První z principů přeměny sluneční energie na elektřinu – fotovoltaika – u nás v posledních letech nemá nejlepší pověst. Není to ale vinou technologie, to jen legislativa umožnila spekulace s budováním obřích solárních polí se státní dotací na odběr energie. Fotovoltaika je ekologický způsob získávání energie a je jedním ze dvou základních způsobů využití sluneční energie. Jejím principem je přeměna solární energie na energii elektrickou a nejčastěji se k tomu využívají panely vyrobené na bázi křemíku.
Technicky lze fotovoltaiku uplatnit dvojím způsobem. Prvním je takzvaný ostrovní systém, kdy se vyrobená elektřina spotřebovává přímo v místě, kde je fotovoltaické zařízení, a systém není propojen s veřejnou distribuční sítí. To je případ odlehlých rekreačních objektů, kde se fotovoltaika hodí jako doplňkový zdroj energie – může pohánět menší elektrická zařízení, ukládat energii do akumulátorů apod.
Druhou a mnohem využívanější možností je instalace panelů na domě nebo v jeho blízkosti a následný prodej elektřiny do sítě (za garantovanou výkupní cenu). Jedná se tedy o investiční příležitost, kde se vložené prostředky vracejí prodejem elektrické energie. Jedná se o dlouhodobou a nízkorizikovou investici. Pro rodinný dům má fotovoltaika smysl pouze jako doplněk, který snižuje množství elektřiny odebrané ze sítě (přebytky naopak do sítě prodává), nebo jako ostrovní systém. Problémem fotovoltaiky byla vysoká cena panelů, snaha vyvinout tržně uplatnitelná zařízení ale rok od roku finanční náročnost podstatně snižuje.
Typy fotovoltaických panelů
Pokud se rozhodujeme o instalaci fotovoltaiky, máme na výběr ze tří typů nejpoužívanějších solárních panelů – monokrystalických, polykrystalických a amorfních. Monokrystalické panely jsou optimální pro střechu orientovanou přímo na jih. Tento typ se nejvíce využívá zejména v jižních státech, jako je Itálie a Španělsko, tedy v oblastech s maximálním slunečním svitem. Účinnost monokrystalických panelů se uvádí 13 až 17 %.
V našich podmínkách se uplatňují spíše polykrystalické panely, které nemusejí být směrovány přesně na jih. Jejich účinnost je 13 až 15 %. Třetím typem jsou amorfní panely. Přestože jsou méně účinné než předchozí dva typy, jejich výhodou je skutečnost, že nejsou citlivé na přesné nasměrování na jih, úhel ani sklon. Navíc vyrábějí elektrickou energii i v podzimních měsících a na jaře, kdy je naopak účinnost polykrystalických a monokrystalických panelů mizivá. Účinnost amorfních panelů je zhruba 6 až 9 %.
Kombinace šetrných zdrojů
Přestože ani u sebeúčinnějších fotovoltaických panelů nelze v našich podmínkách počítat s tím, že by pokryly spotřebu elektřiny v domě, není třeba tento princip zavrhovat. Solární energie totiž může účinně pomáhat při vylepšení energetické bilance domu díky propojení s jiným zdrojem energie, například tepelným čerpadlem.
Na současném trhu lze pořídit kombinovaný set značky Schüco, který lze sestavit podle konkrétních parametrů a požadavků. Principem je propojení tepelného čerpadla voda – vzduch se splitovou jednotkou a fotovoltaických panelů, součástí setu je i kombinovaný zásobník. Kombinací fotovoltaiky se šetrným principem tepelného čerpadla lze dosáhnout efektivního využití vlastní obnovitelné energie a snížení závislosti domu na externích dodavatelích energií. Elektrická energie z fotovoltaiky se totiž využívá nejen na ohřev užitkové vody, ale v závislosti na roční době také k vytápění a klimatizaci domu. Efekt zvyšuje zapojení inteligentních řídicích technologií.
Instalace je úkol pro profesionály
Pro účinnost a dlouhodobý užitek fotovoltaiky má zásadní význam způsob instalace. Pro umístění a sklon panelů platí totiž pravidla, která je dobré respektovat. Jednoduchá konstrukce solárních zařízení, již v současnosti firmy dodávají, může působit dojmem, že jde o stavebnici, kterou stačí na střechu jen „nějak“ upevnit. Je ale třeba vzít v úvahu, že na zařízení budou kladeny stejné nároky jako na samotnou střechu.
Při upevnění solárních panelů na střechu je třeba počítat s tím, že to bude znamenat zátěž pro krov. Už v této fázi je to úkol pro odborníka – statika, který musí ověřit, že střecha zařízení skutečně unese. Zároveň si musí střecha neomezeně zachovat svoji funkci ochrany před deštěm, aby se zabránilo škodám na budově. Upevňující konstrukce by přitom měla mít stejnou životnost, s jakou se počítá u fungování vlastního solárního systému, tedy kolem dvaceti let. Stejné nároky jsou kladeny i na kabely, které jsou součástí zařízení a jsou také trvale vystaveny povětrnostním vlivům, potřebují proto speciální ochranné prostředky.
Ani samotná instalace není úkolem pro amatéry. Montáž totiž ovlivní výkon fotovoltaické elektrárny a uvést fotovoltaický systém kompletně se všemi jeho součástmi správně do provozu si vyžaduje odborníka, který prošel speciálními školeními a semináři, a má tak potřebné znalosti a zkušenosti v oboru.
Teplo ze slunečních paprsků
Jak už bylo řečeno, přeměna sluneční energie na elektřinu není jediným způsobem využití tohoto nevyčerpatelného zdroje. Vedle fotovoltaiky je v systémech rodinných domů úspěšně využíván i princip solárního ohřevu – fototermika. Jde o přímé použití slunečního záření k ohřevu kapaliny, která pomalu protéká kolektorem a následně získané teplo předává do zásobníku teplé vody.
Efektivita zařízení roste s tím, jak je stavba energeticky úsporná – v nízkoenergetických domech hraje takto získané teplo významnější roli. V našich podmínkách se účinně využívá pro přitápění zejména v nízkoteplotních topných systémech, pro ohřev užitkové vody nebo ohřev bazénů. Základními prvky systému jsou solární kolektory umístěné na střeše, někdy na přilehlém pozemku, rozvody potrubí, akumulační nádoba vybavená elektrickou spirálou pro dohřev v případě nedostatečné energie slunce, pro dohřev lze využít i vaše stávající zařízení a regulace.
Účinnost solárních termických kolektorů závisí na objektivních (doba slunečního svitu v dané oblasti) a subjektivních podmínkách (umístění a způsob instalace, kvalita systému). Sluneční kolektory mohou pokrýt až 80 % spotřeby teplé užitkové vody pro tříčlennou rodinu, návratnost fototermických systémů je kolem sedmi let, životnost kolektorů je asi dvacet let.
I u solárních termických zařízení je důležitá správná orientace kolektoru vzhledem ke slunci. Dobře je na tom zejména ten, jehož pozemky se svažují k jihu (nebo k jihojihozápadu), komu nestíní stromy nebo komu kopce na východním či západním obzoru nezkracují dobu slunečního svitu. Přitom často uváděná první podmínka (jižní svah) je ve skutečnosti prakticky nejméně důležitá, protože kolektory bývají umístěny na střeše, na vyvýšených plochách či jiných konstrukcích, kde lze jejich nasměrování většinou vhodně zvolit.
Efektivní ohřev pro bazény
Zařízení se solárními termickými panely nemusí sloužit jen k přitápění a ohřevu užitkové vody. Oblíbeným využitím fototermického principu je aplikace pro sezonní ohřev vody v zahradním bazénu. Na počátku koupací sezony teploty v noci nebo při krátkodobém ochlazení klesají a pro dostatečné vyhřátí bazénu běžný sluneční svit nestačí. Přijde pak vhod ohřev s pomocí slunce a solárními termickými panely, je to rozhodně levnější než k tomuto účelu používat drahou elektřinu ze sítě.
Nejjednodušším a levným řešením jsou nezasklené absorbéry z plastu nebo ze syntetického kaučuku. Konstrukčně je lze rozdělit na trubkové a ploché, trubkové přitom můžeme přizpůsobit libovolně tvarovanému povrchu, ploché absorbéry mají zase výhodu v souvislosti s údržbou i ekonomikou – nemají na povrchu mezery, ve kterých se mohou zachytit nečistoty, jež snižují účinnost absorbéru.
Jako výhodné se jeví zajistit ohřev vody v bazénu vyspělejšími solárními termickými kolektory, jež jsou zároveň využívány k ohřevu teplé vody a dotápění. Bazén je totiž v letním období, kdy je sluneční energie nadbytek, vhodnou možností, jak tento přebytek zužitkovat. Pro jejich výběr by mělo být jedním z hlavních kritérií – stejně jako u jiných dlouhodobých investic – životnost. Z pohledu dlouhodobého a bezúdržbového provozu jsou nejlepší volbou kolektory, které počítají s možností vysokotlakého fungování s nuceným oběhem.
Typy solárních Termických kolektorů
- ploché selektivní kolektory tvoří kovový box se skleněným krytem pokrytý vysoce selektivní vrstvou.
- ploché vakuové kolektory – mají vakuotěsné tělo z oceli, uprostřed je zavěšen absorbér, kolektor uzavírá tabule solárního skla.
- trubkové vakuové kolektory s jednostěnnou trubkou – absorbér je umístěn ve vakuované krycí skleněné trubce.
- trubkové vakuové kolektory s dvojstěnnou trubkou – využívají jako tepelnou izolaci vakuum vytvořené mezi dvěma skleněnými trubicemi, na vnitřní trubici je nanesena vysoce selektivní absorpční vrstva.
Článek vyšel v časopise Bydlení, stavby, reality.