Fotovoltický systém – čo je dôležité pri jeho plánovaní

Fotovoltický systém využíva energiu slnečného žiarenia na výrobu elektrickej energie, ktorá sa potom môže spotrebovať vo vlastnom dome. Takéto zariadenia šetria nielen peňaženku majiteľov, ale aj životné prostredie. Aby bola výroba elektrickej energie s použitím solárnej technológie ekonomicky rentabilná, je dôležité navrhnúť fotovoltický systém odborne. Čo všetko je nutné brať do úvahy pri jeho plánovaní?

Prehľad jednotlivých tém:

1. Stačí mi poznať veľkosť strechy?
2. Čo všetko treba vedieť pred návrhom fotovoltiky?
3. Čo je potrebné naprojektovať pri fotovoltickom systéme?
4. Fotovoltický systém a panely – čo sa zohľadňuje pri návrhu?
5. Fotovoltický systém a menič – z akých typov máte na výber?
6. Fotovoltický systém a akumulátor – aká kapacita sa odporúča?
7. Zhrnutie: Je fotovoltika vhodná pre môj dom?

Stačí mi poznať veľkosť strechy?

Mnohí majitelia domov sa pri rozhodovaní, či nainštalovať fotovoltický systém, riadia len tým, čo vidia – veľkosťou strechy. Tá samotná však na návrh fotovoltiky nestačí. Hoci plocha strechy určuje maximálny počet panelov, ktoré možno nainštalovať, o vhodnosti a výkone zariadenia rozhodujú aj ďalšie faktory. Tie si zhrnieme v ďalších riadkoch.

Čo všetko treba vedieť pred návrhom fotovoltiky?

Pred návrhom fotovoltickej elektrárne je potrebné poznať viacero technických aj prevádzkových údajov o dome a jeho spotrebe energie. Dôležitá je najmä ročná a denná spotreba elektriny, spôsob vykurovania a prípravy teplej vody a prípadné plány do budúcnosti, ako je napríklad kúpa elektromobilu alebo inštalácia tepelného čerpadla. Práve tieto faktory výrazne ovplyvňujú optimálnu veľkosť systému a jeho ekonomickú návratnosť.

Rovnako dôležité sú informácie o streche, jej orientácii voči svetovým stranám, sklone, type krytiny a technickom stave. Pri návrhu sa posudzuje aj tienenie spôsobené okolitými budovami, stromami, komínmi alebo vikiermi. V neposlednom rade treba preveriť elektrickú inštaláciu domu a možnosti pripojenia fotovoltiky do distribučnej siete.

Čím presnejšie vstupné údaje sú k dispozícii, tým presnejšie možno stanoviť výkon elektrárne a odhadnúť jej prínosy.

Tip: Potrebujete efektívne zariadenie na vykurovanie, ohrev teplej vody či výrobu elektrickej energie? S výberom vám môžu pomôcť konfigurátory. Stačí si zvoliť typ zariadenia, o ktorý máte záujem, a po zadaní niekoľkých základných parametrov zistíte, ktorý produkt je vhodný pre váš domov. Dozviete sa tiež orientačnú cenu spolu s montážou, ako i výšku štátnej dotácie, ak sa na dané zariadenie dá získať.

Čo je potrebné naprojektovať pri fotovoltickom systéme?

Fotovoltický systém (skrátene FV systém) vyrába čistú elektrickú energiu z bezplatnej slnečnej energie. Panely zachytávajú slnečné žiarenie a pomocou fotoelektrického javu ho premieňajú na jednosmerný prúd. Keďže tento typ prúdu sa v dome nedá využiť, musí sa pomocou striedača premeniť na striedavý.

Keď sa pozrieme na požiadavky domácnosti, zistíme, že najviac elektriny je potrebnej v ranných a večerných hodinách, teda vtedy, keď slnko vôbec nesvieti. Vzhľadom na to, že najväčšia úspora sa dosahuje pri vysokej vlastnej spotrebe elektrickej energie, je nutné použiť akumulátor. Vyrobená elektrická energia sa počas dňa ukladá do akumulátora a potom je k dispozícii od večera až do skorých ranných hodín.

Ak sa teda majiteľ rodinného domu rozhodne, že si dá naprojektovať fotovoltický systém, záleží predovšetkým na týchto prvkoch:

• panely fotovoltického systému,
• striedač/menič,
• akumulátor.

Fotovoltický systém a panely – čo sa zohľadňuje pri návrhu?

Pri návrhu fotovoltického systému zohrávajú kľúčovú rolu panely, respektíve fotovoltické moduly, pretože ich úlohou je zachytiť slnečnú energiu a premeniť ju na využiteľnú elektrickú.

Základné podmienky navrhovania modulov

Fotovoltická elektráreň pre obytný dom by mala byť zostavená tak, aby jej energetický zisk zodpovedal vlastnej spotrebe. V štvorčlennej domácnosti by tým pádom mala vyrobiť 4 000 až 10 000 kWh za rok v závislosti od typu vykurovacieho systému. To, aký veľký výkon v paneloch by mal byť navrhnutý, závisí od rôznych rozhodujúcich faktorov, ako sú:

• región, v ktorom vlastník rodinného domu plánuje vybudovať fotovoltický systém,
• orientácia strechy, na ktorú sa majú umiestniť fotovoltické panely,
• sklon strechy, na ktorej sa uvažuje s inštaláciou panelov,
• stupeň zatienenia inými stavbami alebo stromami.

Výkon a veľkosť fotovoltických modulov

Zatiaľ čo región a stupeň zatienenia sa pri navrhovaní fotovoltiky dajú len sotva ovplyvniť, majitelia rodinných domov by mali dbať hlavne na orientáciu a sklon strechy. Maximálny ročný energetický zisk zo strechy sa dosiahne, ak sú moduly orientované pod uhlom 30 až 35° smerom na juh. Pri odklone od týchto hodnôt treba navrhnúť väčší systém. To znamená, že musí dosiahnuť vyšší špičkový výkon (kWp) buď použitím kvalitnejších modulov, alebo zväčšením plochy.

Vo všeobecnosti platí, že fotovoltika je schopná (s ohľadom na geografickú polohu Slovenska) v ideálnych podmienkach, teda pri 30-stupňovom sklone a južnej orientácii panelov, vyrobiť z 1 kWp inštalovaného výkonu panelov zhruba 1 000 kWh za rok.

Pri fotovoltickej sústave jednotka kWp určuje, koľko elektrickej energie dokáže vyprodukovať v momente, keď na ňu svieti slnko s maximálnou intenzitou (tzv. štandardné testovacie podmienky). 1 kWp zodpovedá výkonu jedného štandardného panela alebo sústavy panelov s výkonom 1 000 wattov v ideálnom slnečnom dni.

Ako s orientačnou hodnotou pre fotovoltickú elektráreň rodinného domu je možné počítať so špičkovým výkonom 4 až 5 kWp. V závislosti od toho, aký typ panelov sa použije, vznikne potreba plochy 25 až 35 m². Pri projektovaní fotovoltického systému presne na daný dom a pre potreby jeho používateľa pomôže okrem tohto približného výpočtu aj detailná simulácia.

Fotovoltický systém a menič – z akých typov máte na výber?

Ako už bolo spomenuté, striedač (resp. menič alebo invertor) je nevyhnutnou výbavou fotovoltiky. Vďaka nemu sa jednosmerný prúd mení na striedavý, a teda je možné využívať energiu vyrobenú solárnym zariadením. Rozlišujeme pritom tri typy, z ktorých máte na výber: 

• on-grid,
• off-grid,
• hybridné meniče.

On-grid meniče pracujú len zapojené v elektrickej sieti a zabezpečujú, že prebytok energie vygenerovanej fotovoltikou ide do siete. Off-grid alternatívy pracujú bez pripojenia na sieť a prebytočnú energiu ukladajú do batérií. Hybridné meniče sú kombináciou oboch uvedených typov, čo znamená, že vedia pracovať ako zapojené v sieti, tak aj bez nej a prebytky energie môžu smerovať do elektrickej siete aj do batérií.

Najbežnejšie používanými sú trojfázové meniče, ktoré elektrinu z fotovoltických panelov umožňujú využívať spotrebičom pripojeným na všetky fázy. Okrem nich sú k dispozícii aj jednofázové meniče – tie zvyknú byť súčasťou malých fotovoltických sústav.

Pri výbere meniča je potrebné odhadnúť spotrebu energie a výkon panelov. Musí byť dodržaný pomer medzi výkonom zariadenia a výkonom meniča. V prípade, že by bol výkon panelov väčší než najvyšší možný výkon meniča, by domácnosť prichádzala o vyrobenú energiu. Okrem základnej funkcie, ktorou je zmena prúdu z jednosmerného na striedavý, ponúkajú vybrané modely meničov aj možnosť monitorovania výkonu v reálnom čase, ovládanie fotovoltiky na diaľku, prípadne obsahujú aj možnosť dopojenia batérie, prepojenie s nabíjacou stanicou a podobne.

Fotovoltický systém a akumulátor – aká kapacita sa odporúča?

Okrem strešných modulov sa pre fotovoltický systém často oplatí naplánovať aj akumulátor. V akumulátore sa ukladá elektrická energia, keď svieti slnko, a zostáva tam uložená dovtedy, kým nebude potrebná v dome. Pri navrhovaní fotovoltiky pre typický rodinný dom sa spravidla odporúča akumulátor s kapacitou 2 kWh na 1 kW špičkového výkonu strešných modulov. Pre FV systém so špičkovým výkonom 4 kWp je teda vhodný akumulátor s kapacitou 8 kWh.

Zhrnutie: Je fotovoltika vhodná pre môj dom?

Vhodnosť fotovoltiky pre konkrétny dom sa posudzuje kombináciou technických podmienok a ekonomických faktorov. Najprv treba zhodnotiť strechu – jej orientáciu, sklon, dostupnú plochu a prípadné tienenie. Následne sa analyzuje spotreba elektriny v domácnosti a spôsob jej využívania počas dňa. Čím väčšiu časť vyrobenej energie dokáže domácnosť spotrebovať priamo, tým vyšší býva prínos fotovoltického systému.

Dôležitá je aj perspektíva do budúcnosti. Fotovoltika býva obzvlášť výhodná pre domácnosti, ktoré využívajú klimatizácie, tepelné čerpadlo alebo plánujú nabíjať elektromobil. O vhodnosti systému však napokon rozhodne odborné posúdenie konkrétneho objektu. Skúsený projektant alebo realizačná firma dokáže na základe technických údajov a spotreby vypracovať návrh, odhad výroby elektriny aj predpokladanú návratnosť investície.

Inštaláciu fotovoltického zariadenia je potrebné zveriť kvalifikovanej osobe, respektíve firme, aby sa zaručila jeho spoľahlivosť a bezpečnosť. Neodborná inštalácia môže viesť k vzniku skratu a následného požiaru.

Fotovoltický systém – najčastejšie otázky pri plánovaní

1. Čo všetko treba vedieť pred návrhom fotovoltického systému? Pred naplánovaním fotovoltického systému je dôležité poznať spotrebu elektriny v domácnosti, spôsob vykurovania a prípravy teplej vody a prípadné budúce zmeny, napríklad kúpu elektromobilu. Zároveň sa posudzuje orientácia a sklon strechy, jej technický stav, tienenie a možnosti pripojenia do distribučnej siete. Čím presnejšie vstupné údaje máte k dispozícii, tým presnejší bude návrh.
2. Stačí mi poznať veľkosť strechy? Nie. Jej plocha síce určuje, koľko panelov na ňu možno umiestniť, ale sama osebe nepostačuje na naprojektovanie fotovoltickej sústavy. Dôležitá je aj orientácia strechy, jej sklon, tienenie a predovšetkým spotreba elektrickej energie v domácnosti.
3. Ako zistím, či je fotovoltický systém vhodný práve pre môj dom? Vhodnosť fotovoltiky závisí od technických podmienok objektu aj od spôsobu využívania elektriny. Najpresnejšie výsledky poskytne odborné posúdenie a energetická analýza konkrétneho domu.
4. Aká orientácia strechy je pre fotovoltický systém najlepšia? Najvyššiu výrobu elektriny dosahuje fotovoltický systém pri južnej orientácii panelov. Veľmi dobré výsledky však prinášajú aj juhovýchodné alebo juhozápadné strechy. Moderné technológie umožňujú efektívne využívať aj menej vhodne orientované plochy.
5. Aký sklon strechy je ideálny pre fotovoltické panely? V podmienkach Slovenska sa za optimálny považuje sklon približne 30 až 35°. Pri inom sklone môže byť produkcia elektriny o niečo nižšia, čo sa dá kompenzovať väčším počtom panelov alebo výkonnejšími modulmi. Preto nie je potrebné automaticky vylúčiť strechu s odlišným sklonom. Pri plochých strechách sa panely štandardne inštalujú v sklone, ktorý montážny systém umožňuje.
6. Ovplyvňuje tienenie výkon fotovoltického systému? Áno, tienenie patrí medzi najdôležitejšie faktory vplývajúce ma výrobu elektriny. Stromy, komíny, susedné budovy alebo vikier môžu znižovať výkon panelov počas určitých častí dňa. Pri návrhu fotovoltiky sa preto vždy vykonáva analýza tienenia.
7. Aký výkon fotovoltického systému je vhodný pre rodinný dom? Veľkosť systému závisí od spotreby elektriny v domácnosti. Priemerný rodinný dom často využíva fotovoltiku s výkonom približne 4 až 5 kWp. Presný výkon by však mal vychádzať z reálnej spotreby a plánovaného využívania elektrickej energie.
8. Potrebuje fotovoltický systém batériové úložisko? Batéria nie je povinnou súčasťou, ale môže výrazne zvýšiť mieru využitia vyrobenej elektriny. Umožňuje ukladať energiu vygenerovanú počas dňa a zužitkovať ju večer alebo v noci. Vďaka tomu možno znížiť odber elektriny zo siete a zvýšiť energetickú nezávislosť domácnosti.
9. Aká kapacita batérie sa odporúča pre fotovoltický systém? Vo všeobecnosti sa odporúča približne 2 kWh kapacity batérie na každý 1 kW inštalovaného výkonu panelov. Ak má zariadenie výkon 4 kWp, vhodná kapacita akumulátora býva približne 8 kWh. Optimálna veľkosť však závisí od individuálneho spôsobu spotreby energie.
10. Aký menič je vhodný pre fotovoltický systém? Výber meniča závisí od konfigurácie systému a požiadaviek domácnosti. K dispozícii sú on-grid, off-grid a hybridné meniče, pričom hybridné riešenia umožňujú kombinovať dodávku energie do siete aj jej ukladanie do batérií. Správne dimenzovaný menič je nevyhnutný pre efektívnu prevádzku celej elektrárne.
11. Koľko elektriny dokáže vyrobiť fotovoltický systém za rok? V ideálnych podmienkach dokáže 1 kWp inštalovaného výkonu vygenerovať približne 1 000 kWh elektriny ročne. Skutočná produkcia závisí od orientácie strechy, sklonu panelov, lokality a úrovne tienenia. Preto sa pri návrhu vždy pracuje s individuálnou simuláciou výroby.
12. Oplatí sa fotovoltický systém aj pri plánovanom tepelnom čerpadle alebo elektromobile? Áno. Domácnosti s tepelným čerpadlom alebo elektromobilom patria medzi najvhodnejších kandidátov na inštaláciu fotovoltiky. Vyššia spotreba elektriny umožňuje efektívnejšie využiť vyrobenú energiu a zlepšuje ekonomickú návratnosť investície do fotovoltického zariadenia.