Využite energiu, kedy ju skutočne potrebujete

Prostredníctvom fotovoltaickej elektrárne (FVE) sa najviac elektrickej energie vyrobí počas slnečných dní. Ale ako všetci vieme, spotrebúva sa väčšinou v poobedňajších hodinách a hlavne večer, kedy sa doma stretne celá rodina - varí sa, pozerá televízor, je zapnutý počítač, perie sa a suší prádlo, atď. Spotreba energie večer prevyšuje jej výrobu.

Preto je výhodné, ak viete využívať takú energiu, ktorú máte „v zásobe“.

Hybridný systém využíva niekoľko zdrojov energie. Prvou a primárnou, zo samotnej podstaty FVE, je slnečná energia, ktorú vďaka fotovoltaickým panelom premieňa na elektrickú. Druhým zdrojom je elektrická energia zo siete (prípadne z generátora). Hlavnými zložkami zostavy hybridného fotovoltaického systému sú

• fotovoltaické panely,
• menič/striedač (často používaný aj angl. ekvivalent inverter),
• úložisko energie = li-on batéria.

Fotovoltaické panely

V jednoduchom princípe sa slnečné svetlo (= fotóny) využitím polovodičových materiálov premieňa na elektrinu. Proces energetickej premeny je priamy, bez medzistupňov, neuvoľňujú sa pri ňom žiadne skleníkové plyny ani častice. Fotóny zo slnečného žiarenia dopadajú na vhodný polovodičový materiál (väčšinou kremík) a pri dopade uvoľnia z jeho kryštalickej mriežky voľné elektróny, na ich mieste ostanú tzv. diery.

Tok voľných elektrónov je potom potrebné usmerniť tak, aby prešli elektrickým obvodom a vydali energiu získanú z fotónov skôr, než budú opäť pritiahnuté do voľných dier. Tento proces je realizovaný prostredníctvom fotovoltaických článkov = panelov.

FVE pozostáva z určitého počtu solárnych/fotovoltaických panelov(celkový počet sa určí podľa požadovaného výkonu), kabeláže a ďalších istiacich pomocných prvkov. Keďže panely produkujú jednosmerný prúd, potrebný je tiež striedač, teda menič jednosmerného prúdu na bežný = striedavý.

Menič

Menič slúži na premenu nízkeho jednosmerného napätia získaného z FV panelu na nízke striedavé napätie 230V. Je to „srdce“ systému FVE. Na trhu je veľa druhov meničov, ktoré sa líšia hlavne účinnosťou, komfortom obsluhy a cenou. Každý menič napätia má určený svoj maximálny odporúčaný výkon (alebo maximálny špičkový výkon) a napätie batérií, na ktoré je určený. Invertory sa vyrábajú od výkonu v radovo desiatok W (wattov), až po stovky kW, dimenzujú sa na potreby domácností alebo firiem.

V praxi vie však menič dlhodobo dodávať približne o 20% menej výkonu, napr. menič 6000W dodá reálne 4 800W.

Toto je dôležitý údaj a je nevyhnutné ho zohľadniť pri výbere meniča, pretože ak máme na streche 10 ks panelov o výkone 440Wp = 10x440 = teoreticky 4 400W, potom menič s reálnym výkonom 4 800W by mal mať dostatočný výkon k naším panelom.

Pri hybridných meničoch sa stretávame ešte s jedným dôležitým technickým údajom a to či sa jedná o jednofázový alebo trojfázový hybridný menič. Bežne používané hybridné meniče sú jednofázové, pripojené na jednu fázu a tým pádom môžu eletrinu z fotovoltaických panelov využívať len spotrebiče pripojené na túto fázu. Trojfázové hybridné meniče sú inštalované do domácností/firiem, kde sú okrem štandardných spotrebičov aj zariadenia s vysokým výkonom (napr. tepelné čerpadlá, indukčné varné dosky).

Hybridné meniče pracujú na princípe, že uprednostňujú použitie energie z batérií, avšak pokiaľ sa batérie vybijú na určitú hranicu, prepnú sa na distribučnú sieť (AC sieť), z ktorej potom čerpajú potrebnú energiu.Väčšina hybridných meničov obsahuje v sebe už aj regulátor. Niektoré hybridné meniče dokážu pracovať aj na ostrovnom princípe (tzv. OFF grid), to znamená že nepotrebujú pripojenie na distribučnú sieť.

V Európe dominujú hybridné fotovoltaické systémy na strechách rodinných domov s kapacitou FVE na úrovni 3 až 5 kW. V slovenských podmienkach je hybridný fotovoltaický systém najvhodnejší, ak ste domáctnosť alebo firma s priemernou spotrebou elektriny na úrovni okolo 5000 kWh za rok a viac a máte niektoré spotrebiče navyše štandardného vybavenia (napr. klimatizáciu, tepelné čerpadlo, ohrev vody v bazéne, atď.). Týmto systémom reálne znížite náklady za spotrebu elektrickej energie z distribučnej siete, získate pomerne zaujímavú energetickú nezávislosť, ale „neodstrihnete“ sa od siete úplne. Týmto spôsobom vlastne zachovávame princíp „otvorených zadných dvierok“...

Batéria

Solárne batérie slúžia na uskladnenie elektrickej energie, primárne vyrobenej z fotovoltaických panelov, ktorá nie je spotrebovaná v okamžiku jej vzniku. Výhodou použitia batérií v solárnom systéme je, že počas noci, zamračeného počasia alebo nadmerného odberu dokážu poskytnúť dodatočnú potrebnú energiu (vzhľadom na ich kapacitu).

V solárnom systéme sa môže nachádzať aj niekoľko vzájomne poprepájaných batérií. Pre nabíjanie batérií zo solárnych panelov je potrebný regulátor nabíjania. Dôležitými parametrami pri výbere batérií (samozrejme okrem ekonomického hľadiska) sú:

• kapacita (kWh)- často udávaná aj v ampérhodinách (Ah), kde po vynásobení Ah a napätia (V) dostaneme kapacitu vo watthodinách,
• hĺbka vybitia (DoD) - kde batérie na báze lítia majú uvedenú hĺbku vybitia okolo 80-90% (oproti napr. oloveným, ktoré sú na úrovni okolo 50%), účinnosť – solárne batérie nie sú 100% efektívne, lítiové dosahujú účinnosť až 95 – 98%,
• životnosť – udáva sa v počte cyklov, kde pri najkvalitnejších lítiových batériách hovoríme o životnosti na úrovni 6000 cyklov. Každé nabitie a vybitie barérie predstavuje jeden nabíjací cyklus.

Výhody hybridných solárnych systémov pre váš dom alebo firmu:

• najlepšie na hybridných solárnych systémoch je to, že skladujú slnečnú energiu a nízko-nákladovú elektrinu (keď čerpajú zo siete tzv. lacný prúd),
• je možné využívať solárnu energiu v špičkách, v prípade výpadku distribučnej siete,
• môžu byť použité pre pokročilé riadenie energie, tzv. „smarthouse“,
• umožňuje energetickú nezávislosť,
• je to skvelý spôsob, ako znížiť spotrebu energie zo siete.

Nevýhody používania hybridných solárnych systémov pre váš dom/firmu:

• vyššie vstupné náklady ako ON GRID riešenie,
• obmedzená výdrž batérie, 6000 cyklov,
• obmedzujúci počet zariadení, ktoré môžete naraz spustiť. Závisia od kapacity hybridného invertora a batérií.