ENERGIE SLUNCE PRO DOMÁCÍ OSTROV

Nezávislá výroba energie

I tak ale už zmíněné tři zdroje nabízejí množství aplikací. Začněme u slunce, jehož energii můžeme využívat díky masovému rozšíření a cenové dostupnosti fotovoltaických panelů. Jejich místo je například v systémech, které doplňkově dodávají elektrickou energii do domácnosti, případnými přebytky z výroby lze připravovat teplou užitkovou vodu, přitápět, filtrovat bazény anebo v horkých letních měsících pohánět klimatizace. Případně se přebytky mohou prodat do veřejné sítě. Na tyto systémy je možné žádat o investiční dotace, které pomohou zkrátit návratnost takového systému na dobu okolo 10-ti let. Fotovoltaika může být zdrojem elektřiny v takzvaném ostrovním (off-grid) systému, který najde uplatnění všude tam, kde není k dispozici rozvodná síť a kde přitom je potřeba střídavého napětí 230 V. Ostrovní systémy jsou tedy určeny pro lokality, kde nelze vybudovat elektrickou přípojku anebo se to prostě nevyplatí. Někde totiž mohou být náklady na vybudování přípojky i vyšší než financování fotovoltaického systému, to platí pro případy, že by přípojka měla být delší než pět set metrů od rozvodné sítě. Z toho plyne, že půjde nejčastěji o chaty, chalupy nebo trvale obývané karavany.

ENERGIE SLUNCE PRO DOMÁCÍ „OSTROV“

Ostrovní systémy mohou vyrobenou energii distribuovat různě. U systému s přímým napájením jde o prosté propojení solárního panelu a spotřebiče, kterým může být třeba světelný zdroj a jenž funguje pouze v době dostatečné intenzity slunečního záření. Může jít i o nabíjení akumulátorů malých přístrojů, čerpání vody pro závlahu, napájení ventilátorů k odvětrání uzavřených prostor atd. Hybridní ostrovní systémy přitom dokážou zajistit celoroční provoz se značným vytížením.

Musí se ale počítat s tím, že v zimě je možné získat z fotovoltaického zdroje mnohem méně elektrické energie než v letních měsících. Dostatek energie se zajistí tak, že se jednak instaluje vyšší výkon, a tedy plocha panelů, jednak stabilitě dodávek napomáhá kombinace s alternativními zdroji energie, např. s větrnou elektrárnou, malou vodní elektrárnou, kogenerační jednotkou apod. Pro zajištění dodávek elektřiny lze také využít systémy s akumulací elektrické energie. Solární baterie uchovají vyrobenou energii na dobu, kdy není dostatek slunečního svitu. Optimální dobíjení a vybíjení akumulátorové baterie je zajištěno elektronickým regulátorem.

Součásti ostrovního systému:

• fotovoltaické panely

1/6


• regulátor dobíjení akumulátorů

• akumulátor

• střídače měniče (pro připojení síťových spotřebičů 230 V/~50 Hz)

PŘÍMÉ TEPLO DÍKY SOLÁRNÍM KOLEKTORŮM

Sluneční energie nemusí sloužit jen k výrobě elektřiny v ostrovním systému. Jejím přímým využitím je solární ohřev topné a užitkové vody. I tady technologie zaznamenaly velký pokrok a také pro tato zařízení platí, že jsou cenově stále dostupnější. Pro efektivitu solárně-termických kolektorů je nejdůležitějším parametrem účinnost, to znamená míra schopnosti využívat sluneční energii a měnit ji na teplo, a vyjadřuje se podobně jako u jiných zdrojů energie v procentech. Například padesátiprocentní účinnost tedy znamená, že kolektor využije polovinu veškeré sluneční energie, která na něj dopadne. Při nákupu je ale vhodná určitá opatrnost – výrobci totiž zpravidla udávají maximální účinnost, které kolektory dosáhnou za optimálních podmínek (dostatek slunečního záření, teplé počasí). Účinnost moderních solárních kolektorů se pohybuje kolem 75–85 %, reálný výsledek je ale nižší a je ovlivněn venkovní teplotou nebo intenzitou slunečního záření.

To, jak budou kolektory účinné, je ovlivněno i jejich technologickým typem – vakuové kolektory mají maximální účinnost až 85 %, účinnost plochých kolektorů je o něco nižší, současní výrobci se ale tento nedostatek snaží eliminovat pomocí různých vylepšení a minimalizovat rozdíly. I tak je ale lepší ploché kolektory využívat spíše k přípravě teplé vody, vakuové pak i na přitápění, protože vykazují vysokou účinnost za každého počasí. Ploché kolektory vycházejí cenově lépe a jsou vhodnější pro instalace, kde je zvýšená spotřeba energie v letních měsících.

Ploché deskové kolektory mají v kovovém rámu plošně umístěnou měděnou trubičku, která prochází celou plochou kolektoru, izolaci tvoří vzduch. Shora je kolektor kryt sklem, teplo je předáváno teplonosné kapalině. Trubicové vakuové kolektory tvoří řada skleněných trubic, v každé z nich je vedena měděná trubička, kterou protéká teplonosná látka a jež je uzavřena ve vakuované trubici. Tepelné ztráty jsou velmi malé a mohou získávat teplo i při slabém

2/6


slunečním záření nebo nízkých teplotách. Ploché deskové – vakuové kolektory jsou podobné klasickým deskovým kolektorům, v celém objemu kolektoru je ale kvůli lepší tepelné izolaci vakuum. Díky tomu jsou schopny pracovat i při nižších teplotách.

Podmínkou pro efektivní začlenění solárního systému do topné soustavy je to, aby dům měl minimální tepelné ztráty, jde tedy o řešení vhodné zejména pro domy v nízkoenergetickém a pasivním standardu. Další podmínkou je zařazení akumulační nádrže do systému – tepelné zisky ze slunečního svitu jsou kvůli počasí proměnlivé a systém by byl nestabilní. Velikost vhodné akumulační nádrže je podle tepelných ztrát objektu a režimu vytápění od tří set do několika tisíc litrů. Žádný solární systém ale na vytápění celého domu stačit nebude, je proto nutná jeho kombinace například s plynovým kondenzačním kotlem, tepelným čerpadlem apod.

Na efektivitu činnosti kolektorů má vliv i jejich sklon. Pro celoroční používání se v našich podmínkách doporučuje sklon 45° k vodorovné rovině. Pro výhradně letní používání může být úhel i menší, protože dráha slunce je v létě vyšší. Naopak, pokud máme dobré vakuové kolektory a počítáme i se zimním provozem či provozem v přechodových obdobích, měl by být úhel k vodorovné rovině poněkud vyšší. Paprsky by totiž měly dopadat na povrch kolektoru kolmo zejména v obdobích, kdy je tepla nejméně.

S ELEKTŘINOU POMŮŽE I VÍTR

Vítaným doplňkovým zdrojem elektřiny může být malá větrná elektrárna, která plně vyhovuje současným požadavkům na výrobu čisté elektrické energie. Ostatně nejde o žádnou novou převratnou myšlenku. Možnosti využití energie větru dobře znali již naši předci. První větrný mlýn byl na území České republiky postaven ve 13. století, stavby větrných elektráren vznikaly až ve dvacátém století. Nedávný rozvoj větrných elektráren, stejně jako ostatních obnovitelných zdrojů v tuzemsku podpořily dotace v podobě výkupních cen elektřiny nebo zelených bonusů. Pokud se ale zajímáme o vybudování ostrovního systému, nemusíme se úvahami o dotovaném odprodeji přebytků elektřiny zatěžovat. Argumentem pro pořízení domácí větrné elektrárny jsou kromě toho, že získáme levný zdroj energie, i klesající ceny zařízení a pokrok ve vývoji nových technologií. Jejich výrobci se přizpůsobují novému trendu a nabízejí malé větrné elektrárny, které lze instalovat například na zahradě domu a dokonce v městské zástavbě. Nedávno na trh totiž přišla zajímavá novinka – větrná elektrárna pro domácí výrobu elektřiny, která má rozběhovou rychlost pouhých 0,2 m/s (pro srovnání, běžné malé větrné elektrárny potřebují minimálně rychlost větru 3 m/s).

3/6


LOKALITA OVLIVNÍ EFEKTIVITU

Malá větrná elektrárna by měla být zřízena na větrném místě s dostatečnou rychlostí větru, kterou lze změřit tzv. anemometrem. Rozběhová rychlost větru je u většiny domácích větrných elektráren kolem 3 m/s a většinou stačí na pokrytí běžné spotřeby. Množství získané energie pochopitelně pozitivně ovlivní, pokud bude rychlost větru vyšší a bude foukat pravidelně. Stavba větrné elektrárny ale podléhá stavebnímu zákonu a je pro ni třeba získat souhlas příslušného stavebního úřadu a kladné posouzení vlivu nového zařízení na životní prostředí. Také instalace malé větrné elektrárny je náročný technický krok a je nutné, aby ji prováděli odborníci. Na kvalitě provedení totiž bude záviset i úspěšnost provozu a samozřejmě objem vyrobené energie.

Rozšíření malých větrných elektráren nahrává fakt, že jejich ceny klesají. Ani tak ale stavba větrné elektrárny nebude malou investicí. V případě malé domácí větrné elektrárny jde řádově o desítky až stovky tisíc korun. Vlastní cenu větrné elektrárny ovlivňuje velikost elektrárny a její instalovaný výkon udávaný (kWh), typ technologie a značka. Větrná elektrárna s výkonem do 1 kWh se stejnosměrným generátorem vytváří napětí 12 či 24 V, vhodným měničem však lze dosáhnout klasických 220 V.

V současnosti lze u nás pořídit malou větrnou elektrárnu vhodnou pro instalaci od několika výrobců, kteří své produkty nabízejí ve dvou základních typech. Liší se v orientaci osy otáčení, známější a rozšířenější jsou větrníky s vodorovnou osou otáčení a s listovými vrtulemi, větrné elektrárny s vertikální osou otáčení (Energy Ball) fungují i při nižších rychlostech větru. Výhodou typu Energy Ball je to, že pracuje efektivně i při nižších rychlostech větru.

MALÁ VODNÍ ELEKTRÁRNA

Při hledání nezávislých a čistých zdrojů energie pro domácnost se nemusíme bránit ani úvahám o využití vodní energie. Vodní elektrárna nemusí znamenat dvacetimetrovou betonovou hráz a v ní umístěnou obří turbínu, lze ji zřídit na vhodných místech malých toků anebo ji adaptovat z jiných zařízení. Z ekologického hlediska malé vodní elektrárny představují mimořádně vhodné řešení – neprodukují emise ani odpady, nepotřebují k provozu fosilní ani jiná paliva a nejsou náročné na údržbu. Vzhledem k náročnosti na výběr vhodné lokality se ale záměr stavět malou vodní elektrárnu bude týkat nesrovnatelně menšího počtu investorů než instalace větrníků nebo solárních zařízení.

4/6


Vhodným místem pro malé vodní elektrárny jsou většinou menší toky, kde se průtok mění podle ročního období a množství srážek. Místní podmínky tedy představují hlavní limitující faktor, pokud se ale výběr lokality podaří, může takové zařízení patřit k nejekologičtějším a nejekonomičtějším energetickým zdrojům.

Malou vodní elektrárnu můžeme získat buď koupí stávajícího zařízení, nebo rekonstrukcí starší stavby, to ale může být nákladnější než postavit novou. Poslední, ale finančně i organizačně nejnáročnější je zřízení elektrárny nové. Pokud vybereme správně lokalitu, je třeba zvolit výkon budoucí elektrárny. O něm rozhodne využitelný průtok, který by neměl příliš kolísat, a spád vodního toku. Projekt malé vodní elektrárny by měla vypracovat specializovaná firma, před zahájením stavby musí být vydáno příslušným vodoprávním úřadem povolení k nakládání s vodami, stavební úřad zase vydá územní rozhodnutí a stavební povolení. K dalším formalitám patří licence pro podnikání v energetice od Energetického regulačního úřadu. Ekonomickou bilanci projektu na výstavbu nebo rekonstrukci malé vodní elektrárny ale může výrazně vylepšit využití dotací poskytovaných na podporu ekologických projektů.

NEZÁVISLOST POMOCÍ KOGENERACE

Princip kogenerace představuje spojení výroby elektřiny a tepla. Energie z paliva (plyn) se s využitím vysokopotenciální tepelné energie použije v první fázi k výrobě elektrické energie, pak se zbylá energie využije pro pokrytí potřeb tepla. Za zdroj energie, který není závislý na centrálních dodávkách, můžeme považovat malou kogenerační jednotku. Princip kogenerace se původně aplikoval ve velkých zařízeních – např. elektrárnách, kde není možné přeměnit všechno teplo získané z paliva na elektrickou energii – třetina tepla z uhlí nebo uranu se mění v elektrickou energii, zbytek odcházel bez užitku do vzduchu jako zbytkové teplo. Kogenerace tedy dále využívá zbytkové teplo pro vytápění.

Rozvoj plynového vytápění v malých stavbách umožnil vyrábět elektřinu i v malých zdrojích tepla. Malé kogenerační jednotky někdy používají upravený benzinový motor, na jehož hřídeli je elektrický asynchronní generátor třífázový do sítě. Kogenerace je moderním, vysoce účinným a ekologickým způsobem výroby elektřiny. Kogenerace i v malých stavbách ale představuje investici řádově stovek tisíc korun.

ÚČINNOST SOLÁRNÍHO SYSTÉMU

5/6


Na území ČR lze energii slunečního záření velmi dobře využít. Celková doba slunečního svitu (bez oblačnosti) je od 1400 do 1700 hodin/rok. Z jednoho instalovaného kilowattu fotovoltaické elektrárny lze ročně vyrobit přibližně 930 až 1000 kWh elektřiny. Při dobré účinnosti solárního systému lze tedy získat z poměrně malé plochy (podstatně menší, než je střecha rodinného domku) velký výkon.

TROMBEHO STĚNA TOPÍ I BEZ HIGH-TECH

Zvlášť pro stavby, které mají fungovat jako nezávislý „ostrov“, je vhodné využít i technologicky nenáročné řešení, které pracuje s přirozeným využitím sluneční energie. Je jím tzv. Trombeho stěna. Pro její zřízení je třeba pouze to, aby dům ve své dispozici měl jižně orientovanou stěnu. Její plochu pak stačí ze strany exteriéru natřít černou barvou a před takto upravenou zeď poté ve vzdálenosti deseti až patnácti centimetrů umístit skleněnou plochu. Mezi interiérem zřídíme nad podlahou a u stropu uzavíratelné průduchy a sluneční záření se pak samo postará o to, aby se za slunečního svitu v prostoru mezi zdí a sklem vzduch ohříval na vysokou teplotu a aby byl využitelný při temperování interiéru. Teplota vzduchu mezi prosklením a stěnou domu se může zvýšit až o 25 °C a v zimním období přinést nezanedbatelné úspory energie.

NADĚJE PRO MALOU FOTOVOLTAIKU?

Dotační program Nová zelená úsporám oproti původním plánům malé domácí fotovoltaické elektrárny letos na jaře nepochopitelně zcela vynechal. Ovšem vypadá to, že se snad blýská na lepší časy, protože v období kolem 15. října by měl ministr životního prostředí vyhlásit novou výzvu dotací pro domácnosti a v ní mimo jiné novou podporu fotovoltaických systémů pro rodinné a bytové domy. Dotace bude zaměřena na několik kategorií, např. elektrárny do 2 kWp podporovány nebudou, instalace od 2 kWp do 4 kWp budou podporovány částečně (kolem 40 000 až 45 000 Kč) a domácí elektrárny nad 4 kWp do 10 kWp budou podporovány částkou 50 000 až 55 000 Kč. Mimo to budou součástí podpory i příplatky za akumulaci přebytků energie do akumulátorů nebo do teplé vody či do topení (asi 10 000 Kč). Maximální výše podpory by tedy mohla být kolem 70 000 Kč. Zatím se však pohybujeme v rovině předpokladů, dokud ministr dotační program nevyhlásí, není jistého nic. Vzhledem k tomu, že to bude později, než se časopis objeví na stánkách, prosíme o shovívavost, pokud by se tato informace nepotvrdila.

30.10.2015, Bydlení, stavby, reality,DAVID DANIEL

6/6

ENERGIE SLUNCE PRO DOMÁCÍ OSTROV

Recommend Documents