Fotovoltaika | Fotovoltaika NWT a.s. - fotovoltaika, solární elektrárny, ostrovní systémy

Fotovoltaické systémy

PROČ?

Veškerá elektrická energie u tohoto druhu elektráren pochází ze slunečního záření. Proto fotovoltaické elektrárny pracují v souladu s přírodou a snižují zátěž, které vytváří „špinavé“ konvenční zdroje. Mýtem je, že za svoji životnost vyrobí méně energie, než je potřeba pro jejich výstavbu. Navíc životnost celého systému je při využití kvalitních komponent až 40 let.

KDE?

Všude tam, kde je stálá spotřeba elektrické energie. Heslem budoucnosti je energetická nezávislost. Fotovoltaika je nejjednodušším systémem, který k ní přispívá. Do budoucna jsou navíc běžné malé fotovoltaické elektrárny rozšířitelné o systém ukládaní do baterií.

JAK?

K přeměně slunečního záření na elektrickou energii dochází ve fotovoltaických panelech, které vyrábí stejnosměrný proud. Ten může být následně v invertoru přeměněn na střídavý (230/400V) a přiveden do zásuvky nebo rozvaděče v rámci objektu. Objekt pak primárně spotřebovává energii, která byla vyrobena v místním zdroji a z distribuční sítě se odebírá jen energie v případě, že místní zdroj nedostačuje.

Další možností je využít fotovoltaiku v ostrovním provozu pro napájení chat, karavanů a dalších objektů, kde není přípojka elektrické energie.

Klasická fotovoltaická elektrána (on-grid)

fveAť vlastníte jakýkoli objekt, kde je velká spotřeba elektrické energie přes den, je pro vás klasický fotovoltaický systém s panely a měničem zapojeným do vnitřních rozvodů domu tím nejjednodušším způsobem, jak snížit účty za elektrickou energii. Typickým investorem do tohoto systému je majitel rodinného domu s elektrickým vytápěním, s dílnou či výrobou, která funguje přes den či majitel firmy, kde se přes den elektrická energie spotřebuje v klimatizacích, počítačích, na osvětlení nebo samozřejmě na výrobu ve strojích a technologiích.

Čísla z praxe

Firma s NN přípojkou elektřiny, roční odběr 500 MWh NÁVRH ŘEŠENÍ: fotovoltaická elektrárna o výkonu 100 kWp, roční výroba 100 MWh. Investice cca 3 000 000 Kč (110 000 €), roční úspora na neodebrané elektřině cca 400 000 – 500 000 Kč (14 000 – 17 000 €). Byt nebo rodinný dům se spotřebou 3 MWh ročně. NÁVRH ŘEŠENÍ: dva fotovoltaické panely s mikro střídači o špičkovém výkonu 500 Wp, roční výroba 500 kWh. Investice cca 28 000 Kč (1 000 €), roční úspora na neodebrané elektřině cca 2 500 – 3 000 Kč (100 – 120 €).

Fotovoltaické mikrosystémy – nejen na balkon

balkonSoučasným trendem v oblasti úspory energií je pokrytí minimální spotřeby v domácnostech nebo bytech, například z obnovitelného zdroje energie. Týká se to zejména objektů, které nespadají do výše uvedené kategorie a spotřeba elektrické energie přes den je malá. V praxi se nainstaluje několik fotovoltaických panelů na střechu nebo balkon a následně se napojí do rozvodů domu. Tento systém je možné použít už od instalace jednoho panelu o výkonu 250 W a roční výrobě 250 kWh. Každý panel je vybaven samostatným mikrostřídačem. Předností je velmi jednoduchá montáž a možnost zapojení přímo do stávající zásuvky.

Akumulace (hybridní elektrárna)

Velká část stávajících fotovoltaických elektráren na rodinných domech řeší problém jak zužitkovat denní přebytky vyrobené energie. Řešení spočívá v rozšíření stávajícího systému o staniční baterie, díky nimž lze přes den vyrobenou a uloženou energii si spotřebovat večer či za špatného počasí. Začleněním takového systému se může rodinný dům či firma stát v ideálních podmínkách téměř soběstačnou jednotkou bez závislosti na okolní síti. Přestože je objekt stále na distribuční síť napojen, tak již slouží jen jako záloha. Samotný způsob použití hybridních systémů v praxi lze rozdělit do dvou kategorií: 1)     zjednodušeně řečeno na systémy pro fandy a nadšence, kteří nepotřebují 100% garanci nepřetržitého provozu 2)     systémy, které jsou cenou i kvalitou o několik řádů výše a při správném vyprojektování dokáží zabezpečit dodávku energie bez přerušení za každého počasí. Nutno podotknout, že v geografickém pásmu České a Slovenské republiky je nutné tyto systémy, které v zemích s větším osvitem vystačí jen s fotovoltaickými panely, doplnit o jiný zdroj energie – nejčastěji malou větrnou turbínu či dieselagregát. Tyto dodatečné systémy lze integrovat do jednoho celku s fotovoltaikou.

Úprava stávají fotovoltaické elektrárny na hybridní systém bez složitých zásahů a administrativy

Majitelů fotovoltaických elektráren, kteří přemýšlí nad faktem, jak zužitkovat vlastní vyrobenou elektřinu rapidně přibývá. Spousta z nich ale netuší, že řešení je velmi jednoduché. Řešení spočívá v úpravě stávajícího funkčního fotovoltaického systému na hybridní začleněním velkokapacitních akumulátorů do systému. V reálné situaci si takový zákazník musí přichystat prostor pro takové baterie, nejlépe v místě kde jsou umístěny stávající střídače. Tím je zaručeno, že se majitel vyhne zásadním stavebním úpravám. Důležité je také správné větrání „akumulátorovny“ jelikož při nabíjení/vybíjení dochází k fyzicko-chemickým reakcím, neméně důležitá je také stálá teplota, nejlépe 20 °C (+-5°C). Při správném nakonfigurování systému je pak zcela reálné využívat maximální potenciál fotovoltaického zařízení na vlastní střeše. Od tohoto stavu je již malý krůček k tzv. energetické soběstačnosti, která se nemálo projeví na faktuře za elektřinu, která se rok od roku zdražuje.

Ostrovní fotovoltaická elektrárna (off-grid)

Ostrovní systémy na 12V (24V) pro chaty, karavany a lodě

Nejjednodušší systém zapojení je kombinace několika málo fotovoltaických panelů a akumulátoru (ne nepodobnému klasické velké autobaterii například z nákladního auta). Akumulátor je nabíjen přes regulátor napětí (fotovoltaické panely mají většinou napětí přes 30 V) a pak je již na uživateli, zda si při rozvodu energie vystačí se standardním napětím akumulátoru, které je buď 12 V nebo 24 V či si dokoupí i malý měnič, který má na výstupu klasických 230 V. Toto řešení je vhodné jen pro nenáročné uživatele, kteří nepočítají s každodenním provozem a kde je maximální odběr v řádu stovek wattů. Tento systém bez problémů utáhne jednoduché osvětlení (ideálně LED), televizi s nízkým příkonem (LCD, LED), ledničku a jiné běžné spotřebiče s nízkým příkonem. Nelze počítat s tím, že by takový systém mohl být použitelný například pro provoz kuchyně s rychlovarnou konvicí, mikrovlnou troubou, pračkou a jinými spotřebiči, které mají příkon 2000 W a více.

Ostrovní systémy na 230V (400V) pro rodinné domy a bytové celky

Ostrovní systémy pro rodinné domy, případně určené pro napájení celých bytových domů, jsou – neprávem – v posledních letech v pozadí zájmu. Je to paradox, protože právě tyto systémy jsou budoucností malé energetiky. Na druhou stranu, drtivá většina systémů malé fotovoltaiky na rodinných domech či na budovách firem, které již fungují, bude možné v blízké budoucnosti doplnit o systém pro akumulaci energie. Tyto ostrovní systémy jsou projektovány tak, aby z energetického hlediska umožnily nulový odběr ze sítě distributora. Jádrem těchto systémů je automatická spínací skříň, která řídí tok elektrické energie.  V případě, že fotovoltaické panely vyrábí dostatek energie, je část energie spotřebována v rámci budovy. Případné přebytky jsou ukládány do baterií. Naopak v případě, že je energie z panelů nedostatek, rozdíl se z baterií dorovnává. V případě úplného vypnutí fotovoltaiky (např. v noci) je energie odebírána z baterií až do takového vybití baterií, které je předem naprogramováno. Z hlediska životnosti baterií se nedoporučuje vybíjení pod 50% kapacity. Způsob, jak dimenzovat celý systém, je dvojí. V prvním případě se počítá s tím, že je distribuční síť stabilně alespoň část dne k dispozici. Dobíjení baterií je totiž možné i z distribuční sítě (to je nutné pro jejich životnost). Samozřejmě v případě dobrého počasí a běžné spotřeby v rámci budovy – dle pečlivého plánování – je možné i týdny neodebrat z distribuční sítě ani kWh elektrické energie. Distribuční síť pak tvoří jen jakousi pojistku pro případ špatného počasí nebo poruchy střídačů. Tento způsob zapojení není v pravém slova smyslu ostrovním systémem, spíše by se dal nazvat jako záložní. Druhý případ nastává, když distribuční síť není k dispozici vůbec nebo je velmi nestabilní. Toto se týká zejména rozvojových zemí, ale také například velkých oblastí na ostrovech či odlehlých lokalitách v jižní Evropě (Chorvatsko, Řecko apod.), které nejsou vůbec napojeny na distribuční soustavu. V těchto oblastech se však staví jak domy trvale obydlené, tak rekreační střediska. A samozřejmě si uživatelé těchto domů chtějí udržet veškerý komfort spojený s využitím elektrické energie, na jaký jsou zvyklí z běžného života. Ostrovní systém se v takovém případě musí projektovat s ohledem na to, že například v zimním období bude výkon fotovoltaických panelů velmi omezen a dům tak bude odkázán jen na energii uloženou v akumulátorech. Klíčové je zejména nadimenzování počtu panelů a celkové kapacity baterií. Často se také doporučuje doplnění systému o větrnou turbínu (pro rodinný dům stačí výkon 1,5 až 3 kW). Větrná turbína má výhodu, že funguje i v noci a v zimním období – například při zatažené obloze a je možné ji jednoduše integrovat do celého systému. Stejně, jako energii z fotovoltaiky, je možné i energii z větru využít k dobíjení baterií a napájení spotřebičů v rámci budovy. Jako záložní řešení je možné nainstalovat i dieselagregát. V současné době má NWT zkušenosti s oběma výše uvedenými případy ostrovních systémů. Cílovými destinacemi není jen Česká a Slovenská republika, ale například i zákazníci v Chorvatsku, Sýrii či Libanonu.

Ohřev teplé užitkové vody pomocí fotovoltaiky

ohrev_vody TUV ohříváme dnes v rodinných domech všichni. Každý přemýšlí, jak ji ohřívat co nejlevněji. Poslední dobou se nejvíce hovoří o ohřevu vody pomocí slunečního záření. Ano, z historického i logického hlediska se jeví tento způsob jako nejekonomičtější, ale je nutné dobře vybrat způsob ohřevu. Existují dvě varianty, termický ohřev a voltaický ohřev. Pokud nebudeme brát v úvahu žádné finanční podpory ze strany státu, pak vychází voltaický ohřev jako lepší varianta. Odpadá nejen potřeba čerpadla a dalších instalatérských úprav, ale ohřev funguje i při nízkém osvitu a v zimních měsících, což je výhodné obzvlášť v oblačném a chladném období. Nehrozí také zamrznutí nebo přehřátí kolektoru. Na druhé straně je potřeba větší plochy pro stejný výkon a také samozřejmě instalace akumulační nádoby.

Akumulace do vody

Akumulace energie do vody je první a nejsnazším krokem pro zvýšení využití přebytků elektrické energie ze nové či stávající fotovoltaické elektrárny.

Dá se říct, že nové fotovoltaické elektrárny na rodinných domech, kde není tepelné čerpadlo, musí tento systém akumulace mít, jinak se návratnost neúměrně prodlužuje.

Akumulační nádrž je napojena jak na rozvody teplé užitkové vody, tak na vytápění. Zařízení zvané Wattrouter, které měří přebytky na rozhraní domu (nejčastěji v hlavním rozvaděči), dokáže přesměrovat energii už o velikosti několika desítek wattů třeba právě na spirálu v akumulační nádobě.

V běžném rodinném domě se výrazně zvedne využití elektrické energie, která by jinak šla za „pár halířů“ do sítě distributora a investor navíc ušetří za jiné médium nutné pro vytápění nebo ohřev TUV (např. plyn).

Praktický příklad
Investice, která Vám bude vydělávat.
Stávající fotovoltaická elektrárna o výkonu 10 kW. Roční výroba 10 MWh.
80% energie jde do sítě. 20% je vlastní spotřeba.
NÁVRH ŘEŠENÍ:
Akumulační nádrž o objemu 400 litrů.
Dva výměníky.
Dvě třífázové topné spirály, každá o výkonu 3 kW.
Wattrouter pro řízení přebytků.
Bojler bude odstaven, akumulační nádrž bude sloužit jako zásobník TUV.
První výměník bude napojen na topný okruh.
Druhý může být napojen na plynový kotel a sloužit jako záloha pro ohřev TUV při špatném počasí.
Investice 90 - 120 000 Kč vč DPH
Roční úspora na plynu a elektřině 10 - 20 000 Kč

FAQ

Proč by se mne měly týkat nějaké reinvestice? Životnost panelů se přece uvádí 25 let a na to je i záruka!

To je pravda, panely mají životnost nejméně 25 let a na tuto dobu i výrobce uvádí garanci výkonu. 25 let je však velmi dlouhá doba a je možné, že bude během této doby potřeba vyměnit například střídače, pojistky apod. U střídačů se průměrná životnost uvádí kolem 15 let. Pokud se nic nepokazí, jedině dobře. Elektrárnu je vhodné také doplnit odpovídajícím pojištěním.

Další investicí jsou pravidelné pětileté revize, kterým FVE podléhají. Nová revize je ale také v řádu několika tisíc korun a může ji udělat jakýkoli revizní technik pro elektrozařízení.

Na jakou střechu je možné fotovoltaiku nainstalovat?

Instalace je možná na ploché i sedlové střechy. Obecně platí, že instalace na sedlové střechy je levnější. Na ploché střeše je naopak možné vždy zvolit ideální sklon panelů a odklon od jihu.
Na sedlové střechy od cca 10° sklonu se panely dávají ve stejném úhlu, jako je samotná střecha. Cenu může ovlivnit typ krytiny.

U ploché střechy je nutné zjistit maximální možné přitížení nosnou konstrukcí pro panely. V případě, že je nosnost střechy nízká, je možné použít konstrukci na závitových tyčích, které se kotví do nosných konstrukcí budovy. Výhodnější variantou je použít zátěžovou konstrukci bez vrtání do střechy. Tato konstrukce má hmotnost od 15 do 60 kg na metr čtvereční. Většinou je tedy dobré požádat projektanta stavby o zhodnocení a případně statický výpočet.

Jak je to s orientací a sklonem panelů – střechu mám sedlovou, ale otočenou na východ a na západ.

U rodinných domů se spotřebou elektrické energie během celého dne, kde se předpokládá, že se většina energie z fotovoltaické elektrárny spotřebuje přímo v objektu, je natočení panelů na východ a západ paradoxně výhodnější, než natočení pouze na jih. Elektrárna sice v součtu vyrobí méně elektrické energie (například 900 kWh z jednoho kWp ročně), ale vyrábí dříve ráno a vypíná se později večer. V současné době je již drtivá většina elektráren zapojena na tři fáze, tudíž je i vyrobená energie rovnoměrně rozložena do celé elektroinstalace rodinného domu. U elektráren, které jsou otočené na východ a západ je tedy nižší roční výroba, ale vlastní spotřeba je výrazně vyšší a tudíž i ekonomika může vyjít lépe.

Obecně platí, že při odklonu elektrárny od jihu 50° na východ nebo západ a sklonu panelů od 10° do 50° se nemá smysl odchylkou zabývat, ztráty jsou v jednotkách procent. Při větším odklonu od jihu nebo sklonu střechy pak lze ztráty velmi dobře spočítat.

Jak dlouho trvá samotná stavba a jaké zásahy se v rámci domu musí udělat?

Samotná stavba trvá několik dní. Zásahy v rámci domu se snažíme minimalizovat a vždy probíhají po předchozí konzultaci s investorem. V případě zapojení do vlastní spotřeby je dobré, když jsou střídač a nový rozvaděč pro elektrárnu umístěny co nejblíže hlavnímu nebo podružnému rozvaděči v rámci elektroinstalace domu – kabeláž z elektrárny je pak zapojena právě do stávajícího rozvaděče.

Co se týká zásahu do střechy, tak samozřejmě záleží na typu krytiny a konstrukci střechy. Nejjednodušší je instalace u klasické pálené tašky. Zde není vůbec nutné do krytiny vrtat. V případě jiného typu krytin, kde dojde k jejímu provrtání (plech, eternit apod.) se záruka za dílo vztahuje i na to, aby do střechy nezatékalo.

Jaké povolení nebo dokumenty jsou potřeba k provozu fotovoltaické elektrárny?

Každý výrobce elektrické energie se stane osobou samostatně výdělečně činnou. S tím souvisí nutnost zahrnout příjem z fotovoltaické elektrárny (ze samotné fakturace směrem k distributorovi) do daňového přiznání. U malých FVE se neplatí zálohy na zdravotní ani sociální pojištění, daňové zatížení je naprosto minimální. V případě, že je investorem fyzická osoba, která neměla zřízenou živnost (tedy i IČO) jej dostane přidělené od místního regulačního úřadu pro energetiku.

Celý proces, který souvisí s administrativou provozu elektrárny, zajistí NWT v součinnosti s investorem. Investor je proveden a seznámen se administrativními povinnosti a úskalími, které ho v souvislosti s provozem elektrárny čekají.

Jaký je rozdíl mezi hybridní a ostrovní elektrárnou?

Hlavní rozdíl je v tom, jak se využívá veřejná distribuční síť elektrické energie a zda je vůbec k dispozici. Ostrovní elektrárna s distribuční sítí nepočítá a v případě, že jsou baterie vybity, jedinou alternativou (pokud je k dispozici) je například benzínový generátor. Hybridní elektrárny pak s distribuční sítí počítají jako s nouzovým zdrojem elektrické energie a jsou naprojektovány tak, aby s ní dokázaly inteligentně spolupracovat. V praxi a podmínkách Česka a Slovenska se distribuční síť využívá zejména v zimních měsících, kdy fotovoltaické panely nedávají dostatečné množství energie pro celých 24 hodin provozu objektu.

Je pro vás i po přečtení výše uvedeného fotovoltaika zajímavou investicí pro váš rodinný dům?

Pokud ano, doporučujeme přejít na stránku „jak začít“ a následně vyplnit náš „poptávkový formulář“.

Pokud máte zájem realizovat fotovoltaickou elektrárnu na firmě, více informací získáte v sekci podnikatelé a firmy.