Fotovoltika a nedostatok slnečnej energie

Jeden z najrozšírenejších zdrojov obnoviteľnej energie, ktorý v súčasnosti aj vďaka dotáciám a klesajúcim cenám jednotlivých komponentov zaznamenáva veľký vzostup, je výroba elektrickej energie vo fotovoltickej elektrárni. Nevýhodou fotovoltiky, resp. solárnych systémov je, že v čase, keď slnko nesvieti, a to hlavne v zimnom období, je výroba elektrickej energie obmedzená, a vtedy je potrebné výrobu elektrickej energie vykryť iným spôsobom.

Ako vyriešiť nedostatok výroby elektrickej energie vo fotovoltickom systéme práve v zimnom období, si popíšeme nižšie. Na úvod si však v krátkosti uvedieme, aké druhy fotovoltických elektrární poznáme. Podrobnejšie informácie o fungovaní fotovoltických elektrární môžete získať v článkoch Fotovoltika a princíp fungovania fotovoltických panelov a Možnosti skladovania fotovoltickej energie.

Potreba napojenia na verejnú elektrickú sieť

Hlavnou úlohou fotovoltických systémov je priama výroba elektrickej energie. Fotovoltické systémy je možné použiť rôznym spôsobom, avšak medzi najrozšírenejšie patria nižšie uvedené systémy:Hlavnou úlohou fotovoltických systémov je priama výroba elektrickej energie. Fotovoltické systémy je možné použiť rôznym spôsobom, avšak medzi najrozšírenejšie patria nižšie uvedené systémy:

• OFF-GRID (ostrovný) systém – autonómny bez potreby napojenia na verejnú elektrickú sieť,
• ON-GRID systém – spojený s verejnou elektrickou sieťou,
• HYBRID-ný systém – podľa potreby pracuje ako ON-GRID alebo OFF-GRID.

V prípade on-grid a hybridných systémov je výhodou to, že spotrebiče v domácnosti môžu fungovať nezávisle na vonkajšom slnečnom svite. Pri dostatku slnečného žiarenia sú napájané z fotovoltiky a v noci, resp. pri zamračenom počasí, odoberajú energiu z verejnej elektrickej siete. Najuniverzálnejším typom fotovoltickej elektrárne je tzv. HYBRID-ný systém, ktorý podľa potreby pracuje ako ON-GRID alebo OFF-GRID. Ak verejná elektrická sieť funguje (nie je porucha, výpadok a pod.), systém pracuje ako ON-GRID, avšak prebytky energie z fotovoltických panelov nekončia vo verejnej elektrickej sieti, ale sú uskladnené v akumulátorových batériách.

Potreba inštalácie náhradného zdroja

Systémy off-grid sa najčastejšie využívajú tam, kde nie je možnosť pripojenia sa na verejnú elektrickú sieť, napríklad na chatách. V prípade dostatku slnečného žiarenia elektráreň zásobuje elektrickou energiou všetky spotrebiče a zároveň elektrickú energiu uskladňuje do akumulátorových batérií, prípadne nepriamo formou akumulácie v teplej vode. V prípade nedostatku slnečného žiarenia (hlavne v zimnom období) sa energia čerpá z akumulátorových batérií. Avšak v prípade vyčerpania zásob energie aj z akumulátorových batérií je potrebné energiu dodať z iného náhradného zdroja.

Ak by bola dostupná verejná elektrická sieť (on-grid,  resp. hybridný systém), tak by sme energiu čerpali zo siete, avšak v prípade off-grid systému nemáme takúto možnosť. Výroba v tomto prípade musí byť zabezpečená z iného zdroja ako z verejnej siete, najčastejšie z elektrocentrály, ktorá pracuje ako malý elektrický generátor poháňaný spaľovacím motorom. V krátkosti si nižšie zhrnieme výhody a  nevýhody off-grid systémov.

OFF-GRID

Výhody:

• úplná nezávislosť od verejnej elektrickej siete,
• nevyžaduje mať povolenie na pripojenie do verejnej elektrickej siete,
• maximálne možné využitie vyrobenej elektrickej energie – prebytky z fotovoltických panelov neodchádzajú bezplatne do verejnej elektrickej siete, ale sú uskladnené v akumulátorových batériách.

Nevýhody:

• vyššia obstarávacia cena a komplikovanejšie zapojenie a riadenie oproti ON-GRID,
• obmedzená životnosť akumulátorov (5 – 15 rokov) – životnosť závisí od typu použitého akumulátora, druhu regulátora nabíjania a od klimatických podmienok, v akých sa akumulátor nachádza (vysoké okolité teploty skracujú životnosť),
• potreba náhradného elektrického generátora na výrobu elektrickej energie v prípade nedostatku slnečného žiarenia v období so slabým slnečným žiarením (zima).

Fotovoltická elektráreň v zime

Prax ukazuje, že práve zimné obdobie  (hlavne mesiace december, január a február) je z hľadiska výroby elektrickej energie vo fotovoltickej elektrárni takmer nulové. Aj keď z hľadiska fyzikálneho môžeme konštatovať, že práve zimné obdobie by malo byť z pohľadu prevádzkovej účinnosti vzhľadom na dobré chladenie panelov to najlepšie obdobie, opak je pravdou. Pokiaľ elektráreň v tomto období dosiahne aspoň 10 % priemernej mesačnej výroby elektriny, tak môžeme v takomto prípade hovoriť o úspechu. Takže základom úspešnej prevádzky elektrárne je preto počasie. Okrem nedostatku slnečného žiarenia je problémom v zimnom období aj pokrytie panelov snehom, resp. námrazou, ktoré spôsobujú, že výroba elektriny je v takomto prípade nulová.

Spôsob, ako aspoň čiastočne zvýšiť výrobu elektrickej energie v zimnom období, je zabezpečenie údržby, ktorá spočíva v odstránení snehu či námrazy. Ale ako už bolo uvedené, výroba v zimných mesiacoch dosiahne maximálne 10 % z celkovej priemernej výroby, takže práve preto v prípade off-grid elektrárne je potrebné zabezpečiť výrobu elektrickej energie z náhradného zdroja, z tzv. elektrického generátora (elektrocentrála). Elektrocentrála zabezpečuje napájanie spotrebičov ako aj nabíjanie batérií. Po dobití batérií sa elektrocentrála vypína a napájanie sa zabezpečuje z batérií.

Ako vyplýva z uvedeného, alfou a omegou prevádzky fotovoltických elektrární je práve počasie. Pokiaľ je počasie zlé a nepraje nám v zmysle dostatočného slnečného žiarenia, je vtedy potrebné nahradiť výrobu zo slnka iným náhradným zdrojom elektrickej energie. V prípade, že zvažujete inštaláciu fotovoltického systému, určite sa o možnostiach poraďte s odborníkom. Dobrá rada vás nič nestojí, rovnako ako ani slnečná energia, ktorá sa môže postarať o nezanedbateľné zníženie nákladov na energie vo vašej domácnosti. A to napriek tomu, že v zime je slnečná energia, žiaľ, nedostatkovým tovarom.