Začněme obecně. Fotovoltaika je technologie pro přímou přeměnu sluneční energie na elektrickou energii. Dopadem slunečního záření (fotonů) na fotovoltaický panel dochází k pohybu volných elektronů ve struktuře panelu a výrobě elektrické energie. Elektrická energie vyrobená na fotovoltaických panelech prochází do střídače (měniče), který jí mění ze stejnosměrného proudu na střídavý. Srdcem fotovoltaické elektrárny je střídač, obvykle dále komunikuje s baterií, ve které se ukládá nevyužitá vyrobená elektrická energie a řídí další užitečné funkce systému.
Pořízením fotovoltaické elektrárny na rodinný dům lze vyrobit elektrickou energii na běžné spotřeby provozu domu. Největší spotřebou energie rodinného domu je vytápění, následně ohřev teplé užitkové vody (TUV), praní, vaření a ostatní spotřebiče. Vyrobenou elektrickou energií lze nabíjet elektromobil, zvýšit komfort bydlení provozem klimatizací, bazénu, sauny, nebo například výřivky. Po pořízení fotovoltaické elektrárny lze tyto spotřeby v podmínkách České republiky pokrýt vlastní výrobou elektrické energie od března do října, tedy 8 měsíců v roce. Pokud je výroba větší než spotřeba, akumuluje se vyrobená elektřina do baterie a použije v době kdy nesvítí slunce. Další přebytky vyrobené elektrické energie lze prodat do distribuční sítě a již brzy je bude možné využít na jiné lokalitě. V opačném případě se částečně využívá elektrická energie z distribuční sítě.
Dalším podstatným důvodem je soběstačnost v případě výpadku elektrické energie z distribuční sítě. Fotovoltaické elektrárny v tomto případě umí přepnout svůj provoz na tzv. backup režim (nouzový provoz). Obvykle jsou nastaveny, tak, že při takové události jsou definovány kritické spotřebiče, které jsou napájeny během výpadku elektrické energie, aby pokud nedochází k výrobě ze slunce, vydržel provoz na „baterii“ co nejdéle – například se zachová funkční zabezpečovací systém domu, osvětlení, čerpadlo na vodu, vybrané el. zásuvky, nebo připojení k internetu a Wi-Fi router…
Elektrická energie z fotovoltaické elektrárny je v neposlední řadě ekologická. Snižuje závislost na využívaní fosilních paliv, závislost na energii z politicky nestabilních regionů a výrobě elektrické energie z velkých provozně nákladných elektráren. 1 kWp solárních panelů ušetří ročně cca 900 kg emisí CO2.
Fotovoltaickou elektrárnu tvoří fotovoltaické panely, střídač, baterie, kabelové vedení, rozvaděče, jističe a další drobné elektro zařízení.
Na trhu jsou k dispozici fotovoltaické panely různých výkonů, rozměrů a designu (provedení). Kolik elektrické energie fotovoltaická elektrárna vyrobí závisí především na počtu osazených fotovoltaických panelů. Výkon fotovoltaických panelů se udává v jednotkách watt-peak (Wp), jejich součet udává hodnotu kilowatt-peak (kWp). Pokud zvažovaná fotovoltaická elektrárna bude mít například 10 kWp výkon, je schopna v ideálních podmínkách (plném osvitu) vyrobit 10 kW za hodinu (10 kWh). Tato fotovoltaická elektrárna v podmínkách České republiky vyrobí cca 10 MWh elektrické energie ročně.
Střídače / měniče využívané v domácnostech jsou nejčastěji třífázové, asymetrické, hybridní. V systému je obvykle osazen jeden střídač pro všechny 3 fáze rodinného domu. Asymetrický střídač efektivně rozděluje vyrobenou energii mezi jednotlivé fáze rodinného domu a dodává elektrickou energii té části domu, která jí aktuálně potřebuje. Označení hybridní u střídačů pojmenovává funkci, kdy střídač nevyužitou elektrickou energii ukládá do baterie a v případě potřeby jí v reálném čase využívá. Výkon střídače se udává v kilowattech (kW).
Baterie se využívá k uložení vyrobené elektrické energie pro budoucí spotřebu. Bateriové systémy prošly velkou evolucí, současný standardem je technologie LifePO4 – Lithium-železo-fosfátové baterie. Tyto baterie jsou nehořlavé, nevýbušné a nevytékající. Kapacita baterií se udává v kilo-watt hodinách (kWh). K fotovoltaické elektrárně je vhodné využít baterii o velikosti cca 1,5 – 2 násobku kapacity výroby fotovoltaických panelů.
Kabelové vedení je stejnosměrné (DC) mezi fotovoltaickými panely a střídačem, baterií a střídavé (AC) mezi střídačem a domovními rozvody elektrické energie.
V systému propojení fotovoltaické elektrárny je zapotřebí veškeré části odjistit dle legislativních norem, osadit proudovými chrániči, rozvaděči a dalším zařízením, tak aby byl jejich provoz 100% bezpečný.
Instalaci fotovoltaické elektrárny může provádět pouze odborný dodavatel s platnými legislativními certifikacemi. Fotovoltaická elektrárna podléhá před uvedením do provozu a následně během její činností pravidelné elektro revizi.
Fotovoltaické panely se instalují na střechy s orientací na jih, případně východ, nebo západ. Severní orientace není vhodná, protože na tento směr svítí slunce významně kratší dobu a oproti ostatní zmíněným toto umístění není efektivní. Pro celoroční výrobu elektrické energie je vhodné umístit panely ve sklonu 20 % - 45 %. Fotovoltaické panely se propojují kabeláží do obvodů, tzv. strignů. Nejčastěji se využívají 2 stringy. Pokud na střeše může vzniknout zastínění panelů (například komíny, anténami, výklenky) využije se k fotovoltaickým panelům zařízení „optimizér“, které zastíněný panel efektivně odpojí a nedojde k ovlivnění výroby ostatních fotovoltaických panelů, které jsou osvícené.
Na ploché a pultové střechy (se sklonem cca do 10%) se fotovoltaické panely umísťují do speciálních konstrukcí na kterých se fotovoltaické panely osadí do požadovaného sklonu.
Fotovoltaické panely jsou ze střechy propojeny kabelovým vedením se střídačem a baterií v technické místnosti. S ohledem na dlouhou životnost střídače a baterie je zapotřebí, aby byly umístěny v místnosti s nízkou vlhkostí, malou prašností a plusovými teplotami. Při teplotách nad 50° C by docházelo k omezení výkonu střídače omezování jeho výkonu - výroby elektrické energie. Střídač a baterii není vhodné umístit do nezaizolovaných půdních prostorů kde jsou v letních dnech extrémní teploty.
Střídač s baterií je propojen kabely s hlavním domovním rozvaděčem elektrické energie. Toto propojení obsahuje speciální rozvaděče stejnosměrného (DC) a rozvaděče střídavého (AC) vedení, přepěťové ochrany, proudové chrániče, bleskojistky, jištění, uzemnění atd. Aby mohla fotovoltaická elektrárna správně spolupracovat s domem, je v hlavním domovním rozvaděči připojena jako první zařízení na přívodním vedení od elektroměru. V hlavním domovním rozvaděči je zapotřebí dostatek prostoru pro umístění prvního jištění fotovoltaické elektrárny a zařízení smartmeter, které zasílá fotovoltaické elektrárně informace o spotřebě domu na jednotlivých fázích v konkrétní okamžik. Pro fotovoltaické elektrárny požaduje distribuce elektrické energie zapojení HDO (hromadné dálkové ovládání), které v tomto případě umožní distribuční síti výrobnu odpojit od sítě v případě oprav elektrického sítě mimo dům.
Fotovoltaická elektrárny při osvitu slunečním zářením vyrábí elektrickou energii. Výroba na současných fotovoltaických panelech probíhá již od nízké intenzity slunečního záření. Tj. pokud je například mírně slunečno, pološero, fotovoltaická elektrárna i při těchto podmínkách vyrábí elektrickou energii. Při nízkém osvětlení je výroba na částečný výkon, nicméně pro provoz domu velmi cenná. Vyráběná elektrická energie se v první řadě využívá pro spotřeby rodinného domu v daný okamžik. Pokud jsou v daný okamžik spotřeby nižší než výroba, akumuluje se primárně vyrobená energie do baterie. Pokud je baterie plně nabitá, a jsou přebytky nad spotřeby domu, je tato energie zasílána (prodávána) do distribuční sítě. Pokud je naopak výroba nižší než aktuální spotřeba rodinného domu, využívá střídač uloženou elektrickou energii v baterii a tu upřednostňuje před elektrickou energií, nakupovanou z distribuční sítě.
Na střídači lze nastavit tzv. režim „Off-grid“ kdy střídač zamezí možnost zasílání přetoků elektrické energie do distribuční sítě. V tomto případě, pokud dům nemá spotřeby, střídač omezí výrobu na fotovoltaických panelech.
Současné střídače mají možnost provozu na tzv. „backup režimu“ nouzový provoz domu. Pokud v lokalitě domu dojde k výpadku elektrické distribuční sítě a nesvítí v danou dobu slunce, které by vyrábělo elektrickou energii, přepne se systém fotovoltaické elektrárny do backup režimu. Spotřeby domu jsou v tento okamžik napájeny pouze baterií. Majitel fotovoltaické elektrárny si může zvolit jaké elektrické obvody mají zůstat v provozu, tak aby nebyla baterie přetěžována. Může si vybrat způsob aktivace (spouštění) backup režimu. Přepnutí do backup režimu lze manuálně, nebo automaticky. Konkrétní řešení je závislé na způsobu zapojení elektroinstalace v domě.
Provoz fotovoltaické elektrárny lze monitorovat pomocí webového rozhraní, nebo mobilní aplikace. Sledovat údaje o její činnosti, vyrobené a akumulované elektřině, stavu baterie a servisní informace. Kvalitní dodavatel fotovoltaické elektrárny Vám nabídne možnost připojení fotovoltaické elektrárny na vzdálený dohled jejich servisního oddělení pro účely vzdálených konfigurací, supportu a upgrade (aktualizace) software fotovoltaické elektrárny.
S pořízením fotovoltaické elektrárny vzniká majiteli povinnost řady legislativních kroků pro získání oprávnění pro její provoz.
Před pořízením fotovoltaické elektrárny je nezbytné zpracovat její projekt popisující její paramenty, způsob zapojení, umístění, spotřeby objektu, rozsah výroby fotovoltaické elektrárny a další parametry a normy legislativních požadavků.
Požádat o připojení do distribuční sítě (1. krok je tzv. žádost o rezervaci výkonu). Tímto se získá schválení distributora elektrické energie o připojitelnosti fotovoltaické elektrárny do elektrické soustavy. Obvykle jde o formální krok. V ojedinělých případech může připojení přecházet nutnost úpravy distribuční sítě ze strany distributora, a tak k delší lhůtě vyřízení připojitelnosti. Vždy je potřeba přesně zjistit situaci v dané lokalitě. Po realizaci a revizi fotovoltaické elektrárny distributor zajistí její připojení k elektrické síti.
Při pořízení fotovoltaické elektrárny lze získat dotace od Nová Zelená Úsporám. Dotace lze získat na fotovoltaické elektrárny připojení k distribuční síti. Velikost dotace závisí na jejím výkonu, zohledňuje, jestli je včetně akumulace (tj. bateriového systému), nabíječek na elektromobily a je možné získat bonus pro strukturálně postižené region (Karlovarský, Moravskoslezský a Ústecký kraj).
Je možné žádat o dotaci až 205.000,- Kč na výkon fotovoltaické elektrárny, bateriové úložiště a projekt. Dále můžete žádat dotaci až 30.000,- Kč na pořízení dvou nabíjecích stanic na elektromobily a s tím získat kombinační bonus 10.000,- Kč. Pro strukturálně postižené regiony (Karlovarský, Moravskoslezský a Ústecký kraj) NZU připravilo zvýhodnění dalších 10% (z dotace na výkon a akumulaci). Datace Nová Zelená Úsporám vyplácí žadatelům po realizaci fotovoltaické elektrárny a doložení provedeného stavu.
Správný dodavatel fotovoltaické elektrárny svým zákazníkům veškeré administrativní kroky zajistí.
Instalace fotovoltaické elektrárny trvá zpravidla 2-3 dny. Dodavatel zajistí venkovní instalace, kabelové vedení, osazení technologie v technické místnosti a její propojení do elektrické soustavy rodinného domu. Správné zapojení fotovoltaické elektrárny musí být potvrzeno revizní zkouškou akreditovaného revizního technika.
Správný dodavatel majitele fotovoltaické elektrárny seznámí s jejími funkcemi, nastaví její provoz dle potřeb domácnosti a poskytuje následnou technickou podporu pro její hladký provoz. Při instalaci naší fotovoltaické elektrárny nás velice potěšilo, že její realizaci měl pod dohledem šéf technického oddělení. Instalace proběhla hladce a mohli jsme s ním probírat veškeré naše dotazy. Náš dodavatel provedl ukázkově čistou práci, po instalaci vše uvedli do původního stavu a uklidili po sobě.
Po objednání fotovoltaické elektrárny dodavatel nejprve vyhotoví projekt. Dle našich zkušeností je projekt hotový cca za 14 až 30 dní. Následně dodavatel podá žádost o dotace NZU a současně u distributora el. energie žádost o rezervaci výkonu fotovoltaické elektrárny. Ze zkušeností víme, že tyto kroky lze vyřídit cca za jeden měsíc od podání.
Instalace může proběhnout po vyřízení kroků výše a standartně se jedná o dva až tři dny. Po instalaci dodavatel zajistí revizi hotového díla a může se požádat distribuce el. energie o připojení k distribuční síti. Tento krok se nazývá První paralelní připojení (tzv. PPP). Obvyklá lhůta vyřízení PPP je zhruba 30 dní.
Celkové dokončení FVE od objednání do předání k plnohodnotnému používání tedy trvá cca 3-4 měsíce. Náš dodavatel celou realizaci zvládl v termínu pod 3 měsíce od objednání, nicméně velmi záleží na rychlosti vyřízení úřady.
Loňský boom poptávky po fotovoltaice přinesl i velmi nepříjemné situace pro mnohé zákazníky, kteří si elektrárny objednali. Medii a sociálními sítěmi proběhly zprávy o velkém množství poškozených zákazníků, kteří zaplatili vysoké zálohy, a i rok po objednání nemají dílo hotové. Proto doporučujeme pečlivě zvážit výběr dodavatele!
Doporučujeme zvolit dodavatele z vašeho regionu. Tím vyhnete komplikované logistice. Regionální dodavatel zná specifika lokáních úřadů a zpravidla má s nimi navázaný intenzivní osobní kontakt. Nám to velmi pomohlo mít rychle schválené dokumenty před instalací. Náš dodavatel nás průběžně informoval o dílčích krocích na úřadech a měl pro nás rezervované komponenty elektrárny ode dne objednání. Jednotlivé zálohové platby za realizaci jsme platili v odpovídajících částkách za odvedenou činnost. Když čteme, jak někteří zhotovitelé požadují zálohy ve vysokých desítkách procent celkové částky, nestačíme kroutit hlavou.
Hodně nás zajímalo, jaké jsou možnosti následného servisu fotovoltaické elektrárny. Líbí se nám odborné poradenství našeho zhotovitele, možnosti budoucího rozvoje naší elektrárny a celkově zákaznická podpora, tak jak jí poskytují.
Jak velkou fotovoltaickou elektrárnu vybírat nám poradil náš dodavatel. Vysvětlil nám, podle jakých parametrů máme posuzovat co je pro nás vhodné řešení (velikost výroby, velikost akumulace, spotřeby elektrické energie, cena investice, možnosti dotací, životnost systému elektrárny, zhodnocení nemovitosti, …)
Náš dodavatel nám věnoval dostatek času a vysvětlil všechny okolnosti, které nebyly automaticky zřejmé.
V první řadě jsme probrali spotřeby elektrické energie v našem rodinném době a jejich vývoj v letech. Fotovoltaická bude sloužit desítky let, proto jsme při diskuzi nad potřebným výkonem zohlednili naše očekávání spotřeby elektřiny v čase. Významným finančním nákladem v provozu rodinného domu je vytápění a ohřev teplé užitkové vody (TUV). Před pořízením fotovoltaické elektrárny jsme používali na topení a ohřev TUV výhradně kondenzační plynový kotel. Od doby, co vlastníme fotovoltaickou elektrárnu používáme k plynovému kotli ještě elektrický, který jsme schopni na topení využívat v jarní a podzimní měsíce a tím jsem téměř o 30 % snížili roční spotřebu plynu. Spotřeba teplé užitkové vody je velmi specifická každé domácnosti. V naší čtyřčlenné rodině preferujeme sprchování oproti koupání ve vaně. Ohříváme vodu primárně elektrickým bojlerem o objemu 180 l vody. Za loňský rok jsme na ohřev vody ušetřili 185 m3 plynu, což pro nás finančně znamenalo další úsporu 8.700,- Kč.
Zvažovali fotovoltaickou elektrárnu o výkonu 7,38 kWp (18 fotovoltaických panelů o výkonu 410 Wp), ale díky získaným informacím jsme vybrali variantu 9,84 kWp (24 fotovoltaických panelů 410 Wp). Za loňský rok jsme vyrobili 10,2 MWh vlastní elektrické energie. Při naší ceně 4,77 Kč / 1 kWh jsem za tento rok ušetřili 48.654,- Kč.
Pořízení naší fotovoltaické elektrárny stálo celkem 492.536,- Kč a po dokončení projektu jsme získali dotaci Nová Zelená úsporám 205.000,- Kč. Naše vlastní investice tedy byla 287.536,- Kč. Při současných cenách elektrické energie je naše návratnost menší než 5 let.
Byli jsme informování, že po uplynutí 12-15 let bude potřeba v systému fotovoltaické elektrárny obměnit střídač a baterii. Počítáme již tedy s budoucím nákladem cca 200.000,- Kč, abychom tuto elektrárnu mohli provozovat celkově 30 let.
Návratnost investice do fotovoltaické elektrárny je individuální a odvíjí se od konkrétních potřeb a zvyků vlastníků rodinného domu.
My již dnes nepřemýšlíme, jak snižovat spotřebu elektrické energie, ale jak jí maximálně využívat během dne, kdy svítí slunce a vyrábíme vlastní. Ve večerních hodinách a ve dnech kdy nesvítí slunce nám většinu spotřeby pokrývá vlastní vyrobená elektřina akumulovaná v baterii.
Dnes po více než 2 letech provozování fotovoltaické elektrárny vidíme její pořízení jako jednoznačně zdařilou investici. Dejte si záležet na výběru správného dodavatele, abyste se vyhnuli průtahům v její realizaci a navyšování pořizovací ceny. Dnes se díváme na střechy rodinných domů v našem okolí, je to pro nás další ujištění, že jsme se rozhodli včas a správně.