Fotovoltické systémy sú na strechách rodinných domov stále častejším javom. Výhody prinášajú významné, ale treba ich vedieť využiť. Okrem ekologickej, úspornej a bezúdržbovej prevádzky, prípadne aj dotácie na investíciu, je hlavnou výhodou možnosť byť aspoň čiastočne nezávislý od dodávky energie zo siete. Mať priamo vlastnú energiu z obnoviteľných zdrojov.
Dodajme, že radosť z práce, ktorú vykonáva slnko na vašej streche, by mala nastúpiť po starostlivom zvážení obstarávacích nákladov, prevádzkových nákladov, eventuálnych bonusov vrátane odpovedí na otázky, na čo všetko dokážete získanú energiu použiť. S tým súvisí obstaranie ďalších komponentov na transformáciu, ukladanie vyrobenej elektriny a riadenia jej toku v domácnosti. To všetko spriemerujte výkonom vašej FVE v priebehu celého roka pri podmienkach v rôznych ročných obdobiach vo vašej konkrétnej lokalite a vyjde vám určitá pravda, s ktorou sa už dá pracovať. Spätne možno uvažovať, či výkon FVE navýšiť, či vám bude stačiť menší s menšími vstupnými nákladmi, ale prakticky rovnakými nákladmi na údržbu. To všetko je dobré vedieť, než sa pomyselne vydáte na strechu.
Kedy sa fotovoltika vyplatí?
A ide to aj bez dotácie? Možno vás prekvapí, že fotovoltická elektráreň na rodinnom dome sa dá prevádzkovať aj bez akýchkoľvek podpôr, a navyše ekonomicky efektívne. FVE treba nadimenzovať tak, aby väčšinu vyprodukovanej energie bol prevádzkovateľ schopný sám využiť. To znamená pokiaľ možno optimalizovať spotrebiče energie v dome. Výhodou tohto prístupu je napríklad možnosť ukladať prebytky energie (či rovno voliť tento model) na teplú vodu a využívať ju na kúrenie aj potreby v domácnosti. Ďalším stupňom ekonomickej výhodnosti, resp. zmysluplného využitia energie aj bez napojenia do verejnej siete, je jej ukladanie do batérií. Také riešenie je vzhľadom na ceny úložísk stále pomerne nákladné. Cena úložiska sa odvíja od požiadavky na kapacitu a prípadných technických požiadaviek na zapojenie do zložitejšieho technologického procesu.
Životnosť a garancia výkonu
Stále sa diskutuje o jednotlivých typoch fotovoltických panelov, ich účinnosti a životnosti a s tým súvisiacej návratnosti investície. Napríklad pochybnosti o tom, ako vlastne dlho vydržia solárne panely vyrábať elektrinu, sú obľúbeným nástrojom kritiky fotovoltiky. V Národných laboratóriách pre obnoviteľné zdroje v USA prebehlo testovanie solárnych panelov v reálnych podmienkach, ktoré trvalo 25 rokov a jasne ukazuje, čo vydržia. Výrobcovia garantujú výkon počas 20 rokov, pri nových moduloch dokonca až 25 rokov. Garancia výkonu sa často u laickej verejnosti zamieňa za celkový čas životnosti panela. Garancia výkonu znamená, že výrobca počas stanovenej doby ručí, že účinnosť panelov neklesne pod danú hodnotu. Samotná životnosť môže byť údajne až 30 alebo 40 rokov.
Zub času a výkon
Dlhodobé meranie umožnilo ukázať vplyv starnutia a degradácie solárnej techniky na jej výkon. Výsledky štvrť storočia dlhého výskumu sú pozitívne: po piatich rokoch činila strata výkonu panela od firmy First Solar 0,6 % ročne. Po 25 rokoch možno stanoviť priemernú degradáciu výkonu na 0,5 % ročne. Celkovo tak účinnosť premeny energie klesla o 12,5 %. Ak počas tej doby technologicky zastarajú, môže nasledovať ich výmena. O recykláciu sa postarajú kolektívne systémy. Vďaka technologickému vývoju efektívnosť a výkon solárnych panelov priebežne narastá, ale ich cena klesá. Len od roku 2010 klesli ceny solárnych panelov o zhruba 80 %.
Účinnosť a typy panelov
V našich podmienkach sa používajú dva typy panelov: monokryštalický a polykryštalický. Polykryštalický má o trochu lepšiu účinnosť pri difúznom žiarení – dokáže lepšie využiť aj rozptýlené svetlo pri oblačnom počasí. Rozdiel medzi týmito panelmi je však zanedbateľný. Veľmi často sa používajú aj panely tenkovrstvé, ktoré majú najvyššiu účinnosť pri difúznom žiarení a tiež najlepší teplotný koeficient, takže nedochádza k takej veľkej degradácii výkonu vplyvom teploty. Podstatným faktorom v celkovej účinnosti je predovšetkým to, či sa dá v danom objekte využiť celá vyrobená elektrina alebo nie. Klasické FVE väčšinou dokážu využiť iba cca 50 % vyrobenej elektriny pre vlastnú spotrebu a zvyšok dodajú do siete. Preto je výhodnejšie využiť technológiu tzv. hybridnej fotovoltickej elektrárne HFVE, ktorá umožňuje ukladanie prebytku elektriny počas dňa do akumulátora a jej následné zužitkovanie večer, v noci a ráno. HFVE fungujú aj ako záložný zdroj pre celý dom, a dokážu tak ochrániť pred výpadkom elektriny.
Dôležité rozhodovanie stavebníka
Prvým a zásadným krokom je správne zhodnotiť, či je na vašu strechu inštalácia vhodná, prípadne s akými stratami budete musieť počítať, ak sa zámer výraznejšie odchýli od optimálnych podmienok (orientácia na svetové strany, sklon strechy, miera oslnenie atď.). Výber komponentov je na trhu pomerne široký. Je však dobré vedieť, na čo sa pri výbere zamerať a čo všetko na trhu existuje. Potom by malo padnúť rozhodnutie optimálne pre konkrétneho stavebníka. Dôležité je aj to, aby komponenty aj inštalácia systému boli kvalitné. Sústava by totiž mala vydržať najmenej 20 rokov. Návratnosť a úspornosť FVE je obvykle individuálna záležitosť. Všeobecne možno povedať, že pre bežnú rodinu je návratnosť zhruba 8–10 rokov. Konkrétne: priemerná produkcia energie toho najmenšieho FVE systému s výkonom 2,5 kWp je rádovo okolo 2,5 MWh/rok. Toto množstvo stačí na ohrev 70 000 l vody alebo sa môžete 1750-krát vysprchovať.
Potrebujete stavebné povolenie?
Aké praktické kroky treba podniknúť pred realizáciou diela, najmä aké povolenia sú pre stavbu domácej fotovoltiky nutné? Pre inštaláciu FVE na streche nie je stavebné povolenie nutné. Táto povinnosť sa vzťahuje iba pre inštaláciu na zemi. Treba dojednať zmluvu s distribučnou spoločnosťou a zaobstarať si licenciu ERÚ na výrobu elektriny. Množstvo dobrých inštalačných firiem túto administratívu vybaví za zákazníka a tým mu ušetria veľa času. Pozor však, na základe skúsenosti mnohých stavebníkov sa ukazuje, že práve distribučná spoločnosť môže byť kameňom úrazu. A ako navrhnúť veľkosť domácej solárnej elektrárne? Všeobecne platí, že na 1 inštalovaný „kilowatt“ potrebujeme plochu cca 7 m2 pri strešnej konštrukcii, pri inštalácii na zemi to je cca 20 m2.
Batériový úložný systém ENBRA obsahuje regulátor batérie a batériové moduly 3,74 kWh. Moduly môžu byť zostavené do série až piatich modulov, max. výkon batérie v sérii je 18,7 kWh
Zo skúseností užívateľa nízkonákladovej FVE
Na ostrovný systém potrebujete:
- Solárny panel 450 W stojí 160–200 eur. Ja som si kúpil staré panely za 10 €/kus. Špičkový výkon je 80 W, po 15 rokoch prevádzky som nameral 84 W, a to pri mierne zahmlenej oblohe. Vyzerá to tak, že staré panely majú skoro nekonečnú životnosť, v súčasnej dobe ich špekulanti predávajú za 25 eur.
- Menič (striedač). Ten vám vytiahne z panelov maximum energie pri akomkoľvek osvetlení, nabíja batérie a vyrába 220 V pre napájanie spotrebičov, ktoré si naň pripojíte. Keď slnko nesvieti, idete na batérie, po vybití batérií sa menič prepne na sieť. Menič musí mať dostatočný výkon (čo naň chcete pripojiť) a hlavne musí mať dostatočné vstupné napätie pre „soláry“. Ja mám soláry s napätím cez 80 V, zvolil som menič MUST, ktorý poskytne až 145 V. Ten stojí 500 eur, ale do budúcna mi umožní zapojiť nové panely do série, a tak ušetriť za káble (nové panely majú výstupné napätie nižšie, do 40 V).
- Batéria: ja som zvolil menič s výstupom 24 V, kúpil som dva olovené klasické akumulátory 12 V, tie zapojím do série. Kapacita akumulátorov je 100 Ah, čo mi stačí na dva zamračené dni. Batérie ma stáli 180 eur aj s dopravou, ak bude treba kapacitu úložiska zväčšiť, je návratnosť takej investície za niekoľko mesiacov. Kupovať Li-ionové úložisko je nezmysel: sú nesmierne predražené, musia byť v optimálnej teplote, a keď začnú horieť, neuhasíte to. Majú síce dlhšiu životnosť, ale aká bude ich cena a cena elektriky za 10 rokov? To nevie nikto. A všade budú ponúkať opotrebované Li-ion batérie z elektrických áut, ktoré majú 70 % kapacity a stoja zlomok pôvodnej ceny; myslím, že o 5 rokov budú za odvoz vrátane elektrického auta samotného.
- Záver: urobiť si solárnu elektráreň na rodinný dom je zmysluplné iba v prípade, že ju zaobstaráte lacno (použitý tovar a vlastnú montáž) a že potrebujete elektrinu v najprudšom lete (na klimatizáciu, chladenie a podobne). Inak sa dostanete do stavu, keď máte drahé zariadenie, na ktorom prerábate, a nikdy sa vám investícia nevráti. V lete neviete, čo s energiou (distribútor to od vás nekúpi, až budú mať všetci prevádzkovatelia FVE prebytky), a v zime vám to nedá nič.
