Malé elektrárny na střeše
Využívání sluneční energie vykazuje vzestupný trend – je zcela lhostejno, zda pro ohřívání užitkové vody, jako doplněk k topení nebo k výrobě elektrického proudu. Solární energie patří mezi nevyčerpatelné zdroje energie. Dopady na životní prostředí jsou při jejím získávání minimální. Množství využitelné energie závisí na klimatických podmínkách na jednotlivých částech zemského povrchu. Dobré využití se nachází nejen v oblastech s dlouhým svitem (solární kolektory), ale i v oblastech s vyšší nadmořskou výškou (fotovoltaické moduly).
Podmínky pro sluneční programy
I když se zdá, že osvěty není mezi lidmi stále dost, je nesporné, že solární programy nacházejí u dnešních stavebníků stále častější uplatnění. Jaké jsou optimální podmínky pro použití slunečních programů na střeše? Je to:
- vhodná lokalita (optimální průměr délky slunečního svitu, klimatické podmínky),
- orientace budovy (pro maximální využití je nutná orientace střechy na jih; každý odklon snižuje procento využití a vynucuje si úpravu systému),
- sklon střechy (u solárních kolektorů je nejvhodnější sklon 40° vůči vodorovné rovině, u fotovoltaických modulů je to 10° až 50°),
- technické řešení a odborné zpracování systému (délka rozvodů, tepelná izolace a ochrana kolektoru proti větru),
- poloha objektu,
- úroveň tepelné izolace celého objektu,
- kvalita pravidelné údržby.
Při rozhodování je třeba si uvědomit, že solární program bude vždy pouze jako doplňkový zdroj energie. V případě solárních kolektorů je nutné brát jako základní zdroj tepla kotel na plyn, tuhá paliva nebo kotel elektrický a u fotovoltaických modulů je nutné mít objekt napojen na elektrickou síť.
Solární program zahrnuje v podstatě dva druhy systému pro využití sluneční energie.
- Solární kolektory (RSK) – sluneční energie se využívá pro ohřev teplé vody, která se dále používá pro mytí, praní nebo vytápění domu.
- Fotovoltaické moduly( RPV) – sluneční energie se mění na energii elektrickou, fotovoltaické moduly vyrábějí stejnosměrný proud.
Solární kolektory
Nejběžnějším způsobem využití solárního kolektoru v České republice je ohřev teplé vody, používané k mytí, do automatické pračky nebo do bazénů (pokrytí nákladů může být u vnitřních bazénů až 50 %, u venkovních i vyšší).
Princip systému spočívá v tom, že v solárním kolektoru se ohřívá teplonosné medium (nemrznoucí směs), které dále protéká regulační stanicí, řídící průtok a teplotu. Do regulační stanice vedou teplotní čidla z kolektoru i ze zásobníku.
V případě, že klesne teplota v zásobníku o 5 °C pod nastavenou hodnotu, čerpadlo spustí oběh ohřáté kapaliny, až se teplota v zásobníku dostane na požadovanou hodnotu. Teplota v zásobníku je nastavena běžně na 60 °C s teplotním spádem na 45 °C / 50 °C. Teplota media v systému se pohybuje okolo 120 až 150 °C. Systém je chráněn proti přehřátí tak, že čerpadlo spustí oběh v případě, že teplota kolektoru stoupne za mezní hodnoty. Po regulaci teplot se vypne.
Méně častou formou je solární vytápění celého domu. Vytápění probíhá v chladném období (jaro, podzim, zima), kdy je jeho účinnost omezena délkou denního osvitu. Pro takovou formu je velmi důležitý výběr lokality a pro zvýšení účinnosti je nutno použít větší akumulační nádoby, než je tomu pouze u ohřevu užitkové vody. S tím je potřeba počítat již v době projektování objektu, aby se vytvořil dostatečný prostor pro jejich umístění.
Fotovoltaické moduly
Fotovoltaické moduly převádí sluneční energii na energii elektrickou, moduly vyrábějí stejnosměrný proud. Proud v obvodu vzniká pouze při dostatečném osvícení plochy modulu světelným zářením. To znamená, že v době, kdy světelné záření na modul nepůsobí, je třeba mít k dispozici záložní zdroj energie. Z toho vychází i principy pro využití fotovoltaických modulů, které jsou dva, a to:
- kumulování energie do záložního zdroje – systém využívá stejnosměrné napětí pro dobíjení akumulátoru, který je vložen do obvodu; vnitřní rozvody musí být přizpůsobeny stejnosměrnému napětí a odběr musí zohledňovat kapacitu akumulátoru. Tento princip je vhodný pro oblasti bez centrální rozvodné elektrické sítě nebo v případech, kdy je z libovolných důvodů potřebný stejnosměrný proud. Fotovoltaický článek pak tvoří nabíjecí soustavu mezi rozvodnou elektrickou sítí a akumulátorem.
- propojení s rozvodnou sítí – celý systém je propojen s rozvodnou elektrickou sítí pomocí DC/AC měniče, který transformuje stejnosměrný proud na střídavý o napětí 230V/50Hz; střídavý proud se vrací do rozvodné sítě. Domácnost tak využívá normálně proud z rozvodné sítě a od samotného odběru se odečítá proud vyrobený z fotovoltaického modulu. Výkupní cena elektrické energie je vyšší než cena za odkupovanou elektrickou energii ze sítě.
Fotovoltaické moduly mají vyšší účinnost při nižších teplotách a účinnost neklesá v zimním období, což je značný rozdíl oproti klasickým solárním kolektorům. Garantovaná účinnost modulů je i po dvaceti letech min. 80 %.
Na území České republiky je využití fotovoltaických článků zatím stále v začátcích. Důvodem je hlavně relativně vysoká pořizovací cena vůči výkupním cenám vyrobené elektřiny, a tím pomalá návratnost vložených investic. Pomoc by však mohl i stát novou koncepcí pro nakládání s energií z obnovitelných zdrojů. To se týká hlavně stanovení výhodných výkupních cen energií.
Kompaktní a estetický celek
Solární technika není jenom funkční, ale také atraktivně integrovaná do střechy domu. Někteří výrobci (například společnost Roto, stavební elementy, s.r.o.) nabízí jak solární kolektory, tak i fotovoltaické moduly, které se designem hodí a svými rozměry jsou kompatibilní se střešními okny. Solární kolektory odpovídají ve svých rozměrech buď jednomu střešnímu oknu, nebo přesně velikosti dvou vedle sebe umístěných oken. Konstrukce kolektorů také zohledňuje, zda prvky solárního programu přichází do sestavy s okny, která mají, nebo naopak nemají zateplení (např. Roto WD). Výrobce nabízí i fotovoltaické moduly – rovněž ve stejném formátu.
Tak se může „solární elektrárna“ kombinovat libovolně a flexibilně se střešními okny. Barevná rozmanitost krycích rámů je stejná jako u střešních oken a sahá od mědi, přes titanzinek, až ke všem barvám RAL. Jednotný vzhled střechy je tak vždy zajištěn.
Také způsob montáže kolektorů odpovídá způsobu montáže střešních oken. Celý solární systém se montuje do střešní konstrukce, vzniká úspora střešní krytiny, systém je lépe chráněn proti klimatickým vlivům, a tím se zvyšuje i jeho účinnost.
Podíl solární energie na celkovém trhu s energií je zatím zanedbatelný. Dá se však předpokládat, a vše tomu nasvědčuje, že tyto technologie budou využívány ve stále větší míře. Česká republika se totiž zavázala v rámci EU významně zvýšit podíl energie z obnovitelných zdrojů, a to na 8 % do roku 2010. A právě získávání elektrické energie ze Slunce má i další významný ekologický aspekt – probíhá totiž v době energetických špiček (během dne), a tím umožňuje snížit výkon tepelných elektráren, které tvoří ekologickou zátěž.
Jitka Linhová
Obrázky: Roto stavební elementy, s.r.o
Roto Bauelemente Vertriebs GmbH
