Eversheds Sutherland
VSDS
INNOGY

Fotovoltické systémy na strechách priemyselných budov prinášajú zaujímavé úspory nákladov

Ako ovplyvňuje účinnosť fotovoltických systémov orientácia a sklon inštalácie vzhľadom k podmienkam na Slovensku?

Fotovoltické systémy na strechách priemyselných budov prinášajú zaujímavé úspory nákladov

Foto: Viessmann

Fotovoltické systémy, využívajúce obnoviteľnú energiu slnka, možno inštalovať prakticky všade, kde existuje vhodné miesto. Flexibilná škálovateľnosť fotovoltických panelov umožňuje zvoliť taký výkon celého zariadenia, ktorý je potrebný a zároveň spotrebovateľný.

Technológia fotovoltických systémov má stále značný potenciál na zlepšovanie. Hoci účinnosť panelov už naráža na technické limity, neustále sa znižujú straty v systéme, zvyšuje sa technická životnosť a kvalita jednotlivých komponentov.

Fotovoltické panely sa neumiestňujú už iba na zemi, ako tomu bolo v minulosti. Zvyšujúci sa výkon a účinnosť systémov ich robia zaujímavými aj pri inštaláciach na budovách. Fotovoltika dokáže pokrývať časť vlastnej spotreby energií a byť integrálnou súčasťou technického zariadenia budov, teda systému vykurovania, chladenia, ohrevu vody, vetrania, či rekuperácie.

Čoraz viac sa začínajú aj na Slovensku uplatňovať inštalácie fotovoltických panelov na budovách priemyselných podnikov, disponujúcich veľkou výmerou pre umiestnenie väčšieho výkonu systému.

V tomto článku sa dozviete:

  • ako správne navrhovať fotovoltický systém a čo je dôležité pri inštalácii
  • prečo je tzv. lokálny zdroj vhodným riešením pre priemyselné objekty
  • aká je disponibilná kapacita distribučných sietí pre inštalovanie FV systémov v rámci lokálneho zdroja
  • aké fotovoltické moduly sa používajú a ktoré sú najvhodnejšie v podmienkach Slovenska
  • aké fotovoltické systémy ponúka spoločnosť Viessmann
  • ktoré technológie pomáhajú zvyšovať výkon FV panelov
  • ako ovplyvňuje účinnosť fotovoltických systémov orientácia a sklon inštalácie vzhľadom k podmienkam na Slovensku
  • čo je dôležité vedieť pri montáži FV systému na šikmú a rovnú strechu
  • predstavuje fotovoltika na strechách budov ekonomicky výhodné riešenie?

Ako správne navrhnúť fotovoltický systém a jeho výkon?

Limitujúcim faktorom je najmä veľkosť strechy a spotreba elektriny v danom objekte. Zatiaľ čo pre fyzické osoby je stanovený limit pri inštaláciách v rámci rodinného domu na 10 kWp (čo zodpovedá približne 30-34 FV modulom), pre firmy využívajúce tzv. “lokálny zdroj” predstavuje maximum 500 kWp na jedno odberné miesto.

“Fotovoltický systém, vzhľadom ku geografickej polohe Slovenska, je schopný v ideálnych podmienkach, teda pri 30-stupňovom sklone a južnej orientácii, vyrobiť z 1 kWp inštalovaného výkonu panelov zhruba 1000 kWh za rok,” objasňuje Daniel Hrčka, obchodno-technický poradca pre OZE v spoločnosti Viessmann.

Lokálny zdroj predstavuje vhodné riešenie pre firmy disponujúce priemyselnými a výrobnými objektami. Inštalovanie fotovoltickej elektrárne na streche budovy však slúži iba na pokrývanie časti vlastnej spotreby. Zdroj musí byť naviazaný na jedno odberné miesto.

Foto: EU-Power, Viessmann

Dodávať elektrinu do distribučnej siete nad povolený maximálny objem prebytkov nie je možné. Limit je stanovený na hodnotu 10 % vyrobeného objemu a tento prebytok je možný v maximálne 2x15 minútových intervaloch po sebe. Nedodržanie pravidla môže distribučná spoločnosť sankcionovať.

Expert z Viessmannu upozorňuje, že dôležité pri umiestňovaní fotovoltiky na budovách je riešenie statiky strechy. Veľkosť inštalácie závisí najmä od plochy strechy. Dôležitý je aj odberový diagram podniku. Výhodou lokálneho zdroja je výnimka z povinnosti platby za tarifu za prevádzkovanie systému, ktorá zaťažuje podniky.

Každá z distribučných spoločností má svoj postup a pravidlá pre pripájanie lokálnych zdrojov. Záujemca o lokálny zdroj má pol roka od momentu rezervovania kapacity po zrealizovanie a podanie oznámenia o uvedení do prevádzky. “Skúsenosti Viessmannu ukazujú, že v praxi tento proces zaberie zhruba tri až päť mesiacov.”

Aký je potenciál inštalácií FV elektrární na Slovensku v roku 2020?

Objem disponibilnej kapacity pre pripojenie fotovoltických elektrární formou lokálneho zdroja určuje ministerstvo hospodárstva. Každá z troch distribučných sústav má alokovaný určitý objem výkonu v MWh, ktorý predstavuje maximálnu pripojiteľnú kapacitu v danom roku.

Aktuálny stav objemu pripojených zdrojov a voľnej kapacity uvádza prehľadná tabuľka. Údaje zverejňujú jednotlivé distribučné spoločnosti na svojich internetových stránkach. Napríklad spoločnosť Východoslovenská distribučná mohla v roku 2019 pripojiť lokálne zdroje s celkovým inštalovaným výkonom 8 MW. Rovnaká kapacita bola aj zarezervovaná potenciálnymi výrobcami.

Pre rok 2020 je určená kapacita 5 MW, pričom v polovici novembra bolo rezervovaných zhruba 4,3 MW kapacity. Zároveň sa prenáša nevyužitá kapacita z predchádzajúceho roka, čo znamená, že k dispozícii je stále takmer 5 MW. Práve v sieti tejto distribučnej spoločnosti je pripojených najviac lokálnych zdrojov.

Aktuálna voľná kapacita v Západoslovenskej distribučnej predstavuje 15,6 MW, rezervovaná 3,8 MW. Výrobcovia pritom reálne využili zatiaľ v tomto roku 1,6 MW. Maximálna kapacita pre lokálne zdroje na strednom Slovensku bola pre tento rok stanovená na 6 MW. Spolu s nevyužitým objemom z predchádzajúceho obdobia vo výške 9 MW je tak v sústave Stredoslovenskej distribučnej k dispozícii stále 15 MW výkonu.

Nie všetci záujemcovia o pripojenie však splnia požadované podmienky, prípadne sa rezervovaná kapacita zdroja nezrealizuje. “Často sa stretávame s tým, že sa veľký objem zarezervuje, no v skutočnosti sa daný zdroj nepostaví,” objasňuje D. Hrčka.

Aké typy fotovoltických modulov sa používajú?

Na trhu existujú tri základné typy fotovoltických modulov, líšiacich sa materiálovým zložením a účinnosťou pri premene slnečnej energie na elektrinu.

1. Amorfné moduly

Ide o tenkovrstvové produkty, vyrobené z niekoľkých veľmi tenkých vrstiev polovodičových materiálov. Ich výhodou je flexibilnosť, nevýhodou veľmi nízka účinnosť oproti ostatným druhom, iba na úrovni do 10 %.

2. Polykryštalické moduly

Sú vyrobené z roztaveného surového kremíka, ktorý sa nalieva do foriem a následne strihá do požadovaných rozmerov. Účinnosť polykryštalických panelov sa pohybuje do 19 %. V podmienkach Slovenska sú tieto moduly vhodnejšie pre väčšinu aplikácií, vzhľadom na vyššiu výrobu počas prechodného a zimného obdobia.

Dôvodom je skutočnosť, že dokážu spracovať aj difúzne žiarenie. Zároveň sa vyznačujú lepšou krivkou degradácie účinnosti, pričom prvých 10 rokov výkon klesá veľmi pomaly, o menej ako 1 % ročne. Degradácia výkonu monokryštalických modulov dosahuje každý rok zhruba 1 %.

3. Monokryštalické moduly

Sú rezané z jedného kusu kremíka a dosahujú účinnosť do 21 %. Technologický vývoj sa v súčasnosti zameriava na tento typ fotovoltických modulov. Výhodou je vyššia účinnosť a vyšší výkon z rovnakej plochy.

Spoločnosť Viessmann ponúka vlastné solárne fotovoltické systémy s výkonom od 280 do 400 Wp vo vyhotovení z polykryštalických alebo monokryštalických buniek. Na fotovoltické panely sa vzťahuje 12-ročná záruka a garantovaný výkon 80 % lineárne po dobu 25 rokov.


Technológie zvyšujúce výkon fotovoltických systémov

S rozvojom strešnej fotovoltiky a zároveň konceptu tzv. zelených budov sa stáva, že FV systémy sa inštalujú na zelené strechy, ale zabúda sa na ich údržbu. Rastúca zelená vegetácia môže v takom prípade spôsobovať neželané zatienenie fotovoltického panela. Dôsledkom je zníženie výkonu systému.

Technológie však napredujú a aj tu existujú zariadenia eliminujúce aj takéto nedostatky. Jednou z noviniek v tejto oblasti sú napríklad výkonové optimizéry, ktoré pomáhajú prekonávať nesúlad panelov. Optimizéry jednak zosúlaďujú súhru jednotlivých panelov, ktoré nikdy nie sú úplne identické.

Zároveň znižujú nerovnomernosť ich výkonu v dôsledku rôznych nečistôt, či zatieňovania panelov. Výkonové optimizéry tiež umožňujú tzv. neutralizáciu napätia. Napätie vo FV systéme nezaniká okamihom jeho vypnutia. To by bolo možné dosiahnuť iba bezpečným rozpojením všetkých panelov. Toto práve zabezpečujú optimizéry, teda sú vhodné pre protipožiarnu bezpečnosť. Výsledkom je lepšie využitie plochy aj účinnosti systému.

Jednou z technológií, ktorá sa účinne dokáže vysporiadať aj so zatieňovaním panelov, je tzv. Half-cut cell technológia (HCC). Poskytuje zlepšený výkon a životnosť panelu prostredníctvom zníženia odporu cez menší prúd v bunke. Výhodou tejto technológie sú nižšie straty pri tienení z dôvodu paralelného pripojenia cez dva semi-moduly.

“Zatiaľ čo klasické fotovoltické moduly majú tri bypass zóny, tu ich je dvojnásobok, čím sa zvyšuje účinnosť. Rastie aj množstvo vyrobenej elektriny, za rok je to o 5-10 % viac,” objasňuje D. Hrčka.

Zlepšenie výkonu fotovoltických panelov prináša aj ďalšia novinka na trhu, tzv. šindľová technológia. Jednotlivé narezané bunky v module sa ukladajú pod seba, rovnako ako krytina na šindľovej streche. Týmto sa zmenšuje nevyužitá plocha fotovoltického panela a v dôsledku neexistujúcich medzier medzi bunkami sa pri rovnakom výkone ušetrí zhruba 10 % plochy.

Účinnosť fotovoltických systémov vzhľadom k ich sklonu a orientácii

Účinnosť premeny slnečnej energie na elektrinu závisí najmä od polohy fotovoltického systému. Vzhľadom ku geografickej šírke územia Slovenska najvyššiu účinnosť zaručuje 30 stupňový uhol sklonu panela a jeho južná orientácia.

Ak ideálna svetová strana nie je k dispozícii, často sa používa aj západná alebo východná orientácia inštalácie. Pri 30-stupňovom sklone sa však účinnosť fotovoltického systému znižuje na 86 %. “V takýchto prípadoch je potrebné zvoliť nižší uhol sklonu panelov až do 10 stupňov,” upozorňuje expert zo spoločnosti Viessmann.

Ako je vidieť aj z tabuľky účinnosti v závislosti od sklonu a orientácie, fotovoltické systémy pri západnej a východnej orientácii so sklonom nad 50 stupňov už nedokážu premeniť slnečné žiarenie na elektrinu pri účinnosti prevyšujúcej 80 %.

S podobným poklesom účinnosti treba počítať aj pri inštalácii fotovoltických panelov na fasádach budov s 90-stupňovým sklonom. Pri južnej orientácii dosahuje účinnosť iba 71 %.

Tabuľka: Účinnosť FV systému v závislosti od sklonu a orientácie na svetovú stranu

Zdroj: Viessmann

Montáž fotovoltických systémov na šikmú a rovnú strechu

Inštalovanie fotovoltických systémov na šikmých strechách priemyselných budov sa najčastejšie realizuje na trapézové plochy. Fotovoltické moduly sa uchytávajú prostredníctvom krátkych líšt, upínajúcich sa do plechu. “Výhodou týchto systémov je, že vyžadujú iba nízku investíciu do konštrukcie,” upresňuje expert zo spoločnosti Viessmann.

Montáž fotovoltických panelov na plochú strechu priemyselných budov je náročnejšia, pretože vyžaduje vyššie nároky na zodpovedajúcu konštrukciu. Konštrukcia sa môže uchytávať na plochú strechu cez betónovú pätku, betónovú platňu alebo prostredníctvom pripravených železných profilov.

Foto: Viessmann

Inštalovanie fotovoltického systému na plochú strechu priemyselných hál sa realizuje na juh alebo východo-západnú orientáciu a so štandardným sklonom 10 stupňov, prípadne optimálnym sklonom 15 stupňov. Pričom Viessmann používa jednoduchú inštaláciu inovatívnou klik-technológiou a jednoskrutkovou montážou.

Spoločnosť realizuje pri návrhoch strešných inštalácii fotovoltických systémov aj kompletné 3-D modely uloženia konštrukcie a modulov, vrátane zaťaženia konštrukcie či modelovania poveternostných a snehových podmienok. Výhodou je aj možnosť zamerania polohy budovy cez Google a vyskladať najvhodnejší typ panelov pre daný objekt, vrátane rozmerov.

Spoločnosť Viessmann realizovala v tomto roku už niekoľko inštalácií fotovoltických systémov na streche priemyselných budov. Najväčším projektom fotovoltickej elektrárne v rámci lokálneho zdroja je inštalácia systému na streche textilnej fabriky v Humennom. Ako už Energie-portal.sk informoval, inštalovaná kapacita fotovoltiky tu dosahuje možné maximum 500 kWp.

Jedinečnosťou projektu je smart batériové úložisko s kapacitou 432 kWh. Batéria ukladá energiu z fotovoltických panelov a dbá na to, aby všetka vyrobená energia bola využitá efektívne. Implementovaná umelá inteligencia nabíja a vybíja batériu podľa potreby tak odberného miesta, ako aj celej prenosovej sústavy, čím šetrí finančné prostriedky spojené s dodávkou energie a urýchľuje návratnosť investície.

“Na plochej streche výrobnej haly je nainštalovaných 1724 FV modulov Viessmann rady Vitovolt 300 P290 AE z polykryštalického kremíka so sklonom 10 stupňov a orientáciou na juh,” približuje D. Hrčka.

Pozrite si video z inštalovania fotovoltickej elektrárne na youtube kanáli Viessmann Slovensko:

Energia vyrobená fotovoltickou elektrárňou dokáže pokrývať často až polovicu celkovej spotreby elektriny podniku. Ako ukazuje aj graf s modelovanými údajmi pripravovanej inštalácie, krivky spotreby a výroby sú najtesnejšie pri sebe mimo zimných mesiacov.

Graf: Krivka spotrebovanej a vyrobenej elektriny z FVE počas roka

Ekonomika fotovoltického systému s inštalovaným výkonom 500 kWp

Oplatí sa inštalácia fotovoltickej elektrárne na streche? Aj vo fotovoltike platí, že čím väčší zdroj, tým zaujímavejšia ekonomická návratnosť. Spoločnosť Viessmann prepočítala ekonomickú kalkuláciu reálne pripravovanej inštalácie fotovoltického systému v rámci maxima, ktoré ponúka lokálny zdroj, teda inštalovanej kapacity takmer 500 kWp.

Jeden kWp výkonu dokáže vyrobiť 1000 kWh energie za rok. Pri jednotkovej cene inštalácie na úrovni 869 eur/kWp (bez DPH) predstavujú náklady na inštaláciu systému 431-tisíc eur bez DPH. Systém s orientáciou východ/západ vyprodukuje ročne 495-tisíc kWh elektrickej energie. Predpokladaná cena nakupovanej elektriny je 14 centov/kWh bez DPH.

Prevádzkovateľ zdroja platí tarifu za poskytovanie systémových služieb vo výške 0,006212 eur/kWh bez DPH a spotrebnú daň z elektriny vo výške 0,00013 eur za každú kilowatthodinu vyprodukovanej elektriny. Uvažovaná inštalácia počíta s vlastným financovaním investície a ročnou stratou výkonu panelov o 0,5 %.

Pri predpokladanom raste ceny elektrickej energie sa každoročne zvyšujú aj úspory za nákup elektriny zo siete. Teoretická návratnosť investície do fotovoltiky na streche s inštalovaným výkonom 500 kWp na základe uvedených parametrov dosahuje 6,5 roka. Po 15 rokoch prevádzky môže fotovoltická elektráreň dosiahnuť čistý výnos na úrovni 750-tisíc eur, po 20 rokoch životnosti je to takmer 1,3 mil. eur.


Diskusia (1)

  1. tomis.igor@gmail.com18.11.2020 (08:24)
    Veľa nezmyslov o fotovoltike sa dokola točí na slovenskych internetoch. Polykryštalické články pri slabom osvetlení produkujú o máličko menej. Rozdiel je ale zanedbateľný a nemá zmysel sa tým ani zaoberať.

Pridajte komentár

Táto funkcia zabraňuje robotom pridávať neadekvátne príspevky. Zadajte prosím overovací kód, ktorý je výsledkom uvedeného vzorca.



Pre pridanie nového komentára sa prosím prihláste.


Mohlo by vás zaujímať

Aká je cena palivového dreva na Slovensku v roku 2020?

Aká je cena palivového dreva na Slovensku v roku 2020?

Palivové drevo je najlacnejším zdrojom vykurovania v rodinných domoch. Koľko stojí guľatina, metrovica, ukladané, sypané drevo a aký je medzi nimi rozdiel?

Pozvánka na online konferenciu: Komplexná obnova bytových domov 2020

Pozvánka na online konferenciu: Komplexná obnova bytových domov 2020

Štrnásty ročník medzinárodnej konferencie na tému "Bezpečnosť a zdravie v domácnostiach" bude prebiehať online formou.

Flexibilitu siete môžu posilňovať batérie, prečerpávačky, elektrické kotly či vodík

Flexibilitu siete môžu posilňovať batérie, prečerpávačky, elektrické kotly či vodík

Elektrické kotly dokážu odoberať prebytočný výkon atómovej, tepelnej elektrárne aj kogeneračnej jednotky.