Fotovoltické systémy využívajú slnečnú energiu a premieňajú ju na elektrickú energiu, ktorá je udržateľnou alternatívou k tradičným fosílnym palivám. V tomto článku si priblížime spôsob ich fungovania, výhody a nevýhody a typy systémov.
Fotovoltaika sa zaoberá procesom priamej premeny svetla na elektrickú energiu. Názov je odvodený od slova foto (svetlo) a volt (jednotka elektrického napätia), tento proces prebieha vo fotovoltickom článku.
Solárne panely využívajú tento dej na dodávanie zelenej energie pre domácnosti aj pre priemyselné odvetvia. Dnešné ceny solárnych panelov sú oproti pôvodným nižšie a tým sa stávajú dostupnejšími. Využívanie solárnych panelov môže znížiť našu závislosť od používania fosílnych palív a zároveň redukovať ich negatívne dopady na životné prostredie.
Výhody použitia solárnych panelov
Čistá energia z obnoviteľných zdrojov
Energia získaná zo slnka je čistá, teda nemá škodlivý vplyv na životné prostredie, a šetrná k životnému prostrediu.
Zníženie nákladov na údržbu
Montáž vlastnej fotovoltickej elektrárne prispieva k zníženiu závislosti na energiách. Vlastná fotovoltaika umožňuje znížiť náklady na energie. Nadmernú získanú energiu je možné predať distribútorovi. Návratnosť investície v takom prípade môže byť dosiahnutá skôr.
Nízke náklady na údržbu
Solárne panely si nevyžadujú vysoké náklady na údržbu. Výrobcovia ponúkajú v prípade poškodenia záruky 20-25 rokov. Hlavné je udržiavať relatívne čistý povrch panelov.
Dlhá životnosť
Životnosť panelov je odhadovaná na 25-30 rokov. Je to pomerne dlhá doba, ktorá môže ušetriť veľa peňazí za dobu prevádzky.
Dostupnosť
Dnes už neplatí, že je potrebné na výrobu elektrickej energie priame slnečné žiarenie, tento stav je ideálny, ale nie žiadúci. Panely dokážu vyrábať značnú časť energie aj za zhoršených meteorologických podmienok. Výroba energie teda nie je odkázaná len na pekné slnečné dni, ktoré nie sú až tak časté v každom kúte Slovenska.
Účinnosť fotovoltaických systémov
Účinnosť dnešných panelov je približne 25%, v minulosti to bolo menej ako 10%.
Nevýhody použitia solárnych panelov
Vysoká počiatočná investícia
Najväčšou nevýhodou je vysoká počiatočná investícia. Je však možné získať podporu dotáciami od štátu. Návratnosť investície je zvyčajne v rozmedzí 5-8 rokov, s dotáciami však môže nastať skôr.
Nestálosť
Elektrickú energiu je síce možné vyrábať počas zamračených dní no množstvo vyrobenej energie nie je dostatočné, je potrebné zásobovať potrebnú energiu z verejnej elektrickej siete.
Náročnosť skladovania vyrobenej elektrickej energie
V prípade, že si zvolíte fotovoltaický systém s hybridným alebo ostrovným zapojením, ukladá sa vyrobená prebytočná elektrická energia do batérie na neskoršie použitie. V tomto prípade je nevýhodou obmedzená životnosť akumulátorov (od 5 do 15 rokov) či pokles ich kapacity v závislosti od ich veku.
Pri využití fotovoltaických systémov s hybridným alebo ostrovným zapojením sa nadbytočná energia ukladá do batérie na neskoršie použitie. Nevýhodou je obmedzená životnosť akumulátorov (5-15 rokov), ale aj pokles ich kapacity počas doby užívania.
Typy fotovoltických systémov
Hybridný systém
Hybridný systém je pripojený na verejnú elektrickú sieť. Spotrebu elektriny je týmto systémom možné znížiť aj o 70%. Systém tvoria solárne panely a záložná batéria s možnosťou pripojenia do verejnej siete. Výhoda spočíva v možnosti nabitia batérie nadbytočnou energiou a v prípade nedostatku slnečného žiarenia jej využitia, napríklad počas zimných mesiacov. Batéria sa nabije do plna a zvyšná energia bude oddávaná do elektrickej siete. Pri nedostatku energie je možné čerpať ju z verejnej siete, napríklad využitím virtuálnej batérie. Virtuálnu batériu je možné chápať ako systém „ukladania“ elektrickej energie dodávateľom. Znamená to odvádzať prebytočnú energiu, ktorú fotovoltický systém vyrobí počas leta, do elektrickej siete, kde sa ukladá, a následne ju odobrať späť v noci alebo počas chladnejších ročných období za cenu distribúcie.
Tento systém je výhodný z hľadiska väčšej samostatnosti. Počas zamračených a zimných dní však nie je možné nabitie batérie hybridného systému, preto je stále potrebné byť pripojený aj na verejnú sieť. Hybridný systém je dobré doplniť aj záložným systémom, ktorý umožní výrobu a spotrebu energie aj v prípade výpadku elektrickej siete.
On-Grid systém
On-Grid je fotovoltický systém pripojený k elektrickej sieti, ktorý môže znížiť spotrebu elektriny až o 40 %. Tento systém nevyžaduje inštaláciu batérií ani ďalších komponentov, čo ho robí najjednoduchším a najlacnejším na trhu. On-Grid systém vyrába elektrickú energiu len počas dňa, takže nedostatky energie musia byť pokryté z verejnej siete, napríklad pomocou virtuálnej batérie.
V lete môže nastať situácia, kedy domácnosť nedokáže spotrebovať všetku vyprodukovanú energiu z fotovoltických panelov. V tomto prípade prebytočná energia putuje do verejnej siete, kde ju, ak to váš dodávateľ elektriny umožňuje, môžete uložiť do virtuálnej batérie a spotrebovať ju v noci alebo počas menej slnečných období.
Je dôležité si uvedomiť, že tento systém nie je použiteľný pri výpadku elektrickej siete, čo znamená, že poskytuje najnižšiu úroveň samostatnosti, ale zároveň má najrýchlejšiu návratnosť investície vďaka nízkym počiatočným nákladom.
Off-Grid systém
Off-Grid systém je fotovoltický systém, ktorý funguje na princípe batérií, a ktorý nie je pripojený do verejnej elektrickej siete. Ide o systém, ktorý je vysoko závislý od počasia, v dôsledku čoho je často potrebné využívať aj záložné generátory – najmä v zimných mesiacoch či v prípade zamračených dní.
Off-Grid systém zásobuje domácnosti energiou, ktorá vzniká pomocou fotovoltických panelov a batérie, prípadne je produkovaná z iného záložného zdroja. Batéria sa dobíja počas dňa, keď je výroba energie v paneloch najvyššia, a následne slúži ako zdroj energie vtedy, keď na panelové plochy nedopadá dostatok slnečného žiarenia.
Z hľadiska hodnotenia Off-Grid systém ponúka absolútnu nezávislosť, pretože užívateľ nie je ovplyvnený cenami dodávky energie. Na druhej strane je však tento systém považovaný za najdrahší fotovoltický systém. Dôvodom je najmä vysoká počiatočná investícia do podstatne vyššieho počtu panelov a batérií, ktoré je potrebné inštalovať s cieľom pokryť energetickú spotrebu domácnosti či podnikateľského objektu v priebehu zimných mesiacov.
Príspevky na fotovoltaiku
Momentálne na Slovensku prebiehajú rôzne výzvy na získanie dotácie na fotovoltaiku, napríklad Zelená domácnostiam (viac info na: https://zelenadomacnostiam.sk/), podpora energetickej efektívnosti a využívania OZE vo verejných budovách (https://www.siea.sk/strukturalne-fondy-eu/).
Zdroje:
https://mobis.cz/fotovoltaicke-elektrarny/klic-k-uspesne-a-udrzitelne-energetice
https://www.zelenapredom.sk/
https://www.greenmatch.co.uk/solar-energy/photovoltaics
https://www.eia.gov/energyexplained/solar/photovoltaics-and-electricity.php
https://komercnespravy.pravda.sk/energie-a-priemysel/clanok/659580-najcastejsie-otazky-o-fotovoltike-pozname-odpovede/
https://www.sksolar.sk/fotovoltika-v-praxi/