Fasádne obklady Ruukki
vyhľadávanie
Dnes je 21.5.

Domová fotovoltaická elektráreň alebo cesta k sebestačnosti

Aktualizováno: 11. 2. 2024

Malé fotovoltaické elektrárne o výkone v rade jednotiek kWp, spolu s termickými kolektormi pre ohrev vody alebo prikurovanie, tvoria často zanedbávanú súčasť domov s nízkymi prevádzkovými nákladmi. Poďme si v skratke predstaviť možnosti výroby elektriny v domácich podmienkach a to bez licencií, bez dotácií a bez s tým spojenej zbytočnej byrokracie.

Zdroj: zstock, shutterstock

V súčasnej dobe sa zvyšuje dopyt po bývaní s nízkymi prevádzkovými nákladmi. Je to dané šetrnejším uvažovaním budúcich majiteľov k životnému prostrediu, čo dokladá napríklad odhlasovaná Európska smernica 20/20/20 požadujúca okrem iného po roku 2020 výstavbu domov s takmer nulovou spotrebou energie.

Cez preizolované pasívne domy cesta nevedie

Tuzemskí výrobcovia pasívnych domov sa tejto smernice ihneď chytili a začali ponúkať svoje „krabice” s polmetrovou vrstvou izolácie v stenách ako jediné možné riešenie: „Zdá sa, že jedinou možnosťou, ktorá toto v súčasnej dobe vie zabezpečiť, je výstavba pasívnych a nízkoenergetických domov,” uvádza jeden z nich a vzápätí máva spotrebou 20 kWh/m2 za rok. Pritom im v základe ponúkané domy spotrebujú tisíce kWh elektriny z uhoľných elektrární len na ohrev vody a na vlastnú prevádzku možno ešte viac!

Takto to naši zákonodarcovia v Bruseli nemysleli. Namiesto do extrému izolovaných pasívnych domov mali na mysli skôr rozumný kompromis v izolácii a súčasne s využitím obnoviteľných zdrojov na vlastnú prevádzku. Takto správne vyvážený dom bude nielen lacnejší, ale v konečnom dôsledku tiež úspornejší. A hrubá stavba môže byť „len” z tepelnoizolačných tehál bez dodatočnej izolácie!

Hlavné komponenty domovej fotovoltaickej elektrárne. Na obrázku nie sú zachytené iba batérie a fotovoltaické panely
Hlavné komponenty domovej fotovoltaickej elektrárne. Na obrázku nie sú zachytené iba batérie a fotovoltaické panely

Využime energiu zo Slnka

Iba jeden štvorcový meter južne orientovanej strechy dokáže v našich zemepisných podmienkach ročne vyrobiť 100–200 kWh elektrickej energie alebo viac ako 500 kWh tepla pre ohrev vody. Ako tú energiu ale využiť?

Dom s elektrárňou na streche

Všetkým dobre známy koncept elektrární predávajúcich vyrobenú elektrinu E.ONu alebo ČEZu nie je možné použiť. Elektrinu síce vyrobíme ale čo je dôležité, celú produkciu predáme a následne musíme kúpiť. Spotrebu od dodávateľa teda máme rovnakú ako bez elektrárne, a ako náhle skončí dotovaný výkup, budeme už len kupovať.

Faktickú úsporu nakúpených energií predstavujú až takzvané ostrovné fotovoltaické elektrárne, ktoré môžu od marca do septembra pokrývať takmer celú spotrebu. V zimnom období a v prípade zlého počasia si elektrinu normálne dokúpime od dodávateľa. V rámci celého roku to ale namiesto priemerných 10 kWh/deň už môže byť len jedna kilowatthodina.

Ako taká elektráreň vyzerá

Fotovoltaické panely

Celý systém si popíšeme v poradí zodpovedajúcemu výrobnému procesu elektrickej energie.

Prvé v poradí sú fotovoltaické panely, ktoré sa starajú o premenu slnečného žiarenia v jednosmerný prúd. Najčastejšie sa používajú panely polykryštalické s účinnosťou okolo 15–20 %, ďalšou možnosťou sú panely amorfné s účinnosťou zhruba polovičnou. Výkon panelu sa udáva v jednotke Wp (watt peak ), ktorá vyjadruje počet wattov, ktoré bude panel vyrábať pokiaľ na neho bude kolmo dopadať slnečné žiarenie o výkone 1000 W/m2. Južne orientovaný panel vyrobí v našich podmienkach z každého Wp ročne zhruba 1 kWh. Šestnásť 240 Wp panelov teda za rok vyprodukuje cca 3840 kWh, na streche potom zaberú cca 25 m2 (polykryštalické panely).

Rôzne natočené panely zabezpečujú rovnomernejšie rozloženie vyrobenej elektriny v priebehu dňa
Rôzne natočené panely zabezpečujú rovnomernejšie rozloženie vyrobenej elektriny v priebehu dňa
Termické panely pre ohrev TV a v pozadí fotovoltaické panely pre výrobu elektrickej energie
Termické panely pre ohrev TV a v pozadí fotovoltaické panely pre výrobu elektrickej energie

Solárny regulátor a batérie

Vyrobený jednosmerný prúd sa následne ukladá do batérií, čo zabezpečuje solárny regulátor.

Existujú dva základné typy regulátorov – lacnejšie a jednoduchšie PWM (pulse width modulation = pulzne-šírková modulácia), kde sa, zjednodušene povedané, nabíjajú rovnakým prúdom ako vystupuje z panelov a zároveň sa znižuje napätie podľa aktuálneho napätia batérií, čo vedie k výrazným stratám (účinnosť cca 70 %) a sofistikovanejší maximum power point tracking (MPPT) regulátor sledujúci maximálny výkonový bod panelov (napätie x prúd). Tento regulátor znižuje napätie z panelov v závislosti na napätí batérií a súčasne zvyšuje prúd, čím dosahuje účinnosti až 99 %. Regulátor je potrebné vyberať podľa zvolených panelov a batérií.

Najčastejšie sa používajú batérie o celkovom napätí 48 V, podľa zvoleného systému je možné použiť tiež napr. 24 V alebo 12 V. Čím je menšie napätie batérií, tým je potrebné pri rovnakom požadovanom výkone použiť hrubšie káble. Pokiaľ budeme chcieť z batérií odoberať viac ako 2000 W, je vhodné zvoliť 48V systém. Ďalej volíme ešte kapacitu – Ah (ampér hodina), ktorá spolu s napätím udáva koľko energie je možné do batérie uložiť. Na kapacite batérií tiež závisí maximálny nabíjací/vybíjací prúd, a preto je potrebné pri voľbe akumulátorov zohľadniť maximálny prúd, ktorý môže dodávať regulátor a maximálny prúd, ktorý môže odoberať menič. Samozrejme je tiež dôležitá cyklickosť batérií a nároky na údržbu.

Regulátor nabíjania (vpravo) sa, ako napovedá aj názov, stará o prevod napätia z kolektorov na prevádzkové napätie batérií
Regulátor nabíjania (vpravo) sa, ako napovedá aj názov, stará o prevod napätia z kolektorov na prevádzkové napätie batérií

Menič napätia

Poslednou a zároveň najdôležitejšou hlavnou časťou elektrárne je menič napätia, ktorý sa stará o transformovanie jednosmerného napätia z batérií na striedavých 230 V. Meniče sa vyrábajú podľa nominálneho napätia batérií – 12 V, 24 V nebo 48 V a požadovaného maximálneho výkonu – od 100 W do niekoľkých kW. Okrem výroby striedavého prúdu sa môžu tiež starať o nabíjanie batérií a v prípade nedostatku elektriny zo slnka plynule prechádzať na prevádzku z rozvodovej siete. Pre domácu elektráreň je potrebné vždy vyberať menič s čistým sínusovým výstupom, s ostatnými typmi (trapéz, modifikovaný sínus) má veľká časť elektroniky problém.

Menič následne rovnakosmerné napätie premení na striedavých 230 V
Menič následne rovnakosmerné napätie premení na striedavých 230 V

V nasledujúcom voľnom pokračovaní si postupne podrobnejšie predstavíme jednotlivé vyššie spomínané súčasti, zoznámime sa s dimenzovaním ich výkonu a prispôsobením domácnosti na chod z vlastnej elektrárne. Nebudú chýbať ani ukážky z reálneho merania a on-line monitoringu.

Autor: Jiří Hejhálek
Foto: Jiří Hejhálek

Tématické odbory

reklama

Nové

Podlahy na Zámočku zvládla až liata tepelná izolácia ThermoWhite

Podlahy na Zámočku zvládla až liata tepelná izolácia ThermoWhite

Zverejnené 18.5. Ide o objekt menom Zámoček v juhočeskej obci Újazd, ktorý dlho a mimo pozornosti len opustený chátral. Zámok ale budil záujem, ktorý nakoniec vyústil nielen do jeho architektonicky hodnotnej obnovy, ale aj do realizácie jeho kvalitnej a súčasnej… ísť na článok

Ako vybrať strešné okná?

Ako vybrať strešné okná?

Zverejnené 16.5. Strešné okná sú v súčasnosti populárne. Na trhu je veľké množstvo druhov strešných okien od rôznych známych aj menej známych výrobcov. Pri ich výbere musíme zvážiť nielen estetickú stránku, ale predovšetkým tú praktickú. Ohľad je potrebné brať na… ísť na článok

Čas strávený v exteriéri môže mať rozličné podoby. Záhradný dom v Novom Meste nad Váhom

Čas strávený v exteriéri môže mať rozličné podoby. Záhradný dom v Novom Meste nad Váhom

Zverejnené 20.5. Priestor pre sezónne aktivity v spojení so zázradou. Objekt, príkladne osadený do strmého svahu na hranici pozemku, charakterizuje surová materialita, subtílne detaily a rozsiahle zasklenie jedálenskej a pobytovej časti. ísť na článok

reklama