Klasické, ostrovní a hybridní: Solární elektrárny v kostce

Domácí fotovoltaika – OBSAH

1. Co je fotovoltaická elektrárna?
2. Návratnost domácího fotovoltaického systému
3. Fotovoltaika: Dotace a legislativa
4. Parametry a součásti domácích solárních elektráren
5. Jak domácí fotovoltaickou elektrárnu pořídit

Co je fotovoltaická elektrárna?

Fotovoltaická elektrárna (FVE) je systém, který získává elektrickou energii ze slunečního záření. Jejími hlavními prvky jsou solární panely doplněné o další zařízení domácí elektrické sítě. Fotovoltaické (solární) elektrárny jsou využívány komerčně, ale i pro vlastní potřebu. Tento článek se zabývá druhým zmíněným využitím. Přesná terminologie dělí fotovoltaické systémy pro rodinné domy následovně.

Fotovoltaická elektrárna

Pojem „fotovoltaická elektrárna“ označuje solární systém připojený na elektrickou distribuční síť. Každý fotovoltaický systém by měl být správně optimalizován, což znamená, že by měl vyrobit přesně tolik energie, kolik domácnost spotřebuje. Všechny typy systémů by měly být schopny předat případné přebytky produkce fotovoltaiky ohřevu vody (pitné, užitkové i topné) či je jiným způsobem využít. Připojení na distribuční síť umožňuje i prodej přebytků dodavateli energie.

Ostrovní systém (autonomní solární elektrárna)

V případě fotovoltaických zdrojů, které jsou připojeny k domácnosti, nikoliv však k elektrické distribuční síti, hovoříme o takzvaných „ostrovních systémech“. Domácnost napájená ostrovním systémem nepotřebuje energii od dodavatelů, protože ve chvílích, kdy nemůže fotovoltaika pracovat, čerpá z akumulátorů, k jejichž dobíjení dochází ve výkonnostní špičce solárních panelů. Noční provoz, kdy nemůže elektrárna získávat elektřinu ze slunce, není pro ostrovní systémy obvykle žádný problém. V podmínkách ČR je to ale celoročně velmi komplikované až téměř nemožné bez dalšího pojistného zdroje .

Hybridní systém (hybridní solární elektrárna)

Oba výše zmíněné typy fotovoltaických systémů kombinuje hybridní solární elektrárna. „Hybridní elektrárna“ je jak vybavena akumulátory, tak i připojena do vnější elektrické sítě. Nabízí nejširší výběr možností při rozhodování, co s přebytečnou energií, jíž lze nabít akumulátory, ohřát vodu či ji využít jiným způsobem, nebo ji prodat do sítě distributora. Stejně tak lze z distribuční sítě energii v případě potřeby libovolně odebírat.

Návratnost domácí solární elektrárny

Hlavní motivací při pořizování fotovoltaického zdroje alternativní energie je ekologičnost, energetická nezávislost a hlavně finanční úspornost. Samozřejmě nelze počítat s tím, že samotný nákup některého z těchto systémů se okamžitě projeví jako úleva pro peněženku. Jedná se o investici, úspory se proto dostaví až zpětně.

Při pořízení správně optimalizovaného fotovoltaického systému lze počítat s nulovým odběrem energie z elektrické sítě, každou neodebranou kWh proto můžete nejprve počítat jako platbu za fotovoltaický systém, po dovršení návratnosti pak jako peníze, které vám tento systém uspořil.

Časová návratnost optimálně dimenzované fotovoltaické elektrárny (bez akumulátorů) je zhruba 6 až 10 let, u systému s bateriemi, jehož pořizovací cena je vyšší, je to o něco více, 10 až 15 let. Vždy je samozřejmě třeba zohlednit lokální ceny elektřiny, ty ale mají dlouhodobě rostoucí tendenci, takže návratnost se může s postupem času zrychlovat.

Domácí elektrárna vám sníží, nebo zcela odpustí platby za elektřinu na následujících 20 až 30 let. Náklady na údržbu jsou minimální a jedná se o bezrizikovou investici. Pokud se domácí elektrárna „zaplatí“ za 10 let a platby za elektřinu omezí na 30 let, finanční úsporu lze vypočítat celkem snadno. Zjednodušeně to znamená, že dalších dvacet let budete mít elektřinu téměř zdarma.

Solární systémy pro rodinné domy: Dotace a legislativa

Kromě samotné návratnosti investice hraje ve prospěch domácích elektráren také výrazná státní podpora. Jaké jsou aktuální možnosti?

1. Operační program Technologie a aplikace pro konkurenceschopnost (OP TAK). Program je určen pro podnikatele. Příjem žádostí běží od 1. prosince 2021 do 31. května 2022. Podpořeny budou projekty od 1 kW do 1 MW. Podpořeny budou fotovoltaické elektrárny, včetně akumulace elektrické energie. Více informací na stránkách OP TAK (2021-2027).
2. Nová zelená úsporám. Program je určen pro vlastníky rodinných a bytových domů. Podporovány jsou (mimo jiné) i fotovoltaické systémy. Získat lze až 200 tisíc Kč. Příjem žádostí běží od 12. 10. 2021 do 30. 6. 2025 (nebo do vyčerpání alokace). Více informací na webu Nová zelená úsporám.

Vlastnictví domácí fotovoltaické elektrárny vychází vstříc i legislativa, která vlastníky zbavuje povinnosti registrace u Energetického regulačního úřadu v případě, že je výkon pořizovaného fotovoltaického systému maximálně 10 kWp. Na domácí poměry je takováto hodnota celkem vysoká a pro domácnosti tedy nijak výrazně limitující.

Parametry a součásti domácích solárních elektráren

Parametry fotovoltaických systémů je vhodné znát, abyste mohli předběžně odhadnout, jaký systém budete potřebovat. Důležité je vědět, že výkon domácí elektrárny by měl být optimalizován tak, aby nevznikaly zbytečné přebytky, nebo naopak nebyly nutné větší odběry z distribuční sítě. Na co dalšího si kromě výkonu dát pozor? Rozebereme dále v článku.

Fotovoltaické (solární) panely

I u solárních panelů, základních prvků solárních elektráren, na nichž stojí celý fotovoltaický princip funkčnosti tohoto typu energie z obnovitelných zdrojů, rozlišujeme důležité parametry:

• Výkon panelu – samozřejmě i fotovoltaické panely mají určitý výkon. Ten se obvykle pohybuje v rozmezí hodnot 240–360 Wp. Výkonnější panely jsou dražší, pro generování 1 Wp jich ale budete potřebovat méně než panelů slabších. Při přepočítání na 1 kWp může navíc vyjít sestavení elektrárny z moderních výkonných panelů dokonce levněji než z těch méně výkonných.
• Účinnost – špičkové panely mají účinnost až 20 % a většinou disponují 30letou zárukou na 80% výkon.

Solární panely využívají fotovoltaického jevu a pro dosažení maximální výkonnosti solární elektrárny je nutné, aby byly správně orientovány a vystaveny tak během dne slunečnímu svitu po co nejdelší dobu. Jako optimální sklon se udává 35°, přijatelné jsou ale i hodnoty od 20° do 50°, na plochých střechách min. 15°. Mimo ně ztrácí panely na účinnosti. Optimální světovou stranou, k níž by měly být solární panely otočeny, je jih, potažmo od jihovýchodu k jihozápadu.

Podle světelných podmínek by měla být adekvátně nasazena správná technologie fotovoltaických článků:

• Monokrystalické fotovoltaické články mají vysoký výkon i účinnost, jsou ale větší a potřebují dobré světelné podmínky.
• Polykrystalické fotovoltaické články mají kratší životnost a nejsou tak účinné jako monokrystalické. Protože ale dodávají rovnoměrnější výkon, hodí se tam, kde jsou světelné podmínky horší.
• Amorfní fotovoltaické články mají taktéž zkrácenou životnost a jsou nejméně účinné, musí proto pokrývat největší plochu. Na druhou stranu se ale hodí i na domy jejichž orientace na příznivé světové strany není ideální.

Měniče fotovoltaických systémů

Měnič (také střídač či invertor) je srdcem celé solární elektrárny. Použití správného modelu má stěžejní vliv na efektivitu celého systému a může zamezit ztrátám. Základní typy měničů máme dva – měniče síťové, určené pro systémy připojené k síti, a měniče ostrovní, které jsou uzpůsobeny samostatnému fungování a spotřebování veškeré vyrobené energie. V případě dostatku energie mohou být ostrovní měniče od distribuční sítě zcela odpojeny, pokud je to ale nutné, umožňují i odběr elektřiny od dodavatele.

Baterie pro FVE

Baterie („solární akumulátory“) nejsou nutnou součástí klasických fotovoltaických elektráren, ostrovní a hybridní solární elektrárny je ale ke své funkčnosti potřebují, umožňují totiž akumulaci energie ve špičkách a její následné využívání v době neaktivity panelů. Hrubě je dělíme následovně:

• Na bázi olova – nemají dlouhou životnost, jsou rozměrnější a těžší, nejsou ale tolik náchylné a bez obtíží snesou i vyšší odběry energie. Dnes jsou již považovány za přežitek.
• Na bázi lithia (Li-ion a LiFePO4) – mají dlouhou životnost, jsou menší a lehčí. Pro domácí elektrárny jsou častější volbou. Obvykle se využívají i v elektromobilech.

Jak pořídit domácí fotovoltaickou elektrárnu

Aby bylo možné žádat o dotaci, musí solární elektrárnu realizovat specializovaná firma, a to pouze z nových schválených součástí. Elektrárna tedy musí být „na klíč“. V ceně takového řešení by měl být nejen fyzický produkt, ale také služby jako montáž, zajištění veškeré dokumentace a vyřízení potřebných úkonů na příslušných úřadech.

Při energetickém posudku se upřesní představy i finální cena a ověří se podmínky pro poskytnutí dotace. Může být vyžadována menší vratná záloha. Po něm dojde na další kroky, které trvají jeden až tři měsíce a končí funkční domácí fotovoltaickou elektrárnou.

Nezapomeňte sledovat AlzaMagazín, s tematikou domácích elektráren vám přineseme i další články.