FOTOVOLTICKÉ PANELY, FOTOVOLTIKA ČO TO JE

Základné pojmy vo fotovoltike

Fotovoltický článok

Je tenká (menej ako 1mm) doštička zložená z kremíka a iných materiálov s rozmermi približne 10 x 10 cm. Elektrické napätie takéhoto článku je pri optimálnych svetelných podmienkach asi 0,5V. Spojením článkov vzniká fotovoltický panel, základ fotovoltického systému.

Fotovoltický panel

Jednotka výkonu Wp

Je maximálny špičkový výkon pri štandardizovanom teste STC (Standard Test Conditions). Podmienky: slnečná energia dopadá na fotovoltický panel kolmo a má hodnotu E = 1 000 W/m2, hustota atmosféry Am = 1,5 teplota článkov T = 25 °C. O výkone panelu v reálnych podmienkach viac vypovedá test NOCT (Normal Operating Cell Temperature), ktorý určuje výkon panelu pri sklone 45°, intenzita žiarenia 800 W/m2 , teplota 20°C, rýchlosť vetra 1 m/s.

Vplyv slnečného žiarenia na výkon panelov

Prechodom cez atmosféru sa intenzita slnečného žiarenia znižuje. Na zemskom povrchu preto registrujeme tri základné druhy slnečného žiarenia – priame slnečné žiarenie, rozptýlené – difúzne (vplyvom oblačnosti) žiarenie a žiarenie odrazené od zemského povrchu alebo iných objektov. Ideálnymi podmienkami pre výrobu elektriny z fotovoltických panelov je priame slnečné žiarenie a teplota prostredia 25°C. Zvýšenie teploty panelov o 1°C, predstavuje pokles jeho výkonu o cca 0,4%.

Optimálny sklon a orientácia panelov

Optimálny sklon a orientácia fotovoltických panelov je priamo na juh so sklonom panelov 30°-35°. Pri odklonení o 20° na JV či JZ sú straty na výkone cca 5%. Sklon fotovoltických panelov závisí od typu inštalácie a spôsobu jeho využívania, pri celoročnej prevádzke ostrovných systémov je výhodné umiestniť panely viac "kolmo", ideálne 60°.

Vplyv orientácie a sklonu panelov na výkon. zdroj: SOLARENVI a.s.

Výnos z inštalovaného 1 kWp  

Na výpočet výnosu má vplyv predovšetkým orientácia a sklon panelov, typ fotovoltického panelu, lokalita. Ideálne orientované fotovoltické pole panelov s výkonom 1kWp v prostredí Slovenska vyrobí za rok 930 – 1050 kWh. 

Priemerný ročný úhrn globálneho slnečného žiarenia na území Slovenska. Zdroj: J.Hofierka
a T. Cebecauer

Životnosť a záruka 

Životnosť fotovoltických panelov je výrobcom udávaná na 30+ rokov. Záruka na mechanické zhotovenie panelu - záruka na výrobok je štandardne pri kremíkovej technológii 10 rokov. Výkon fotovoltického panelu predovšetkým vplyvom vlhkosti časom klesá, výrobca preto garantuje hranicu maximálneho poklesu výkonu. Tento počas 10 rokov prevádzky neklesne pod 90% a po 25 rokoch výkon neklesne pod hodnotu 80% nominálneho výkonu panelu.

Komponenty, technické informácie 

Fotovoltický panel, rozdelenie

Monokryštalický fotovoltický panel

- vhodný pre priame južné orientácie, polohovací tracker

- dosahuje najvyššiu účinnosť 17-18% medzi kremíkovými panelmi

- na inštaláciu vyžaduje plochu cca 7-9 m2/1kWp

- čierna farba panelu                  

Polykryštalický fotoltický panel

- vyššia účinnosť pri nie ideálne južnej orientácii – JV,V, JZ,Z

- nižšia účinnosť 15-16%, na 1kWp potrebná plocha 8-11 m2

- v súčasnosti najpoužívanejší typ panelu

- modrá farba povrchu

Tenkovrstvý fotovoltický panel

- na báze kremíka – amorfný, mikrokryštalický

- nekremíkové technológie– CdTe, GaAs, CIS, CIGS

- vysoký výnos pri difúznom žiarení

- nižšia účinnosť 9 – 12% v závislosti od technológie, vyšší nárok na plochu, 8-20 m2/1kWp

Fotovoltické panely tvoria najväčšiu časť investície do fotovoltického systému, je preto potrebné venovať ich výberu náležitú pozornosť. Rozhodujúcim faktorom by však napriek tomu rozhodne nemala byť cena.

Menič napätia  

Tvorí jadro systému, mení jednosmerný prúd z fotovoltických panelov na striedavý. Podľa konštrukcie rozdeľujeme meniče na transformátorové a beztransformátorové. Dôležitým faktorom je účinnosť premeny, rozsah vstupného napätia a počet MPP sledovačov. Podľa pripojenia rozlišujeme sieťový menič, určený pre pripojenie systému do distribučnej siete AC 230V, pri výpadku siete menič vypadne a systém nepracuje. Hybridný s menič s pripojenou batériou, ktorý vie pracovať ako štandardný sieťový no pri výpadku siete sa automaticky prepne do ostrovného režimu, nezávisle od distribučnej siete. Ostrovný menič pre inštalácie bez elektrickej prípojky.

Striedač napätia je srdce systému, v závislosti od výkonu, typu panelov a spôsobu pripojenia používame špičkové striedače napätia európskych spoločností Huawei, Goodwe.

Konštrukčný systém

Fotovoltická konštrukcia je tvorená z hliníkových profilov, panelových úchytov a spojovacieho materiálu. Podľa druhu strešnej krytiny je systém kotvený pomocou kombišróbov (plech, bitumen), strešných hákov (škridla) či špeciálnych držiakov na falc (falcovaný plech). Pre rovné strechy je možné použiť systémy kotvené do strešnej konštrukcie alebo zavetrené systémy
s priťažením.

Monitorovací systém

Zabezpečí kompletnú kontrolu a správu systému prostredníctvom internetového pripojenia alebo GSM modulu. Prostredníctvom internetového prehliadača alebo softvérovej aplikácie v PC či smartfóne umožňuje on-line sledovanie výkonu, zhromažďuje štatistické údaje výroby, ale tiež chybové stavy a poruchové hlásenia.

Regulátor využitia vyrobenej elektriny  

Je dôležitou súčasťou fotovoltického zariadenia, zabezpečuje optimálne využitie vyrobenej elektriny v objekte. Maximalizuje spotrebu elektriny z fotovoltického zdroja a minimalizuje prebytky, prietok nespotrebovanej elektriny do distribučnej siete. V prípade, že výroba je v reálnom čase vyššia ako spotreba v objekte regulátor pripája zariadenia ako bojler, akumulačná nádrž, konvektor, klimatizácia, ohrev a filtrácia bazénu a pod., ktoré vyrobenú energiu akumulujú.

Len vyrobená a spotrebovaná elektrina skutočne znižuje náklady na energiu. Regulátor je možné inštalovať aj do existujúceho systému, v závislosti od výkonu systému a pripojených spotrebičov zvyšuje mieru spotreby vyrobenej elektriny až na 90% vyrobenej elektriny.

S čím Vám pomôžeme?

Každá inštalácia je na kľúč, každá inštalácia je jedinečná. Celý proces, od návrhu podľa potrieb
a požiadaviek zákazníka cez technické riešenie až po realizáciu a odovzdanie zariadenia si vyžaduje individuálny prístup a riešenie. Pri návrhu inštalácie fotovoltiky kladieme dôraz na komplexné začlenenie systému do objektu pre maximálnu mieru využitia vyrobenej elektriny nielen na pokrytie bežnej spotreby v RD ale aj na ohrev TUV, vytvorenie zálohy v batérii pri výpadku elektriny či podporu kúrenia v prechodnom období roka.

V súčasnosti fotovoltika ponúka niekoľko možností využitia, výber vhodného systému a jeho správne nadimenzovanie dokáže znížiť ročné náklady na energiu až o 50%.

Fotovoltické zariadenie FVZ:  

Veľkosť inštalovaného výkonu fotovoltického systému určuje predovšetkým spotreba elektriny v objekte a miera využitia vyrobenej elektriny bez vytvárania prebytkov do siete. Optimalizáciu a riadenie spotreby zabezpečuje regulátor - WATTRouter. Miera využitia vyrobenej elektriny v zariadení, ktoré nevyužíva regulátor na riadenie spotreby je na úrovni cca 30%, s použitím regulátora takmer 100%. V takomto systéme vyrobená, no v reálnom čase nespotrebovaná elektrina, nepreteká do siete, ale je cez regulátor vyvedená napr. do bojleru na ohrev TÚV, na ohrev bazénu, do klimatizácie, konvektoru či infra panelu.

Hybridné fotovoltické zariadenie HFVZ:  

Tento systém je kombináciou sieťovej a ostrovnej inštalácie, hlavné funkcie HFVZ:

• pokrytie elektrickej spotreby objektu
• ukladanie vyrobenej elektriny do batérie - večerné a nočné využitie
• zabezpečenie dodávky el. energie z batérie v prípade výpadku distribučnej siete – solárna UPS, záložný systém

Zariadenie pracuje rovnako ako štandardné fotovoltické zariadenie, pokrýva spotrebu v objekte a nespotrebovanú elektrinu – prebytok ukladá do batérie. Do distribučnej siete elektrinu nedodáva. Energia uložená počas dňa do batérie tak slúži na pokrytie spotreby večer a v noci. Pri výpadku siete systém automaticky prechádza do autonómneho ostrovného režimu a spotreba elektriny v objekte je pokrytá z batérie.

Hybridné fotovoltické zariadenie umožňuje vybudovať energetickú sebestačnosť, znižuje závislosť od distribútorov energie a znižuje celkové náklady za energiu. Každá inštalácia je jedinečná, k návrhu systému a výberu jednotlivých komponentov je nevyhnutné pristupovať osobitne. Univerzálne, jednotné riešenie neexistuje.

Ostrovný fotovoltický systém:  

Ak váš dom, chata či chalupa nemá alebo nechcete elektrickú prípojku, či jej zriadenie je technicky a finančne náročné je vhodná inštalácia ostrovného fotovoltického systému. Inštalácia takéhoto fotovoltického systému si vyžaduje dôkladnú prípravu, pretože fotovoltický systém sa stáva hlavným zdrojom elektrickej energie. Pre správny návrh je treba poznať príkon, typ a počet používaných spotrebičov, ich využívanie počas dňa, mesiaca či v priebehu roka.

Je objekt využívaný len cez víkendy, len v lete či celoročne? Pri celoročnej prevádzke je nevyhnutné fotovoltický systém doplniť o ďalší zdroj napr. elektrocentrálu alebo veternú turbínu.

Výkon ostrovného systému /veľkosť fotovoltického poľa, kapacita akumulátoru, výkon meniča/ je závislý na spotrebe elektriny a na požiadavkách a návykoch užívateľa. 

Fotovoltický ohrev vody s využitím MPPT:

Regulátor MPPT, zabezpečí maximálne využitie výkonu fotovoltických panelov. Poskytne
v priemere o 30 až 50% energie viac. Vyšší výkon dosahuje hlavne počas dní s premenlivým počasím (jar a jeseň), pri nízkej intenzite slnečného žiarenia (zimné obdobie) teda v čase keď je slnečného žiarenie najmenej. Inštalácia nevyžaduje zásah do rozvodov vody a kúrenia, solárne vodiče sú z panelov zvedené do zariadenia s regulátorom a odtiaľ priamo na teleso bojlera. Umožňuje použiť už existujúci bojler s výhrevnou špirálou bez potreby nového, špeciálneho.

Veľkou výhodou je, že zariadenie pracuje aj pri výpadku AC 230V, teda nezávisle na distribučnej sieti, ak svieti slnko voda bojlery je nahriata. Je preto vhodný na chaty a chalupy bez elektrickej prípojky a dokonale tak využíva slnečnú energiu.