Fotovoltaika a nedostatek sluneční energie
Vyžádejte si bezplatné poradenství
Jeden z nejrozšířenějších zdrojů obnovitelné energie, který v současnosti i díky dotacím a klesajícím cenám jednotlivých komponentů zaznamenává velký vzestup, je výroba elektrické energie ve fotovoltaické elektrárně (FVE). Nevýhodou fotovoltaiky, respektive solárních systémů je, že v době, kdy nesvítí slunce, a to hlavně v zimním období, je výroba elektrické energie omezená a tehdy je zapotřebí výrobu elektrické energie zajistit jiným způsobem.
Jak vyřešit nedostatek výroby elektrické energie ve fotovoltaickém systému právě v zimním období si popíšeme níže. Na úvod si však v krátkosti řekneme, jaké druhy fotovoltaických elektráren známe. Podrobnější informace o fungování fotovoltaických elektráren můžete získat v článcích „Fotovoltaika a princip fungování fotovoltaických panelů“ a „Možnosti skladování fotovoltaické energie.“
Druhy FVE dle napojení na veřejnou elektrickou síť
Hlavní úlohou fotovoltaických systémů je přímá výroba elektrické energie. Fotovoltaické systémy je možné použít různým způsobem, ale mezi nejrozšířenější patří níže uvedené systémy:
- OFF-GRID (ostrovní) autonomní systém bez potřeby napojení na veřejnou elektrickou síť;
- ON-GRID – systém spojený s veřejnou elektrickou sítí;
- HYBRID-ní systém, který pracuje podle potřeby jako ON-GRID anebo OFF-GRID.
V případě on-grid a hybridních systémů je výhodou to, že spotřebiče v domácnosti mohou fungovat nezávisle na vnějším slunečním svitu. Při dostatku slunečního záření jsou napájeny z fotovoltaiky a v noci, respektive při zamračeném počasí, odebírají energii z veřejné elektrické sítě.
Nejuniverzálnějším typem fotovoltaické elektrárny je tzv. HYBRID-ní systém, který podle potřeby pracuje jako ON-GRID anebo OFF-GRID. Pokud veřejná elektrická síť funguje (není porucha, výpadek apod.), systém pracuje jako ON-GRID, avšak přebytky energie z fotovoltaických panelů nekončí ve veřejné elektrické síti, ale jsou uskladněny v akumulátorových bateriích.
Potřeba instalace náhradního zdroje
Systémy off-grid se nejčastěji využívají tam, kde není možnost připojení k veřejné elektrické síti, například na chatách. V případě dostatku slunečního záření zásobuje elektrárna elektrickou energií všechny spotřebiče a zároveň elektrickou energii uskladňuje do akumulátorových baterií, případně nepřímo formou akumulace v teplé vodě. V případě nedostatku slunečního záření (hlavně v zimním období) se energie čerpá z akumulátorových baterií. Avšak v případě vyčerpání zásob energie i z akumulátorových baterií je zapotřebí energii dodat z jiného, náhradního zdroje.
Pokud by byla dostupná veřejná elektrická síť (on-grid, resp. hybridní systém), tak bychom energii čerpali ze sítě, avšak v případ off-grid systému tuto možnost nemáme. Výroba musí být v tomto případě zajištěna z jiného zdroje než z veřejné sítě, nejčastěji z elektrocentrály, která pracuje jako malý elektrický generátor poháněný spalovacím motorem. V krátkosti si níže shrňme výhody a nevýhody off-grid systémů.
OFF-GRID
Výhody:
- úplná nezávislost na veřejné elektrické síti
- nevyžaduje mít povolení na napojení do veřejné elektrické sítě;
- maximální možné využití elektrické energie – přebytky z fotovoltaických panelů neodcházejí bezplatně do veřejné elektrické sítě, ale jsou uskladněny v akumulátorových bateriích.
Nevýhody:
- vyšší pořizovací cena a komplikovanější zapojení a řízení oproti ON-GRID;
- omezená životnost akumulátorů (5–15 roků) – životnost závisí na typu použitého akumulátoru, druhu regulátoru napájení a na klimatických podmínkách, v jakých se akumulátor nachází (vysoké okolní teploty zkracují životnost);
- potřeba náhradního elektrického generátoru na výrobu elektrické energie v případě nedostatku slunečného záření v období se slabým slunečním zářením (zima).
Fotovoltaická elektrárna v zimě
Praxe ukazuje, že právě zimní období (hlavně prosinec, leden a únor) je z hlediska výroby elektrické energie ve fotovoltaické elektrárně takřka nulové. I když z fyzikálního hlediska můžeme konstatovat, že právě zimní období by mělo být z pohledu provozní účinnosti vzhledem k dobrému chlazení panelů to nejlepší období, opak je pravdou. Pokud elektrárna v tomto období dosáhne aspoň 10 % průměrné měsíční výroby elektřiny, můžeme mluvit o úspěchu. Takže základem úspěšného provozu elektrárny je jednoznačně počasí. Kromě nedostatku slunečního záření je v zimním období problémem i pokrytí panelů sněhem, resp. námrazou, které způsobuje, že je výroba elektřiny v tomto případě nulová.
Způsob, jak alespoň částečně zvýšit výrobu elektrické energie v zimním období, je zabezpečení údržby, která spočívá v odstranění sněhu či námrazy. Ale jak už bylo řečeno, výroba v zimních měsících dosáhne maximálně 10 % z celkové průměrné výroby, takže je právě proto v případě off-grid elektrárny zapotřebí zabezpečit výrobu elektrické energie z náhradního zdroje, z tzv. elektrického generátoru (elektrocentrála). Elektrocentrála zajišťuje napájení spotřebičů stejně jako nabíjení baterií. Po dobití baterií se elektrocentrála vypne a napájení se zajistí z baterií.
Jak je zřejmé, alfou a omegou provozu fotovoltaických elektráren je právě počasí. Pokud je počasí špatné a nepřeje nám ve smyslu dostatečného slunečního záření, je zapotřebí nahradit výrobu ze slunce jiným náhradním zdrojem elektrické energie. V případě, že zvažujete instalaci fotovoltaického systému, určitě se o možnostech poraďte s odborníkem. Dobrá rada vás nic nestojí a stejně je tomu i se sluneční energií, která se může postarat o nezanedbatelné snížení nákladů na energie ve vaší domácnosti. A to navzdory skutečnosti, že v zimě je sluneční energie, bohužel, neostatkovým zbožím.
