Ekoproud.cz
Energy Globe diplom

·Jak to funguje?

·Fotovoltaické elektrárny

Slunce

Slunce je obrovský zdroj energie, ročně dopadne na Zemi neuvěřitelné množství energie. Kdyby lidstvo využilo z celkové roční dopadající energie ze Slunce asi jen 0,1 %, pokrylo by celosvětovou spotřebu energie.

Slunce Dráha slunce se v průběhu roku mění

Fotovoltaický článek

Fotovoltaický jev je schopnost polovodičové součástky přeměnit světlo na elektrickou energii.

Fotovoltaický článek je velkoplošná polovodičová součástka schopná přeměňovat světlo na elektrickou energii.

Různé typy fotovoltaických článků

Základní surovinou pro výrobu fotovoltaického článku je křemík. Je několik druhů fotovoltaických panelů, které se liší použitým materiálem a účinností. Jedním z druhů panelů je amorfní křemík napařovaný na solární sklo. Tento amorfní panel má účinnost kolem 8 % a používá se do kalkulaček a podobných zařízení.

Účinnějším typem je panel polykrystalický. Na článku je vidět různorodá struktura křemíku. Účinnost těchto panelů se pohybuje mezi 12,5 a 14 %.

Monokrystalický článek má účinnost od 14,5 do 15 % a stejnorodou strukturu článku.

Polykrystalický článek Monokrystalický článek

Hybridní článek byl vyvinut z obou naposledy zmiňovaných druhů a využívá dobrých vlastností obou.

Nové technologie umožňují jednoduše nanášet fotovoltaické prvky na různé fólie. Zatím nejvyšší dosažená účinnost je kolem 35 % na různých nových prototypech panelů.

Fotovoltaická fólie
  • Amorfní článek – účinnost 4 – 8 %
  • Polykrystalický článek – účinnost 10 – 16,5 %
  • Monokrystalický článek – účinnost 13 – 17 %
  • U monokrystalických článků pro kosmické účely je účinnost 34 %

Vzhledem k ceně a výkonu se stal nejrozšířenějším typem polykrystalický článek.

Účinnost fotovoltaického článku je schopnost přeměnit dopadající světelnou energii na energii elektrickou. To znamená, že čím větší účinnost, tím větší je množství vyrobené energie.

Fotovoltaický panel

Fotovoltaický panel se skládá z několika fotovoltaických článků, které jsou mezi sebou sérioparalelně spojeny. Tyto fotovoltaické články jsou zapouzdřeny do fólie EVA, která propouští světlo. Dále tato fólie chrání články proti krupobití až do rychlosti 150 km/h. A to celé je upevněno v hliníkovém rámu. Na zadní straně panelu se nachází propojovací kabel na odvedení vyrobené energie. Vodiče mají dvojitou izolaci z materiálu, který odolává slunečnímu záření. Na koncích vodičů jsou kontakty, které umožňují rychlé propojení s dalšími panely.

Fotovoltaický panel

Měnič napětí

Měnič napětí pracuje zcela automaticky, přemění vstupující stejnosměrný proud na proud střídavý. Střídavý proud má stejné hodnoty jako elektřina dodávaná od rozvodných závodů.

Měnič napětí

Nosná konstrukce panelů

Panely jsou ukotveny pomocí nosné konstrukce. Nosná konstrukce je odlišná podle typu střechy. Celkové zatížení zařízení na střešní konstrukci nepřekročí 15 kg/m2. Na ploché střechy se panely instalují pomocí přídavných hliníkových trojúhelníkových konstrukcí aby se dosáhlo ideálního sklonu panelů.

Na sedlové střechy se panely připevňují pomocí háků a nosných hliníkových profilů.

Ukotvení panelů na ploché střeše Ukotvení nosných háků a hliníkového profilu Ukotvení panelů na sedlové střeše

Fotovoltaická elektrárna

Fv. elektrárna je tvořena z několika fotovoltaických panelů, které jsou mezi sebou propojeny. Vyrobená energie je vedena vodiči do měniče napětí.

Fotovoltaická elektrárna Fotovoltaické balkony

Komponenty fv. elektrárny

  • Fotovoltaické panely (přeměna světla na elektrickou energii)
  • Nosná konstrukce Fv. panelů (ukotvení panelů k objektu)
  • Vodiče (vedou vyrobenou energii)
  • Měnič napětí (přeměna stejnosměrného proudu na střídavý proud)
  • Ochranné prvky (jističe chrání celé zařízení před poškozením)
  • Elektroměr (měří vlastní vyrobenou energii)
Schématické znázornění fotovoltaické elektrárny

Výhody fotovoltaické elektrárny

Elektřina je zdroj energie, která se dá přeměnit na jiný druh energie. Pomocí elektřiny můžeme svítit, ohřát si vodu, řezat dříví, dívat se na televizi, poslouchat rádio a spoustu dalších věcí.

Výhody fotovoltaické elektrárny jsou:

  • nulové náklady na vstupní energii
  • zisk z prodeje elektřiny
  • garance výkupních cen na dobu 20 let
  • snížení nákladů za elektřinu
  • dotace od státu
  • snížení energetické závislosti
  • zlepšení kvality ovzduší (snížení smogu oproti uhelným el.)
  • jedná se obnovitelný zdroj energie
  • neprodukuje žádné skleníkové plyny
  • neprodukuje hluk ani prach
  • zcela automatický provoz
  • bez údržbový provoz

Umístění fotovoltaické elektrárny

Fotovoltaickou elektrárnu lze umístnit prakticky všude tam, kam dopadá po celý den denní světlo. Aby zisk vyrobené energie byl úměrný vložené investici, tak se panely instalují s orientací na jižní stranu, kam po celý den dopadají sluneční paprsky.

Protože slunce putuje v různých ročních obdobích pod různým úhlem, tak se panely instalují v rozsahu úhlů, který je od 30° do 45°. Ale jsou instalace, kde se panely instalují na fasády objektů pod úhlem 90°.

Schéma ideálního umístnění panelů Podíl vyrobené energie v průběhu roku

Postup stavby fotovoltaické elektrárny

  • rčení místa umístnění Fv. elektrárny
  • Navržení výkonu Fv. elektrárny
  • Schválení připojení Fv. elektrárny rozvodnými závody
  • Vytvoření projektové dokumentace
  • Stavba Fv. elektrárny
  • Revize Fv. elektrárny
  • Žádost o licenci na výrobu elektrické energie
  • Žádost o smlouvu o výkupu elektrické energie
  • Žádost o dotaci
  • Fakturace vyrobené energie
  • Zisk z vyrobené energie

Výhody fotovoltaické elektrárny od firmy EKOPROUD s.r.o.

  • Dodávka Fotovoltaické elektrárny na klíč
  • Navržení optimálního umístnění Fotovoltaické elektrárny
  • Navržení výkonu Fv. elektrárny
  • Navržení kompatibilních komponentů (výkon panelů /výkon měniče)
  • Vyřízení potřebných povoleních s rozvodnými závody
  • Vyřízení žádosti o licenci na výrobu el. energie
  • Vyřízení smluv s rozvodnými závody
  • Energetický audit
  • Vyřízení registrace žádosti o dotaci
  • Pomoc při fakturaci vyrobené energie
  • Servis

Financování – podpora a dotační tituly

OPŽP – prioritní osa 3
Udržitelné využívání zdrojů energie (dotace 40 % celkových způsobilých nákladů)

Daňové úlevy (Zákon č. 586/1992 o daních z příjmů)
Příjmy z provozu OZE jsou osvobozeny od daně ze zisku v roce uvedení do provozu a následujících 5 let.

Garantované výkupní ceny elektřiny podle zákona 180/2005 o obnovitelných zdrojích energie.

·Ostrovní systém

Ostrovní fotovoltaický systém je systém, který se používá v místech, kde není žádná elektřina (chaty, lodě, zahrady atd.)

Tento ostrovní systém funguje následovně: fotovoltaické panely vyrábějí z dopadajícího světla stejnosměrnou elektřinu, která je přes regulátor dobíjení ukládána do baterií k pozdější nebo okamžité spotřebě.

Pomocí měniče napětí lze přeměnit stejnosměrný elektrický proud na střídavý elektrický proud pro klasické spotřebiče na 230V 50Hz.

Ostrovní fotovoltaický systém je vhodné doplnit malou větrnou elektrárnou. V zimních měsících, kdy není intenzita slunce příliš velká, by nestíhaly fotovoltaické panely dobíjet baterie tak, jak by měly. Tento kombinovaný systém je velice spolehlivý.

Ostrovní systém

Jak funguje ostrovní systém?

Fotovoltaické panely vyrábí přes den elektrickou energii, která se přes regulátor dobíjení upraví na takové parametry, aby to co nejvíce vyhovovalo baterii.

Baterie uchovává vyrobenou energii k okamžité nebo pozdější spotřebě. Lze použít spotřebiče na 12V nebo 24V nebo klasické spotřebiče na 230V.

Schéma ostrovního zapojení – místo bez elektrického proudu Schéma ostrovního zapojení i pro spotřebiče na 230V

·Síťový systém – dodávka veškeré vyrobené energie do sítě

Tento systém se liší od ostrovního systému. Síťový systém nemá baterie k ukládání vyrobené energie, ta je vedená do rozvodných sítí, kudy potom putuje ke spotřebičům.

Vyrobená energie, která je dodávána do rozvodné sítě, je vykupována podle cenového rozhodnutí.

Mezi výrobnou elektrické energie a rozvodnou sítí není žádný elektrický spotřebič; vše, co se vyrobí, je z fotovoltaické elektrárny dodáváno do sítě (12 790 Kč/MWh pro elektrárny nad 30kW uvedené do provozu v roce 2009).

Příklad: Pokud elektrárna bude vyrábět 1000W po dobu 10hodin, vyrobí 10kWh. Za těchto 10kWh investor dostane zaplaceno 10kwh × 12,79 Kč = 127,9 Kč. Z tohoto příjmu ale musí zaplatit poplatky za vedení odběrného místa, i když žádnou energii z tohoto místa neodebírá. Tím pádem příjem 127,9 Kč není brán jako zisk, zisk je případný kladný rozdíl příjmů a výdajů za odběrné místo.

Bohužel investor musí počítat se zřízením nové přípojky a měsíčními poplatky za vedení odběrného místa a rezervovaný elektrický příkon, i když v místě není žádný odběr elektrické energie. Tyto poplatky snižují měsíční zisk a prodlužují návratnost investice.

Dodávka veškeré vyrobené energie do sítě

·Síťový systém – zelený bonus

Vyrobená energie z fotovoltaických panelů může být spotřebována ve vlastních spotřebičích, nebo dodána do rozvodné sítě.

Fotovoltaická elektrárna je napojena do současných elektrických rozvodů v domácnosti nebo ve firmě. Zde není nutno vybudovat nové odběrné místo, tím pádem jsou ušetřeny náklady na zřízení nového odběrného místa a měsíční paušály za vedení nového odběrného místa.

To je jedna z výhod zelených bonusů. Druhou výhodou je, že vyrobená energie z fotovoltaické elektrárny je spotřebovávána ve spotřebičích v domácnosti nebo firmě. Přestože vyrobená energie z fotovoltaické elektrárny je spotřebována ve spotřebičích, dostane výrobce zaplacenou i tuto energii za výkupní ceny stanovené Energetickým regulačním úřadem. Výkupní cena zelených bonusů pro zařízení uvedená do provozu po roce 2009 je 11 910 Kč/MWh. Tato výkupní cena je nižší než je výkupní cena u veškeré dodávky energie do sítě, ale výkupní cena za zelené bonusy výhodnější, protože u dodávky do sítě musí investor počítat se zřízením nové přípojky a měsíčními poplatky za toto nové odběrné místo.

Další výhoda zelených bonusů je, že vyrobená energie je zároveň spotřebována ve spotřebičích, tím pádem v odběrném místě se snižuje množství kupované energie a náklady za elektřinu. U zeleného bonusu investor dostane za vyrobenou 1 kWh 11,91 Kč a zároveň, pokud tuto vyrobenou elektřinu spotřebuje, ušetří 1 kWh za kupovanou energii, kterou by zaplatil.

Systém zeleného bonusu

Popis zelených bonusů

Při klasickém odběru energie pokud rozsvítíme klasickou 100W žárovku a necháme ji svítit 10 hodin, odeberme za 10 hodin 1 kWh za 4,48 Kč (tarif D02D).

Klasický odběr energie

Pokud postavíme fotovoltaickou elektrárnu, v tomto odběrném místě bude vyrobená energie z elektrárny putovat do spotřebičů.

Pokud elektrárna bude vyrábět stejných 100W po dobu 10 hodin, vyrobí 1 kWh za 11,91 Kč (zisk), ale vyráběná elektřina bude spotřebována ve svítící 100W žárovce. Odběr energie ze sítě bude nulový. Tím pádem na odběrovém elektroměru se nic nenatočí a nic se nezaplatí. Úspora je v tuto chvíli 4,48 Kč.

Nulový odběr – vlastní spotřeba

Pokud necháme 100W žárovku dále svítit a výkon elektrárny klesne na 50W, budeme chybějících 50W automaticky přicucávat ze sítě (odběrový elektroměr natočí pouze 50W). Pokud to necháme takto 10 hodin běžet, elektrárna vyrobí 0,5kWh (zisk 5,95 Kč = 11,91 Kč × 0,5kWh) a investor zaplatí pouze za odebranou energii 0,5kWh (2,24 Kč = 4,48 Kč × 0,5kWh).

Dokoupení odběru

Pokud výkon elektrárny vzroste na 500W a 100W žárovku necháme stále svítit, v žárovce se z vyrobených 500W spotřebuje 100W a zbylých 400W opustí vaši domácnost (přes čtyřkvadrantní elektroměr, který umí rozpoznat odebranou energii a tu energii, která bude opouštět vaši domácnost).

Pokud to necháme běžet takto 10 hodin, elektroměr odběru nenaměří nic, tím pádem nic nebudete platit, i když svítíte – ušetřili jste 4,48 Kč.

Přebytek energie je automaticky dodáván do sítě

·Vyúčtování vyrobené energie a návratnost investice

Jak se bude vyúčtovávat vyrobená energie

  • 5kWh vyrobeno fotovoltaickou elektrárnou
  • 4kWh dodáno do sítě
  • 1kWh vlastní spotřeby

Zelený bonus za množství elektřiny dodané a vykázané z obnovitelných zdrojů (naměřené čtyřkvadrantním elektroměrem): 4kWh × 11,91 Kč = 47,64 Kč bez DPH.

Zelený bonus za ostatní vlastní spotřebu 1kWh × 11,91 Kč = 11,91 Kč bez DPH. Tj. investor ušetřil 4,48 Kč (nulový odběr ze sítě) a naopak vydělal 11,91 Kč.

Celkem 47,64 Kč + 11,91 Kč = 59,55 Kč bez DPH.

Výpočet návratnosti investice

Uvažujeme režim výkupu energie Zelený bonus.
Každá domácnost si může nechat postavit fotovoltaickou elektrárnu do výkonu 5kW.
Pokud by instalovaný výkon u domácnosti přesáhl 5kW, změnila by se sazba za domácnost na sazbu podnikatelskou.
Podnikatelské subjekty si mohou postavit fotovoltaickou elektrárnu jakéhokoli výkonu.

Dále uvažujeme sazbu pro domácnost.

Každá domácnost může instalovat fv. elektrárnu do výkonu 5kW, pokud rezervovaný příkon jističe bude mít hodnotu u 1 fázového jističe 25A. Většina domácností má hodnotu jističe 3 × 25A. Kdyby domácnosti nebyly omezeny výkonem 5kW, mohly by si postavit elektrárnu o výkonu až 17kW.

Fotovoltaické elektrárny se skládají z fotovoltaických panelů, měniče napětí, elektroměru, který měří vyrobenou elektrickou energii, svodičů přepětí a jističů, kabelů atd.

5kWp elektrárna se skládá z 24 ks panelů o výkonu 210Wp a účinnosti 16,4 %. Nejdůležitějším faktorem fotovoltaických panelů je účinnost – tuto hodnotu však mnoho dodavatelů neuvádí nebo záměrně tají, protože některé levnější panely dosahují účinnosti od 8 % do 12 %

Nejúčinnější panely od firmy Sanyo dosahují účinnosti 17,8 %, bohužel cena za tyto panely je příliš vysoká.

Pokud se ale podíváte na výpočty níže, zjistíte, že to, co ušetříte při nákupu levnějších panelů, ztratíte v ročním zisku. Elektrárnu však stavíte na několik desítek let a tím, že koupíte panely s nižší účinností, se připravujete o zisk.

Výpočet

  • výkon panelu je 210Wp, kde W je watt a p je photon – jednotka intenzity světla
  • plocha panelu je 1500 mm × 990 mm = 1,485 m2
  • další parametry panelu: tloušťka 36 mm, hmotnost 18,5 kg
  • počet panelů 24 × 210Wp = 5,04kWp, celková plocha 35,64 m2
  • intenzita slunečního záření za rok na m2 v oblasti Plzeňska je 1018kWh/m2/rok

Za rok dopadne na panel 1018 kWh × 35,64 m2 = 36281,52 kWh, se započtením účinnosti 16,4 % je elektrárna schopna vyrobit 36281,52kWh × 0,164 = 5950,1kWh. Tato energie putuje z panelů do měniče napětí s účinností 96 %. Pokud budeme počítat maximální ztrátu v kabelech 5 %, bude užitná energie vyrobená elektrárnou rovna 5950,1kWh × 0,96 × 0,95 = 5426kWh.

  • elektrárna ročně vyrobí 5426kWh
  • vypočtený roční zisk z elektrárny je 64623 Kč
  • roční předpoklad vyrobené energie: 5000kWh
  • roční předpokládaný zisk: 59550 Kč

Skutečná vyrobená energie za rok z několika různých elektráren se mění podle oblačnosti v dané oblasti.

  • Kasejovice: 5237kWh/rok
  • Vejprnice: 5307kWh/rok
  • Plzeň: 5197 kWh/rok
  • Mikulov: 5458kWh/rok
  • Praha: 5012kWh/rok

·Příklady instalací

Fotovoltaický balkón

Fotovoltaický systém na výrobu elektřiny umístněný na balkónu panelového domu v Sokolovské ulici 50 na Lochotíně v Plzni.

Popis systému

  • výkon: 609Wp
  • plocha panelů: 4,59 m2
  • rozměry: 4,564 m × 1,007 m
  • hmotnost: 58,1 kg
  • hmotnost nosníku: max. 6 kg
  • hmotnost frekvenčního měniče: 1,4 kg
  • rozměry frekvenčního měniče: 0,242 m × 0,186 m × 0,071 m

Roční průměrné zisky

  • roční vyrobená energie: 650–680kWh
  • roční úspora CO2: 380,6 kg

Ceny elektřiny

  • odebraná energie placená skupině ČEZ (1kWh ˜ 4,20 Kč): 2730 Kč
  • vlastní spotřebovaná energie placená skupinou ČEZ (1kWh ˜ 12,75 Kč): 8287,5 Kč
  • energie prodaná skupině ČEZ (1kWh ˜ 13,45 Kč): 8742,5 Kč

Úspory

  • energie, kterou byste jinak zaplatili skupině ČEZ: 2730 Kč
  • spotřebovaná energie proplacená skupinou ČEZ: 8287,5 Kč
  • celková úspora: 11017,5 Kč/rok

Součásti elektrárny

  • 7 ks fotovoltaických panelů
  • frekvenční měnič napětí
  • elektroinstalační amteriál
  • nosník
  • projektová dokumentace revize
  • licence na výrobu el. energie
  • připojení do sítě
  • elektroměr a ochranné prvky

Cenová bilance

  • celková investice bez dotace: 110 000 Kč
  • 50% dotace státu na výrobu energie z obnovitelných zdrojů: 55 000 Kč
  • dotace města Plzně: 12 180 Kč
  • finální investice: 42 820 Kč
  • návratnost investice: 3,8 let
Fotovoltaická elektrárna instalovaná na balkóně

Rekreační chata

Chata je vzdálená několik kilometrů od možnosti připojení k rozvodné elektrické síti. Jako původní zdroj energie byla použita elektrocentrála.

Nevýhody elektrocentrály

  • vymezený prostor s možností odhlučnění a odvětrávání splodin
  • nepraktičnost – v době potřeby el. proudu nutno startovat a poté vypínat
  • provozní náklady – cena benzínu a oleje, nutná údržba

Výhody

  • asi jen výkon zařízení až 2,5kW

Výhody fotovoltaického zařízení

  • není zapotřebí extra místnost – jen montáž na dobře situovanou stranu střechy
  • v době potřeby el. proudu stačí jen zmáčknout vypínač spotřebiče
  • provozní náklady jen počáteční investice do systému, poté 0 Kč

Nevýhody

  • zatím nejsou známy žádné

Spotřebiče: televize 50W, satelit 50W, video 50W, rádio 20W, osvětlení 350W, vodní čerpadlo 300W, různé elektronářadí ((bruska, vrtačka apod.)

bez názvu 2 ks 50W fotovoltaických panelů 2 ks 120Ah baterií(240Ah) regulátor nabíjení
měnič napětí 1200W (možnost použití spotřebičů do celkového výkonu 1200W) bez názvu napětí naměřené na osvětlěném panelu bez názvu
bez názvu bez názvu

Soukromá chata – vlastní systém

Původní panel plachetnicový 23Wp, 16,3V, 1,4A

Použití na svícení a rádio, v létě na svícení, nebyla-li nízká teplota pro 30 let staré baterie z lokomotiv nebo vagonů. Ve sklepě bylo několik různých druhů baterií.

Různé typy baterií ve sklepě Štítky různých typů baterií Štítky různých typů baterií

V létě se baterie dostatečně dobily přes den, v zimě byla ale příliš nízká teplota a tím pádem velké ztráty. Muselo se šetřit svícením – max. 2,5 hodiny denně. Pokud se dobily baterie přes týden, mohlo se o víkendu svítit normálně.

Poté byl systém rozšířen o 3 panely, každý o 50Wp, 17,3V a 2,9A, zapojené paralelně na regulátor a měnič 220V v jednom. Od této chvíle bylo k dispozici napětí 220V. Baterie ale při odběru 220V nevydržely příliš dlouho. Podařilo se sehnat starou baterii s kapacitou 180Ah. Po dolití, ošetření a nabití baterie bylo všechno v pořádku. Po 3 měsících ale baterie odešla díky častému používání křovinořezu s odběrem 220V, vrtačky a dalších spotřebičů. I tak úspory činily asi 5000 Kč místo koupě nové baterie.

Pak se vyskytla výhodná nabídka pořídit 75Wp panel za pouhých 275 €. Původní cena byla 485 €. Panel byl zapojen na staré baterie, které byly už v tak špatném stavu, že některá z nich občas vytekla.

Aktuální stav

  • plachetnicový panel 23Wp, 16,3V, 1,4A a baterie – použití na rádio a poplašné zařízení, dobíjení mobilů, tužkových baterií a tak různě
Baterie připojená na plachetnicový panel
  • 3 panely o 50Wp, 17,3V a 9A + 8 gelových baterií po 65Ah (paralelně 520Ah, všechny staré baterie byly zlikvidovány), měnič na 230V – použití na spotřebiče s odběrem 230V a 12V svícení
  • 75Wp panel dobíjí 1 baterii z vysokozdvižného vozíku 420Ah – zatím jen jako záložní zdroj při vybití gelových baterií, použito bylo jen jednou v zimě
Schéma zapojení panelů 3 × 50Wp, 75Wp panelu a 25Wp plachetnicového panelu

Fotovoltaický panel (modrý obdélník vlevo na obr.) vyrábí proud, který je pomocí vodičů veden do regulátoru dobíjení (upravuje kolísající hodnotu proudu na konstantní). Z regulátoru jde tento stejnosměrný proud do baterií, kde se ukládá k okamžité nebo pozdější spotřebě (např. v noci nebo při nízkém slunečním svitu). Spotřebič může být zapojen na baterii, ale dochází pak k nekontrolovatelnému vybíjení a baterie může být poškozena – proto se spotřebiče zapojují na regulátor, který ochrání baterii před úplným vybitím. Pokud v baterii klesne napětí pod 11,7V, regulátor odpojí spotřebiče a zabrání dalšímu vybíjení baterie. Jakmile je baterie dobita, opět spotřebiče připojí. Kapacita baterie je většinou zvolena tak, aby k těmto výpadkům nedocházelo.

Dále je na druhé straně umístěn 110W panel, který vyrábí elektřinu pro dvě kůlny. Dříve se dalo v kůlně pracovat dokud bylo venku světlo, pak s emuselo svítit baterkou.

bez názvu bez názvu bez názvu bez názvu
bez názvu bez názvu bez názvu
· © 2009 Ekoproud.cz – všechna práva vyhrazena. Vyrobilo reklamní studio DESTINY.