umístit i na střechy orientované čistě západním nebo východním směrem. Ale počítejte s tím, že celoroční výnos energie klesne o 15 % až 20 %. Na druhou stranu výroba elektřiny z panelů směřujících na západ více odpovídá denní spotřebě energie vašeho domu. Když fotovoltaické panely umístíte zároveň na východ i na západ, produkce elektřiny se lépe rozprostře do denní doby. V tomto případě můžete ztrátu výkonu jednoduše kompenzovat větším počtem solárních panelů. Panely umístěné na východní nebo západní stranu střechy mohou mít výhodu při prodeji přebytků elektřiny ve spotovém tarifu.
Vhodné podmínky pro instalaci panelů nabízí šikmá střecha s orientací na jih a sklonem v rozmezí 15 až 45°. Orientace na severní stranu střechy se kvůli výrazně sníženému výkonu obecně nedoporučuje.
Čtěte také: Fotovoltaika a střecha v jednom: Řešení Blachotrapez
Výkonnost střešní fotovoltaické elektrárny ovlivňuje také to, v jakém úhlu na ni sluneční paprsky dopadají. Pro podmínky ČR je optimální sklon panelů 35° až 40°. Panely v tomto sklonu mají nejvyšší roční výtěžnost. S úhlem sedlových střech toho moc nenaděláte, ale u plochých si ho pomocí jednoduché nosné konstrukce nastavíte podle potřeby. Optimální sklon panelů závisí na jejich orientaci. Čím jsou panely více orientovány směrem na východ nebo na západ, tím nižší by měly mít sklon. Se stále klesající cenou fotovoltaických panelů však pojem "optimální sklon" pomalu mizí. Jakékoliv technické řešení pro dosažení optimálního sklonu panelů je obvykle dražší, než panely samotné.
Solární panely na ploché střeše
Ploché střechy jsou v České republice doménou hlavně bytových domů a administrativních budov. U plochých střech je situace odlišná, protože tam můžete dát panely v podstatě jak chcete. Instalace s přizvednutím panelů (jednostranným či dvoustranným) se na plochých střechách provádí pomocí montážních systémů, které nevyžadují kotvení. Jakákoliv perforace stávající střešní krytiny na ploché střeše zvyšuje riziko zatékání. Montážní systémy typu K2 S-Dome/D-Dome kotvení nevyžadují, pouze je třeba konstrukci zatížit balastem tak, aby elektrárna byla odolná vůči vlivům větru.
Váha potřebného balastu závisí na dané větrné a sněhové oblasti, na výšce budovy, na výšce atiky, na svrchním materiálu střešní krytiny. Elektrárny, které je možné budovat ve větších souvislých celcích vyžadují menší dodatečnou zátěž oproti systémům, které jsou "roztrhané" do menších nespojitých částí. Největší zátěž větrem musí snášet krajní panely.
Na plochou střechu můžete panely umístit i vodorovně. Vodorovné solární elektrárny se nejčastěji budují z fotovoltaických fólií. 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. Solární panely umístěné vodorovně však ztrácejí samočisticí schopnost. Fotovoltaické panely umístěné vodorovně a hlavně fotovoltaické fólie se nasazují tam, kde je problém s nosností střechy.
Solární panely na zelené střeše
Zelené střechy se na budovách zřizují pro zvýšení tepelné izolace a pro zvýšení schopnosti střechy zadržovat dešťovou vodu. Vedlejším efektem je zvýšení biodiverzity či zlepšení kvality vzduchu v místě. Pro umístění fotovoltaiky se hodí především extenzivní zelené střechy. Pokud mají solární panely a zelená střecha úspěšně koexistovat, pak instalace musí být provedena tak, aby rostliny měly dostatek přístupu světla. Fotovoltaické panely se proto umisťují relativně výše nad rovinu střechy v křídlovém uspořádání. Intenzivní zelené střechy se pro instalaci fotovoltaických panelů příliš nehodí. Vyšší traviny či keře mohou solární panely zastínit a tím snížit energetický výnos.
Čtěte také: Solární panely na střeše auta: Vyplatí se?
Solární panely na fasádě
Instalaci solárních panelů na fasády můžete zvážit v případě, kdy na střeše budovy nemáte pro fotovoltaickou elektrárnu dostatek prostoru. Fasádu je možné pokrýt panely nainstalovanými svisle. Pokud panely plánujete na fasádu montovat v určitém sklonu, pak mezi jednotlivými horizontálními řadami panelů je nezbytné nechat dostatečný odstup. Panely montované na fasádu svisle vykazují oproti panelům umístěným na střeše v optimálním sklonu 35° ztrátu výnosnosti ve výši 30 % až 40 %.
Instalace fotovoltaiky svisle je vhodná pouze na fasády, které mají jižní orientaci. Panely umístěné na fasádě mají větší problém se zastíněním. Obzvláště v létě po ránu a navečer je slunce z velké části dne za hranou budovy. Panelům na fasádě se tak ani během léta nedostává dostatek přímého slunečního svitu. Přestože fasádní solární elektrárna energeticky obvykle neoslní, může nabídnout i další výhody. Vhodně navržená instalace může fungovat jako pasivní stínění, v letních měsících zastíní okna a fasádu, a pomáhá tak snížit přehřívání interiéru. Instalaci solárních panelů na fasádu nedoporučujeme.
Solární panely na balkonech
Balkony jsou téměř na každém panelovém domě, a proto i v České republice jsou vidět menší fotovoltaické systémy nainstalované právě na balkonech. Ze solárních panelů nainstalovaných nad balkonem můžete vytvořit markýzu, která bude na vašem balkoně během léta vytvářet příjemné zastínění. Problémem malých balkonových FV instalací je, že podléhají stejné legislativě, jako klasické fotovoltaické elektrárny. Pokud je balkonová instalace připojená k síti, musíte pro takový systém podat žádost připojení distribuční firmě. Obyvatelé bytových domů mohou místo malých instalací na balkony spojit svoje síly. Vlastníci i družstevníci nyní mají ideální možnost umístit fotovoltaickou elektrárnu na střechu svého bytového domu nebo paneláku.
Solární panely na pozemku
Pokud není vhodné místo pro panely na domě, můžete pro instalaci solárních panelů využít pozemky okolo domu. Na zpevněných plochách mohou být panely umístěny těsně nad terénem. Vegetaci pod solárními panely je třeba pravidelně udržovat. Instalace fotovoltaických elektráren na pozemku u rodinného nebo bytového domu jsou podporovány z programu Nová zelená úsporám. Je třeba splnit podmínku, že konstrukce ani panely nebudou vadit růstu vegetace.
Panely můžete umístit na jednoosé či dvouosé sledovací zařízení, tzv. solární tracker. Tracker funguje podobně jako slunečnice. Mechanicky otáčí panely tak, aby byly vždy v ideálním úhlu vůči slunečním paprskům. Pomocí dvouosého trackeru můžete navíc ročně získat až 35 % energie. Solární panely umístěné na pozemku mohou lákat zloděje a vandaly, proto je vhodné mít je v bezpečí za plotem. V posledních letech přichází do módy solární panely, které samy o sobě tvoří plot. Na solární ploty se obvykle využívají bifaciální panely usazené ve speciální konstrukci.
Čtěte také: Průvodce betonovými patkami
V Evropě se prosazuje nový trend umisťování fotovoltaiky na zemědělskou půdu tak, aby zůstala zachována produkční schopnost polí a luk. Panely přináší zemědělské půdě zastínění, snížení odparu a snížení rizika, že plodiny budou poškozené kroupami. Některé druhy hospodářských plodin jsou navíc stínomilné.
Důležité faktory před instalací
Před samotnou instalací fotovoltaiky je nutné zvážit několik klíčových aspektů, které ovlivní výkon, bezpečnost a životnost celého systému.
Stav a typ střechy
Instalace fotovoltaických panelů vyžaduje pečlivé posouzení stavu střechy, její konstrukce, krytiny i statických vlastností. Před realizací je proto zásadní prohlídka střechy odborníkem, případné provedení statického posudku, zejména u starších či nestandardních staveb. Před dodatečnou instalací FVE na střechu je nutné nejprve prověřit, zda je stávající střešní plášť v takovém stavu, aby byl plně funkční a bezporuchový ještě řadu let. Je nutné prozkoumání stavu hydroizolační vrstvy a splnění statických, mechanických a tepelněizolačí požadavků střešního souvrství.
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. Každý typ krytiny vyžaduje specifické montážní prvky. U plechových krytin se využívají například uchycení za falc nebo těsnicí kombivruty.
Zateplování budov a využívání obnovitelných zdrojů energie, zejména solární, je jedním z hlavních opatření. Účinné zateplení by mělo být prvním krokem v boji o energetické úspory. Teprve až poté se vyplatí investovat do fotovoltaiky.
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. Na sedlových střechách s dřevěným trámovým krovem není se statikou střech problém, nosné konstrukce střech jsou u rodinných domů obvykle předimenzované.
Přesná hodnota, o kolik je možné danou střechu dodatečně přitížit solárními panely se zjišťuje statickým posudkem. Tyto výpočty provádí autorizovaná osoba s "kulatým razítkem", která má na provádění statických posudků potřebnou kvalifikaci. Statika střechy se posuzuje v závislosti na sněhové a větrné oblasti, v níž se daná budova nachází. Cena statického posudku se pohybuje od 20 000 Kč bez DPH a výše. Při instalaci solárních panelů na rodinné domy se statický posudek obvykle neprovádí. Naopak se statický posudek provádí vždy v případě průmyslových instalací. Pokud je střecha budovy zasažena požárem, může dodatečné zatížení střešní konstrukce vést i k předčasnému zřícení.
Tabulka: Orientační zatížení střechy fotovoltaickými panely
| Typ komponentu | Orientační hmotnost |
|---|---|
| Solární panel | ~20 kg/kus |
| Montážní konstrukce | ~5 kg/m² |
| Zatěžovací prvky (ploché střechy) | Variabilní (např. betonové bloky) |
| Celkové zatížení | ~15-25 kg/m² |
Orientace a sklon panelů
Optimální orientace solárních panelů, která zaručí maximální roční výnos energie, je vždy co nejvíce směrem k jihu. Za ideální orientaci panelů lze považovat i cokoliv mezi jihovýchodem a jihozápadem, kde se ztráty na výnosu pohybují do 5 %. Panely můžete orientovat i "neideálně", tedy směrem na východ nebo na západ. Pak vaše ztráta na energetickém výnosu (oproti optimální orientaci) bude do 20 %. Orientace panelů na západ sice negarantuje optimální výnos, avšak výroba panelů lépe kopíruje spotřebu vašeho domu.
Optimální sklon fotovoltaických panelů je 35° až 40°, ale panely lze bez obav umístit i do sklonů od 20° do 55°. Ztráta při sklonu 20° resp. 55° je do 5 % celoročního výnosu. Optimum pro celoroční využití vyrobené energie je sklon 45°. Na sedlových střechách se sklonem od 15° je ideální panely připevnit přímo na krytinu. Při sklonu od 10° si panely zachovávají samočisticí schopnost. Při tomto sklonu nečistoty z panelů smyje déšť a sníh.
Zastínění
Před instalací musí dodavatel zvážit i zastínění fotovoltaiky - částečný stín od komína, vikýře nebo sousední budovy může výrazně snížit výkon panelů. Pokud se zastínění opravdu nelze vyhnout, lze situaci řešit pomocí tzv. half-cut panelů, bypassových diod či výkonových optimizérů.
Povolení a regulace
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. Rychlé povolování střešních fotovoltaických elektráren by však nemělo být na úkor požární bezpečnosti. Instalace fotovoltaiky nesmí ovlivnit funkčnost ani životnost střešních konstrukcí.
Proces instalace
Správná instalace fotovoltaických panelů je klíčová pro jejich efektivní fungování, dlouhou životnost a bezproblémový provoz.
Výběr dodavatele a projektování
Kde kdo vám asi řekne, že zrovna instalaci fotovoltaiky zvládne každý český kutil. Ale vzhledem k tomu, že na správné montáži závisí životnost, výkonnost i efektivita celého solárního systému třeba dalších 30 let, tak vám těch pár ušetřených stovek nebo tisícovek vážně nestojí za to. Návrh a instalaci FVE je potřeba svěřit specializované certifikované firmě, která má potřebné znalosti a kvalifikaci. Neodborná instalace může představovat poškození střešního souvrství a vážné riziko požáru.
Provoz efektivní a bezpečné fotovoltaické elektrárny je rozhodující kvalitní projekt včetně přípravy návrhu panelů na střeše. K němu je potřeba několik zásadních dat. K zaměření objektu fotogrammetrií používáme dron s vysokým rozlišením kamery a přesnou lokalizací GPS dat i termokamerou. Ze záběrů vytvoříme věrný 3D model domu s přesnými rozměry a značkami, které používáme k dalšímu rýsování.
Pro největší výnosnost fotovoltaiky doporučujeme instalaci panelů na jižní stranu. V případě hybridního fotovoltaického systému s ukládáním energie do baterií je ideální i východní a západní strana. Orientačně, orientace na jih nám zajistí výnosnost až 99 %. 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.
Kroky instalace na šikmou střechu
- Kontrola střechy: Před samotnou instalací solárních panelů technici pečlivě kontrolují stav střechy, aby se ujistili, že je dostatečně pevná a vhodná pro montáž.
- Zaměření a značení: Technici pečlivě zaměří střechu a označí místa, kde budou nainstalovány nosné konstrukce pro solární panely.
- Upevnění háků/kotevních bodů: Na vyznačených místech se přímo do nosných prvků střechy (nejčastěji střešních krokví nebo trámů) upevní kotevní body, které zajistí pevné ukotvení nosné konstrukce. Na každý typ střešní krytiny existuje standardizovaný montážní systém. U plechových krytin s falcovaným plechem existují svorky, které se chytají na falce. Díky tomu není nutné do krytiny vrtat prostupy.
- Montáž kolejnic: Na takto upevněné háky se následně připevní hliníkové kolejnice, které tvoří nosnou konstrukci pro solární panely.
- Upevnění panelů: Samotné solární panely se pomocí speciálních držáků připevní na kolejnice.
- Elektrické propojení: Po dokončení instalace solárních panelů probíhá důkladné testování elektrických spojů, které má za cíl ověřit správnou funkčnost všech komponentů a odhalit případné ztráty energie.
- Úklid a kontrola: Po úspěšném dokončení instalace solárních panelů se místo realizace uklidí a zkontroluje se, zda jsou všechny prvky systému správně nainstalovány.
Celý proces může trvat několik hodin až několik dní, v závislosti na velikosti a složitosti instalace.
Kroky instalace na plochou střechu
Montáž solárních panelů na ploché střechy je dnes již běžnou praxí. Základem montážního systému na ploché střechy jsou speciální podpěry, které mohou být buď zátěžové, nebo svařované. Na tyto podpěry se následně připevní fotovoltaické panely. Montážní systém, který nevyžaduje kotvení, se pouze zatíží tak, aby jej neodnesl vítr. K dispozici jsou varianty s jednostrannou nebo dvoustrannou orientací panelů. Pokud má být systém zcela bez kotev, střecha musí mít sklon maximálně 3°.
Důležité detaily montáže
- Odolnost konstrukce: Správně navržená konstrukce musí být odolná vůči povětrnostním vlivům, jako je vítr, sníh a teplo.
- Požární bezpečnost: Na FVE je třeba pohlížet stejně jako na jakákoliv jiná elektrická zařízení. Při projektování je třeba vnímat fotovoltaiku jako zdroj potenciálního požáru. V případě požáru fotovoltaických zařízení na střechách budov má druh použitých materiálů ve střeše - hořlavých nebo nehořlavých - zásadní vliv na rozsah škod způsobených požárem. Fotovoltaiku je potřeba instalovat na požárně bezpečný střešní plášť. Před instalací FVE se ujistěte, že je střecha provedena z nehořlavých materiálů.
- Kvalitní materiály: K montáži panelů používáme konstrukce, stavitelné háky a kombivruty značky K2 systems. Tyto systémy jsou vyrobené z kvalitní oceli třídy A2.
- Záruka na střechu: Veškeré zásahy do střechy děláme v souladu s deklarací záruky výrobců a děláme do ní minimální zásahy. Pokud montáž provede odborník, riziko zatékání do krovů je minimální.
- Uspořádání kabeláže: Pod instalací panelů by měl být perfektní pořádek. Nejzranitelnější místa instalace, tedy konektory MC4 a kabely, by se neměly válet po střeše a být tak vystaveny vodě. V takových situacích může vznikat skrytý problém, tedy zahřívání, přechodový odpor a v nejhorším případě dojde i k požáru.
- Ochrana proti blesku: 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.
Velikost solární elektrárny a návratnost
Bez ohledu na to, jestli má váš dům sedlovou nebo plochou střechu, určitě vás bude zajímat, jak velké by měly solární panely být, aby pokryly vaši spotřebu. Zde ale záleží především na tom, kolik energie potřebujete. Pokud tedy budete chtít ročně vyrábět průměrně 5000 kWh bude třeba cca 5 x 5m2 = 25 m2 šikmé střechy. Jde samozřejmě opět o hrubý odhad, protože výkonnost konkrétních panelů se u dodavatelů může lišit.
Fotovoltaická elektrárna nepotřebuje pro svou práci přímý sluneční svit. Dokáže vyrobit energii ze záření i v případě, že je zatažená obloha. Nejvíc sluneční aktivity je okolo poledne, kdy ale členové domácnosti nebývají doma a spotřeba je tak prakticky nulová. Nasbíraná elektrická energie se uloží do baterie a vy ji využijete, až když budete potřebovat. Systém fotovoltaické elektrárny stojí okolo 420 000 Kč. Návratnost počáteční investice urychlí ještě řídicí systém, který se stará o hospodárný chod domácnosti. Aktuální spotřebu tak budete mít stoprocentně pod kontrolou.
Návratnost investice do solárních panelů spočívá právě v tom, jak moc budete elektřinu využívat. Z toho důvodu se příliš nevyplatí například do rekreačních objektů, které navštěvujete pouze jednou za čas nebo jenom na víkendy. Návratnost fotovoltaiky se pohybuje v rozmezí 5-10 let. Záleží na variantě, kterou zvolíte (fotovoltaika s baterií, bez baterie, s ohřevem vody, napojená na tepelné čerpadlo).
Údržba a revize
Fotovoltaická elektrárna je dlouhodobá investice, a proto si zaslouží pravidelnou kontrolu. Revize ověřuje technický stav systému, jeho bezpečnost i to, zda „ladí“ s platnými normami. 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 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.
tags: #jak #na #solarni #elektrarnu #na #strechu