Plánovanie fotovoltického systému – čo je dôležité

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, aby bol fotovoltický systém navrhnutý odborne. Ako sa to robí a čo je pri tom dôležité, vysvetlíme v tomto príspevku.

Prehľad jednotlivých tém:

1. Čo treba vo všeobecnosti naplánovať
2. Návrh panelov
3. Návrh akumulátorov

Ktoré prvky 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 jednosmerný prúd sa v dome nedá využiť, musí sa pomocou striedača premeniť na striedavý prúd.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 jednosmerný prúd sa v dome nedá využiť, musí sa pomocou striedača premeniť na striedavý prúd.

Ak sa pozrieme na požiadavky domácnosti, zistíme, že najväčšie množstvo elektrickej energie je potrebné v ranných a večerných hodinách, teda vtedy, keď slnko vôbec nesvieti. Keďže najväčšia úspora sa dosahuje pri vysokej vlastnej spotrebe elektrickej energie, je potrebné 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 majitelia rodinných domov rozhodnú, že si dajú navrhnúť fotovoltický systém, záleží predovšetkým na týchto prvkoch:

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

Návrh fotovoltického systému: panely

Pri návrhu fotovoltického systému spočíva ťažisko na paneloch, resp. solárnych moduloch, pretože ich úlohou je zachytiť slnečnú energiu a premeniť ju na využiteľnú elektrickú energiu.

Základné podmienky navrhovania modulov

Fotovoltická elektráreň pre obytný dom by mala byť navrhnutá tak, aby jej energetický zisk zodpovedal vlastnej spotrebe. V štvorčlennej domácnosti by teda mala fotovoltická elektráreň vyrobiť 4 000 až 4 500 kWh za rok. To, aké veľké panely by mali byť navrhnuté, závisí od rôznych ovplyvňujúcich 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 solárnych panelov

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

Vo všeobecnosti platí, že fotovoltický systém je schopný (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.

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 návrhu fotovoltického systému presne na daný dom a pre potreby jeho používateľa pomôže okrem tohto približného výpočtu aj detailná simulácia.

Návrh fotovoltického systému: menič

Ako už bolo vyššie spomenuté, striedač (resp. menič alebo invertor) je nevyhnutnou výbavou fotovoltického systému. Vďaka nemu meníme jednosmerný prúd na striedavý, a teda môžeme využívať energiu vyrobenú solárnym zariadením. Rozlišujú sa pritom tri typy, z ktorých máme na výber: on-grid, off-grid a hybridné meniče. On-grid meniče zabezpečujú, že prebytok energie vyrobenej fotovoltikou ide do elektrickej siete. Off-grid meniče ukladajú prebytočnú energiu do batérií. Hybridné meniče sú kombináciou on-grid a off-grid meničov, to znamená, že prebytky energie môžu smerovať do elektrickej siete aj do batérií.

Najbežnejšie používanými sú jednofázové meniče, ktoré umožňujú elektrinu z fotovoltických panelov využívať spotrebičom pripojeným na jednu vybranú fázu. Treba mať preto vopred premyslené, ktoré domáce spotrebiče by mali byť napájané z fotovoltiky, a na danú fázu menič napojiť. Obyčajne sa fotovoltikou napája bojler, osvetlenie či zásuvkové obvody. Jednofázové meniče sa najčastejšie uplatňujú pri inštaláciách s výkonom do 3 kW. Okrem nich sú k dispozícii aj trojfázové, tie sa zvyknú využívať vo väčších fotovoltických systémoch.

Pri výbere meniča je potrebné odhadnúť spotrebu energie a výkon panelov. Musí byť dodržaný pomer medzi výkonom systému a výkonom meniča. V prípade, že by bol výkon panelov väčší než najvyšší možný výkon meniča, domácnosť prichádza 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 fotovoltického systému na diaľku, prípadne obsahujú aj nabíjač batérie, solárny regulátor a podobne.

Návrh fotovoltického systému: Akumulátor

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 fotovoltického systému 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.