Střešní fotovoltaika – jak funguje a co od ní očekávat?
Zvažujete instalaci solární elektrárny na vlastní dům nebo firmu a dosud jste se o tuto technologii blíže nezajímali? Zde získáte základní informace.
Co je fotovoltaická elektrárna?
Fotovoltaická nebo též solární elektrárna vyrábí elektřinu ze slunečního záření. Jedná se o obnovitelný a nevyčerpatelný zdroj energie, který k výrobě elektřiny nepotřebuje žádné palivo.
Fotovoltaickou elektrárnu tvoří dva základní komponenty – fotovoltaické (solární) panely a střídač.
Fotovoltaické panely – při dostatečném osvětlení vyrábí elektřinu, konkrétně stejnosměrný proud. Tyto panely lze umístit na střechu domu, garáže, pergoly, i na fasádu, stejně jako na střechu výrobní haly, na zastřešení parkoviště nebo na pozemek. Čím více panelů je instalováno, tím větší výkon elektrárna má. Čím více a čím delší dobu jsou panely ozářeny sluncem, tím více elektřiny elektrárna vyrobí.
Střídač, měnič (oba pojmy jsou správně) – aby se dala elektřina z fotovoltaiky normálně využívat, je nutné k panelům připojit střídač. Ten převede stejnosměrný proud z panelů na elektřinu s takovými parametry, aby na ní mohly normálně fungovat standardní spotřebiče připojené do zásuvky. Střídač obvykle vypadá jako „krabice na zdi“, do které je kabely přivedena elektřina z panelů. Teprve ze střídače vede kabel do domácího nebo firemního rozvaděče.
Různé druhy fotovoltaických panelů, foto © TZB-info.cz
Střídač domácí fotovoltaické elektrárny, foto © TZB-info.cz
Je-li žádoucí energii ze slunce využívat i v době, kdy slunce nesvítí, typicky v noci, je nutné připojit nějaký druh úložiště, akumulace energie – nejčastěji elektrické baterie nebo zásobník na teplou vodu. Pokud akumulace na dobu bez slunečního svitu nedostačuje, je potřeba fotovoltaiku doplnit záložním zdrojem. To může být benzinová nebo dieselová elektrocentrála, kogenerační jednotka, palivový článek, ale i klasická elektrická přípojka.
Fotovoltaická, solární nebo sluneční elektrárna?
Nejpřesnější a technicky správné označení je fotovoltaická elektrárna, zkráceně „fotovoltaika“. Ostatní pojmy jsou hovorové označení téhož, ale z pohledu zákazníka na nich nezáleží. I když budete na svůj dům poptávat solární nebo sluneční elektrárnu, vždy dostanete fotovoltaiku.
Fotovoltaický panel, solární modul, solární panel nebo solární kolektor?
Fotovoltaický panel vyrábí elektřinu, zatímco solární kolektor získává teplo, ohřívá vodu (respektive nemrznoucí směs). V odborné literatuře se setkáte s označením solární modul, přičemž solární panel znamená sestavu modulů na jedné konstrukci. Tento pojem se pak, vlastně nesprávně, vžil pro většinu podobných zařízení.
Solární panel je proto širší pojem a může označovat jak fotovoltaiku, tak solární kolektor. Pokud zákazník řekne „chci na střechu solární panel“, může to znamenat jak zařízení k ohřevu vody, tak k výrobě elektřiny. Pokud chce zákazník vyrábět elektřinu a hovoří o solárních kolektorech, není to přesné a může vzniknout nedorozumění.
Proč si pořídit fotovoltaickou elektrárnu
Nezávislost
Pořízením vlastního zdroje se zvyšuje vaše nezávislost na dodávkách elektřiny ze sítě a dalších souvisejících věcech – tj. na cenách elektřiny, podmínkách připojení nebo výpadcích sítě. Čím větší elektrárna, tím větší míra energetické a ekonomické nezávislosti.
- Částečná (pohodlná) nezávislost – síťová nebo hybridní elektrárna
Na střeše máte fotovoltaiku a zároveň zůstáváte připojeni k síti. Elektrárna pokryje část vaší spotřeby čistou elektřinou, sníží účet za elektřinu a se správným střídačem a baterií pomůže přečkat výpadky. Zároveň se díky připojení k síti nestane, že by vám doma došla elektřina, nejste tedy závislí na počasí. Elektrárna vás nijak neomezuje, můžete žít stejně jako dosud. - Úplná nezávislost (pro nadšence) – ostrovní elektrárna, autonomní systém
Buď ve vašem okolí není možnost připojení k elektrické síti, nebo se vám idea nezávislosti líbí natolik, že se rozhodnete používat elektřinu výhradně z vlastního zdroje a nepřipojovat se k síti. Oproti částečné nezávislosti budete potřebovat větší a dražší elektrárnu a zároveň bude nutné přizpůsobit váš životní styl dostupnosti elektřiny ze slunce.
Ekologie
Využíváním elektřiny z fotovoltaiky šetříte životní prostředí. Elektřina, kterou si vyrobíte na vlastní střeše ze slunce, je 100% čistá a těžko získáte jinou, která bude více ekologická. Nemuselo se kvůli ní vytěžit a spálit žádné palivo, nevznikly kvůli ní žádné emise ani jiný odpad, ani se část elektřiny neztratila při přenosu na dlouho vzdálenost.
Fotovoltaický článek, foto © TZB-info.cz
Samozřejmě bylo nutné elektrárnu vyrobit, dopravit a instalovat, což stálo suroviny i energii – to však platí i u všech ostatních zdrojů elektřiny. Jakmile je fotovoltaika jednou instalována, stačí jí k výrobě elektřiny pouze sluneční svit.
Jeden a půl roku – tak dlouho přibližně trvá, než solární panel v ČR vyrobí tolik elektřiny, jako bylo potřeba na jeho výrobu. Zároveň platí, že účinnost panelů i efektivita jejich výroby se každým rokem zlepšuje a stále větší část energie na výrobu samotných článků a panelů je pokryta také z obnovitelných zdrojů. Fotovoltaické panely lze kompletně recyklovat, střídače také, u baterií záleží na konkrétní technologii.
Olověné baterie umíme plně recyklovat už dnes, technologie recyklace lithiových baterií je již připravena. Zatím (rok 2021) díky relativně dlouhé životnosti není pro komerční recyklaci dostatek vysloužilých baterií. K tomu přispívá i snaha baterie používat opakovaně, např. baterie z elektromobilů využít pro stacionární úložiště, a pak je teprve recyklovat.
Návratnost fotovoltaiky a úspora
Většina zákazníků od fotovoltaiky očekává úsporu. Fotovoltaika je relativně nákladná na pořízení, ale ceny stále klesají a elektřina, kterou elektrárna v příštích desetiletích vyrobí, je zdarma. Elektřinu získanou ze slunce není potřeba nakoupit ze sítě. Roční úspora se u správně nastavené a používané elektrárny pohybuje v řádu jednotek až desítek tisíc korun ročně.
Dopočítat se přesné úspory i doby návratnosti je u domácí fotovoltaiky obtížné. Do hry vstupuje řada proměnných – namátkou pořizovací cena, spotřeba elektřiny, míra využití vyrobené elektřiny, lokalita domu, stínění, cena elektřiny ze sítě, dotace a další.
Obecně lze říct, že u dobře nastavené a používané domácí elektrárny s akumulací se při využití dotace návratnost pohybuje mezi 8 a 16 lety (rok 2021). 10 a méně let je hodnota velmi slušná a těžko dosažitelná, vyplatí se prodejce zeptat, jak k této hodnotě došel. 11–16 let můžeme označit za návratnost standardní, při 17 a více letech už se vyplatí zvážit, zda využívání sluneční energie ve svém domě nepojmout jinak.
Jedním ze způsobů, jak návratnost významně zkrátit, je instalace systému bez akumulace. Pak je návratnost v řádu jednotek let i bez dotací, podmínkou návratnosti však je, že je zákazník schopen vyrobenou elektřinu okamžitě spotřebovat. Proto firemní zákazníci volí tuto variantu už dnes. U domácností je to náročnější, většinou nejsou schopny během dne využít výkon několika kilowattů bez přetoků do sítě. Dotace na fotovoltaiku pro domácnosti je navíc podmíněna instalací akumulace, ať už bateriové nebo tepelné (ohřev vody).
Ekonomické hledisko, tedy úspora peněz, ekonomická návratnost nebo zajištění na důchod, je nejčastějším důvodem pořízení vlastního zdroje elektřiny. Avšak mnohdy ne jediné. Řeč je o vlastním zdroji čisté elektřiny s nenáročnou obsluhou a dlouhou životností. Podstatnou hodnotou pro zákazníky je tudíž i vyšší soběstačnost, šetrnost k životnímu prostředí nebo záloha při výpadku elektřiny.
Co od fotovoltaiky očekávat
Cena fotovoltaiky a dotace
Cena domácí fotovoltaiky s akumulací se pohybuje okolo 60 000 – 150 000 Kč u elektráren s ukládáním přebytků do teplé vody a mezi 100 000 – 500 000 Kč u systémů s baterií nebo tepelným čerpadlem (rok 2021), v obou případech s využitím dotace. Cena celého systému se samozřejmě liší v závislosti na konkrétní instalaci a lze ji téměř neomezeně navyšovat (nabíjení elektromobilu, vyhřívání bazénu nebo skleníku, vícedenní záloha proti výpadku, ostrovní systém…).
Na fotovoltaiku lze čerpat dotace z následujících programů:
- Rodinné domy – Nová zelená úsporám
- Bytové domy – Nová zelená úsporám (od poloviny roku 2021)
- Firmy – Operační program Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost (OP PIK), od roku 2021 připravovaný Operační program Technologie a aplikace pro konkurenceschopnost (OP TAK), Modernizační fond
Malé elektrárničky z jednoho či dvou panelů do bytu nebo na chatu lze pořídit od 8 000 Kč a dotace se na ně nevztahují.
Životnost fotovoltaiky
Příklady různě velkých fotovoltaických panelů, foto © TZB-info.cz
Fotovoltaický panel vydrží 35 let i déle, střídač přibližně 12 let a baterie 15 let (jedná se o odhad životnosti, ne o délku záruky výrobce nebo dodavatele na jednotlivé komponenty). Co se stane po těchto lhůtách? Fotovoltaický panel i baterie budou nadále fungovat, jen panely budou mít nižší výkon a baterie nižší kapacitu, než když byly nové. Střídač touto dobou začne vykazovat vady nebo přestane fungovat a bude nutné ho vyměnit.
Životnost konkrétní fotovoltaické elektrárny (za jak dlouho a o kolik poklesne výkon panelů nebo kapacita baterie, kdy bude potřeba údržba…) záleží na mnoha faktorech – kvalitě a technologii jednotlivých komponentů, správnosti instalace, nastavení systému, povětrnostních podmínkách, způsobu používání a dalších. Tyto proměnné mohou životnost jednotlivých součástí prodloužit, stejně jako zkrátit.
Monitoring výroby a spotřeby fotovoltaických elektráren
Řada dnes nabízených elektráren nabízí možnost sledování a často i ovládání elektrárny přes internet. Přes mobil nebo počítač tak můžete sledovat aktuální spotřebu své domácnosti i její vývoj v čase. Zároveň v aplikaci vidíte energetické toky v domě – kolik vyrábí fotovoltaika, kolik elektřiny se spotřebuje v domě, jestli se elektřina ukládá do baterie, nebo zda čerpáte elektřinu ze sítě a kolik. Tento nástroj je velmi užitečný při snižování spotřeby energie v domácnosti.
Některé servisní a instalační firmy monitoring také využívají pro sledování stavu elektrárny a jsou tak schopny samy zjistit závadu nebo jí dokonce předejít. I v případě, že takový servis sjednaný nemáte, vyplatí se pomocí vhodných nástrojů chod vaší elektrárny sledovat i z důvodů bezpečnosti, kdy včasné odhalení poruchy systému může být klíčové.
Snadná údržba a servis
Fotovoltaická elektrárna neobsahuje žádné pohyblivé části. Správně nainstalovaná a provozovaná elektrárna proto nevyžaduje častý servis ani nákladnou údržbu. Pravidelné revize elektrozařízení stačí jednou za 4 roky.
Během sněhové nadílky, pylové sezóny nebo v prašnějších oblastech pomáhá očistit panely smetákem nebo vodou. Samozřejmě každé zařízení se může porouchat. Pokud se pokazí střídač nebo baterie, jedná se o dražší komponenty a oprava po záruce může přijít i na desetitisíce korun.
Co od fotovoltaiky neočekávat
Topení v zimě – fotovoltaika vyrábí elektřinu tehdy, když svítí slunce. Nejvíc elektřiny proto vyrobí od dubna do září, kdy jsou nejdelší dny. Potřeba tepla je naopak nejvyšší v období říjen – březen, kdy jsou krátké dny a obvykle i horší počasí, takže slunce svítí celkově méně. I když domácí fotovoltaika zvládne při hezkém počasí i v zimě vyrobit několik kilowatthodin, rozhodně to není tolik, aby sama vytopila dům na dlouhé zimní noci, neřkuli během týdenní inverze a nízké oblačnosti. Fotovoltaiku lze ale dobře použít v létě na pohon klimatizace nebo k ohřevu vody.
Nulový účet za elektřinu – většina domácích elektráren není stavěná na to, aby samy o sobě pokryly celoroční spotřebu elektřiny v domě. Běžná fotovoltaika během krátkých a zamračených zimních dní nezvládne vyrobit tolik elektřiny, aby pokryla dlouhé noci. I když vám správně nastavená domácí elektrárna s baterií zvládne pokrýt spotřebu po část roku, v zimním období tak budete pořád potřebovat elektřinu buď ze sítě, nebo z elektrocentrály – a obojí stojí peníze. Váš účet ale bude podstatně nižší, než bez vlastní elektrárny.
Zisk z prodeje ekologické elektřiny – výkupní ceny za elektřinu z domácí fotovoltaiky jsou v současnosti minimální (rok 2021). Pokud se situace nezlepší, nevyplatí se stavět domácí fotovoltaiku za účelem prodeje elektřiny do sítě, jako tomu bylo v letech 2005-2012. Díky nařízení EU se ale i v ČR bude možné zapojit během několika let do energetické komunity a svou elektřinu výhodněji prodat, nebo třeba „poslat babičce“.
Are you considering installing a solar power plant on your own home or business, and haven't been interested in this technology? Here you will find basic information.