Na rozdíl od výkonného a nákladného topného systému, který je vybaven běžným bydlením, energeticky úsporný dům nespaluje palivo ani nepřeměňuje síťovou elektřinu na teplo (s výjimkou případů kritického poklesu teploty). Takový dům v sobě houževnatě zadržuje – díky promyšlené tepelné izolaci, větrání s rekuperací a optimálnímu umístění stavby – tzv. pasivní teplo. A jako zdroj této pasivní energie lze použít cokoli:
- přímé sluneční světlo pronikající okny;
- teplo generované domácími spotřebiči a dokonce i obyvateli a domácími zvířaty;
- a samozřejmě zařízení, jejichž hlavní funkcí je dodávat sluneční energii do domu - solární panely (baterie), o kterých bude řeč.
Solární panely harmonicky zapadají do pasivního domu, protože plně vyhovují hlavnímu principu jeho konstrukce - využívat obnovitelné zdroje energie z okolí.
Princip fungování solárních panelů a jejich interakce s ostatními domácími systémy
- Provoz solárních panelů je založen na přeměně tepelného záření působícího na křemíkové plátky na elektřinu;
- Solární panely umožňují využívat solární energii k provozu domácích spotřebičů, ventilačních systémů a (částečně) vytápění;
- Pokud jsou schopnosti solárních panelů vyšší než nároky domácností, pak lze přebytky energie využít v systémech pro skladování a přeměnu elektřiny.
- Pokud poptávka po elektřině převyšuje kapacitu panelů, lze chybějící část získat ze sítě (volba síťové solární stanice) nebo z generátoru na kapalná paliva (autonomní solární stanice).
Typy solárních modulů
Klasifikace fotovoltaických systémů se provádí podle kritérií použitých materiálů a provedení. Solární baterie jsou:
- Ve formě křemíkových panelů (nejběžnější, nejvýkonnější a nejdražší), účinnost - až 22%; Vyrábějí se ve třech podtypech: monokrystalické (nejspolehlivější), polykrystalické a amorfní; v prvních dvou polohách se používá čistý křemík, ve třetí - křemíkový vodík, který se nanáší na substrát;
- Film - vyrobený za použití teluridu kadmia, selenidu mědi a india a polymerů. Mají nižší cenu, ale také nižší výkon (účinnost 5-14 %), takže pro přizpůsobení baterie „chutě" domova bude potřeba zvětšit plochu, která přijímá záření.
Spotřebitelské vlastnosti solárních panelů jsou popsány následujícími charakteristikami:
- Napájení.Čím větší je plocha solárního panelu, tím větší je jeho výkon; K výrobě energie 1 kWh/den v létě bude potřeba asi 1, 5 m2 solárních panelů. Nejúčinnější výkon se projeví, když paprsky dopadají kolmo na povrch baterie, což nelze trvale zajistit, takže změna výkonu panelu během denního světla je přirozený proces. Aby bylo zajištěno získání potřebného množství energie na jaře a na podzim, je třeba do této oblasti přidat přibližně 30 %;
- Účinnost(účinnost) moderních solárních panelů - v průměru asi 15-17%;
- Životnost baterie a ztráta energie v průběhu času. Výrobci zpravidla poskytují záruku na provoz solárních panelů po dobu 25 let, přičemž slibují snížení výkonu během tohoto období ne více než 20% původní hodnoty (u některých výrobců se životnost pohybuje mezi 10-25 lety se zárukou snížení výkonu nejvýše o 10 %). Krystalické moduly jsou nejodolnější, jejich odhadovaná životnost je 30 let. První solární baterie na světě je v provozu více než 60 let. K samotnému poklesu výroby solárních modulů dochází zejména v důsledku postupné destrukce těsnící fólie a zakalení vrstvy mezi sklem a solárními články – z vlhkosti, ultrafialového záření a teplotních změn;
- Baterie je součástí dodávky, který zajišťuje provoz panelu v noci, je dobrým doplňkem schopností solárního generátoru. Baterie obvykle vydrží méně než samotný solární modul, v průměru 4-10 let;
- Dostupnost dalších uzlů– např. stabilizátor napětí, regulátor nabíjení baterie, invertor (konvertor DC na AC 220 V pro domácí použití) usnadňuje ovládání zařízení a jeho integraci do systému „Smart Home";
- Cena baterie– je přímo závislá na své oblasti: čím je zařízení výkonnější, tím je dražší. Panely zahraniční výroby jsou navíc stále levnější než domácí, protože solární panely jsou tam populárnější než u nás. Při porovnávání cen našich a dovážených zařízení je ale nutné v první řadě porovnat provozní účinnost solárních panelů mezi sebou - zde domácí výrobci dosahují dobrých ukazatelů účinnosti - až 20 %.
Výběr a použití fotovoltaických baterií
Při výběru solárních panelů pro soukromý dům vycházejí především ze zatížení, které budou muset nést. Kromě toho je nutné se týkat geometrie domu a plánování činností preventivní údržby, které společně vyžadují pečlivé zvážení následujících aspektů:
- Denní spotřeba energie zařízení, která mají být napájena solární energií (osvětlení místností, domácí elektrické spotřebiče, zabezpečovací a automatizační zařízení atd. ). Je třeba vzít v úvahu, že nabíjení a vybíjení baterií také spotřebovává energii (přibližně 20%) a další zařízení bude mít také své ztráty (například ve střídači v průměru - 15-20%);
- Vztah mezi požadovanými rozměry pracovních panelů a odpovídajícími plochami střechy a její geometrií;
- Schopnost vyčistit pracovní plochy baterií od nečistot, sněhu a dalších faktorů ovlivňujících provoz fotokonvertorů.
Důležité body při provozu solárních panelů
- Zabraňte fyzickému poškození panelu (poškrábání a poškození celistvosti ochranné fólie může vést ke zkratu kontaktů a/nebo korozi);
- V náročných klimatických podmínkách se doporučuje vybavit solární stanice konstrukcemi blokujícími vítr;
- Pravidelné kontroly, čištění a údržba jsou povinné.
Náklady a návratnost solárních panelů
Pro střední pásmo naší země generuje každý kilowatt výkonu solárních panelů následující množství energie:
- v létě - 5 kWh/den (květen-srpen);
- na jaře a na podzim - 3-4 kWh/den (březen-duben, září-říjen);
- v zimě - 1 kWh/den.
Při výpočtu nákladů na autonomní solární stanici musíte kromě nákladů na jednotku energie generované panely (asi 60 rublů na 1 W) vzít v úvahu náklady na dodatečné vybavení: od upevnění a kabeláže až po baterie, ochranná zařízení a střídače (což je minimálně 5 % celkových nákladů, ale ceny se mohou výrazně lišit v závislosti na výrobci a výkonu).
Optimální náklady na celoroční solární systém jsou podle doporučení odborníků získány pomocí schématu „letní varianta plus záložní elektrocentrála". Je pravda, že generátor bude muset být zapnutý na jaře a na podzim, nemluvě o zimě (solární baterie nejsou nikdy určeny k plnému zatížení v zimní sezóně).
Při výpočtu doby návratnosti solární elektrárny se její výkon porovnává s parametrem, který je brán jako základní. V síťové solární stanici se jedná o tarify za elektřinu, v případě autonomního solárního systému jde o náklady na energii vyrobenou elektrickým generátorem na kapalná paliva. Návratnost se odhaduje na základě skutečnosti, že 1 kW solární baterie vyrobí přibližně 1000 kWh energie za rok.
Pokud vezmeme průměrnou cenu 1 kWh elektřiny jako 5 rublů, pak doba návratnosti pro síťovou solární stanici bude: 80 000 rublů / 5 rublů * 1 000 kWh = 16 let.
S 30letou zárukou na síťovou solární instalaci dojde k návratnosti (při tarifu 5 rublů/kWh) do 16 let a v následujících 14 letech bude elektřina dodávána zdarma.
Co se týče autonomního solárního energetického systému, přísně vzato, množství energie, kterou vyrobí za rok, bude menší než určených 1000 kWh, které sdílí s elektrickým generátorem. Ale pro hrubé výpočty nemusí být toto číslo sníženo - aby bylo přibližně zohledněno zvýšení měrné spotřeby paliva, ke kterému dochází při částečném (tj. periodicky, ne neustále) zatížení generátoru. Poté doba návratnosti autonomního systému (na základě nákladů na energii vyrobenou generátorem kapalného paliva - 25 rublů na 1 kWh) vypadá takto: 150 000 rublů / 25 rublů * 1 000 kWh = 6 let.
Účinnost solárních panelů, které jsou součástí autonomní solární elektrárny, potvrzuje kromě technických ukazatelů i doba návratnosti, která je 6 let.
Tarify se nesnižují
Uvedené příklady instalací solární energie však naznačují, že nyní lze tarify individuálně „zmrazit" a můžete začít šetřit využitím možností fotovoltaických panelů. Stačí je kupovat od značkových, trhem prověřených výrobců, aby jejich parametry byly předvídatelné jak v designu, tak v provozu.
A je nejlepší se vypořádat s problémy, jako jsou: dokonce i ve fázi návrhu energeticky účinného domu:
- zajištění nezastínění jižní fasády;
- výběr úhlu sklonu střechy a pracovních ploch panelů;
- správná orientace domu ke světovým stranám;
- zamezení zastínění pracovních ploch solárních panelů, jejich zanášení listím stromů apod.
V tomto případě budou všechny parametry vzájemně optimálně propojeny a bude zajištěn co nejefektivnější provoz solárních panelů pro konkrétní konstrukci.