Energie jsou rok od roku dražší, proto přibývá lidí snících o vlastních zdrojích.
Elektrárna na střeše: vyplatí se?
Nadšenci, kteří nechtějí čekat, až současnou vysokou cenu solárních zařízení přebijí účty od distribučních firem, se do práce pouštějí už dnes. Mnozí ale zažijí zklamání. Co dělat, aby se nedostavilo?
AUTOR: Jan A. Novák
AUTOR-WEB: www.ihned.cz
-idé, kteří bydlí ve vlastním domku, by teoreticky nemuseli za energie platit vůbec nic. Přesvědčí nás o tom jednoduchý výpočet. Běžná česká rodina za rok spotřebuje asi 20 000 kWh. Přitom na čtvereční metr plochy dopadá v České republice ze Slunce asi půl kilowattu výkonu. Když to znásobíme průměrnou roční dobou slunečního svitu u nás, dostaneme nejméně 700 kilowatthodin.
I poměrně malý domek přitom jistě disponuje alespoň stovkou čtverečních metrů střech, stěn a trávníků s vhodnou orientací, takže jeho obyvatelé mají za rok k dispozici asi 70 000 kWh. Tedy několikrát víc, než potřebují.
Také další pokračování těchto úvah se může odvíjet velmi příjemným směrem.
Podle údajů Eurostatu je reálná cena elektřiny v Česku asi 240 korun za 100 kWh. Energie dopravená zadarmo sluncem na náš domek by tedy při nákupu ze sítě stála téměř 170 000 korun. Pro jednoduchost ponechme stranou, že domácnosti získávají většinou energii také v jiných formách s jinými cenami. A pokračujme v počítání. Když tedy do zařízení na získání této sluneční energie vložíme 1,7 milionu, splatí se nám po deseti letech - a od té doby bychom topili, svítili, hráli a i jinak si energeticky užívali úplně zadarmo. Ve skutečnosti by výpočet dopadl ještě mnohem optimističtěji, kdybychom do něj mohli přesně zahrnout neoddiskutovatelnou skutečnost, že ceny všech klasických energií vytrvale porostou. A že s rostoucím zájmem o solární technologie se budou tato zařízení vyrábět ve větších sériích, tedy levněji.
Přitom existují hned dvě možnosti, jak sluneční energii získat. Můžeme použít takzvané fotovoltaické (FV, v zahraniční literatuře PV) články, které ze světla dělají přímo elektrický proud. Pro vytápění a ohřev užitkové vody se zase hodí solární kolektory, které ohřívají vodu či jiné teplonosné médium. Oba způsoby jsou čisté, spolehlivé, bezhlučné a nenáročné na údržbu.
Jak prosté, milý Watsone, chtělo by se tedy říci společně se Sherlockem Holmesem, který by jistě vzápětí položil otázku: Tak proč ještě, k čertu, platíme inkaso?
Odpověď je poněkud komplikovanější. Nevyhne se jí však nikdo, kdo se úvahami o využití sluneční energie začne zabývat trochu důkladněji.
Ještě složitější než ústřední topení
První chmury na čele se nám objeví v okamžiku, kdy do výpočtů zahrneme účinnost panelů pro získávání energie ze slunce. Ta je totiž zatím dost nízká. U běžně prodávaných fotovoltaických článků, které přeměňují světlo přímo na elektrický proud, se v současnosti pohybuje okolo 15 procent - z uvedených 70 000 kWh nám rázem zbude něco přes 10 000 kWH. Ani tím ale Jobovy zvěsti nekončí. Elektřinu musíme také skladovat, protože nejvíc jí budeme potřebovat, až slunce zapadne nebo se schová za mrak. Do systému proto bude muset být zapojen také akumulátor a obvody řídící jeho nabíjení. Účinnost běžných olověných akumulátorů sice přesahuje slušných 80 procent, jejich životnost je však poměrně malá: zatímco za stálost výkonu FV panelů většina výrobců ručí dvacet let, nikterak levný akumulátor dožije často i po pouhých šesti letech. To dál zhoršuje ekonomickou efektivnost fotovoltaického systému.
Jen o málo lepší situace je u solárních kolektorů pro topení a ohřev užitkové vody. Existuje jich velké množství typů, které se liší účinností a způsobem využití, jak ještě zjistíme z následujících řádků. S fotovoltaickými panely ale mají společný problém: skladování získané energie. To ostatně zatím zůstává skutečnou Achillovou patou i dalších alternativních zdrojů, například větru.
Energie ze Slunce je také mimořádně náročná na kvalitu a odbornost provedení systému. Mnoho lidí po přečtení oslavných článků na alternativní zdroje získá představu, že si jednoduše koupí solární panely, připojí na ně spotřebiče a začne tak šetřit. Výsledkem často bývá kruté zklamání. Panely jsou jen jedna z mnoha nezbytných součástí systému, jejichž vzájemné propojení laik nezvládne. Hlavně však nízká účinnost a pomalá ekonomická návratnost solárních systémů vyžaduje pečlivou profesionální práci, která musí zajistit bezporuchový provoz na celá desetiletí. Ani ústřední topení nikdo nekupuje v samoobsluze a nezapojuje sám - přitom plnohodnotný solární systém je mnohonásobně složitější.
Což ovšem neznamená, že bychom do věci měli jít bez základních znalostí. I některé odborné firmy totiž mají tendenci manipulovat zákazníka pro ně výhodným směrem - například nabízet řešení či výrobky, na které jsou zavedené, případně u kterých mají výhodné smlouvy s dodavateli, přestože do daných podmínek nebo způsobu využití by se hodilo něco jiného.
Hrátky se sluneční elektřinou
Pokud si chceme s fotovoltaikou jen tak hrát, ve stylu "zkusím, co to umí, dál se uvidí", můžeme si pro začátek pořídit malý panel s maximálním výkonem (tedy výkonem za ideálních podmínek) okolo 13 wattů a napájet jím přes akumulátor třeba světlo u domovního vchodu. Ceny takových jednotek zapouzdřených tak, aby odolávaly počasí, začínají někde okolo 4000 korun. Rožnovská firma Solartec na svém webu navíc kromě běžného ceníku pořádá i výprodejové akce, kde lze občas získat použité panely za mnohem příznivější cenu.
Malé fotovoltaické panely se mnohdy dají objednat i v obchodech s elektronickými součástkami pro amatéry, lepší však jsou specializované prodejny. U nás asi největší a nejznámější je již zmíněný Solartec, který má prodejny i v jiných lokalitách včetně Prahy. K dalším patří například pražský Poulek Solar Co., třeboňský Ecosolar, HiTechSolar z Uherského Hradiště a jiné.
Už při takovém hraní s jedním malým panelem nejspíš brzy zjistíme, že fotovoltaika není jednoduchá záležitost. V obvodu musí být zařazená dioda zabraňující zpětnému vybíjení akumulátoru přes panel za tmy. Především však je nezbytná instalace obvodu, který reguluje nabíjení akumulátoru.
Zručnější a poučenější kutilové, kteří našli v pokusech zalíbení, mohou přikoupit další panely a vytvořit si malou elektrorozvodnou síť. Panely se umisťují na střechy, fasády nebo jen tak na zem. Pro docílení maximální účinnosti je důležitá správná orientace ke Slunci. Panel má směřovat k jihu (některé příručky doporučují desetistupňovou odchylku směrem na západ), v zeměpisné šířce České republiky se za optimální sklon k povrchu považuje 38 stupňů.
V popisovaných případech má rozvod v objektu obvykle napětí 6, 12 nebo 24 voltů a používají se spotřebiče určené pro automobily, lodě nebo kempování. Při plánování počtu panelů je třeba mít na paměti, že prodejci většinou udávají jejich maximální výkon, který dosáhnou jen za ideálních podmínek - tedy téměř nikdy. Myslet je ale nutné i na to, že rozvodná síť musí být dimenzovaná jinak než u střídavého napětí 230 V. Nižší napětí totiž kompenzuje vyšší proud, takže například při použití vypínačů určených na 230 V by docházelo k nadměrnému jiskření, opalování kontaktů nebo by dokonce hrozilo nebezpečí požáru. Totéž platí i o zásuvkách, kabelech a dalších prvcích rozvodu.
Domácí elektrárna na klíč
Přímá spotřeba energie z akumulátoru se většinou používá u malých rekreačních objektů na odlehlých místech, na námořních jachtách nebo tam, kde by zřízení přípojky bylo moc drahé. Někteří uživatelé by ale chtěli mít ze slunce plný komfort - tedy možnost používat jakékoliv spotřebiče určené na 230 V. I to je proveditelné. Stačí do systému zabudovat ještě elektronické zařízení zvané měnič nebo střídač. Ten pak z nízkého stejnosměrného napětí dělá 230 voltů střídavého napětí, jak to známe z rozvodné sítě. Pochopitelně ale měnič něco stojí a část získaného výkonu sám spotřebuje na svůj provoz. Pokročilejší střídače umí komunikovat s počítačem, který zásobují údaji o provozu fotovoltaického systému. Uživatel tak má v případě potřeby dokonalý přehled o tom, kolik energie získal, jaký je stav zařízení a podobně.
Izolovaným fotovoltaickým systémům, které nejsou spojeny s veřejnou rozvodnou sítí, se říká nezávislé nebo také ostrovní. V zahraničí se pro ně používá zkratka SHS (Solar Home Systems). Jejich ceny se podle výkonu a provedení pohybují od několika tisíc korun do stovek tisíc.
Kromě toho je ale možné soukromou sluneční elektrárnu propojit s veřejnými rozvody a přebytky energie prodávat do sítě. Má to tu výhodu, že odpadají drahé akumulátory: FV zařízení svému majiteli vydělává na elektřinu, kterou si naopak kupuje v době, když nesvítí Slunce. Současné zákony totiž zaručují výkup elektrické energie z alternativních zdrojů za poměrně výhodných podmínek. Garantovaná výkupní cena je 13,46 koruny za 1 kWh (bez DPH). Ceny systémů dodaných na klíč jsou v závislosti na výkonu vyčísleny v řádu stovek tisíc až milionů korun. Podle šumperské firmy Konex je návratnost investice do solární elektrárny při využití všech dotací a dalších zvýhodnění sedm až deset let.
Asi není třeba zdůrazňovat, že systém na 230 voltů nebo dokonce dodávající energii do sítě nelze stavět na koleně, ale vyžaduje profesionální provedení. Firmy obvykle po dohodě se zákazníkem postaví takovou domácí elektrárnu na klíč.
Většina fotovoltaických panelů má dnes pevnou nepohyblivou montáž, někteří odborníci však doporučují zařízení, které se otáčí za Sluncem jako slunečnice. Vyšší cenu instalace kompenzuje vyšší výkon po celý den. Odborníci z pražské firmy Polek Solar na svém webu navíc doporučují v takovém případě místo jednostranného panelu použít oboustranný, který využívá i záření odražené od země.
Udávají, že množství vyrobené energie se pak zvýší o 55 procent, sezonně (v létě) dokonce až o 75 procent.
Solární pomoc v praxi
Další možností, jak pro sebe získat energii, kterou zadarmo nabízí Slunce, jsou kolektory pro ohřev vody. V domácnostech připadá okolo 80 procent nákladů za energie na topení a ohřev užitkové vody. Když s tím pomůže slunce, mohou být úspory znát.
S fotovoltaikou má ohřev pomocí kolektorů mnoho společného: nejen zdroj energie na obloze a již zmíněné problémy s akumulací, ale také zásady umístění a orientace. A i tady je potřeba rozlišit nezávazné hraní či drobné kutilské přístroje od trvale instalovaných profesionálních systémů. Zařízení pro ohřev vody totiž také nejsou jen panely na střeše, ale především složité instalace uvnitř budovy s mnoha regulačními prvky. Jejich navrhování a realizace je ještě složitější než u fotovoltaických systémů, protože projektant musí mnohem víc přihlížet k rozměrům a uspořádání domu, ke statice objektu a podobně.
Na rozdíl od hrátek s elektřinou ze Slunce se nejjednodušší systémy pro ohřev vody obejdou prakticky bez jakýchkoliv investic. Pro první pokusy netřeba nic kupovat - už jen černě natřený sud nebo hadice dokáží během slunečného dne vodu uvnitř pořádně rozpálit. Potíž je v tom, že při takovém počasí obvykle horkou vodu nikdo moc nepotřebuje - a do večera zase vychladne. Podobné jednoduché systémy se proto používají zejména pro ohřev zahradních bazénů.
Skutečně významné úspory mohou nabídnout až mnohem komplikovanější zařízení, která umí získávat energii ze Slunce i v chladnějších dnech nebo dokonce při zatažené obloze. Vyznačují se tím, že jsou dokonale tepelně izolovaná, takže získané teplo zase hned nevyzáří, a že mají dva okruhy. V prvním cirkuluje nemrznoucí kapalina mezi kolektorem a výměníkem umístěným ve velké a dobře tepelně izolované akumulační nádrži (solárním zásobníku). Ochlazená se zase vrací do kolektoru. Akumulační nádrž dokáže nashromážděné teplo udržet i po delší dobu. Tak lze mít nejen teplou vodu po celý den, ale u vhodně navrženého systému rovněž přitápět během noci či v přechodných obdobích roku (jaro, podzim). Akumulační nádoba může být vybavena také elektrickým topným prvkem, který pracuje, když je slunce málo. Případně tu je druhý výměník, který odevzdává teplo z jiných zdrojů, například z kotle, z krbové vložky atd. Pokud v něm topíme dřevem, jedná se v podstatě také o využití sluneční energie - jen přeměněné na rostlinná těla.
Komplikovaný systém však samozřejmě nemůže fungovat bez spolehlivé řídící automatiky a velkého množství regulačních prvků. Ale nejen to. "Prvky řízení chodu soustavy jsme schopni podle přání zákazníka zvolit tak, aby pomocí sítě GSM byl informován o funkci svého zařízení s možností hlášení poruch," uvádí web pražské firmy Alter-eko.
To, po jakou část roku se nám podaří slunce zapřáhnout, záleží do značné míry na typu použitých kolektorů. Největší účinnost mají vakuové trubicové kolektory, které pracují i v zimě. Lze je také bez ztráty výkonu umisťovat nejen šikmo, ale na svislé zdi. Jsou však současně také nejdražší: jejich ceny se pohybují od 20 000 do 100 000 korun. Kompromis mezi účinností a cenou představují ploché vakuové kolektory, které dokáží nasbírat nezanedbatelné množství energie i na jaře nebo na podzim či během slunných dnů teplejší zimy.
"Upřednostňujeme návrhy solárních systémů s vakuovými kolektory pro jejich větší účinnost a menší zastavěnou plochu," uvádí firma Alter-eko.
Naproti tomu poměrně jednoduché nevakuované ploché kolektory jsou levné, pro přitápění v chladnějších obdobích roku se však dají použít jen omezeně. Slouží především pro ohřev užitkové vody v letních měsících. Podle údajů společnosti Pražská energetika dokáží solární kolektory ušetřit až 70 procent nákladů na ohřev užitkové vody.
Strategie pro zítřek
Profesionálně dodané zařízení pro solární ohřev představuje investici, která se pohybuje od mnoha desítek tisíc až po stovky tisíc korun. Návratnost záleží na celé řadě okolností, od vývoje cen energií až po tepelné ztráty domu. Existuje také možnost státních dotací a některé firmy garantují odkup zařízení po skončení životnosti. V každém případě jde o investici, která se do budoucna vyplatí víc než leckteré druhy "výhodného" spoření. Nejen kvůli jistotě drahých energií v budoucnosti, ale mimo jiné i proto, že u solárních kolektorů už se nepředpokládá nějaký dramatický technický vývoj a pád cen.
Naopak u fotovoltaických panelů je situace o dost složitější. Současná nízká účinnost a vysoká cena nedají vědcům spát - podle agentury Reuters se dnes do jejich výzkumu hrnou investice stejným tempem jako ještě nedávno do počítačových technologií. V laboratorních podmínkách se už podařilo dosáhnout účinnosti 40 procent, která je srovnatelná s uhelnými nebo jadernými elektrárnami. Místo těžkých panelů se badatelé zaměřují na vývoj lehkých, levných fotovoltaických fólií, které nezatěžují konstrukce domů a půjdou instalovat bez jakýchkoliv stavebních úprav. Podle Anila Sethiho, šéfa švýcarské technologické firmy Flisom, budou na trhu do pěti let.
Při rozhodování o strategii energetických úspor je třeba vzít také v úvahu, že žádný alternativní zdroj neobstojí sám o sobě. Ohřev vody v kolektorech je sice výhodnější než fotovoltaika, teplou vodou ale počítač a televizi nenakrmíme. A co teprve, když slunce nesvítí. Solární energii pak například dokáže vhodně podpořit vítr, který obvykle nejvíc fouká v zamračeném počasí. Podobnou roli může zastat také tepelné čerpadlo.
Tyto technologie mají především smysl v objektech, které jsou dobře tepelně izolované, byly už navržené jako úsporné a provozují se v nich úsporné spotřebiče. Kdo si dnes nechá takový dům postavit (nebo v tomto směru rekonstruuje starý, což je ovšem obtížnější), může z toho mít jednou větší finanční užitek než ze spoření na důchod. n
Slunce nabízí možnost topit i pohánět elektrické spotřebiče - a nejvýhodnější je využít obojí. Dům na snímku vlevo má na střeše fotovoltaické panely i solární kolektory pro ohřev vody. Dolní snímek ukazuje detail fotovoltaického panelu, tedy zařízení, které vyrábí elektřinu čistě, bez hluku a zadarmo.
Jak se mění světlo na elektřinu
Fotovoltaický článek je - laicky řečeno - destička, která produkuje proud, když se na ni svítí. Jde vlastně o velké množství polovodičových diod. Na jejich takzvané hradlové vrstvě (rozmezí mezi polovodivými materiály s různými typy vodivosti) dochází při dopadu světla k vnitřnímu fotoelektrickému jevu - energie záření uvede do pohybu elektrony, které vytvářejí elektrický proud.
Historie fotovoltaiky
Už v 19. století si někteří fyzikové všimli, že při osvětlení určitých kovů (například selénu) vzniká elektrické napětí. Roku 1905 dostal Albert Einstein za vysvětlení tohoto jevu Nobelovu cenu. U kovů však byla účinnost přeměny světla na elektřinu velmi nízká. Teprve objev polovodičů po druhé světové válce dal naději na skutečné energetické využití. První prakticky použitelné solární články byly vyvinuty v Bellových laboratořích v USA roku 1954 a brzy našly uplatnění zejména jako zdroj energie pro umělé družice. Energetická a ekologická krize 70. let pak zájem o ně ještě znásobila.
Jeden z množících se projektů nízkoenergetických domů budoucnosti, které většinu energie získají ze slunce.
AUTOR: Jan A. Novák
AUTOR-WEB: www.ihned.cz
-idé, kteří bydlí ve vlastním domku, by teoreticky nemuseli za energie platit vůbec nic. Přesvědčí nás o tom jednoduchý výpočet. Běžná česká rodina za rok spotřebuje asi 20 000 kWh. Přitom na čtvereční metr plochy dopadá v České republice ze Slunce asi půl kilowattu výkonu. Když to znásobíme průměrnou roční dobou slunečního svitu u nás, dostaneme nejméně 700 kilowatthodin.
I poměrně malý domek přitom jistě disponuje alespoň stovkou čtverečních metrů střech, stěn a trávníků s vhodnou orientací, takže jeho obyvatelé mají za rok k dispozici asi 70 000 kWh. Tedy několikrát víc, než potřebují.
Také další pokračování těchto úvah se může odvíjet velmi příjemným směrem.
Podle údajů Eurostatu je reálná cena elektřiny v Česku asi 240 korun za 100 kWh. Energie dopravená zadarmo sluncem na náš domek by tedy při nákupu ze sítě stála téměř 170 000 korun. Pro jednoduchost ponechme stranou, že domácnosti získávají většinou energii také v jiných formách s jinými cenami. A pokračujme v počítání. Když tedy do zařízení na získání této sluneční energie vložíme 1,7 milionu, splatí se nám po deseti letech - a od té doby bychom topili, svítili, hráli a i jinak si energeticky užívali úplně zadarmo. Ve skutečnosti by výpočet dopadl ještě mnohem optimističtěji, kdybychom do něj mohli přesně zahrnout neoddiskutovatelnou skutečnost, že ceny všech klasických energií vytrvale porostou. A že s rostoucím zájmem o solární technologie se budou tato zařízení vyrábět ve větších sériích, tedy levněji.
Přitom existují hned dvě možnosti, jak sluneční energii získat. Můžeme použít takzvané fotovoltaické (FV, v zahraniční literatuře PV) články, které ze světla dělají přímo elektrický proud. Pro vytápění a ohřev užitkové vody se zase hodí solární kolektory, které ohřívají vodu či jiné teplonosné médium. Oba způsoby jsou čisté, spolehlivé, bezhlučné a nenáročné na údržbu.
Jak prosté, milý Watsone, chtělo by se tedy říci společně se Sherlockem Holmesem, který by jistě vzápětí položil otázku: Tak proč ještě, k čertu, platíme inkaso?
Odpověď je poněkud komplikovanější. Nevyhne se jí však nikdo, kdo se úvahami o využití sluneční energie začne zabývat trochu důkladněji.
Ještě složitější než ústřední topení
První chmury na čele se nám objeví v okamžiku, kdy do výpočtů zahrneme účinnost panelů pro získávání energie ze slunce. Ta je totiž zatím dost nízká. U běžně prodávaných fotovoltaických článků, které přeměňují světlo přímo na elektrický proud, se v současnosti pohybuje okolo 15 procent - z uvedených 70 000 kWh nám rázem zbude něco přes 10 000 kWH. Ani tím ale Jobovy zvěsti nekončí. Elektřinu musíme také skladovat, protože nejvíc jí budeme potřebovat, až slunce zapadne nebo se schová za mrak. Do systému proto bude muset být zapojen také akumulátor a obvody řídící jeho nabíjení. Účinnost běžných olověných akumulátorů sice přesahuje slušných 80 procent, jejich životnost je však poměrně malá: zatímco za stálost výkonu FV panelů většina výrobců ručí dvacet let, nikterak levný akumulátor dožije často i po pouhých šesti letech. To dál zhoršuje ekonomickou efektivnost fotovoltaického systému.
Jen o málo lepší situace je u solárních kolektorů pro topení a ohřev užitkové vody. Existuje jich velké množství typů, které se liší účinností a způsobem využití, jak ještě zjistíme z následujících řádků. S fotovoltaickými panely ale mají společný problém: skladování získané energie. To ostatně zatím zůstává skutečnou Achillovou patou i dalších alternativních zdrojů, například větru.
Energie ze Slunce je také mimořádně náročná na kvalitu a odbornost provedení systému. Mnoho lidí po přečtení oslavných článků na alternativní zdroje získá představu, že si jednoduše koupí solární panely, připojí na ně spotřebiče a začne tak šetřit. Výsledkem často bývá kruté zklamání. Panely jsou jen jedna z mnoha nezbytných součástí systému, jejichž vzájemné propojení laik nezvládne. Hlavně však nízká účinnost a pomalá ekonomická návratnost solárních systémů vyžaduje pečlivou profesionální práci, která musí zajistit bezporuchový provoz na celá desetiletí. Ani ústřední topení nikdo nekupuje v samoobsluze a nezapojuje sám - přitom plnohodnotný solární systém je mnohonásobně složitější.
Což ovšem neznamená, že bychom do věci měli jít bez základních znalostí. I některé odborné firmy totiž mají tendenci manipulovat zákazníka pro ně výhodným směrem - například nabízet řešení či výrobky, na které jsou zavedené, případně u kterých mají výhodné smlouvy s dodavateli, přestože do daných podmínek nebo způsobu využití by se hodilo něco jiného.
Hrátky se sluneční elektřinou
Pokud si chceme s fotovoltaikou jen tak hrát, ve stylu "zkusím, co to umí, dál se uvidí", můžeme si pro začátek pořídit malý panel s maximálním výkonem (tedy výkonem za ideálních podmínek) okolo 13 wattů a napájet jím přes akumulátor třeba světlo u domovního vchodu. Ceny takových jednotek zapouzdřených tak, aby odolávaly počasí, začínají někde okolo 4000 korun. Rožnovská firma Solartec na svém webu navíc kromě běžného ceníku pořádá i výprodejové akce, kde lze občas získat použité panely za mnohem příznivější cenu.
Malé fotovoltaické panely se mnohdy dají objednat i v obchodech s elektronickými součástkami pro amatéry, lepší však jsou specializované prodejny. U nás asi největší a nejznámější je již zmíněný Solartec, který má prodejny i v jiných lokalitách včetně Prahy. K dalším patří například pražský Poulek Solar Co., třeboňský Ecosolar, HiTechSolar z Uherského Hradiště a jiné.
Už při takovém hraní s jedním malým panelem nejspíš brzy zjistíme, že fotovoltaika není jednoduchá záležitost. V obvodu musí být zařazená dioda zabraňující zpětnému vybíjení akumulátoru přes panel za tmy. Především však je nezbytná instalace obvodu, který reguluje nabíjení akumulátoru.
Zručnější a poučenější kutilové, kteří našli v pokusech zalíbení, mohou přikoupit další panely a vytvořit si malou elektrorozvodnou síť. Panely se umisťují na střechy, fasády nebo jen tak na zem. Pro docílení maximální účinnosti je důležitá správná orientace ke Slunci. Panel má směřovat k jihu (některé příručky doporučují desetistupňovou odchylku směrem na západ), v zeměpisné šířce České republiky se za optimální sklon k povrchu považuje 38 stupňů.
V popisovaných případech má rozvod v objektu obvykle napětí 6, 12 nebo 24 voltů a používají se spotřebiče určené pro automobily, lodě nebo kempování. Při plánování počtu panelů je třeba mít na paměti, že prodejci většinou udávají jejich maximální výkon, který dosáhnou jen za ideálních podmínek - tedy téměř nikdy. Myslet je ale nutné i na to, že rozvodná síť musí být dimenzovaná jinak než u střídavého napětí 230 V. Nižší napětí totiž kompenzuje vyšší proud, takže například při použití vypínačů určených na 230 V by docházelo k nadměrnému jiskření, opalování kontaktů nebo by dokonce hrozilo nebezpečí požáru. Totéž platí i o zásuvkách, kabelech a dalších prvcích rozvodu.
Domácí elektrárna na klíč
Přímá spotřeba energie z akumulátoru se většinou používá u malých rekreačních objektů na odlehlých místech, na námořních jachtách nebo tam, kde by zřízení přípojky bylo moc drahé. Někteří uživatelé by ale chtěli mít ze slunce plný komfort - tedy možnost používat jakékoliv spotřebiče určené na 230 V. I to je proveditelné. Stačí do systému zabudovat ještě elektronické zařízení zvané měnič nebo střídač. Ten pak z nízkého stejnosměrného napětí dělá 230 voltů střídavého napětí, jak to známe z rozvodné sítě. Pochopitelně ale měnič něco stojí a část získaného výkonu sám spotřebuje na svůj provoz. Pokročilejší střídače umí komunikovat s počítačem, který zásobují údaji o provozu fotovoltaického systému. Uživatel tak má v případě potřeby dokonalý přehled o tom, kolik energie získal, jaký je stav zařízení a podobně.
Izolovaným fotovoltaickým systémům, které nejsou spojeny s veřejnou rozvodnou sítí, se říká nezávislé nebo také ostrovní. V zahraničí se pro ně používá zkratka SHS (Solar Home Systems). Jejich ceny se podle výkonu a provedení pohybují od několika tisíc korun do stovek tisíc.
Kromě toho je ale možné soukromou sluneční elektrárnu propojit s veřejnými rozvody a přebytky energie prodávat do sítě. Má to tu výhodu, že odpadají drahé akumulátory: FV zařízení svému majiteli vydělává na elektřinu, kterou si naopak kupuje v době, když nesvítí Slunce. Současné zákony totiž zaručují výkup elektrické energie z alternativních zdrojů za poměrně výhodných podmínek. Garantovaná výkupní cena je 13,46 koruny za 1 kWh (bez DPH). Ceny systémů dodaných na klíč jsou v závislosti na výkonu vyčísleny v řádu stovek tisíc až milionů korun. Podle šumperské firmy Konex je návratnost investice do solární elektrárny při využití všech dotací a dalších zvýhodnění sedm až deset let.
Asi není třeba zdůrazňovat, že systém na 230 voltů nebo dokonce dodávající energii do sítě nelze stavět na koleně, ale vyžaduje profesionální provedení. Firmy obvykle po dohodě se zákazníkem postaví takovou domácí elektrárnu na klíč.
Většina fotovoltaických panelů má dnes pevnou nepohyblivou montáž, někteří odborníci však doporučují zařízení, které se otáčí za Sluncem jako slunečnice. Vyšší cenu instalace kompenzuje vyšší výkon po celý den. Odborníci z pražské firmy Polek Solar na svém webu navíc doporučují v takovém případě místo jednostranného panelu použít oboustranný, který využívá i záření odražené od země.
Udávají, že množství vyrobené energie se pak zvýší o 55 procent, sezonně (v létě) dokonce až o 75 procent.
Solární pomoc v praxi
Další možností, jak pro sebe získat energii, kterou zadarmo nabízí Slunce, jsou kolektory pro ohřev vody. V domácnostech připadá okolo 80 procent nákladů za energie na topení a ohřev užitkové vody. Když s tím pomůže slunce, mohou být úspory znát.
S fotovoltaikou má ohřev pomocí kolektorů mnoho společného: nejen zdroj energie na obloze a již zmíněné problémy s akumulací, ale také zásady umístění a orientace. A i tady je potřeba rozlišit nezávazné hraní či drobné kutilské přístroje od trvale instalovaných profesionálních systémů. Zařízení pro ohřev vody totiž také nejsou jen panely na střeše, ale především složité instalace uvnitř budovy s mnoha regulačními prvky. Jejich navrhování a realizace je ještě složitější než u fotovoltaických systémů, protože projektant musí mnohem víc přihlížet k rozměrům a uspořádání domu, ke statice objektu a podobně.
Na rozdíl od hrátek s elektřinou ze Slunce se nejjednodušší systémy pro ohřev vody obejdou prakticky bez jakýchkoliv investic. Pro první pokusy netřeba nic kupovat - už jen černě natřený sud nebo hadice dokáží během slunečného dne vodu uvnitř pořádně rozpálit. Potíž je v tom, že při takovém počasí obvykle horkou vodu nikdo moc nepotřebuje - a do večera zase vychladne. Podobné jednoduché systémy se proto používají zejména pro ohřev zahradních bazénů.
Skutečně významné úspory mohou nabídnout až mnohem komplikovanější zařízení, která umí získávat energii ze Slunce i v chladnějších dnech nebo dokonce při zatažené obloze. Vyznačují se tím, že jsou dokonale tepelně izolovaná, takže získané teplo zase hned nevyzáří, a že mají dva okruhy. V prvním cirkuluje nemrznoucí kapalina mezi kolektorem a výměníkem umístěným ve velké a dobře tepelně izolované akumulační nádrži (solárním zásobníku). Ochlazená se zase vrací do kolektoru. Akumulační nádrž dokáže nashromážděné teplo udržet i po delší dobu. Tak lze mít nejen teplou vodu po celý den, ale u vhodně navrženého systému rovněž přitápět během noci či v přechodných obdobích roku (jaro, podzim). Akumulační nádoba může být vybavena také elektrickým topným prvkem, který pracuje, když je slunce málo. Případně tu je druhý výměník, který odevzdává teplo z jiných zdrojů, například z kotle, z krbové vložky atd. Pokud v něm topíme dřevem, jedná se v podstatě také o využití sluneční energie - jen přeměněné na rostlinná těla.
Komplikovaný systém však samozřejmě nemůže fungovat bez spolehlivé řídící automatiky a velkého množství regulačních prvků. Ale nejen to. "Prvky řízení chodu soustavy jsme schopni podle přání zákazníka zvolit tak, aby pomocí sítě GSM byl informován o funkci svého zařízení s možností hlášení poruch," uvádí web pražské firmy Alter-eko.
To, po jakou část roku se nám podaří slunce zapřáhnout, záleží do značné míry na typu použitých kolektorů. Největší účinnost mají vakuové trubicové kolektory, které pracují i v zimě. Lze je také bez ztráty výkonu umisťovat nejen šikmo, ale na svislé zdi. Jsou však současně také nejdražší: jejich ceny se pohybují od 20 000 do 100 000 korun. Kompromis mezi účinností a cenou představují ploché vakuové kolektory, které dokáží nasbírat nezanedbatelné množství energie i na jaře nebo na podzim či během slunných dnů teplejší zimy.
"Upřednostňujeme návrhy solárních systémů s vakuovými kolektory pro jejich větší účinnost a menší zastavěnou plochu," uvádí firma Alter-eko.
Naproti tomu poměrně jednoduché nevakuované ploché kolektory jsou levné, pro přitápění v chladnějších obdobích roku se však dají použít jen omezeně. Slouží především pro ohřev užitkové vody v letních měsících. Podle údajů společnosti Pražská energetika dokáží solární kolektory ušetřit až 70 procent nákladů na ohřev užitkové vody.
Strategie pro zítřek
Profesionálně dodané zařízení pro solární ohřev představuje investici, která se pohybuje od mnoha desítek tisíc až po stovky tisíc korun. Návratnost záleží na celé řadě okolností, od vývoje cen energií až po tepelné ztráty domu. Existuje také možnost státních dotací a některé firmy garantují odkup zařízení po skončení životnosti. V každém případě jde o investici, která se do budoucna vyplatí víc než leckteré druhy "výhodného" spoření. Nejen kvůli jistotě drahých energií v budoucnosti, ale mimo jiné i proto, že u solárních kolektorů už se nepředpokládá nějaký dramatický technický vývoj a pád cen.
Naopak u fotovoltaických panelů je situace o dost složitější. Současná nízká účinnost a vysoká cena nedají vědcům spát - podle agentury Reuters se dnes do jejich výzkumu hrnou investice stejným tempem jako ještě nedávno do počítačových technologií. V laboratorních podmínkách se už podařilo dosáhnout účinnosti 40 procent, která je srovnatelná s uhelnými nebo jadernými elektrárnami. Místo těžkých panelů se badatelé zaměřují na vývoj lehkých, levných fotovoltaických fólií, které nezatěžují konstrukce domů a půjdou instalovat bez jakýchkoliv stavebních úprav. Podle Anila Sethiho, šéfa švýcarské technologické firmy Flisom, budou na trhu do pěti let.
Při rozhodování o strategii energetických úspor je třeba vzít také v úvahu, že žádný alternativní zdroj neobstojí sám o sobě. Ohřev vody v kolektorech je sice výhodnější než fotovoltaika, teplou vodou ale počítač a televizi nenakrmíme. A co teprve, když slunce nesvítí. Solární energii pak například dokáže vhodně podpořit vítr, který obvykle nejvíc fouká v zamračeném počasí. Podobnou roli může zastat také tepelné čerpadlo.
Tyto technologie mají především smysl v objektech, které jsou dobře tepelně izolované, byly už navržené jako úsporné a provozují se v nich úsporné spotřebiče. Kdo si dnes nechá takový dům postavit (nebo v tomto směru rekonstruuje starý, což je ovšem obtížnější), může z toho mít jednou větší finanční užitek než ze spoření na důchod. n
Slunce nabízí možnost topit i pohánět elektrické spotřebiče - a nejvýhodnější je využít obojí. Dům na snímku vlevo má na střeše fotovoltaické panely i solární kolektory pro ohřev vody. Dolní snímek ukazuje detail fotovoltaického panelu, tedy zařízení, které vyrábí elektřinu čistě, bez hluku a zadarmo.
Jak se mění světlo na elektřinu
Fotovoltaický článek je - laicky řečeno - destička, která produkuje proud, když se na ni svítí. Jde vlastně o velké množství polovodičových diod. Na jejich takzvané hradlové vrstvě (rozmezí mezi polovodivými materiály s různými typy vodivosti) dochází při dopadu světla k vnitřnímu fotoelektrickému jevu - energie záření uvede do pohybu elektrony, které vytvářejí elektrický proud.
Historie fotovoltaiky
Už v 19. století si někteří fyzikové všimli, že při osvětlení určitých kovů (například selénu) vzniká elektrické napětí. Roku 1905 dostal Albert Einstein za vysvětlení tohoto jevu Nobelovu cenu. U kovů však byla účinnost přeměny světla na elektřinu velmi nízká. Teprve objev polovodičů po druhé světové válce dal naději na skutečné energetické využití. První prakticky použitelné solární články byly vyvinuty v Bellových laboratořích v USA roku 1954 a brzy našly uplatnění zejména jako zdroj energie pro umělé družice. Energetická a ekologická krize 70. let pak zájem o ně ještě znásobila.
Jeden z množících se projektů nízkoenergetických domů budoucnosti, které většinu energie získají ze slunce.
Zdroj:HN
Sdílet článek na sociálních sítích
