Při instalaci fotovoltaické elektrárny je potřeba brát v potaz dva parametry střechy - její sklon a její orientaci. Tím důležitějším z nich je právě orientace. Doba lukrativně dotovaných výkupních cen elektřiny je pryč a pořizovací náklady fotovoltaických elektráren klesly o desítky procent. Majitel fotovoltaické elektrárny již nevydělává peníze prodejem elektřiny do sítě. V dnešní době, kdy jsou výkupní ceny elektřiny nízké a fotovoltaické panely levné, nezáleží vůbec 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.
Ideální orientace panelů
Zjednodušeně řečeno je nejvýhodnější natočení panelů přímo na jih pod sklonem 35° vzhledem k vodorovné ploše. Tyto hodnoty jsou nejlepší pro maximalizaci zisku v rámci celého roku. Pro umístění panelů je ideální střecha orientovaná na jih se sklonem 25 - 38 °. Ani orientace na jihovýchod až jihozápad nevadí. Jen musíte počítat se ztrátou výkonu o 5 - 8 %. Během dne poskytují nejvíce energie panely s jižní orientací. Orientace střechy s fotovoltaikou na jih je tedy ideální volbou, protože fotovoltaika bude vyrábět energii po nejdelší časový úsek během dne. Orientace na jih, ve srovnání s orientací na východ či západ, je o cca 20 % efektivnější.
Pokud je střecha orientovaná na východ nebo západ, ztráta výkonu je asi 20 %. Takové případy se řeší naddimenzováním výkonu elektrárny o jednu pětinu. Orientace na východ znamená, že panely vyrábějí energii nejefektivněji ráno. Naopak maximalizace večerní výroby elektrické energie zaručí panely orientované na západ. 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. Cena elektřiny během dne opisuje tzv. „kachní křivku“.
Pokud si můžeme vybrat, pak nepatrně lépe vypadá lehká orientace panelů na západ (třeba jen o 3°), protože ráno je u nás zvýšená oblačnost. 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. Když jsou panely orientovány přesně na východ nebo západ, celoroční ztráty výroby elektřiny jsou okolo 15 %. I když máte střechu orientovanou jen na severní stranu, a i tak toužíte po výrobě levné sluneční energie z fotovoltaiky, nezoufejte. Existuje několik alternativ, kam panely umístit. Jednak je to na přidružené stavby na pozemku, typicky garáž, technický či zahradní domek a podobně.
East-West orientace na plochých střechách
Jedním z trendů v moderních instalacích fotovoltaiky na střechy velkých podnikových budov je využití plochých střech s orientací panelů ve směru východ-západ, často označované jako east-west orientace. Panelů ve směru východ-západ umožňuje umístit na danou střechu více panelů než při tradiční jižní orientaci. Fotovoltaické systémy s touto orientací mají tendenci produkovat elektrickou energii rovnoměrněji během dne. Při instalaci FVE systému na plochou střechu s east-west orientací je třeba vzít v úvahu několik specifik. Především je důležité správně nastavit úhel náklonu panelů. Zatímco pro jižní orientaci je obvyklý úhel mezi 30 a 35 stupni, pro východ-západní orientaci se často volí nižší úhly, typicky kolem 10 až 15 stupňů. Je také důležité zvážit možná rizika spojená s vyšší expozicí větru, která může být u systémů s tímto uspořádáním větší. Je třeba zajistit dostatečné kotvení a stabilizaci panelů, aby se předešlo poškození větrem.
Čtěte také: Hydroizolace šikmé střechy - montáž
Sklon fotovoltaických panelů
Úhel sklonu střechy, respektive samotných panelů by se měl pohybovat v rozmezí 10-60°. Z polohy slunce na obloze v letním a zimním období vyplývá, že menší sklon panelů přináší zvýšení solárního výkonu v létě a větší úhel náklonu zvyšuje solární výkon v zimě. Pokud bychom potřebovali mít zisk například navýšit v zimě, pak použijeme sklon klidně až 50°. Navýšení bude ale pro zimní období nepatrné a pro letní dost ztratíme. Pokud se nám jedná hlavně o léto, pak můžeme naklánět jen o 20°. Zase při 20° se nám panel bude hůře samočistit. Sklon panelů (střechy) 0° (plochá střecha) je teoreticky možný, ale moc se nepoužívá. Panely se pak zanáší špínou a neomývají deštěm. Drží se na nich taky sníh. Pak mnoho elektřiny nevyrobí. Platí, že sklon má na výkon panelů menší vliv, než orientace.
Typy střech a uchycení panelů
Sedlové a šikmé střechy
Sedlové střechy jsou jedním z nejběžnějších typů střech v Česku. Tento typ střechy je ideální pro solární panely díky svému sklonu, který umožňuje snadné umístění panelů pod optimálním úhlem. Panely je možné instalovat svisle i vodorovně, tedy jak na klasické sedlové, tak rovné střechy. U těch sedlových se nejvíce osvědčil sklon mezi 35° až 45°. Instalaci na šikmé střechy je možné ale realizovat v rozsahu od 15° do 50°, jen je jejich výtěžnost o něco nižší. Nejběžnější sklon střech, se kterým se setkáváme, je okolo 30 °, ale pohybujeme se běžně v rozmezí 0 ° - 45 °. Co se týká materiálu krytin, nejčastěji montujeme na střechy s klasickými taškami. Nejčastějším systémem uchycení jsou střešní háky na taškové střechy nebo kombi šrouby při uchycení na plechové krytiny.
U šikmých střech se nejčastěji setkáváme s krytím z betonových nebo pálených tašek, s plechovými krytinami jako falcový a trapézový plech a plechová taška. Pokud je na střeše falcový plech, nosná konstrukce se nemusí kotvit skrz krytinu, ale speciálními úchyty přímo za falcy, aniž by došlo k zásahu do střechy. Tašky se pak vrátí na místo a na háky se nasadí nosná konstrukce. Plechové krytiny se provrtávají kombinovanými šrouby neboli kombivruty s gumovým těsněním, takže do střechy nezatéká i přes porušení její integrity. Instalací fotovoltaiky na dům je třeba počítat s tím, že dojde k zatížení střechy, proto je potřeba mít na ně dostatečně dimenzované krovy. Zatížení u šikmé střechy činí cca 20 kg/m2.
Ploché střechy
Ploché střechy jsou dalším častým typem střech v Česku, které se v poslední době velmi často využívají pro instalaci solárních panelů. Nejčastější sklony jsou 10° a 15° stupňů. U vodorovné střechy se pak panely umísťují na speciální konstrukci a sklon panelů jí lze přizpůsobit. Většinou bývá mezi 10° až 35°. Rovná střecha je na instalaci panelů skvělá, protože je možné umístit je v optimálním sklonu a orientaci tak, aby měla vaše elektrárna co nejvyšší výkon. Mohou se umístit vodorovně i nastojato, je ale potřeba vzít v potaz i povětrnostní podmínky. Přizvedávají se speciální áčkovou kovovou konstrukcí se zatížením betonovými tvárnicemi. Váha konstrukce pro 1 panel je 8 nebo 10 kg. U rovné střechy se zátěžovými bloky činí zatížení cca 35-40 kg/m2.
Technické požadavky pro různé orientace panelů
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. Panely různě orientované nesmí být zapojené v jednom stringu (v jedné sérii), protože by se vzájemně negativně ovlivňovaly. Při sériovém zapojení panelů do tzv. stringu dokáže zastínění jednoho z propojených panelů snížit výkon celého stringu.
Čtěte také: Postup opravy panoramatické střechy BMW
Možným řešením je zapojení panelů na různě orientovaných střechách na více střídačů. Každý střídač pak obsluhuje jednu část střechy. 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.
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. 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.
Znečištění panelů
Prach, pyl, sníh, ptačí trus a jiné formy znečištění mohou výrazně snížit výkon panelu. Ačkoliv má dnes většina panelů tzv. samočisticí schopnost, je důležité udržovat je čisté pro maximální účinnost. Toto je obzvláště důležité u plochých střech, kde se panely neomývají deštěm tak efektivně jako u šikmých.
Shrnutí orientačních parametrů pro FVE
Pro lepší přehlednost uvádíme souhrn ideálních a přijatelných parametrů pro instalaci fotovoltaických panelů.
| Parametr | Ideální nastavení | Přijatelné nastavení | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Orientace střechy | Jih | Jihovýchod až jihozápad, Východ, Západ | Severní orientace je nevhodná, ale existují alternativní řešení (např. na přidružené stavby). |
| Sklon střechy (panely) | 25° - 38° | 10° - 60° (pro sedlové); 10° - 35° (pro ploché) | Menší sklon pro léto, větší pro zimu. Sklon 0° se nedoporučuje kvůli samočištění a sněhu. |
| Ztráta výkonu | 0 % | 5 - 8 % (jihovýchod-jihozápad); 20 % (východ-západ) | Ztráty u východ/západ orientace lze řešit naddimenzováním výkonu. |
| Váha zatížení střechy | cca 20 kg/m2 (šikmá); cca 35-40 kg/m2 (rovná s bloky) | - | Krovy musí být dostatečně pevné. |
I v případě atypické střechy - velmi členitá, s malou plochou, nevhodná pro umístění dostatečného počtu panelů - je možné hledat alternativní řešení. Ve společnosti S-Power instalujeme fotovoltaiky na téměř všechny typy střech i krytí. Pouze je nutné, aby byly krovy, na které se uchycují háky, dostatečně pevné. Návrh řešení a osobní návštěva technika u vás je ZDARMA.
Čtěte také: Bezpečná renovace eternitové střechy
tags: #orientace #strechy #graficka #znacka #informace