Fotovoltika na strechách

Ľudia sú už raz takí. Neustále špekulujú, ako si zlepšiť život, a po čase zisťujú, že všakovaké vymoženosti sú síce fajn, ale ich prevádzku je potrebné zaplatiť. Do toho prídu opodstatnené úvahy o ochrane životného prostredia a nová téma je na svete. Ako nahradiť klasické (fosílne) palivá a ako získať energiu čo najlacnejšie, ba priam zadarmo? Snaha vedcov o zodpovedanie týchto otázok a hľadanie ciest na výrobu energií zo zdrojov, ktoré máme k dispozícii zadarmo alebo takmer zadarmo, trvá už veľmi dlho – od pokusov s ohrievaním úžitkovej vody v doskových zásobníkoch sa úsilie využiť slnečnú energiu dostalo až na takú úroveň, keď si z nej priamo na mieste odberu dokážeme vyrobiť elektrickú energiu, pričom prebytočnú energiu môžeme odviesť do siete pre ďalších spotrebiteľov alebo ju uskladniť na neskoršie obdobie. Ešte pred niekoľkými desaťročiami boli podobné úvahy fantáziou, dnes sú realitou. Vzhľadom na úžasný pokrok vedy a čoraz masívnejšiu produkciu sa onedlho stanú veľmi bežnou a dostupnou záležitosťou.

Fotovoltika – výroba elektrickej energie zo slnka

Solárne panely na výrobu elektriny alebo tiež fotovoltické panely si netreba zamieňať so slnečnými kolektormi, ktoré sú nižším stupienkom vo využití slnečnej energie, slúžiacim na ohrev teplej vody.

Slnečná alebo fotovoltická elektráreň je zariadenie, ktoré produkuje elektrickú energiu zo slnečného žiarenia. Fotovoltické panely sa montujú optimálne na južne orientovanú časť strechy v požadovanom sklone, spôsobe a množstve, ktoré navrhne po prepočte projektant. Vzhľadom na vyššie zaťaženie nosnej strešnej konštrukcie je úlohou projektanta zabezpečiť si aj jej statické posúdenie. Jednotlivé fotovoltické panely majú bežne plochu okolo 1,5 m². (Na jednu strechu sa ich montuje najčastejšie 6 – 12, v závislosti od plánovaného výkonu elektrárne.) Musia byť upevnené na stabilnej nosnej konštrukcii s dlhodobou životnosťou tak, aby odolávali poveternostným vplyvom. Existujú riešenia pre každý typ strešnej krytiny a aj pre rôzne sklony striech. Dnes sú dostupné sústavy panelov, ktoré sa montujú na strechu tak, že sa stávajú integrovanou súčasťou strešnej krytiny. Dochádza tak k úsporám za nákup a pokládku krytiny. Najnovšou novinkou sú škridly, ktoré majú solárne články integrované priamo na svojom povrchu. Tieto sa navzájom poprepájajú a vytvoria celistvú plochu nahrádzajúcu veľkoformátové panely.

Elektrický prúd získaný fotovoltickými panelmi je jednosmerný. Keďže v našich domácnostiach používame striedavý elektrický prúd, potrebujeme zabezpečiť zmenu jednosmerného elektrického prúdu na striedavý, ktorá sa uskutoční v meničoch. Inštalácia fotovoltických zariadení je sprevádzaná aj výmenou elektromeru za taký, ktorý bude schopný merať elektrickú energiu spotrebovanú zo siete, ako aj vyrobenú elektrickú energiu spotrebovanú na mieste a tiež odovzdanú do elektrizačnej sústavy.

Úskalia výroby vlastnej elektrickej energie

Nevýhodou fotovoltických zariadení je, že počas svojej prevádzky strácajú na výkone. Ide preto o hodenú rukavicu do radov vedcov zaoberajúcich sa výskumom v tejto oblasti, aby bol tento nedostatok čo najskôr a za rozumnú cenu odstránený. Celkovo možno počítať s garantovaným minimálnym výkonom v rozsahu 20 – 25 rokov, keď fotovoltické panely musia mať približne 80% výkonu.

Veľkým problémom solárnych zariadení je časový nesúlad medzi výrobou a spotrebou vyrobenej energie, čo platí aj o elektrickej energii. Väčšina domácností je tradične nastavená tak, že najväčší objem elektrickej energie potrebuje v ranných a hlavne vo večerných hodinách, čo je v rozpore s časovým rozpätím maximálnej produkcie elektrickej energie, ktorá je najvyššia v čase najväčšej intenzity slnečného žiarenia, teda v odpoludňajších hodinách. Nemožno sa potom diviť, že za normálnych okolností, ak je fotovoltická elektráreň naprojektovaná na štandardnú spotrebu elektrickej energie domácnosti, dokáže z nej domácnosť reálne využiť len jednu štvrtinu. Pomerne jednoduchými opatreniami je možné spotrebu počas dňa zvýšiť. Dnes je už bežné, že mnohé domáce spotrebiče majú časovače, a tak práčka alebo umývačka riadu môžu pracovať presne v tomto čase. Ako veľmi efektívna sa javí príprava teplej úžitkovej vody v zásobníkoch, ohrev vody v bazéne a klimatizovanie priestorov. Z hľadiska využitia slnečného žiarenia počas väčšiny dňa sa ako efektívne ukázalo umiestnenie fotovoltických článkov aj na západne orientované časti strechy. Ich energetický zisk bude v porovnaní s južne orientovanými panelmi nižší, ale prispejú k vyrovnaniu celkového výkonu počas dňa.

Nespotrebovaná elektrická energia sa odovzdáva do verejnej siete. Pomerne vysokou vstupnou investíciou je možné ukladanie nespotrebovanej elektrickej energie do batérií, ktoré však musia mať dostatočne veľkú kapacitu. Napriek tomu, že vedecký pokrok neustále napreduje a ceny elektrických akumulátorov klesajú a zároveň sa ich parametre vylepšujú, je tento spôsob zvýšenia podielu vlastnej spotreby elektriny pomerne málo využívaný. Náklady na batérie výrazne zvyšujú vstupné investície na zriadenie solárnej elektrárne a nepriaznivo tak ovplyvňujú ekonomickú bilanciu jej návratnosti. Použitie batérií je nevyhnutné v prípade autonómnej fotovoltickej elektrárne, ktorá nie je napojená na sieť, napríklad v prípade na samote ležiacej nehnuteľnosti. Použitím batérií je možné zvýšiť vlastnú spotrebu vyprodukovanej elektrickej energie na 60 %.

Dnes je možné využiť aj služby tzv. virtuálnej batérie, keď sa nespotrebované množstvo vyrobenej elektrickej energie za poplatok dočasne uloží vo verejnej elektrizačnej sieti a v prípade potreby sa z nej prednostne odčerpá. Len čo bude teda v objekte spotreba elektrickej energie vyššia ako výroba, využijete najprv energiu z virtuálnej batérie a až potom začnete nakupovať elektrinu z distribučnej siete.

Trendy

Aj napriek tomu, že ceny fotovoltických panelov a ostatných komponentov fotovoltických elektrární neustále klesajú, dokonca sa pravidelne objavujú rôzne dotačné programy, s návratnosťou týchto zariadení to nevyzerá ružovo. Tá je pri dotovaných fotovoltických elektrárňach, bez batérií, niekde na úrovni 11 rokov. Samozrejme, že závisí od spotreby domácnosti a jej vybavenia zariadeniami schopnými pracovať počas dňa. Veľmi užitočnou ponukou je tzv. virtuálna batéria, ktorá umožňuje spotrebovať väčšinu vyrobenej energie pri pomerne symbolických mesačných nákladoch. V prípade zriadenia fotovoltickej elektrárne a v záujme rýchlejšej návratnosti investície bude potrebné, aby ste svoju domácnosť postupne prebudovali na elektrickú a na jej vybavenie použili zariadenia umožňujúce pracovať v čase maximálnej produkcie elektrickej energie.

Rozhodovanie v prospech montáže fotovoltického zariadenia je skôr v názorovej rovine. Ak ste človek, ktorý má rád nové technológie, navyše ste ekologicky zmýšľajúca osoba, ktorá je ochotná investovať do zníženia environmentálnej záťaže v podmienkach našej krajiny, určite túto možnosť uvítate. Každý čin smerujúci k ochrane životného prostredia je vítaný.