Využití solární energie

Sluneční záření můžeme využívat na výrobu energie buď pomocí solárních kolektorů, nebo cestou fotovoltaiky. Je možné tak snížit celoroční potřebu energie na topení až o 40 %.

Panely HBTECH (54 kusů) pro fotovoltaickou elektrárnu

Jaký je rozdíl mezi solárními kolektory a fotovoltaikou? Solární kolektory využívají sluneční záření k výrobě tepla a ohřevu vody. Pod termínem fotovoltaika se rozumí výroba elektrické energie prostřednictvím slunečního světla.

Panely pro fotovoltaickou elektrárnu o výkonu 4,9 kWp mohou být umístěny i mimo budovu, například na zahradě

Sluneční kolektory

Nejjednodušším způsobem, jak využít slunečního záření pro výrobu energie, je postavit do cesty slunečním paprskům plochý sluneční kolektor. Na absorpční ploše kolektoru se přemění sluneční záření v teplo, které je odvedeno pomocí čerpadla k dalšímu využití pro ohřev teplé užitkové vody (TUV) nebo vody v bazénu či na přitápění. V současnosti jsou nejpoužívanější tzv. ploché kolektory nebo trubicové vakuové kolektory vhodné pro celoroční provoz a přitápění (výrazně dražší než ploché). Pro ohřev bazénové vody či přípravu TUV v malém množství jsou plně dostačující levné plastové absorbéry.

Solární kolektor je třeba vždy napojit na další technická zařízení, čímž vzniká instalační jednotka, která se nazývá solárním systémem. Ten se pak skládá z oběhového čerpadla, potřebných pojišťovacích prvků a měřidel. Další důležitou součástí je solární regulace, řídící činnost oběhového čerpadla, která v nejjednodušším provedení sestává ze dvou čidel. Solární systém dále obsahuje expanzní nádobu, odvzdušňovací ventil a plnicí armaturu. To vše je pak spojeno v jeden kompletní celek.

Panely pro solární elektrárnu (4,86 kWp) pokrývají téměř celou jednu stranu střechy rodinného domku

Účinnost solárního systému

Velký vliv na účinnost celého solárního systému má zejména natočení kolektoru, proto je nezbytné jej umístit na nejvíce prosluněnou stranu, obvykle jižní. Vyššího výkonu (asi o 10°C) lze dosáhnout nasměrováním kolektoru mírně na západ, tak lze lépe využít i svit zapadajícího slunce. Některé systémy jsou vybaveny zařízením, které je schopno kolektory natáčet, je třeba ale podotknout, že moderní ploché kolektory mají dostačující výkon i bez natáčení. Největší výkon kolektorů bývá kolem druhé hodiny odpolední. Pokud nelze kolektory umístit tak, aby byl zajištěn jejich celodenní osvit, je lepší, když budou zastíněny v dopoledních hodinách a v odpoledních osluněny. Důležitý je také sklon kolektoru. Optimální sklon kolektoru pro celoroční využití je v našich zeměpisných šířkách přibližně 45° k vodorovné rovině. Umístěním kolektoru svisle na stěnu se výrazně snižuje jeho účinnost. Dalším faktorem ovlivňujícím optimální využití solárního systému je co nejkratší vzdálenost mezi kolektorem a zásobníkem vody. Lze tím značně snížit tepelné ztráty.

Standardní umístění solárních panelů na střeše domu

Temperování chat a chalup

Některá stavení potřebujeme mírně vytápět i v letní polovině roku, případně chceme přitápět spíš místně nebo jen temperovat. Časté je také temperování celého prostoru chaty či chalupy v pracovních dnech, kdy nejsou tyto objekty využívány. I v takovém případě je možné využít solární energii.

Rodinný dům s domácí solárn í elektrárnou s výkonem 4,73 kWp. Realizace komplexního solárního systému na klíč sploečnosti Solarhaus

Solární systém v tomto případě spočívá v instalování malého počtu slunečních kolektorů, osazení maloobjemových topných těles a zásobníku TUV. V praxi systém funguje tak, že v případě přítomnosti majitele se ohřívá TUV, případně se přitápí, a při odjezdu a delší nepřítomnosti majitele systém prioritně zajišťuje temperování objektu. Tak se ve velké míře zamezí hlavně v kamenných chalupách vlhnutí zdiva a tvorbě plísní.

Pro ohřev bazénové vody jsou plně dostačující levné plastové absorbéry

Systém je také možné přizpůsobit cílenému vytápění, a to především koupelen, chodeb a obývacích světnic. Díky vhodnému řešení a počtu solárních kolektorů zapojených na stávající nebo nově zapojenou otopnou soustavu naplněnou nemrznoucí kapalinou je možné přitápět objekt i v zimě, a to bez vypouštění topných těles. Podstatně se tak sníží nepříjemné promrzání objektu a snadněji se dům vytopí. Tento způsob je vhodný pro celou řadu objektů, zejména rekreačních chat, chalup, ale i rodinných domků v horských a podhorských oblastech.

Detail trubicových vakuových solárních kolektorů na střeše

Možnosti fotovoltaiky

Fotovoltaika je technický obor zabývající se procesem přímé přeměny světla na elektrickou energii. Název je odvozen od slova foto (světlo) a volt (jednotka elektrického napětí). Proces přeměny probíhá ve fotovoltaickém článku. Tyto články, které jsou seskupeny do panelů různých velikostí a výkonů, jsou základem fotovoltaického systému.

Nejvíce rozšířené fotovoltaické panely jsou v současné době křemíkové. Různým zpracováním křemíku lze vyrobit monokrystalické, polykrys talické a amorfní články. Monokrystalická buňka má tvar černého osmiúhelníku a polykrystalická buňka je zbarvena modře ve tvaru čtverce. V praxi se používají více monokrystalické panely. Monokrystalické buňky mají větší účinnost než polykrystalické, ale využití plochy modulu není vzhledem ke tvaru tak dokonalé. V konečném výsledku jsou oba typy výkonově obdobné. Účinnost polykrystalických modulů je 12–14 %. Účinnost monokrystalických modulů je 12–16 %. Cena a životnost jsou stejné. Amorfní články jsou nejlevnější, ale mají nejnižší účinnost 4–8 %. Fotovoltaický panel je schopen vyrábět elektrickou energii i bez přímého osvícení na základě difuzního záření, které je v ČR převládající. K přeměně velmi nízkého stejnosměrného napětí, získaného z panelu, na nízké střídavé napětí 230 V slouží měnič. Na trhu je mnoho výrobců měničů, které se liší hlavně účinností, komfortem a cenou. Účinnost měniče dosahuje až 96 % pře měněné energie.
Fotovoltaické elektrárny

Fotovoltaická elektrárna je zařízení sloužící k výrobě elektrické energie 230 V za účelem prodeje do distribuční sítě nebo k vlastní spotřebě. Základem jsou již zmíněné solární (fotovoltaické) panely, které se vzájemně vhodně propojí. Elektřina získaná z těchto panelů je vedena do měniče napětí, který ji transformuje na síťové napětí 230 V. Transformované napětí je připojeno do distribuční sítě přes elektroměr, který slouží k měření vyprodukované energie.

Fotovoltaickou elektrárnu lze umístit u rodinného domu i u chalupy. Existuje řada firem, které tyto elektrárny dodávají na klíč, například Sollaris, Solar Centrum, PRAFOmont aj. Cena takové stavebnicové elektrárny o výkonu 2,1 kWp je přibližně 180 000 Kč, o výkonu 2,94 kWp 250 000 Kč.

Sluneční energie je obnovitelným zdrojem, který se výrazně podílí na snižování emisí. Pořízením sluneční elektrárny se v budoucnu můžete stát nezávislými na poli energetiky. Docílíte toho, že náklady na bydlení se vám budou anulovat v důsledku výdělku ze sluneční elektrárny a navíc budete ještě vydělávat prodejem elektřiny do distribuční sítě.

Podmínky v Čechách

Možnosti využití solární energie jsou závislé především na dvou hodnotách. Za prvé na době slunečního záření, která je uváděna v hodinách za časové období (měsíc, rok). Průměrná hodnota pro Českou republiku je přibližně 1 500 hodin. Za druhé na intenzitě slunečního záření. Jedná se o denní resp. měsíční sumu globálního záření na jednotku vodorovné plochy. V České republice roční množství slunečního záření kolísá mezi 950 a 1 250 kWh/m. Obě hodnoty jsou dlouhodobě sledovány v meteorologických stanicích a důležitou roli pro ně hraje počasí. Dobu slunečního záření v místě vašeho bydliště si můžete ověřit na stránkách Českého hydrometeorologického ústavu (www.chmi.cz/meteo/ok/atlas). KOLIK VYDĚLÁME? Každá solární elektrárna po čase začne vydělávat a zaplatí tak nejen počáteční investice, ale je schopna svému vlastníkovi určitou sumu, jež se odvíjí od velikosti elektrárny, také vydělat. Podle testu zahraničních odborníků, kteří po celý rok měřili výnos vybraných fotovoltaických modulů, nejefektivnější panely dosahovaly ročního výnosu 1 063,01 kWh na jednu instalovanou kilowatu výkonu. Přidaná hodnota solární elektrárny je také v ekologii. Elektrárna o výkonu 1 kWh ušetří ročně asi 900 kg emisí CO2.