Kedy dať prednosť fotovoltike a na čo je vhodnejšia fototermika?

28.04.2021, Štefan Kuča | Materiály, technológie, konštrukcie

Sú dva základné spôsoby využívania slnečnej energie: fotovoltiku slúžiacu na dodávku elektriny a fototermiku produkujúcu teplo. Zjednodušene možno povedať, že fotovoltické panely zhotovujú elektrinu a termické slnečné kolektory zasa teplú vodu.

Efektívnosť premeny slnečného žiarenia na teplo a návratnosť oboch zdrojov sa pri terajších zariadeniach značne líši. Pri výrobe teplej vody vychádza fototermika viac ako štvornásobne výhodnejšie a aj jej životnosť je oveľa vyššia. Kým investície do fototermiky sa počas jej životnosti vrátia vyše trojnásobne, pri fotovoltike je to iné a majiteľ môže byť rád, ak sa bez dotácie dostane k jednoduchej návratnosti. Výhodou fotovoltiky je jej široké použitie, nielen na výrobu tepla a teplej vody. Navyše technologický pokrok, najmä v oblasti úschovy energie, napreduje a zvyšuje efektívnosť tohto využitia.

• Rodinný dom s nainštalovanými fotovoltickými panelmi

---

Pôžička na fotovoltiku sa neoplatí

"Domácnostiam sa určite neoplatí zobrať si pôžičku na fotovoltické zariadenie a myslieť si, že z ušetrenej sumy za elektrinu ročne možno úver splácať. Občania nemôžu prebytky elektriny dodávať sami do siete a zarábať na tom. Čiastočným riešením je služba tzv. virtuálnej batérie, ktorú ponúkajú niektorí dodávatelia elektriny. Tá umožňuje započítať odobranú a dodanú elektrinu zo siete," hovorí Alfréd Gottas, riaditeľ spoločnosti Thermo|Solar Žiar, ktorá vyrába slnečné kolektory.

Ďalšou možnosťou zvýšenia efektívnosti je podľa neho uskladňovanie elektriny v batériách, ktorých slabinou však je, že sú ešte stále drahé a majú nízku, obmedzenú životnosť. Inak je to v prípade veľkých producentov elektriny z fotovoltiky, keď výhodnosť a celková ekonomika závisí od dotovaných cien.

Ak teplá voda, tak zo slnečných kolektorov

Ekonomická zmysluplnosť fotovoltického systému v bežnej domácnosti je často podmienená tým, že vyrobenú a nespotrebovanú, unikajúcu elektrinu treba presmerovať do ohrevu teplej úžitkovej vody (TÚV). Vynára sa však otázka: prečo rovno nenainštalovať zariadenie, ktoré ročne pokryje 50-70 percent energie na ohrev TÚV v domácnosti a ušetrí tak 1 500 až 2-tisíc kilowatthodín (kWh) energie na ohrievanie vody? Pritom používa kolektory so životnosťou vyše 40 rokov a navyše zhotovené na Slovensku?

Takýto solárny termický systém s tromi kolektormi typu TS 300 a 300-litrovým zásobníkom stojí aj s montážou na kľúč približne 2 700 eur (po odrátaní dotácie 1 750 eur z aktuálneho podporného programu Zelená domácnostiam). Správne namontovaný solárny systém pre ohrev vody nevyžaduje údržbu.

• Rodinné domy s nainštalovanými slnečnými kolektormi

---

 

Koľko vyrobí jeden inštalovaný kilowatt-peak

Jeden inštalovaný kWp (Wp, watt-peak je miera nominálneho výkonu panela v laboratórnych, ideálnych testovacích podmienkach), čo sú tri-štyri fotovoltické panely, môže v podmienkach SR ročne vyprodukovať približne tisíc kWh. Fotovoltické systémy na štandardných rodinných domoch dokážu však reálne využiť menej ako polovicu, niekedy len jednu tretinu z množstva elektrickej energie, aké sa teoreticky dá vyrobiť.

Dôvodom je to, že domácnosť má nízku alebo nulovú spotrebu v čase, keď by fotovoltické panely mohli dodávať najviac elektriny. Takže prať, sušiť, variť, žehliť, chladiť v chladničke, sledovať TV a svietiť v priebehu slnečného dňa pre pracujúcich rodičov so školopovinnými deťmi nemusí byť jednoduché.

Výnimkou je klimatizácia, ktorá je "žrútom" energie v čase najintenzívnejšieho svitu, ale to značne závisí od polohy nehnuteľnosti. Zvyšnú vyrobenú energiu nemajú domácnosti ako využiť, preto treba nainštalovať na rodinný dom také veľké systémy, že energiu, akú vyprodukujú, majiteľ ekonomicky zmysluplne využije.

Príklad FV systému v Banskobystrickom kraji

Reálne výsledky s prevádzkou fotovoltického (FV) systému pochádzajú z rodinného domu v Banskobystrickom kraji. Údaje z merania sú získané za rok 2020 priamo z monitorovacieho rozhrania inštalovaného meniča FV systému. Orientácia panelov je na juhovýchod, ich sklon je 43 45°. Celkovo je nainštalovaných osem polykryštalických panelov, každý s menovitým výkonom 255 Wp. Systém je riešený ako off-grid, má inštalované aj 24-voltové gélové batérie s celkovou kapacitou 3,12 kWh.

Za rok 2020 celkový zisk z tohto FV systému bol 1 012,18 kWh. Rodinný dom je v sadzbe dodávky elektrickej energie DD2 s vlaňajšou cenou 0,1424311 eura/kWh. Celkovo teda FV systém domácnosti ušetril 144,17 eura. Pri znížení cien v roku 2021 to bude ešte menej.

Nutná výmena batérii

Batérie na uvedenom systéme v septembri 2020 po štyroch rokoch od ich namontovania presiahli 810 cyklov nabitia/vybitia, a tak ich bolo treba vymeniť. Výrobca udáva životnosť batérií na 750 cyklov pri 50-percentnom vybití. Výmena batérií spolu s balancérom stála 772 eur. Ide o lacnejší typ gélových batérií, ich predpokladaná životnosť je podobná ako pôvodných, takže zhruba o štyri roky sa očakáva investícia do ich opätovnej výmeny.

Ak by chcel užívateľ tohto systému zvýšiť svoj komfort, musel by ho čiastočne prestavať. Prestavba by spočívala vo zvýšení počtu panelov, výmene meniča a výmene pôvodných gélových 24-voltových batérií na 48-voltové Li-ion batérie, ktoré majú dlhšiu životnosť – okolo 5-tis. cyklov s hĺbkou vybitia až 80 perc. Predpokladaná investícia do takejto prestavby by bola najmenej 3-tis. eur.

Slnečné kolektory na tom istom dome

Okrem fotovoltického systému sú na spomínanom rodinnom dome v Banskobystrickom kraji nainštalované aj štyri kusy termických slnečných kolektorov (na ohrev vody), ktoré si majiteľ nechal namontovať v roku 2003. Okrem výmeny nemrznúcej kvapaliny v predpísanom intervale a obmeny riadiacej jednotky systému nebolo potrebné robiť žiaden iný zásah. Kolektory zabezpečujú ohrev teplej vody v dome od polovice apríla do polovice októbra (bez potreby doohrevu plynom).

Vysoká účinnosť

Oproti ostatným zariadeniam na využívanie obnoviteľných zdrojov energií (OZE) majú slnečné kolektory (najmä ploché) veľmi vysokú účinnosť premeny. Dnešné najkvalitnejšie výrobky majú maximálnu účinnosť okolo 83 perc., čo je už na hranici fyzikálnych možností.

V porovnaní s fotovoltickými panelmi je to stále štvornásobne vyššia účinnosť. Dôležitým faktorom je aj to, že táto účinnosť sa desiatkami rokov znižuje len minimálne (asi jedno percento na desať rokov), na rozdiel od FV panelov kde účinnosť po desiatich rokoch začne výrazne klesať.

Ekonomická výhodnosť investície

Pravdou je, že pri OZE treba rátať s dlhšou lehotou návratnosti a sľuby dodávateľov o návratnosti pod päť rokov sú nereálne. Všetko záleží na konkrétnych podmienkach inštalácie a režime prevádzky. Všeobecne sa návratnosť investície do termických kolektorov pohybuje na úrovni osem-desať rokov. Stále však ide o dobrú hodnotu, najmä ak uvážime, že životnosť týchto zariadení je viac ako 40 rokov.

Z tohto pohľadu ťahajú FV panely za kratší koniec, keďže majú štvornásobne nižšiu účinnosť a aj ich využiteľnosť je značne obmedzená. Slnko svieti najmä vtedy, keď sme v práci, a teda získanú energiu potrebujeme niekde uskladniť. Lenže kým v prípade termických kolektorov vychádza uskladnenie 1 kWh približne na 50 eur (akumulujeme do zásobníka na vodu), v prípade fotovoltiky je potrebné investovať do drahých batérií, kde cena akumulácie v prepočte na využiteľnú jednu kilowatthodinu vychádza na 550-600 eur.

V rodinnom dome majú svoj význam tak termické kolektory, ako aj fotovoltické panely. Podstatné je prevádzkovať ich rozumným spôsobom, čo znamená nainštalovať také veľké systémy, že nimi vyrobenú energiu domácnosť ekonomicky zmysluplne využije.

Foto: ABC-bývanie.sk, Thermo|Solar Žiar