Fotovoltaické kolektory

Solární energie v České republice

Podmínky v Česku nejsou pro fotovoltaiku samozřejmě ideální – sluneční aktivita je v celoroční statistice mnohem nižší než v jižních zemích. Směrem k rovníku se pochopitelně průměrná sluneční aktivita zvyšuje. Z těchto důvodů je návratnost investic do fotovoltaiky o něco delší, přesto ale počet lidí, kteří se pro instalaci rozhodnou, stále zvyšuje. Nižší sluneční aktivita má i kladný vliv! Účinnost panelů se totiž snižuje s rostoucí teplotou. Pokud častěji prší, klesají i náklady na údržbu fotovoltaických panelů – dešťová voda je sama omyje.

Fotovoltaické panely jsou něco zcela jiného, než solární kolektory, které patří mezi tzv. solární termická zařízení, využívajíce odvodu tepla pomocí teplonosné kapaliny nejčastěji do solárního zásobníku. Fotovoltaika využívají dopadajícího slunečního záření přímo k výrobě elektřiny. Na tomto principu fungují solární elektrárny.

Co musím vědět, než se rozhodnu instalovat fotovoltaické panely?

Nejprve určit k jakému účelu budou panely sloužit. Bude-li se jednat o domovní solární zdroj – například instalace na střechu rodinného domu, je zpravidla nutný pouze územní souhlas příslušného stavebního úřadu a souhlas sousedů. Součástí žádosti o územní souhlas je projekt, který si může vlastník objektu obstarat buď sám, nebo se spolehnout na firmu, která zabezpečí i instalaci fotovoltaických panelů.

Chci-li provozovat větší elektrárnu, budu počítat s tím, že v případě přebytků bude tato dodávat proud do spotřebitelské sí­tě.

Provozovatelé distribučních elektrifikačních soustav vždy na svých webových stránkách mají žádosti a dotazníky, s jejichž pomocí lze možnost připojení na síť ověřit. Dále je opět třeba souhlas stavebního úřadu, který rozhodne o tom, zda (dle rozsahu elektrárny) postačí územní souhlas nebo je nutné stavební povolení.

Nakoupit komponenty a instalovat zařízení lze i svépomocí, připojení na síť však již musí provést odborník - proškolená osoba dle vyhlášky o odborné způsobilosti v elektrotechnice.

Součásti solárního systému

Součástí solárního systému je vždy jeden nebo více fotovoltaických panelů, zařízení zajišťující ochranu proti blesku nebo přepětí a kabeláž. Další součástí už závisí na typu konkrétní instalace. Může se jednat o akumulátory energie (u tzv. ostrovních systémů, které jsou popsány v článku o výkupních cenách) nebo měniče napětí (v případě dodávání proudu do sítě, která může vést střídavý nebo stejnosměrný proud).

Typy solárních panelů

V literatuře nebo v médiích často zaslechneme pojmy jako fotovoltaický panel nebo fotovoltaický článek. Jaký je mezi nimi rozdíl? Fotovoltaický článek, je vlastně základní stavební jednotka panelu. Má rozměry asi 10×10 cm a při optimálních solárních podmínkách vytváří napětí cca 0,5 V. Tyto články jsou uchyceny na speciální tedlarový podklad a chráněny vrstvou pod vysoce propustným sklem. Tento systém tvoří vlastní fotovoltaický panel, připravený k uchycení buď na speciální konstrukci, nebo střechu domu a podobně.

Monokrystalické

Vyrábějí se za vysokých teplot tažením a rozřezáním velkého krystalu křemíku. Mají vysokou účinnost a dlouhou životnost, naproti tomu ale mají vysoké výrobní náklady. Laboratorní účinnost (kterou často uvádějí distributoři) je až 24 %, reálná se pohybuje mezi 14 a 16 procenty. Využívají především přímého solárního záření, difuzního pouze omezeně.

Polykrystalické

Vyrábějí se z křemíkové krystalické mřížky. Tyto typy panelů mají nižší výrobní náklady i účinnost. Laboratorní hodnoty se pohybují kolem 18 %, skutečná účinnost je cca 11 – 15 %. Polykrystalické kolektory lépe absorbují difuzní záření, během životnosti jim však klesají kvalitativní parametry.

Tenkovrstvé panely potom vznikají napařením plátku na skleněnou desku.

Amorfní (beztvaré - nekrystalické)

Výhodou těchto panelů je cca poloviční cena a možnost výhodné instalace na kolmou plochou fasádu, nevýhodou pak nestálost výkonu v čase, vyšší hmotnost a jen asi poloviční účinnost.

Montáž solárních panelů

Fotovoltaické panely lze umístit prakticky kamkoli, kde dopadají sluneční paprsky. Tedy na šikmou střechu, pultovou střechu nebo i na střechu plochou (s podpůrnou konstrukcí, zajišťující optimální sklon) nebo i na kolmou fasádu. Na pultové střeše je třeba rozmístit kolektory tak, aby se vzájemně nestínily, tedy s příslušnými odstupy. Instalace na kolmou fasádu přináší problém efektivity v letním období.

Protože v létě je slunce při intenzivním svitu vysoko na obloze, paprsky dopadají na kolmý panel šikmo, a tedy s malou efektivitou. Naopak vysokých hodnot dosahují tyto panely v zimě, na jaře a na podzim.

V těchto ročních obdobích je ale také samozřejmě častější zatažená obloha, která účinnost panelů dále snižuje. Zde se často využívá tzv. amorfních panelů.

Optimální sklon panelů je mezi 30 – 35°, nelze-li jinak, tak překážkou není ani sklon 20 – 45°. Směřovat by měly v rozmezí od jihovýchodu k jihozápadu, nejlépe přímo na jih.

Postup

Nejprve je třeba posoudit vhodnost instalace fotovoltaických panelů dle dispoziční plochy, tedy posoudit vhodný sklon, orientaci apod. Poté se stanoví systém využívání vyrobené energie, bezprostředně poté je třeba podat žádost provozovateli distribuční soustavy o připojení. U nás se jedná o ČEZ, PRE, EON…

Schválení je úspěšné v naprosté většině případů. Dalším krokem je získání územního souhlasu stavebního úřadu.

Realizace malé elektrárny (do 10 kWp) trvá asi 2 – 7 dnů. Poté už zbývá jen získat licenci (Energetický regulační úřad) a uzavřít smlouvu o připojení. Při provozování zařízení o výkonu do 20 kWp není třeba mít odborné vzdělání.

Účinnost a výkon solárních panelů

Účinnost (efektivitu) určuje několik faktorů. Základním vstupním údajem je celoroční množství zářivé energie, dopadající na čtvereční metr zemského povrchu. Je to průměrná hodnota, zahrnuje tedy i noc a čas, kdy je slunce pod mrakem. V Česku se jedná o energii 950 – 1340 kWh/m2 za rok, což odpovídá průměrné celoroční intenzitě záření od 108 do 153 W/m2 dopadající na vodorovnou zem.

Nutné je také znát celkový počet hodin slunečního svitu v dané lokalitě. V Česku se pohybuje v rozmezí cca 1300 – 1800 hodin za rok. Je přirozeně třeba prozkoumat konkrétně danou lokalitu, některá data o slunečním svitu poskytuje Český hydrometeorologický ústav. Místo je také třeba prozkoumat s ohledem na výskyt stínících překážek.

Ideální je pro panely pochopitelně bezmračná obloha a přímě sluneční záření. Při oblačnosti klesá produktivita panelů na cca 30% a při zatažené obloze až na 10% původních hodnot.

Účinnost panelů dramaticky ovlivňuje také jejich kvalita, kvalita použitého materiálu a technologie výroby. Je třeba se v tomto směru nejlépe spolehnout na osvědčenou firmu, dodávající kvalitní a účinné kolektory a disponující odborným zázemím.

Cena a návratnost solárních panelů

Pro odhad pořizovací ceny solárních kolektorů lze přibližně určit, že jeden kWp přijde cca na 80000 – 100000 Kč bez DPH (kilowattpeak – jednotka instalovaného výkonu panelů, zabírajících v ploše cca 8 m2, dodávajících ročně asi 1000 kWh. Je to tedy výkon panelu při standartizovaném výkonnostním testu, tedy v situaci, kdy kolektor přijímá záření 1000W/ m2. Při světelném spektru slunečního záření probíhajícího bezoblačnou atmosférou Země. Laicky řečeno je to špičkový výkon dodaný panelem za jasného slunečného dne.)

Co je to energetická návratnost?

Někdy se lze setkat se zkratkou EPBT – Energy Payback Time, neboli energetickou návratností.

Zajímavé hledisko posuzuje, za jak dlouhou dobu se pomocí panelu vyprodukuje stejné množství energie, jaké bylo spotřebováno na jeho výrobu.

Energetická náročnost výroby (tavení křemíku a další náročné procesy) je totiž stále ještě poměrně energeticky náročná. Většina fotovoltaických panelů má EPBT cca 3 roky. I na to je třeba myslet před jejich pořízením.

Jak je to s DPH pro fotovoltaiku?

U fotovoltaických instalací na rodinných domech, bytových domech, panelových domech, u střešních nebo fasádních systémů lze uplatnit sníženou 9% sazbu DPH nejen na montážní práce, ale i na samotné technické prostředky fotovoltaické elektrárny (protože se jedná o modernizaci v rámci bytové výstavby).

V případě malých realizací na rodinných domech se instaluje nejčastěji zařízení o výkonu cca 5 kWp, to odpovídá ploše 40 m2. Průměrná domácnost využívající fotovoltaiku k ohřevu vody (ale nikoli k topení) spotřebuje kolem 4000 až 6000 kWh ročně. To je v podstatě výkon uvedené čtyřicetimetrové instalace. Nesmí se ale zapomínat na důležitá fakta: fotovoltaické panely fungují mnohem více v létě, kdy je energie třeba mnohem méně. Také dodávají proud pouze ve dne. V tomto smyslu je domácí elektrárna schopna pokrýt asi jen 30 – 50% spotřeby domácnosti, zbytek je lépe dodat do sítě jako přebytek, elektrická energie se špatně uchovává. Mnohem hůře, než například teplo ze solárních kolektorů. Toto také patří mezi hlavní argumenty odpůrců fotovoltaiky.

Výkupní ceny a prodej elektřiny

Velkou výhodou jsou garantované výkupní ceny elektřiny z obnovitelných zdrojů. Zde se jedná o 12,79 Kč / kWh. Dále existuje takzvaný zelený bonus. Jeho využití je ještě o něco výhodnější. Na základě smlouvy s distributorem (která je ale nutná i v případě, že zeleného bonusu není využito) dostane výrobce zaplaceno za každou vyrobenou kWh, bez ohledu na to, jak s ní naloží. U zeleného bonusu se tak fakturuje zvlášť to, co majitel vyrobil a zvlášť elektřinu, kterou provozovatel do sítě dodá jako přebytek. Velikou výhodou těchto výnosů je pětileté osvobození od daně z příjmů.

Síťový systém

Popsané řešení nazýváme síťový systém, protože okamžitě nespotřebovaný proud je ihned dodáván do sítě.

Ostrovní systém

Může se se síťovým uspořádáním krýt, ale má jednu velikou výhodu: jeho součástí je akumulátor, který se průběžně dobíjí například v případě výpadku sítě nebo není-li síťové připojení vůbec k dispozici. Je to maximálně bezpečné, ale vzhledem ke garantovaným cenám a lákavé možnosti prodeje elektřiny nepříliš využívané řešení.

Bude distributor mou elektřinu vykupovat?

Podle zákona o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů musí distributor připojit k síti zařízení vyrábějící takovou elektřinu, jsou-li splněny všechny zákonem stanovené technické požadavky zařízení.

Dotace na solární panely

Pro malé domácí systémy s výkonem do 5 kWp, lze získat dotaci ve výši až 50% výdajů, maximálně ale 200 000 Kč.

S tím také souvisí i závazek používat zařízení alespoň dalších pěti let. Žádost je možné podat i po uvedení zařízení do provozu, maximálně však do 12ti měsíců od uvedení do provozu.

Po tuto dobu jsou, jak už bylo řečeno, provozovatelé osvobozeni od daně z příjmu, po uplynutí doby jsou už pak příjmy vchází do daňového základu a daní se podle příslušných sazeb pro právnické, či fyzické osoby.

Větší zařízení zpravidla využívají dotací ze strukturálních fondů EU, konkrétně se jedná o programy Podnikání a inovace a Životní prostředí. Zde je třeba žádat vždy předem.

Životnost solárních panelů

Je pravdou, že účinnost panelu v průběhu času klesá, panel degraduje. Výrobci obvykle zaručují účinnost 90% po 12 letech a 80% po 25 letech. Životnost panelů se většinou podle údajů výrobců pohybuje kolem 25ti let. Nikdo netvrdí, že nepůjde využívat panely i déle, otázkou ale je, zda za tuto dobu (a po uplynutí doby garantovaných výkupních cen) bude ještě vhodné používat tento typ panelů nebo dokonce, zda ještě bude nutné využívat k výrobě energie právě fotovoltaiku.

Fotovoltaické panely a sníh

Téma o kterém se moc nemluví, ani nepíše.

Jisté je, že panel zcela zakrytý sněhovou pokrývkou vám žádnou elektřinu nevyrobí.

Pravdou je, že to není příliš velký důvod k obavám. Z panelů, postavených pod správným sklonem sníh většinou sám sjede, neboť mají velice hladký povrch, nebo se obnaží alespoň horní část panelů a po vysvitnutí slunce sjede i zbytek pokrývky. Panely se totiž při absorbci slunečního zářením mírně zahřívají; i při zatažené obloze je jejich teplota vyšší než teplota okolí.

Situace se může změnit například v horských oblastech, kde může napadnout najednou tolik sněhu, že sníh nesjede a zakryje celý panel. V těchto situacích je vhodné sníh omést, samozřejmě se vší opatrností.

V klimaticky náročných oblastech stoupají také požadavky na kvalitu panelů, ve smyslu mechanické únosnosti. Je potom radno se vyhnout levným panelům z Asie (to ale platí obecně) a volit osvědčené značky, například skandinávské panely, nebo extra odolné německé panely Sovello. S tím souvisí i bezpečnost osob, potenciálně ohrožených padajícím sněhem. V oblastech, kde je výskyt sněhové pokrývky častější, je vhodné instalovat pod kolektory i sněhové zábrany, stejně tak jako lávky pro ometání a servis fotovoltaických zařízení. Tyto komponenty jsou běžnou součástí sortimentu renomovaných výrobců střešních krytin jak u nás tak v zahraničí. Ptejte se na ně už před návrhem střešní krytiny a střechy obecně. Není ale technickým problémem tyto prvky na střechu instalovat i dodatečně. Přesto je lepší, podobně jako při stavbě jakékoli části domu, řešit tyto specifické problémy systémově, to jest spolehnout se na ucelené řešení jedné spolehlivé firmy.