Všetko o vlastnej fotovoltickej elektrárni

Pokryte si strechu novodobou „strešnou krytinou“ a získate viac, ako len dobrú ochranu pred dažďom. Domy so slnečnými kolektormi už nepatria iba do filmov a časopisov. Teraz sú dostupné aj u nás a vyrobia viac energie ako v niektorých vyspelejších krajinách.

Galéria

Fotovoltika je v súčasnosti jedným z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich priemyselných odvetví na svete. Za posledných päť rokov vzrástla produkcia solárnych článkov ročne v priemere o viac ako 40 %. Najvyspelejšie štáty každoročne hlásia prudký nárast inštalovaných výkonov. Tento rast má na svedomí energetická efektívnosť a spoľahlivosť solárnych zariadení.

Dom, ktorý funguje na slnečnú energiu, už nepatrí iba do scén amerických filmov. V súčasnosti je tento „zázrak“ dostupný pre každého, dokonca aj v našich končinách. Solárne technológie sú z roka na rok efektívnejšie. Ich napredovanie potvrdzuje aj fakt, že pri rovnakej ploche dokážu vyrobiť viac energie ako v minulosti. Navyše, panely sa dajú umiestniť aj na fasádu domu a čoraz viac sa využívajú v architektúre ako zaujímavé doplnky, dokonca môžu byť aj farebné.

Ak zvolíte kombináciu solárnej energie s bežnou, môžete ušetriť náklady a vyrobiť prebytok energie, ktorý od vás distribučná spoločnosť odkúpi. V praxi to teda znamená, že nedostanete účet za elektrinu vy od elektrární, ale naopak. Pekná predstava, však? 
Ako fungujú solárne panely

Fotovoltika je priama premena slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Tento názov je odvodený od slova foto (svetlo) a volt (jednotka elektrického napätia). Proces tejto premeny prebieha v tzv. solárnom článku alebo solárnych paneloch. Tieto sofistikované technológie dnes vďaka neobmedzenému slnečnému žiareniu produkujú elektrickú energiu na celom svete. V súčasnosti sa na výrobu fotovoltických článkov najčastejšie používa kryštalický kremík, ktorý je použitý v takmer 90 % výrobkov. Základným prvkom fotovoltických systémov na báze kryštalického kremíka sú články, ktoré sa spájajú do panelov. Spojením viacerých panelov a pridaním ďalších podporných zariadení vzniká fotovoltický systém (FV).

Predstavujete si obrovské slnečné elektrárne, ktoré pokrývajú niekoľko hektárov pôdy? Slnečné kolektory dokážu vyrábať energiu už pri rozlohe približne 5 m², a už takýto systém dokáže pokryť energetickú potrebu rodinného domu.

Fotovoltické panely možno umiestniť na strechu rodinného domu, ale aj na fasádu. Pri výrobe solárnej energie sa neprodukujú emisie CO₂ ani iné škodlivé látky. Materiály použité na výstavbu fotovoltických zariadení sú recyklovateľné. Ich prevádzka neohrozuje živočíchy vo svojom okolí a nevytvára žiaden hluk. Aj preto sa fotovoltika považuje za jeden z najekologickejších spôsobov výroby elektriny. (foto: SkREA)

ON alebo OFF

Fotovoltické systémy sa rozďelujú do dvoch základných skupín:

Systémy ON-GRID
Tieto systémy sú pripojené do energetickej distribučnej siete. Vyprodukovaná energia sa teda predáva do verejnej distribučnej siete za vopred dohodnutú cenu. Výrazný nárast týchto typov inštalácií na Slovensku nastal v priebehu roka 2010 – inštalovaný výkon sa vyšplhal na približne 145 MW, z pôvodných iba niekoľko kW. Ide prevažne o väčšie slnečné elektrárne, ktoré si však vyžadujú dobré slnečné podmienky, a najmä stabilné ekonomické a legislatívne prostredie.

Systémy OFF-GRID
Sú to samostatné ostrovné systémy, ktoré nie sú zapojené do verejnej elektrickej siete a slúžia iba na vlastnú spotrebu. Využívajú sa napríklad na miestach, kde nie je k dispozícii elektrina zo siete. Na Slovensku je takáto fotovoltická elektráreň napríklad na Téryho chate vo Vysokých Tatrách alebo na budove Aquacity Park v Poprade. Tieto systémy sú vo svete rozšírené v bežných domácnostiach, inštalujú sa na rodinné domy s cieľom energetických úspor.

Menší fotovoltický systém vám v rodinnom dome môže energeticky pokryť napríklad osvetlenie, zatiaľ čo ten väčší utiahne spotrebu priemernej domácnosti bez vykurovania a klimatizácie. Ich rozloha sa v priemere pohybuje okolo 10 m2 na 1 kWp. Ak sa rozhodnete zapojiť fotovoltický systém do verejnej distribučnej siete, váš dom nebude závislý od produkcie slnečnej elektrárne, merateľný výsledok však uvidíte vo faktúrach, ktoré elektrárňam uhradíte a ktoré elektrárne uhradia naspäť vám. Po vrátení investície je iba na vás, či budete elektrinu ďalej odpredávať, alebo ju budete využívať už iba pre vlastnú spotrebu. Solárne systémy na rodinných domoch predstavujú spôsob šetrenia nákladov na elektrinu. Aj napriek tomu od nich neočakávajte, že vyriešia všetky energetické otázky. Ak ste odhodlaní zabezpečiť váš domov čo najoptimálnejšie, odporúčame zamyslieť sa aj nad inými formami úsporných opatrení, akými sú napríklad šetriace žiarivky, menej náročné spotrebiče a klimatizácie a pod.

Fotovoltické systémy nepotrebujú na výrobu energie priame slnečné žiarenie. (foto: SkREA)

Efektívnosť solárnych systémov

Solárne systémy dokážu produkovať dostatok energie potrebnej na utiahnutie bežnej domácnosti. Ako efektívne však pracujú, závisí aj od lokality, kde sú nainštalované. Výkon fotovoltických systémov závisí od sklonu a orientácie panelov. Výrobcovia garantujú ich životnosť až na 25 rokov.

Aby bol energetický zisk maximálny, najvhodnejšie je montovať panely pri optimálnom sklone 34° až 37° s južnou orientáciou (platí pre Slovensko). Najvhodnejšie klimatické podmienky na Slovensku má juh Podunajskej nížiny, ale vzhľadom na to, že technológia napreduje a fotovoltické panely dokážu využiť nielen priame, ale aj difúzne žiarenie viacnásobne efektívnejšie, pre fotovoltické elektrárne je vhodné takmer celé územie Slovenska.

Panely možno montovať aj vertikálne, na fasádu rodinných domov, nevýhodou je však nižší príkon slnečného žiarenia. V súčasnosti sa takto skrášľujú zaujímavé architektonické objekty, ale aj staré budovy. Väčšie slnečné elektrárne majú možnosť využívať systémy, ktoré natáčajú fotovoltické panely v smere pohybu slnka počas celého dňa, a tým maximalizujú príkon slnečnej energie.

V letných mesiacoch je, prirodzene, výkon najväčší, neznamená to však, že v zime sa energia nevyrába.

Koľko môže solárny systém stáť

Na Slovensku sa iba koncom roka 2009 zrodila legislatíva, ktorá zakotvuje právny rámec na podporu obnoviteľných zdrojov energie. Ide o Zákon o podpore obnoviteľných zdrojov energie, ako aj podporný mechanizmus výkupných cien. Kombinácia týchto opatrení ponúka výšku výkupnej ceny z obnoviteľných zdrojov energie garantovanú štátom na 15 rokov. V prípade fotovoltiky bola cena spočiatku stanovená na 430,72 €/MWh (za megawatthodinu). V súčasnosti sa cena pohybuje na úrovni 387,67 €/MWh.

Schéma systému OFF-GRID A – PV panel, B – striedač, C – regulátor, D – batéria	Schéma systému ON-GRID A – PV panel, B – striedač, C – napájací elektromer, D – odberný elektromer E – verejná sieť    (zdroj: SkREA)

Slnečný potenciál Fotovoltický systém funguje aj pri nepriamom slnečnom žiarení. V praxi to znamená, že aj keď práve na panely nedopadá priame slnečné žiarenie, systém produkuje energiu, ale v menšom rozsahu. Na Slovensku sú pre slnečné elektrárne vhodné klimatické podmienky. Merateľný dôkaz je dopad slnečného žiarenia na m². Slovensko má viac slnečného žiarenia ako Nemecko, Belgicko, Anglicko alebo Česká republika. To sú krajiny, ktoré si osvojili štátnu podporu fotovoltiky, vďaka ktorej sa ju podarilo úspešne implementovať. Dostupná energia slnečného žiarenia sa na Slovensku pohybuje v rozmedzí 1 200 až 1 300 kWh/m² ročne. V Českej republike je to približne 1 100 až 1 200 kWh/m² ročne. Najvhodnejšie podmienky na výstavbu slnečných elektrární sú na južnom Slovensku. Na mape slnečného žiarenia vidieť najlepšie lokality na výstavbu slnečných elektrární v rámci Slovenska vzhľadom na množstvo dopadu slnečného žiarenia.

Podporné mechanizmy pre malé strešné inštalácie

Keď už sa rozhodnete inštalovať fotovoltický systém na streche vášho rodinného domu, mali by ste už pri jeho výstavbe dbať na ideálnu orientáciu strechy a jej sklon. Takisto je nevyhnutné eliminovať akékoľvek stavebné prvky, ktoré by mohli systému tieniť. Strecha musí byť pripravená na vyššiu statickú záťaž.

Ďalší dôležitý krok je rozhodnúť sa, či si vyrobenú energiu necháte pre vlastnú domácnosť, alebo ju budete predávať do verejnej siete. Za súčasných legislatívnych podmienok je ekonomicky výhodnejšie vyrobenú elektrickú energiu predávať. Podpora sa týka strešných inštalácií do 100 kW, na ktoré nepotrebujete vybavovať osvedčenie o súlade inštalácie s energetickou politikou štátu a na ktoré sa viažu výkupné ceny. V praxi to znamená, že ak ide o malý strešný systém, proces zapojenia do verejnej siete je o niečo jednoduchší a vláda ho podporuje. Stále však treba rátať s byrokratickou záťažou, ktorá môže trvať aj 6 mesiacov. Návratnosť za súčasných podmienok sa pohybuje v rozmedzí 10 až 12 rokov, pričom životnosť systému je až 25 rokov.

Slovak RE Agency je nezisková organizácia pre obnoviteľné zdroje energie. Aktívne pôsobí na našom trhu od roku 2006 a zameriava sa najmä na oblasť fotovoltiky. Od marca 2009 je členom Asociácie európskeho fotovoltického priemyslu – EPIA (European Photovoltaic Industry Association). Viac informácií o využití fotovoltických systémov nájdete na www.skrea.sk.

text: PhDr. Zuzana Furmanczuk
Foto a kresby: SkREA,  Schüco,  SolarGIS, GeoModel Solar, 
zdroj: kniha Všetko o úsporách energie 2011, JAGA GROUP, s.r.o.