Energetická náročnost České republiky se podle statistik řadí mezi nejvyšší v Evropské unii. Jednou z možností aktivního přístupu k úsporám energií je využít „obálku“ stavby k výrobě 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.
Typy solárních zařízení pro střechy
Existují dva hlavní typy solárních zařízení, která se instalují na střechy:
Solární kolektory
- Solární kolektory zachytávají sluneční záření a přeměňují je na teplo.
- K zachytávání slunečního záření dochází v absorpční vrstvě solárního kolektoru, která musí být povrchově upravena tak, aby bylo co nejvíce paprsků pohlceno a jen minimum se odrazilo zpět do okolí.
- Musí tedy vykazovat co největší absorpční schopnost (pohltivost) slunečního záření a má mít zároveň co nejmenší emisivitu (vyzařování tepla).
Fotovoltaické panely
- Fotovoltaické panely slouží k přeměně sluneční energie na elektrickou.
- 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 1 kW energie ze slunce, potřebujeme k tomu přibližně 7 m² plochy fotovoltaických panelů.
Příprava a plánování instalace
Rozhodnutí o použití solárních kolektorů i panelů na střeše by mělo padnout už v době její projektové přípravy. To stejné platí i v případě dodatečné montáže solárních kolektorů na střechu anebo při jejich instalaci během rekonstrukce. Před realizací je proto zásadní prohlídka střechy odborníkem, případné provedení statického posudku, zejména u starších či nestandardních staveb. Pokud plánujete v dohledné době rekonstrukci střechy nebo přístavbu, je vhodné zohlednit solární panely už v projektu.
Statický posudek a nosnost střechy
- Nosnost krovu musí být přizpůsobena dodatečnému zatížení a případně ověřena statikem.
- 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.
- U novostaveb s běžnými střešními konstrukcemi toto zatížení zpravidla nevyžaduje statický posudek. Dle aktuálních norem by ovšem instalační firma měla zajistit statické posouzení střechy.
- U starších budov, atypických staveb či střech se zhoršeným technickým stavem je však statické posouzení konstrukce nezbytné.
- Statický posudek je vhodné nechat zhotovit vždy, když existuje jakékoliv podezření na zhoršený technický stav a nosnost střechy.
Orientace a sklon střechy
- 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.
- Úhel sklonu střechy, respektive samotných kolektorů, má být v rozmezí 20 - 60° (některé zdroje uvádějí rozpětí až 15 - 70°).
- 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.
- 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.
- Optimální sklon fotovoltaických panelů se pohybuje v rozmezí od 20° do 50°. Nejvyšší efektivity při celoročním provozu dosahují panely umístěné ve sklonu 35° až 45°.
- Při instalaci se sklonem pod 15° přichází panely o samočisticí schopnosti - ulpívání sněhu po delší dobu, ulpívání prachu a nečistot.
- Instalace na severní stranu střechy se kvůli výrazně sníženému výkonu obecně nedoporučuje.
Následující tabulka sumarizuje optimální parametry pro instalaci solárních panelů:
| Parametr | Optimální hodnota | Poznámky |
|---|---|---|
| Orientace | Na jih | Východ/západ vhodné pro hybridní systémy; sever se nedoporučuje |
| Sklon | 35-45° | V ČR, celoroční provoz; minimálně 20°, maximálně 50° |
| Minimální sklon | 15° | Pod 15° ztráta samočisticí schopnosti |
| Plocha pro 1 kW energie | ~7 m² | Pro fotovoltaické panely |
| Celkové zatížení střechy | 15-25 kg/m² | Včetně panelů a konstrukce |
Typ střešní krytiny
Typ střešní krytiny má přímý vliv na technické provedení instalace a její bezpečnost.
Čtěte také: Plechová střecha Satjam: Co byste měli vědět
Vhodné krytiny:
- Betonové a pálené tašky
- Falcované plechy
- Trapézové plechy
- Plechové tašky
- Vlnité plechy
- Asfaltové a bitumenové šindele
Méně vhodné/nedoporučované krytiny:
- Eternitové střechy a jeho alternativy (Betternit, Cembrit, Dacora) - hrozí praskání a poškození.
- Křehké keramické krytiny (typicky bobrovky) - komplikovaná montáž, riziko poškození tašek.
- Střechy ve špatném technickém stavu - hrozí vysoké riziko mechanického poškození krytiny i následné zatékání.
Zastínění panelů
- 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.
- Stín dokáže snížit výkon systému až o 30 %.
- Výkonnost elektrárny snižuje také usazený prach, pyl či exkrementy od ptáků.
Památkově chráněné objekty
- 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.
Montáž solárních panelů
Solární zařízení se montují nad rovinu střešní krytiny, a to buď paralelně se střešní rovinou, anebo, pokud úhel střechy neodpovídá požadovaným hodnotám, se zdvihem o určitý úhel. Pro montáž fotovoltaických panelů platí podobná pravidla jako pro solární kolektory.
Montáž na šikmé střechy
- U klasických střech s vyjímatelnými taškami se při montáži fotovoltaiky tašky vyndají nebo vysunou tak, aby byl přístupný krov. Na ten se našroubují uchycovací háky, pomocí kterých se pak připevní nosná konstrukce samotného panelu.
- Střechy z asfaltových šindelů se ale zásahu do krytiny nevyhnou. V jejich případě se kotvení provádí pouze skrze krytinu. Hák se přišroubuje dlouhými vruty, které prochází přes šindele do dřevěného podkladu nebo trámů pod krytinou.
- U plechových krytin je potřeba montovat skrze plech. Konstrukce falcovaných plechových krytin je pro montáž FVE panelů ideální. Do plechů se nemusí vůbec vrtat. Na drážkový spoj plechu se nasadí držák, který se šroubem utáhne a k drážce se přichytí. Do držáků se pak přimontují nosné rámy panelů.
Montáž na ploché střechy
- Pro instalaci kolektorů na plochou střechu jsou určeny konstrukce se zdvihem o optimálních 45°.
- U plochých střech se instalace panelů provádí dvěma způsoby. Buď je možné nosnou konstrukci přimontovat skrz střešní krytinu, nebo panely nekotvit vůbec. V tomto případě se nosná konstrukce musí zatížit (například betonovou dlažbou).
Montážní konstrukce
- 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.
- 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.
- Pro montáž fotovoltaiky montujeme podle stavebních norem, proto zvládne poryvy větru i zátěž sněhové pokrývky.
- Na každou instalaci používáme 100 až 150 spolehlivých ocelových kombivrutů.
Ochrana a péče během montáže
- Aby nedošlo k poškození solárních kolektorů během jejich montáže, jsou tyto různými způsoby mechanicky chráněny (obaly, dřevěná konstrukce apod.) a montují se pomocí jeřábu.
- Obalový materiál se z nich odstraňuje postupně, v průběhu jednotlivých kroků montáže tak, aby byly v co největší míře neustále chráněny před případným poškozením.
Zapojení a údržba systému
- Po důsledném nainstalování a upevnění solárních kolektorů se pospojuje potrubí mezi kolektory.
- 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.
- 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.
Integrovaná fotovoltaická řešení
Problém s kotvením nad úrovní střešní krytiny do značné míry eliminují kolektory integrované do střešní roviny, plocha pod nimi nemusí být pokryta střešní krytinou. Montáž do střešního pláště je technologicky dokonale zvládnuta a výrobci dodávají panely s kompletním montážním systémem, který umožňuje jejich bezchybnou instalaci s perfektním výsledkem, i co se vzhledu týče. Zajímavou alternativou, která slibuje vyřešit „obě mouchy jednou ranou“, jsou fotovoltaické krytiny, u kterých je fotovoltaický článek zakomponovaný v krytině samotné. Pokud plánujete před fotovoltaikou celou střechu renovovat, zvažte, jestli se vám nevyplatí investovat rovnou do této varianty.
Příklady integrovaných systémů
- Fotovoltaická střešní krytina X-Tile: Je vyrobená z dvojitého tvrzeného skla a nemají žádný kovový rám, nedochází tak k takzvanému PID jevu (z anglického Potential Induced Degradation). Jedná se o nežádoucí fotovoltaický fyzikální jev, který vzniká vlivem vysokonapěťového stresu mezi jednotlivými vrstvami panelu a jeho uzemněným rámem.
- SOLROOF: Inovativní systém, který vznikl jako reakce na rostoucí poptávku po čisté energii. Design se spojil s inovativní technologií a lehkostí integrovaných fotovoltaických panelů SOLROOF. Neustálé monitorování fungování střechy zajišťuje mobilní aplikace intuitivně a jednoduše. Umožňuje řízení celého fotovoltaického systému 24 h denně, 7 dnů v týdnu. Střecha a fotovoltaický systém jsou nyní jedno.
- FIT VOLT: Integrované fotovoltaické panely jsou navrženy tak, aby dokonale ladily s modulovou střešní krytinou FIT. Díky optimizérům si můžete užívat maximální výkon panelů bez ohledu na dopadající stíny nebo nečistoty, které u tradičních fotovoltaických panelů snižují výkonnost celé instalace.
Výhody integrovaných řešení
- Minimalizace zatížení střešního pláště.
- Neporušují architektonický charakter domu, z dálky vypadají jako skleněné a při přímém pohledu na objekt jsou téměř nerozeznatelné od krytiny.
- Při pokládání fotovoltaických modulů přímo na latě nedochází k žádné následné penetraci doplňkové hydroizolační vrstvy nebo nadkrokevní izolace.
- Veškerá kabeláž spojená s instalací se nachází pod střešní krytinou ve speciálních ocelových profilech.
- Integrované řešení umožňuje výrobci poskytnout na střechu jednu záruku.
Výhody solárních střech a alternativní řešení
Správně navržený systém solárních zařízení dokáže domácnosti ušetřit nemalé finanční prostředky z ohřevu teplé vody, podpory vytápění či výroby elektrické energie. Využívejte sluneční energii pro výrobu elektrické energie, která je přítomna všude kolem Vás každý den a zdarma. Obecně je solární energie skvělý způsob, jak snížit účty za elektřinu a přispět k ochraně životního prostředí.
Ostrovní systémy
- Ostrovní systém je solární zařízení, které vyrábí elektřinu, ale není připojené k elektrické distribuční síti.
Alternativní umístění
Pokud máte na střeše vašeho domu omezený prostor nebo nevhodné podmínky pro umístění solárních panelů, nemusíte zoufat. Existuje možnost umístit panely i na jiné stavby. Můžete využít stodolu, pergolu nebo garáž a využít tak potenciál sluneční energie i na těchto doplňkových stavbách, případně také v zahradě. Už dnes například existují kolektory, které můžete instalovat i na balkon, pokud pro vás není střecha z nějakého důvodu dostupným řešením.
Důležitost odborné konzultace
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. Vhodnost instalace solárních panelů by měl posoudit odborník na fotovoltaiku. Nejlepší je obrátit se na odborníky, kteří provedou podrobnou analýzu Vaší střechy a navrhnou optimální řešení.
Čtěte také: OSB desky na plochou střechu: Tloušťka
Čtěte také: Vše o valbových střechách
tags: #strecha #ze #solarnich #panelu #informace