Při instalaci fotovoltaické elektrárny je potřeba brát v potaz dva parametry střechy - její sklon a její orientaci. Tím důležitějším z nich je právě orientace. V podstatě lze využít jakékoli umístění vyjma toho severního.
Vliv orientace střechy na výkon fotovoltaiky
Výtěžnost elektrické energie z fotovoltaických panelů ovlivňuje také orientace vůči světovým stranám. Zde na severní polokouli jsou solární panely nejúčinnější při instalaci na střechy orientované na jih. Ideální je jižní orientace střechy. Panely orientované na jih poskytují nejvíce energie během dne. Orientace střechy s fotovoltaikou na jih je tedy ideální volbou, protože fotovoltaika bude vyrábět energii po nejdelší časový úsek během dne. Největších energetických zisků dosáhnete v českých podmínkách při orientaci fotovoltaických panelů na jih. Optimální výroba elektřiny nastane, když fotovoltaické panely směřují na jih pod úhlem sklonu 35°.
Avšak ani střecha v čistě východní či západní orientaci nevystaví fotovoltaické elektrárně stopku. Fotovoltaická elektrárna se zkrátka a dobře nevyplatí jen u střech s výhradní orientací na sever, severovýchod či severozápad. A takových je jako šafránu.
Orientace na východ
Orientace na východ znamená, že panely vyrábějí energii nejefektivněji ráno. Při instalaci panelů na šikmou střechu orientovanou na východ nedosáhnete optimální výroby energie, i takové řešení má však své výhody. V ranních hodinách budete mít elektrickou energii k dispozici dříve - sluneční záření bude v těchto částech dne dopadat na panely intenzivněji než při optimálním sklonu a orientaci.
Orientace na západ
Naopak maximalizace večerní výroby elektrické energie zaručí panely orientované na západ. Při instalaci panelů na šikmou střechu orientovanou na západ nedosáhnete optimální výroby energie, i takové řešení má však své výhody. V pozdějších večerních hodinách budete mít elektrickou energii k dispozici - sluneční záření bude v těchto částech dne dopadat na panely intenzivněji než při optimálním sklonu a orientaci.
Čtěte také: Hodnocení plastových oken: Východní Čechy
Srovnání východní a západní orientace s jižní
Obecně řečeno, solární panely směřující přímo na východ nebo přímo na západ produkují asi o 20 % méně elektřiny, než kdyby byly otočeny na jih. Když si například chcete pořídit fotovoltaiku s akumulací do vody, možná pro vás bude lepší rozmístit část panelů na východ a část na západ. Díky tomu totiž budete moci zejména v létě využívat solární energii dříve ráno a později večer - tedy v době, kdy jste doma. Pokud je vaší favoritkou fotovoltaika s baterií, za ideální orientaci střechy lze považovat i veškeré odklony od jihu do 45° - tedy vše od jihovýchodu až po jihozápad. I když však vaše střecha nesměřuje přímo na jih, stále můžete vyrábět spoustu elektřiny.
Vliv sklonu střechy
Panely je možné instalovat svisle i vodorovně, tedy jak na klasické sedlové, tak rovné střechy. U sedlových střech 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. Na rovných střechách se v našich podnebných podmínkách nejvíc osvědčilo instalovat panely pod úhlem 27-33°. Stále platí, že v ideálních podmínkách vám slunce nadělí nejvíc energie při sklonu 35 ° a orientaci na jih, ale takto výborných podmínek dosahuje jen minimum střech. Většinou bývá u vodorovné střechy sklon panelů mezi 10° až 35°. Mírné odchylky od ideálních podmínek navíc nezpůsobí razantní snížení výkonu.
Jisté je však jedno. Pokud byste panely instalovali pod menším sklonem než 15°, přijdou o samočisticí funkci. Velmi pravděpodobně na nich bude delší dobu zůstávat sníh, ulpívat pyl, prach a jiné nečistoty. Na ploché střechy se panely umísťují obvykle pod úhlem 15°, možná je i vodorovná instalace. Její nevýhodou je však kromě nižší energetické výnosnosti také rychlejší znečištění panelů.
Stále platí, že v ideálních podmínkách vám slunce nadělí nejvíc energie při sklonu 35 ° a orientaci na jih. V ideálním případě by měl pevný střešní solární systém svírat úhel rovnající se zeměpisné šířce místa, kde je instalován. Ve většině situací však budou dobře fungovat úhly sklonu mezi 30 a 40 stupni. Při instalaci FVE na volné prostranství se obvykle preferuje úhel 30° (pokud místo realizace umožňuje libovolné ladění sklonu). Při nižším sklonu je totiž možné panely rozmístit v řadách blíž k sobě, a využít tak větší plochu pozemku.
Vhodnost a velikost střechy pro fotovoltaiku
Velikost střechy není v naprosté většině případů limitujícím faktorem. U šikmých střech je v ideálních podmínkách na 1 kWp potřeba střešní plocha o velikosti zhruba 5 m². V případě rovných střech se potřebná plocha nepatrně zvětšuje. Na 1 kWp pak budete potřebovat asi 5,5 m². Máte šikmou střechu? Pak uděláte nejlépe, když fotovoltaické panely budou kopírovat její sklon. Panely na šikmých střechách se však téměř vždy instalují paralelně se střechou, a to z důvodu estetiky i náročnosti montáže. Při požadavku na dosažení optimálního sklonu a orientace by bylo nutné panely natočit a podpořit dodatečnou konstrukcí. Taková montáž nevypadá poutavě a zvyšuje vstupní investici, takže se i přes mírné zvýšení roční výnosnosti nevyplatí.
Čtěte také: Komplexní přehled dodávek hliníkových fasád
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, u rovné střechy se zátěžovými bloky cca 35-40 kg/m2.
Mnoho lidí má mylnou představu, že solární panely na svou střechu instalovat nemohou z různých důvodů jako je materiál, umístění, odstín nebo rozměry střechy. Po pravdě řečeno, existuje mnoho faktorů, které činí střechu více či méně vhodnou, ale zatímco některé vlastnosti střechy instalaci zcela znemožňují, jiné mají minimální dopad na instalaci solárních panelů.
Alternativní řešení umístění fotovoltaiky
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. Panely se dají připevnit i na fasádu nebo na střechy doplňkových staveb - třeba na garáž či pergolu. Tato stavení však musí být zakreslena v katastru nemovitostí, jinak byste na pořízení fotovoltaiky nedostali dotaci.
I když je technicky možné instalovat solární panely na severní stranu vaší střechy, není to nejlepší místo pro výrobu solární energie (ve skutečnosti je to nejhorší) - pravděpodobně budete muset použít speciální montáž, aby se panely udržely proti vaší šikmé střeše za účelem výroby elektřiny. To znamená, že nebudou v jedné rovině s vaší střechou a přesto budou produkovat relativně málo elektřiny.
Faktory ovlivňující výrobu elektrické energie
Pokud zvažujete pořízení fotovoltaické elektrárny, jistě se ptáte, jaké množství elektrické energie bude schopna reálně vyrobit. Klíčovým parametrem je samozřejmě výkon FVE. Protože je však výroba elektrické energie přímo úměrná množství dopadajícího slunečního záření, musíte počítat i s dalšími vlivy a zohlednit je při návrhu. Produkce elektrické energie z FVE je silně závislá na lokalitě, ve které se fotovoltaické panely nachází. Celkový roční úhrn sluneční energie i doba svitu se liší i v různých částech České republiky. S tím souvisí i množství elektrické energie v kWh, kterou je možné získat z jednoho kWp fotovoltaických panelů. Návrh každé FVE vyžaduje individuální přístup a zohlednění řady vstupních parametrů. Množství elektrické energie, kterou FVE reálně vyrobí, samozřejmě ovlivňuje i počasí v daném roce, které nelze přesně odhadnout. Roční rozdíly ve výrobě způsobené proměnlivým počasím mohou být i +/- 20 %.
Čtěte také: Bílý štěrk a kamenivo
Stínění
Při návrhu fotovoltaické elektrárny je třeba zohlednit také vliv stínění, který může být způsobený okolní zástavbou, vzrostlými stromy, komíny či kopci. Největší problém představuje stínění způsobené komíny či stromy, kvůli kterým na plochu panelů nedopadá přímé záření, ale záření rozptylové neboli difuzní. Při návrzích FVE využíváme speciální měřicí přístroj, díky kterému dokážeme zahrnout vlivy stínění do výpočtů predikované výroby. Přístroj pomocí širokoúhlého objektivu (rybího oka) zachytí okolí a dle GPS souřadnic vyhodnotí aktuální pozici. Následně vytvoří simulaci dráhy slunce během jednotlivých dnů v roce.
Znečištění panelů
Výrobu negativně ovlivňuje také případné znečištění panelů či překrytí vrstvou sněhu. Problémy se znečištěním se vyskytují zejména při vodorovné montáži, s čímž souvisí i potřeba častější údržby. Voda po dešti neodtéká a po odpaření na panelu vytvoří tenký film z nečistot, který se postupem času zvětšuje.
Kvalita instalace
Špatně provedená montáž nebo nevhodné zapojení může výrazně snižovat výkon celé soustavy.
Horizontální vs. Vertikální instalace panelů
Fotovoltaické panely lze na střechu instalovat jak horizontálně, tak vertikálně. Na výrobu energie to nemá žádný vliv. Tyto typy instalace se od sebe liší způsobem uchycení. Na rovné střechy naopak řady panelů zpravidla instalujeme horizontálně. Vytváří totiž menší překážku, a tak se do nich méně opírá vítr - pro ochranu před odletem není potřeba panely tak moc zatěžovat.
Přehled ideálních podmínek pro fotovoltaiku
Tabulka shrnuje optimální orientaci a sklon pro instalaci fotovoltaických panelů v českých podmínkách, s ohledem na typ střechy a maximalizaci energetických zisků.
| Parametr | Ideální hodnota / doporučení | Poznámka |
|---|---|---|
| Orientace | Jižní | Největší energetické zisky po nejdelší dobu během dne. |
| Odklon od jihu | Až 45° (jihovýchod až jihozápad) | Stále velmi dobré pro fotovoltaiku s baterií. |
| Orientace východ/západ | Použitelné | Produkují asi o 20 % méně než jih, vhodné pro ranní/večerní spotřebu. |
| Orientace sever | Nevhodné | Nejméně efektivní, instalace se nevyplatí. |
| Sklon šikmé střechy | 35° až 45° | Nejvíce osvědčený sklon, rozsah 15°-50° je také možný s nižší výtěžností. |
| Sklon rovné střechy | 10° až 35° (panely na konstrukci) | Pro panely na konstrukci, na volné prostranství se preferuje 30°. |
| Minimální sklon | 15° | Pod 15° panely ztrácí samočisticí funkci. |
| Potřebná plocha (šikmá střecha) | ~5 m² na 1 kWp | V ideálních podmínkách. |
| Potřebná plocha (rovná střecha) | ~5,5 m² na 1 kWp | Mírně větší plocha než u šikmých střech. |
| Zatížení (šikmá střecha) | ~20 kg/m² | Je potřeba dostatečně dimenzovaných krovy. |
| Zatížení (rovná střecha) | ~35-40 kg/m² | Se zátěžovými bloky. |
Pokud uvažujete o tom, že byste si snížili účty za energie pomocí fotovoltaiky, ozvěte se nám. Rádi vám propočteme to nejlepší řešení právě pro vás. Nezávazně. Dokumentace, dotace a jednání s distributory nechte na nás. Vy se soustřeďte na výsledek.
tags: #fotovoltaika #orientace #střechy #východ #západ #srovnání