Solární energie, fotovoltaické panely a příslušenství - Vstup do kategorie zboží v eshopu
Fotovoltaické (solární) panely - konkrétní příklady využití
Úvodem o fotovoltaice
Fotovoltaika zažívá v poslední době nebývalý rozmach. Zájem o fotovoltaické panely a příslušenství rok od roku výrazně roste a lidé začínají brát tento alternativní zdroj energie jako zcela běžnou záležitost. Uvedené tvrzení nesouvisí nijak v kontextu tohoto článku s velkými fotovoltaickými elektrárnami pro komerční využití, které jsou jistě nepřehlédnutelné na mnoha místech nejen u nás, ale bylo zde uvedeno jako fakt, že se čím dál více lidí pouští do budování vlastního zdroje elektrické energie na bázi fotovoltaických panelů. Důvody, proč se lidé zabývají fotovoltaikou a instalují doma fotovoltaické panely, ale velmi často nejsou jen zcela prozaické - tedy pouze "vyrobit" zdroj energie. Opravdu značné množství lidí přijalo fotovoltaiku jako svého životního koníčka a počet těchto "hobbystů" rychle roste A není divu, fotovoltaika zcela splňuje dva základní předpoklady pro činnost, která má vysoký potenciál získat obrovské množství příznivců.
1.Jedná se o velmi užitečnou činnost, která přináší přidanou hodnotu celé rodině člověka zapáleného do fotovoltaiky tím, že investice do fotovoltaických panelů a příslušenství se vrací v podobě elektřiny zdarma. Ev. je možné bydlet, nebo přechodně bydlet (chata, chalupa) na místech, kde by to bez elektřiny, kterou vyrobí solární panely jinak ani nešlo, protože v dané lokalitě není možné zbudovat elektrickou přípojku.
2.Jedná se o velmi zajímavou činnost, která pokud člověka jednou "chytne", již jej "nepustí". Sledování aktuálních i dlouhodobých údajů o výkonu vlastního fotovoltaického systému, počtu dodaných kWh do spotřeby domácnosti, aktuálním napětí a proudu, který dodávají do systému fotovoltaické panely v závislosti na počasí, ladění a rozšiřování systému atd. atd. je "drogou", na které je závislé značné množství jedinců i celých rodin. A pokud nevěříte, zkuste "zabrousit" na některou z mnoha internetových diskusí na téma "fotovoltaické panely".
Co je obsahem tohoto článku
Účelem tohoto článku není poskytnutí "první pomoci" v oblasti fotovoltaiky, resp. fotovoltaických ostrovních systémů, protože prakticky vše o vybudování vlastní fotovoltaické elektrárny je k dispozici na našich webových stránkách www.solarnimoduly.cz , kde najdete nejen "první pomoc" v oblasti fotovoltaiky ale "zcela komplexní a odbornou léčbu". Uvedené webové stránky jsou v současné době bezkonkurenčně nejrozsáhlejším informačním zdrojem v oblasti ostrovních fotovoltaických systémů, neboli off-grid systémů. Elektřina kterou dodají fotovoltaické panely, je v rámci těchto systémů určena pouze ke konečné spotřebě a takový systém nedodává elektřinu do rozvodné sítě.
Součástí tohoto článku jsou tedy pouze a jen konkrétní zkrácené příklady využití fotovoltaických panelů v rámci různých období roku a při různé potřebě elektřiny. Výpočty na této stránce jsou orientační a pokud budete chtít provést přesné výpočty, nebo pokud budete uvažovat o tom, kde se vzaly některé vstupní údaje, jako např. údaj o průměrně vygenerované elektrické energii z 1Wp výkonu, který dodají fotovoltaické panely denně v nejslabším měsíci vybraného období apod., pak opět odkazuji na již zmíněné stránky www.solarnimoduly.cz , kde najdete veškeré informace spolu se zcela detailním a přesným příkladem konkrétního výpočtu, jakým by měly disponovat fotovoltaické panely.
Účelem tohoto článku tedy je, aby jeho čtenář získal konkrétní představu o tom, co mu mohou fotovoltaické panely poskytnout, resp. kolik el. energie z nich může "vyždímat" v závislosti na jejich výkonu, ročním období, ztrátách v systému apod. V příkladech se předpokládá že panely budou směrovány jižně, budou umístěny v rámci ČR, bude se jednat o kvalitní monokrystalické panely a že v systému bude využitý jako solární regulátor MPPT měnič.
Fotovoltaické panely - konkrétní příklady využití v praxi
V následující tabulce jsou uvedeny údaje o průměrné denní výrobě z 1Wp instalovaného výkonu, kterým disponují fotovoltaické panely, tedy kolik Wh denně získáte z 1W výkonu solárního panelu. Na základě této tabulky můžete také spočítat jaké množství elektřiny denně Vám poskytnou fotovoltaické panely s konkrétním výkonem. Např. vlastníte solární panely s výkonem 200Wp a potřebujete vědět kolik elektrické energie získáte z těchto panelů průměrně denně v měsíci květnu: 200 x 4,4 = 880Wh denně. V příkladech na této stránce budeme ale využívat "obrácený postup" a údajem z tabulky budeme dělit denní odběr elektrické energie včetně ztrát a dostaneme jako výsledek potřebný výkon fotovoltaických panelů pro náš konkrétní příklad.
Leden: 1,2Wh
Únor: 2,0Wh
Březen: 2,9Wh
Duben: 3,7Wh
Květen: 4,4Wh
Červen: 4,2Wh
Červenec: 4,5Wh
Srpen: 4,1Wh
Září: 3,1Wh
Říjen: 2,6Wh
Listopad: 1,2Wh
Prosinec: 0,8Wh
Příklad č.1
Období využití fotovoltaických panelů: květen až srpen
Spotřebiče a jejich příkon:
Malá LCD TV se spotřebou 25W. Provoz 2hodiny denně. Spotřeba ve Wh: 25 x 2 = 50Wh denně
2 x LED žárovka s příkonem 5W (spolu 10W). Provoz 2 hodiny denně. Spotřeba ve Wh: 10 x 2 = 20Wh denně
Běžný notebook s průměrným příkonem 35W. Provoz 1 hodina denně. Spotřeba ve Wh: 35 x 1 = 35Wh denně
-----------------------------
Celková denní spotřeba: 105Wh (50 + 20 + 35)
V ideálním případě, by tedy měly fotovoltaické panely vyrobit 105Wh el.energie denně, protože v systému vznikají ztráty, bude nutné potřebné množství navýšit o 20%. Reálná denní průměrná dodávka z fotovoltaických panelů pro danou denní spotřebu: 126Wh (105 + 20%). Pozn. Solární panely podléhají i vnitřním ztrátám (vlivem ohřevu v letním období), s těmito ztrátami ale obvykle nemusíme počítat u ostrovního fotovoltaického systému (ostrovní fotovoltaický systém má v době nejvyšších teplot obvykle nejvyšší přebytky elektřiny).
Fotovoltaické panely by tedy měly každý den průměrně vyrobit 126Wh el. energie, aby byla pokryta plánovaná denní spotřeba. Takže nyní přikročíme k výpočtu potřebného výkonu, který by měly poskytnout solární panely.
Fotovoltaické panely budou v tomto příkladu provozovány pouze v období od počátku května do konce srpna. Z tabulky s denní průměrnou výrobou z 1Wp instalovaného výkonu vybereme měsíc z našeho rozsahu, kdy fotovoltaické panely produkují nejmenší množství energie. Je to měsíc srpen s 4,1Wh denně z 1Wp instalovaného výkonu solárních panelů. Hodnotu 4,1 použijeme pro konečný výpočet výkonu, který by měly mít naše fotovoltaické panely.
Pozn. Logicky je nutné vybrat "nejslabší" měsíc, protože fotovoltaické panely je třeba dimenzovat právě pro nejslabší měsíc z rozsahu, aby i v tomto měsíci byl dostatek energie.
Naše denní potřeba je tedy 126Wh a tuto potřebu by měly pokrýt fotovoltaické panely s výkonem: 126 / 4,1 = 30W
Fotovoltaické panely s výkonem 30W by tedy měly pokrýt celou naši spotřebu. Toto platí samozřejmě pouze pro měsíce v roce se kterými jsme počítali pro využití solárních panelů (květen až srpen) a při dostatečně velké kapacitě použitých akumulátorů, aby bylo možné "zachytit" přebytky elektrické energie v nadprůměrně slunečných dnech a zužitkovat je ve dnech s podrůměrným slunečním svitem.
Příklad č.2
Období využití fotovoltaických panelů: květen až září
Spotřebiče a jejich příkon:
LCD TV se spotřebou 100W. Provoz 3hodiny denně. Spotřeba ve Wh: 100 x 3 = 300Wh denně
Pračka: 0,8kWh. Provoz 1x týdně tj. 0,8/7 = 0,15kWh. Spotřeba ve Wh: 150Wh denně
5 x LED žárovka s příkonem 10W (celkem 50W). Provoz 2 hodiny denně. Spotřeba ve Wh: 50 x 2 = 100Wh denně
Běžný notebook s průměrným příkonem 35W. Provoz 2 hodiny denně. Spotřeba ve Wh: 35 x 2 = 70Wh denně
Ostatní spotřebiče (nabíječky, rádio apod.). Spotřeba ve Wh: 30Wh
-----------------------------
Celková denní spotřeba: 650Wh (300 + 150 + 100 + 70 + 30)
V ideálním případě, by tedy měly fotovoltaické panely vyrobit 650Wh el.energie denně, protože v systému vznikají ztráty, bude nutné potřebné množství navýšit o 20%. Reálná denní průměrná dodávka z fotovoltaických panelů pro danou denní spotřebu: 780Wh (650 + 20%). Pozn. Solární panely podléhají i vnitřním ztrátám (vlivem ohřevu v letním období), s těmito ztrátami ale obvykle nemusíme počítat u ostrovního fotovoltaického systému (ostrovní fotovoltaický systém má v době nejvyšších teplot obvykle nejvyšší přebytky elektřiny).
Fotovoltaické panely by tedy měly každý den průměrně vyrobit 780Wh el. energie, aby byla pokryta plánovaná denní spotřeba. Takže nyní přikročíme k výpočtu výkonu. který by měly poskytnout solární panely .
Fotovoltaické panely budou v tomto příkladu provozovány v období od počátku května do konce září. Z tabulky s denní průměrnou výrobou z 1Wp instalovaného výkonu vybereme měsíc z našeho rozsahu, kdy fotovoltaické panely produkují nejmenší množství energie. Je to měsíc září s hodnotou 3,1Wh z 1Wp instalovaného výkonu solárních panelů. Hodnotu 3,1 použijeme pro konečný výpočet výkonu, který by měly mít naše fotovoltaické panely.
Pozn. Samozřejmě je zase nutné vybrat "nejslabší" měsíc z rozsahu květen-září, protože fotovoltaické panely je třeba dimenzovat právě pro nejslabší měsíc z rozsahu, aby i v tomto měsíci byl dostatek energie.
Naše denní potřeba je tedy 780Wh a tuto potřebu by měly pokrýt fotovoltaické panely s výkonem: 780 / 3,1 = 252W
Fotovoltaické panely s výkonem 252W by tedy měly pokrýt celou naši spotřebu. Toto platí samozřejmě pouze pro měsíce v roce se kterými jsme počítali pro využití solárních panelů (květen až září) a při dostatečně velké kapacitě použitých akumulátorů, aby bylo možné "zachytit" přebytky elektrické energie v nadprůměrně slunečných dnech a zužitkovat je ve dnech s podrůměrným slunečním svitem.
Příklad č.3
Období využití fotovoltaických panelů: březen až říjen
Spotřebiče a jejich příkon:
LCD TV se spotřebou 100W. Provoz 2hodiny denně. Spotřeba ve Wh: 100 x 2 = 200Wh denně
Myčka: Spotřeba na 1x mycí cyklus 0,9kWh. Provoz 4x týdně tj. 0,9/7 x 4 = 0,5kWh (průměr na den). Spotřeba ve Wh: 500Wh (průměrně na den)
Pračka: Spotřeba na 1x vyprání 0,8kWh. Provoz 2x týdně tj. 0,8/7 x 2 = 0,23kWh (průměr na den). Spotřeba ve Wh: 230Wh (průměrně na den)
Kombinovaná chladnička (objem 300L - třída A+++): 0,4kWh denně. Spotřeba ve Wh: 400Wh denně
10 x LED žárovka s příkonem 8W (celkem 80W). Provoz 3 hodiny denně. Spotřeba ve Wh: 80 x 3 = 240Wh denně
Běžný notebook s průměrným příkonem 35W. Provoz 3 hodiny denně. Spotřeba ve Wh: 35 x 3 = 105Wh denně
Ostatní spotřebiče (nabíječky, rádio, mixér, tiskárna apod.). Spotřeba ve Wh: 100Wh denně
-----------------------------
Celková denní spotřeba: 1775Wh (200 + 500 + 230 + 400 + 240 + 105 + 100)
V ideálním případě, by tedy měly fotovoltaické panely vyrobit 1775Wh el.energie denně, protože v systému vznikají ztráty, bude nutné potřebné množství navýšit o 20%. Reálná denní průměrná dodávka z fotovoltaických panelů pro danou denní spotřebu: 2130Wh (1775 + 20%). Pozn. Solární panely podléhají i vnitřním ztrátám (vlivem ohřevu v letním období), s těmito ztrátami ale obvykle nemusíme počítat u ostrovního fotovoltaického systému (ostrovní fotovoltaický systém má v době nejvyšších teplot obvykle nejvyšší přebytky elektřiny).
Fotovoltaické panely by tedy měly každý den průměrně vyrobit 2130Wh el. energie, aby byla pokryta plánovaná denní spotřeba. Takže nyní přikročíme k výpočtu výkonu, který by měly poskytnout solární panely.
Fotovoltaické panely budou v tomto příkladu provozovány v období od počátku března do konce října. Z tabulky s denní průměrnou výrobou z 1Wp instalovaného výkonu vybereme měsíc z našeho rozsahu, kdy fotovoltaické panely produkují nejmenší množství energie. Je to měsíc říjen s hodnotou 2,6Wh z 1Wp instalovaného výkonu solárních panelů. Hodnotu 2,6 použijeme pro konečný výpočet výkonu, který by měly mít naše fotovoltaické panely.
Pozn. Samozřejmě je zase nutné vybrat "nejslabší" měsíc z rozsahu březen-říjen, protože fotovoltaické panely je třeba dimenzovat právě pro nejslabší měsíc z rozsahu, aby i v tomto měsíci byl dostatek energie.
Naše denní potřeba je tedy 2130Wh a tuto potřebu by měly pokrýt fotovoltaické panely s výkonem: 2130 / 2,6 = 820W
Fotovoltaické panely s výkonem 820W by tedy měly pokrýt celou naši spotřebu. Toto platí samozřejmě pouze pro měsíce v roce se kterými jsme počítali pro využití solárních panelů (březen až říjen) a při dostatečně velké kapacitě použitých akumulátorů, aby bylo možné "zachytit" přebytky elektr.energie v nadprůměrně slunečných dnech a zužitkovat je ve dnech s podrůměrným slunečním svitem.
--------------------------------------------------------------------
Komentář k příkladům a poznámky
Třetí příklad je již příkladem "malé" plně fotovoltaické domácnosti, kde solární panely zcela nahradily tradiční přípojku k rozvodné síti, ovšem jak jste si jistě všimli, období provozu bylo vybráno od počátku března, do konce října. Toto období bylo vybráno záměrně, protože se jedná o období s nadprůměrnou intenzitou slunečního svitu. V případě, že jsou fotovoltaické panely využívány i v rámci "zimního" období, což je v rámci fotovoltaiky období listopad až únor (období s podprůměrnou intenzitou slunečního svitu), je nutné počítat s využitím ještě přídavného zdroje elektrické energie (elektrocentrály).
V případě, že je systém optimálně dimenzovaný pro období využití březen-říjen, a vy jej budete chtít využívat i v období listopad-únor, bude nutné dodat do systému z přídavného zdroje energie v období listopad-únor asi 50% energie.
Pokud byste výkon, kterým disponují fotovoltaické panely v rámci systému, který je optimalizovaný pro využití v období březen-říjen navýšili na 1,6 násobek (z příkladu č.3 by to bylo 820W x 1,6 = 1312W), pak by se snížila potřeba využití přídavného zdroje v období listopad-únor na dodávku 20% energie do systému. 80% by dodávaly fotovoltaické panely a zbytek, tedy pouze 20% náhradní zdroj (elektrocentrála). To je velmi únosné řešení a znamená to, že elektrocentrála by v období listopad až únor měla dodat do systému denně průměrně 426Wh. Pokud byste využili dostatečně výkonnou nabíječku a elektrocentrálu, mohli byste mít centrálu v tomto případě spuštěnou průměrně asi tak na 3 hodiny týdně, což by mělo stačit k dobití akumulátorů na potřebnou kapacitu, zbytek energie by samozřejmě zajišťovaly fotovoltaické panely.
Pokud byste ale trvali na tom, že chcete využívat pouze fotovoltaické panely a žádný jiný zdroj, pak byste výkon panelů vypočítaný pro období březen-říjen museli ztrojnásobit (z příkladu č.3 by to bylo 820W x 3 = 2460W!!!), což by bylo vrcholně neekonomické, protože by samozřejmě bylo nutné navýšit na trojnásobek nejen fotovoltaické panely, ale i kapacitu akumulátorů a výkon solárního regulátoru. Důležitá je ještě jedna skutečnost a to, že ani zmíněné trojnásobné navýšení výkonu pro solární panely by Vás nemuselo v zimním období "spasit", protože období listopad-únor je z hlediska fotovoltaiky "krajně nevyzpytatelné".
Zcela zásadní výhodou využití přídavného zdroje energie (elektrocentrála) je to, že tento zdroj můžete využít kdykoli a není nutné u něho počítat s výpadky slunečního svitu a tím nutnou rezervou ve výkonu. U fotovoltaických panelů je nutné vždy počítat s tím nejnepříznivějším obdobím v rámci využití a tudíž je nutné vytvářet velké rezervy ve výkonu. A pokud byste chtěli i v zimním období využívat pouze solární panely, tak jako v jiných obdobích v roce, museli byste pro zimní období naddimenzovat fotovoltaický systém právě na již zmíněný trojnásobek výkonu oproti optimálnímu návrhu pro období březen-říjen.
Možná je pro Vás těžko pochopitelná výše uvedená "matematika", tedy: Mám fotovoltaický systém optimálně navržený pro období březen-říjen, ale pokud bych jej chtěl využívat jako jediný zdroj energie a se stejným odběrem i v zimním období musel bych výkon ztrojnásobit, ale přitom platí, že pokud použiju elektrocentrálu bude stačit aby dodávala v období listopad-únor do systému jen 50% energie, nejsou to podivné počty? Nejsou, v tom spočívá právě "kouzlo" využití přídavného zdroje energie, který můžete využít kdykoli a bez nutnosti počítat s akumulací zásob energie v rámci "nejhoršího období roku". A tímto obdobím je prosinec a část listopadu a ledna, kdy budete elektrocentrálu využívat nejvíce a mimo toto období pak již jen velmi okrajově a v období březen-říjen vůbec, protože veškerou elektřinu stačí vyrobit solární panely.
Jako přídavný zdroj je možné, v případě, že se jedná např. o víkendovou chalupu, kde využíváte fotovoltaické panely pouze pro svícení a provoz malých spotřebičů použít třeba plně nabitý akumulátor, který si s sebou přivezete v zimě na víkend. Nicméně dnes zcela běžným řešením pro doplnění energie do systému v zimním období je využití malé, či větší elektrocentrály. Malé jednoduché elektrocentrály se dnes oproti době nedávno minulé prodávají v podstatě "za babku".
Využití fotovoltaického panelu jako občasné nabíječky akumulátoru
Návrh fotovoltaického systému začíná vždy u výpočtu potřebné elektrické energie, následuje výpočet výkonu, jaký by měly mít fotovoltaické panely a nakonec se stanovuje vhodná kapacita akumulátorů pro dostatečnou akumulaci energie pro využití energie po soumraku a ve dnech s nižší intenzitou slunečního záření.
V tomto případě obvykle není nutné řešit max. nabíjecí proudy akumulátorů, protože tyto mají tak velkou kapacitu, že ohrožení ev. vysokým dobíjecím proudem v první fázi nabíjení ze solárního regulátoru nehrozí. Nicméně pokud se jedná o takovou situaci, kdy máte k dispozici konkrétní akumulátor a ten hodláte dobíjet fotovoltaickým panelem, bez ohledu na konkrétní spotřebu (prostě potřebuji tento akumulátor čas od času nabít), je vhodné postupovat jinak.
Řekněme, že máte akumulátor s kapacitou 40Ah a tento akumulátor je možné dobíjet proudem max. 10A. V tomto případě je nutné zvolit takový typ fotovoltaického panelu, jehož max. výstupní proud do solárního regulátoru (a dobíjecí proud akumulátoru v první fázi nabíjení) nepřekročí 10A, tak aby nedošlo k možnému poškození akumulátoru vysokým nabíjecím proudem v první fázi nabíjení. Pokud je fotovoltaický panel využitý takovým způsobem, je vhodné využívat v tomto případě pouze ''klasický'' solární regulátor a nikoli MPPT měnič, protože MPPT měnič umí ''modulovat'' výkon a na výstupu z MPPT měniče může být vyšší proud, než na vstupu do MPPT měniče (než přichází z fotovoltaického panelu).
Závěrem
Příklady, které byly nejdůležitější částí tohoto článku a které měly možnému zájemci o fotovoltaické panely co nejstručněji prezentovat, co je možné od fotovoltaiky v současné době očekávat, i poznámky k příkladům jsem Vám tedy předložil a je na Vás, zda ještě navštívíte náš web www.solarnimoduly.cz - fotovoltaické panely od A do Z kde můžete najít další a velmi podrobné informace k fotovoltaice a zejména k off-grid fotovoltaice, tedy ostrovním fotovoltaickým elektrárnám.
Děkuji Vám za Váš zájem o tento článek a pokud se Vám líbil, budu rád, když na něj upozorníte v některé internetové diskusi na téma fotovoltaické panely, solární panely, fotovoltaické ostrovní systémy apod.
Autor: Pavel Hnilica
Text na této stránce je chráněn autorským zákonem. Nepřejeme si aby byl zveřejňován (ani jeho části) na jiných místech. Pokud chcete použít část textu jako citaci, musí být u citace uveden odkaz na zdroj.
