Ako funguje fotovoltaická inštalácia

Fotovoltaická inštalácia je v súčasnosti jedným z najefektívnejších a najužitočnejších spôsobov využívania obnoviteľnej energie. A to najmä z dôvodu neustále rastúcich cien. V našom článku sa pozrieme na to, ako tieto fotovoltaické inštalácie fungujú a z čoho sa skladajú. Dozviete sa aj užitočné praktické informácie ohľadom tejto technológie.

Čo je fotovoltika

Fotovoltika je technológia, ktorá umožňuje meniť svetlo na elektrickú energiu. V podstate ide o využitie fotoelektrického efektu, ktorý v 19. storočí objavil francúzsky vedec Alexandre-Edmond Becquerel. Tento efekt spočíva v tom, že keď sa svetlo dostane na určitý materiál (ako je napríklad kremík), spôsobí to uvoľnenie elektrónov, ktoré následne vytvárajú elektrický prúd. Výsledkom je vznik napätia, ktoré môže byť použité pre napájanie rôznych zariadení.

Základnými stavebnými blokmi tejto technológie sú fotovoltické bunky, ktoré sa najčastejšie vyrábajú z kremíka (polovodičový materiál) – výborne absorbuje svetlo. Viac fotovoltaických buniek spojených dohromady tvorí fotovoltaický panel, ktorý môže byť umiestnený na streche budovy alebo inom slnečnom mieste.

Výhody

Fotovoltaické panely majú množstvo výhod. Medzi základné a najdôležitejšie patria:

• • sú ekologické,
  • majú veľmi dlhú životnosť,
  • produkujú elektrickú energiu aj pri slabom slnečnom svetle,
  • ich cena sa neustále znižuje.

Z čoho sa skladá fotovoltaická inštalácia?

Fotovoltaická inštalácia sa skladá z viacerých komponentov, ktoré spolupracujú na výrobe elektrickej energie z fotónov slnečného žiarenia. Hlavné súčasti fotovoltaickej inštalácie sú nasledovné:

• Solárne panely (fotovoltaické moduly) – slúžia na prijímanie slnečného žiarenia a jeho premenu na elektrickú energiu. Majú polovodičovú štruktúru.
  
• Invertor (striedač) – slúži na premenu DC (striedavého prúdu) získaného z panelov na AC (premenlivý prúd), ktorý je vhodný pre bežné použitie v domácnostiach a komerčných budovách.
  
• Batérie – slúžia na uskladnenie energie z panelov, aby bola k dispozícii aj počas oblačných alebo nočných dní. Prirodzene, batérie sa používajú najmä v samostatných fotovoltaických systémoch, ktoré nie sú pripojené na sieť (off-grid inštalácia).
  
• Zariadenie na obmedzenie prebytkov – slúži na kontrolu výkonu, ktorý sa posúva do siete a môže sa použiť na obmedzenie alebo zastavenie posielania prebytočnej energie do siete.
  
• Prepäťová ochrana – minimalizuje riziko poškodenia elektrických zariadení a zvyšuje celkovú bezpečnosť inštalácie.
  
• Montážny systém – slúži na upevnenie panelov na strechu alebo plochu.
  
• Káble a prepojovacie prvky – slúžia na spojenie jednotlivých súčastí inštalácie a na prenos elektrickej energie z panelov do invertora a z neho do domácnosti alebo siete.

Okrem týchto hlavných súčastí je fotovoltaická inštalácia vybavená aj monitorovacím a riadiacim systémom, ktorý umožňuje sledovať výkon a stav systému.

Typy inštalácií On-grid, Off-grid a Hybrid

Poznáme tri typy inštalácií fotovoltaických panelov – On-grid, Off-grid a Hybrid. Líšia sa v tom, ako sú pripojené k elektrickej sieti a ako sa využíva vyrobená energia. Každý z týchto typov má svoje výhody a nevýhody a môže sa prispôsobiť konkrétnym potrebám či okolnostiam používateľa.

On-grid inštalácia

Táto inštalácia je pripojená k verejnej elektrickej sieti a slnečné panely sú navrhnuté tak, aby produkovali energiu pre domácnosť a ak je to potrebné, dodávali energiu do siete. V prípade nedostatku energie z panelov, domácnosť si môže energiu ťahať z elektrickej siete. Problém môže nastať iba pri výpadku elektrickej siete a v prípade, že nie je systém pripojený na batériu.

Off-grid inštalácia

Inštalácia nie je pripojená k verejnej elektrickej sieti. Slnečné panely sú navrhnuté tak, aby dodávali energiu pre domácnosť a ak nie je dostatok energie z panelov, môže byť použitý záložný zdroj energie – batéria. Hlavnou nevýhodou je, že inštalácia si vyžaduje väčšiu investíciu do systému ukladania energie. Systém batérií musí byť totiž dostatočne veľký, aby mohol zabezpečiť dodávku energie aj v období, keď slnečné svetlo nie je k dispozícii dlhšiu dobu.

Hybrid inštalácia

Ide o kombináciu on-grid a off-grid inštalácie. Solárne panely sú pripojené k verejnej elektrickej sieti a môžu dodávať energiu do siete, ale zároveň môžu byť použité aj na nabíjanie batérie, ktorá dodáva energiu v prípade výpadku siete. Vďaka tomuto riešeniu je možné zvýšiť vlastnú spotrebu vyrobenej energie, a tým zvýšiť výnosnosť investície.

Sú nejaké prekážky fotovoltaickej inštalácie?

• Náklady – fotovoltaické inštalácie môžu vyžadovať vysoké začiatočné investície. Avšak, vzhľadom k tomu, že ceny solárnych panelov sa v posledných rokoch znížili, investícia sa v priebehu niekoľkých rokov vráti.
• Dostupnosť slnečného žiarenia – v oblastiach s nízkou slnečnou intenzitou môže byť výkon fotovoltaických panelov nižší.
• Priestorové obmedzenia – fotovoltaické inštalácie si vyžadujú určitý priestor pre umiestnenie panelov.
• Regulačné obmedzenia – v niektorých oblastiach môže byť náročné získať povolenie na inštaláciu fotovoltaických panelov kvôli miestnym regulačným obmedzeniam.
• Integrita budovy – pri inštalácii fotovoltaickej inštalácie na strechu môže byť niekedy potrebné zmeniť integritu budovy/strechy.

Čo sa deje s prebytkom vyrobenej energie?

Bohužiaľ, na Slovensku takto vyrobenú elektrickú energiu nie je možné predať. Avšak v prípade prebytku existujú aj ďalšie zaujímavé spôsoby ako ju využiť. Jedným z najčastejších spôsobov je uloženie energie do batérií pre neskoršie použitie.

Ďalšou možnosťou je jej využitie na ohrev vody, čím sa znižuje potreba energie z iných zdrojov. V tomto smere je najobľúbenejším riešením kombinácia fotovoltaického systému a tepelného čerpadla. Prirodzene, výhodnou možnosťou je aj jej využitie na prevádzku klimatizačných zariadení, ktoré sú energeticky pomerne náročné.

V niektorých krajinách existujú aj virtuálne batérie, ktoré umožňujú ukladanie prebytkovej energie na diaľku a jej následné využitie v rôznych oblastiach, vrátane industriálneho a komerčného sektora. Tento spôsob využitia prebytku energie však vyžaduje pokročilú technológiu a špeciálne zariadenie.

Koľko vás bude stáť fotovoltaická inštalácia?

Cena fotovoltaickej inštalácie závisí na mnohých faktoroch, vrátane veľkosti inštalácie, typu modulov, kvality komponentov, nákladov na inštaláciu a ďalších. Preto cenu nie je možné presne určiť bez podrobnejšieho preskúmania konkrétnych podmienok a požiadaviek. Pamätajte ale na to, že na Slovensku je možnosť požiadať o vládnu dotáciu, ktorá výslednú cenu zníži.

Aké zariadenia sa dajú zapojiť?

Jednou z najobľúbenejších možností je už zmienené spojenie so systémom tepelného čerpadla. Toto riešenie umožňuje efektívne využitie solárnej energie nielen na výrobu elektrickej energie, ale aj na ohrev vody pre domácnosť a kúrenie.

Priamo zo solárnych panelov je tiež možné napájať elektrické zariadenia súvisiace s bežnými prevádzkovými nákladmi, ako sú napríklad osvetlenie, klimatizácia, ohrev vody, elektrické spotrebiče v domácnosti, počítače, televízory a podobne.

V prípade, že je fotovoltaická inštalácia zapojená do verejnej siete, môžete ju použiť aj na elektrické spotrebiče, ktoré majú väčší výkon, ako napríklad elektrické píly, brúsky, sústruhy a podobne.

Údržba a životnosť

Mnohí majú predsudky voči fotovoltaike. Myslia si, že solárne panely je nutné často umývať, opravovať a odstraňovať z nich sneh. Ale je to naozaj pravda? Nie. Fotovoltický systém je v skutočnosti takmer bezúdržbový. Nemá žiadne pohyblivé časti, takže je odolný proti poruchám. Tým pádom nevznikajú žiadne ďalšie náklady. Panely netreba čistiť ani odstraňovať sneh. Nečistoty opláchne dážď a sneh sa zosype dolu vplyvom gravitácie.

Pokiaľ ide o životnosť fotovoltaickej inštalácie, solárne panely majú veľmi dlhú životnosť a môžu bezproblémovo fungovať 25-30 rokov alebo dokonca viac. Vo všeobecnosti sa uvádza, že po 30 rokoch používania klesne účinnosť solárnych panelov na 82 %. Jediným miernym obmedzením sú batérie, ktorých životnosť závisí od ich typu a používania.