Dnes, když každý uvažuje, kde uspořit a stát se více soběstačným, se v energetické otázce jeví jako ideální řešení investice do fotovoltaiky na střechu. Takové řešení je běžné nejen v zástavbě rodinných domů, ale také v případě, že se váš dům nachází na samotě bez přístupu k inženýrským sítím. Plocha střechy se stane plochou pro realizaci a vás to nebude stát žádné místo navíc. Střešní fotovoltaika zažívá nevídaný boom. Vždy je ale nutné promyslet si alespoň několik základních kroků, než oslovíte odbornou firmu, jež instalaci zařídí.
Šetrné řešení k domu i přírodě
Dostanete nejen chytré řešení výroby energie, ale také máte šanci zužitkovat nevyužitou plochu střechy, po které běžně jenom stéká déšť nebo padá sníh. Díky ploše střechy má tak každý možnost využít potenciál fotovoltaiky na plno. Byla by škoda nechat ji ležet bez užitku. Navíc jsou konstrukční materiály fotovoltaiky ohleduplné k přírodě a technologie nevyžaduje žádné podstatné zásahy do konstrukce budovy. Technologie v souladu s přírodou Naučili jsme se budovat moderní zařízení, která přírodu nezraňují, ale spolupracují s ní. Solární elektrárny a větrné turbíny produkují energii tiše, bez jedovatých zplodin a bez poškozování krajiny.
Pro technologii je zásadní správná volba místa
Fotovoltaické panely se skládají z mnoha článků, uvnitř kterých během dopadu slunečního záření vzniká fotoelektrický jev. Výsledkem tohoto jevu je produkce elektrické energie. Aby popsaný jev probíhal co možná nejúčinněji, je nutné najít odpovídající místo pro panely. Hned na úvod dobrá zpráva: Můžete dát solární panely 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.
Ideální umístění fotovoltaiky na střechu
Nejlepší varianta montáže fotovoltaiky na střechu odpovídá orientaci panelů o sklonu 30 až 35 stupňů na jih. Samozřejmě lze namontovat fotovoltaiku také na jihovýchod či jihozápad, aniž by docházelo k velkým ztrátám. Řeč je nejvýše o 5 až 8 % ztrát při takové orientaci. Naopak nelze doporučit umístění na severní stranu, kde by byly ztráty neúměrně vysoké a návratnost takové realizace příliš zdlouhavá. Nejčastěji se solární panely montují na sedlové střechy rodinných domů. Pro umístění panelů volíme tu část střechy nebo valby, která směřuje nejvíce k jihu. 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 dobách, kdy byly fotovoltaické panely extrémně drahé a kdy fungovala podpora FVE formou výkupních cen, každý majitel fotovoltaiky se snažil maximalizovat svoji celoroční výrobu energie. Dnes se už neklade důraz jen na celoroční výnos z fotovoltaických panelů. Důležité je, aby se výroba energie co nejvíce shodovala se spotřebou vaší domácnosti a přinesla tak největší úspory. Panely umístěné na východní nebo západní stranu střechy mohou mít výhodu při prodeji přebytků elektřiny ve spotovém tarifu. Pokud chcete kombinovat různé orientace panelů v rámci jedné fotovoltaické elektrárny, musí takovou konfiguraci umožňovat váš střídač. Aby bylo možné umístit panely na východní i západní střechu domu, střídač musí být multistring, tzn. musí umožňovat více oddělených vstupů stringů (smyček). Každý vstup musí obsluhovat samostatný MPP tracker.
Čtěte také: Průvodce NVIDIA PhysX pro Windows 10
Na západních nebo východních stranách sedlových střech je teoreticky možné panely přizvednout směrem k jihu pro zvýšení výnosu. Toto řešení však není příliš estetické. Jednotlivé řady panelů si budou vzájemně stínit. Mezi řadami bude třeba nechat mezery právě kvůli zastínění. To může snížit celkový výkon, který lze na střechu umístit. Pod panely vznikají kapsy, ve kterých se může hromadit sníh či spadané listí. Přizvedávání panelů na sedlových střechách je možné tam, kde má střecha malý sklon. Ale spíše toto nedoporučujeme. Pro podmínky ČR je optimální sklon panelů 35° až 40°. Panely v tomto sklonu mají nejvyšší roční výtěžnost. 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. Optimální sklon je relativní pojem a závisí mj. na orientaci panelů vůči jihu. 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.
Plochá střecha není problém
V případě, že je vaše střecha plochá, je instalace fotovoltaiky na střechu také vhodná. K panelům lze totiž dodat speciální kovové konstrukce, které mohou zaručit požadovaný sklon mezi 30-35 stupni a vy tak dosáhnete zaručeně nejlepší účinnosti výroby energie. Při realizaci na jakýkoliv typ střechy je pak nutné brát v potaz nejen vydatnost samotného slunečního záření, ale také oblačnost či míru znečištění ovzduší.
Ploché střechy jsou v České republice doménou hlavně bytových domů a administrativních budov. 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. Fotovoltaické panely umístěné vodorovně a hlavně fotovoltaické fólie se nasazují tam, kde je problém s nosností střechy. Solární panely umístěné vodorovně však ztrácejí samočisticí schopnost.
Zelené střechy a fotovoltaika
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. Na intenzivních zelených střechách najdeme bujnější zeleň, vyšší traviny a také keře, které vyžadují vyšší vrstvu substrátu, potřebují častější údržbu a obvykle se neobejdou bez zavlažování. 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.
Fotovoltaika na střechu nejen rodinného domu
Pokud je střecha opravdu k realizaci nevhodná, například kvůli své neobvyklé členitosti, lze vhodné místo najít kdekoliv na vašem pozemku v okolí domu. Podobný problém může vzniknout, pokud vypočtená plocha panelů výrazně převyšuje plochu samotné střechy. Máte vedle domu garáž, altán nebo hospodářskou budovu? Všude tam lze provést realizaci fotovoltaiky na střechu a vám tak bude zajištěn požadovaný přísun energie.
Čtěte také: Jak naplánovat plot
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.
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. Pokud technicky zajistíte, že elektrárna nebude dodávat přebytky do sítě, můžete zvolit jednodušší způsob připojení formou tzv. 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. Na fotovoltaiku mohou získat dotaci z programu NZÚ pro bytové domy a energii sdílet v jednotlivých bytech podle alokačního klíče v rámci tzv. 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. 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.
Kolik jich budu potřebovat?
Když už jsme zmínili plochu panelů, je vhodné podtrhnout základní výpočet, aby instalace fotovoltaiky na střechu a následná výroba energie odpovídala vaší spotřebě. Zároveň se vyhnete zbytečné investici a vyvarujete se předimenzování projektu. Jeden náš fotovoltaický panel o výkonu 1 kWp je schopen vyrobit 980 kWh energie za rok. Takový panel bude zabírat přibližně 6,1 m2 plochy vaší střechy. Běžně se pořizují panely o výkonu 270 Wp až 400 Wp, přičemž jejich produkce kWh energie se pak jednoduše sčítá.
Instalovaný výkon udává maximální výkon, kterého je daná FVE schopna technicky dosáhnout. Tohoto výkonu elektrárna dosahuje pouze v případě ideálních podmínek - kolmo dopadajících slunečních paprsků a jasné oblohy. Instalovaný výkon solárních elektráren je přímo úměrný pokryté ploše a uvádí se v jednotkách watt (W) a jeho násobcích (kW, MW atd.). Výroba elektřiny udává, kolik elektřiny fotovoltaické zdroje skutečně vyrobí v určitém časovém rozmezí a uvádí se typicky v násobcích watthodin (kWh, MWh atd.). Typická roční výroba střešních FVE je v řádu jednotek megawatthodin (MWh), velké solární parky mají typicky roční výrobu elektřiny v řádu jednotek gigawatthodin (GWh). Koeficient využití solárních panelů pak představuje poměr mezi elektřinou, kterou by solární panel teoreticky vyrobil při nepřetržitém využití instalovaného výkonu, a skutečně vyrobenou elektřinou. Průměrný koeficient využití solárních elektráren v ČR je podle dat ERÚ zhruba 12,6 %, což odpovídá průměrné roční výrobě 1100 kWh na kWp instalovaného výkonu. Solární panely, které nejsou umístěny s optimálním sklonem, například kvůli umístění na sedlové střeše s neoptimálním sklonem či orientací, mají koeficient využití nižší. Pro svisle umístěné solární panely může tento koeficient klesnout až na 7,5 %.
Čtěte také: Stavba betonového bazénu krok za krokem
| Parametr | Popis |
|---|---|
| Instalovaný výkon (W, kW, MW) | Maximální výkon FVE za ideálních podmínek. |
| Výroba elektřiny (kWh, MWh, GWh) | Skutečně vyrobená elektřina v čase. |
| Koeficient využití | Poměr teoretické a skutečné výroby energie. |
| Optimální sklon panelů | 35° až 40° pro nejvyšší roční výtěžnost v ČR. |
| Optimální orientace panelů | Směrem na jih (ztráty do 5 % u JV/JZ). |
Technická specifika a instalace
Na každý typ střešní krytiny existuje standardizovaný montážní systém. Umístění fotovoltaických panelů zvládneme na všechny druhy střešních tašek. Také na všechny šablonové i plechové střešní krytiny máme řešení. Solární panely se kotví do nosných konstrukcí střechy, tedy nejčastěji do střešních trámů. Na krytiny s falcovaným plechem existují svorky, které se chytají na falce. Díky tomu není nutné do krytiny vrtat prostupy. Umístění panelů na ploché střechy obvykle řešíme montážním systémem, který nevyžaduje kotvení. Instalační konstrukce s panely se pouze zatíží tak, aby ji 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°. Volbu a návrh montážního systému by měl provést profesionální a vyškolený dodavatel solárního systému. U návrhů i u instalace FVE je nutné dodržet výrobci předepsaná pravidla a postupy. V případě neodborné instalace můžete přijít o záruky, a to i na ostatní komponenty solárního systému, například na panely.
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°. Optimální sklon panelů závisí na jejich orientaci. Čím jsou panely více orientovány směrem na východ nebo na západ, tím nižší by měly mít sklon.
Statický posudek a jeho důležitost
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. Obecně lze říci, že se statikou střech není problém u rodinných domů, zvláště pak u sedlových střech s dřevěným trámovým krovem. 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. Nosné konstrukce střech jsou u rodinných domů obvykle předimenzované. Rozestupy (rozpony) mezi nosnými zdmi či sloupy nejsou tak velké jako u komerčních nebo průmyslových objektů. Naopak se statický posudek provádí vždy v případě průmyslových instalací.
Inovativní hybridní solární panely
Nový hybridní solární panel je schopen nejen vyrábět elektřinu, ale i dodávat teplo pro předehřev vody určené k vytápění, sprchování či jiným účelům. Vzhledem ke své vyšší účinnosti by měl domácnostem přinést výraznou úsporu na účtech za energie. Co tyto panely činní jedinečnými, je kombinace klasických fotovoltaických článků s tepelnými trubicemi, tzv. heat pipes. Tyto trubice, běžně užívané pro chlazení počítačových komponent či výkonové elektroniky, umožňují efektivní přenos tepla zachyceného střešními články dále do domu.
Za inovativním vynálezem stojí tým britských vědců v čele s dr. Hussamem Jouharou. Ten vnímá použití tepelných trubic jako vhodné řešení klasického problému fotovoltaické technologie - dopadající sluneční záření způsobuje zahřívání článků a jejich rostoucí teplota snižuje účinnost výroby elektřiny. Použití tepelných trubic pro chlazení článků tedy přináší hned dvě výhody. Ochlazování článků zvyšuje jejich účinnost a zároveň může být odebrané teplo využito pro pokrytí energetických potřeb domácnosti. První testy ukázaly, že fotovoltaické panely chlazené tepelnými trubicemi vykazují o 15 % vyšší účinnost ve srovnání s identickými panely. Panely s integrovanými články zároveň slouží přímo jako střešní krytina. Vzhledem ke svému designu umožňují snadnou instalaci, kdy do sebe zapadají jako například desky plovoucí podlahy. Vědci v současné době testují prototyp solární střechy na běžném tříložnicovém rodinném domku, přičemž prototyp přinesl již jedno nečekané zjištění: „Naše ploché tepelné trubice jsou tak účinné, že dokáží zachytit energii ranní rosy odpařující se ze střechy.“
tags: #slunečnice #solární #projekt #na #střechu #domu