Solární panely a fotovoltaické elektrárny: Víte, jaké existují způsoby uchycení?

Vzhledem k tomu, že se ve světě stále rozšiřují udržitelná energetická řešení, je důležité jít s dobou. Součástí toho je nutnost porozumět možnostem instalace solárních a fotovoltaických panelů předtím, než se pro takové systémy rozhodnete.

V tomto článku se ponoříme do různých způsobů montáže a jejich možností, abychom vám pomohli učinit informované rozhodnutí pro instalaci vašeho systému.

Ať už jste majitel domu, majitel firmy nebo se prostě jen zajímáte o obnovitelné zdroje energie – tento průvodce vám osvětlí nejlepší postupy pro využití solární energie z vaší střechy a nastíní, jak namontovat fotovoltaické systémy nejen na plechové střechy.

Důležitost solární energie

Solární energie má nepopiratelný význam a nabízí značnou návratnost investic. Její hodnota přesahuje finanční zisky a zahrnuje i veřejné zdraví a udržitelnost životního prostředí.

Každým rokem se zvyšuje její obliba mezi majiteli domů a podniky, což je dáno rostoucím povědomím o jejích výhodách a klesajícími náklady na instalaci. Zájemci o pochopení významu solární energie mají k jejímu využití řadu pádných důvodů.

Vývoj solární energie napříč historií

Solární energie zaznamenala v posledních letech výrazný nárůst. Například ve Spojených státech zaznamenala poptávka po instalaci solárních panelů nárůst z 0,34 gigawattů v roce 2008 na současných 97,2 gigawattů. Tato kapacita postačuje k zásobování elektřinou přibližně 18 milionů typických amerických domácností.

Povzbudivé je, že zvýšená poptávka přispěla ke snížení nákladů. Od roku 2014 klesla cena solárních fotovoltaických panelů (FV) téměř o 70 %.

Co přesně je solární energie?

Hlavním zdrojem sluneční energie je sluneční světlo. Má zásadní význam pro udržení života na Zemi. Slunce již nyní pohání naši planetu, usnadňuje její růst a udržuje rovnováhu životního prostředí.

Samotný objem slunečního světla dopadajícího do zemské atmosféry mnohonásobně převyšuje naše energetické potřeby. Podle statistik planeta nepřetržitě přijímá 173 000 terawattů sluneční energie, což více než 10 000 krát převyšuje celosvětovou spotřebu energie.

Využitím tohoto hojného, obnovitelného a ekologického zdroje můžeme nahradit konvenční elektrickou energii solární energií a uspokojit tak naše rozmanité potřeby. Solární energie nachází uplatnění při vytápění, osvětlování prostor a plnění různých funkcí závislých na elektřině v obytných i komerčních prostorách.

Solární vs. fotovoltaické panely

Rozdíly mezi solárními panely a fotovoltaickými panely pro střešní instalace existují, ale zároveň se také doplňují. Oba využívají sluneční energii a často se montují na střechy, jejich funkce se však výrazně liší.

TIP: Nezapomeňte, že pro úspěšnou instalaci potřebujete také vhodné nářadí.

Solární panely absorbují sluneční záření k přímému ohřevu vody, čímž napomáhají výrobě teplé vody pro domácnost nebo podporují systémy ústředního vytápění.

Na druhé straně fotovoltaické panely přeměňují sluneční energii na elektřinu a nabízejí širší spektrum využití než je ohřev vody.

Z hlediska konstrukce a provozu jsou solární panely založeny na absorpci slunečního záření, které ohřívá médium, obvykle vodu nebo speciální roztok, který je následně cirkulován a vyrábí teplou vodu. Dělí se na ploché a vakuové typy, z nichž každý má odlišnou konstrukci a charakteristiky účinnosti.

Naproti tomu fotovoltaické panely, vyrobené z křemíku, přeměňují sluneční energii přímo na elektřinu prostřednictvím fotovoltaického efektu. Fungují celoročně bez ohledu na povětrnostní podmínky a nabízejí stálé dodávky energie.

Fotovoltaické panely tedy (na rozdíl od těch fototermických) nemusí mít pro své fungování plný sluneční svit. I když Slunce není přes mraky vidět, fotony z jeho paprsků na Zemi stále dopadají a elektřina se v panelech dál vytváří.

FVE vyrábějící elektřinu tedy nabízí, oproti solárním panelům, širokou škálu využití. Od běžného svícení a pohánění domácích spotřebičů až po autonabíječku v garáži.

Důležitost správného uchycení a uspořádání

Hlavním úkolem solárního montážního systému je poskytnout bezpečný základ pro panely a zajistit jejich stabilitu. Nevhodné montážní systémy představují riziko nestability panelů, což může vést k jejich poškození a ohrožení.

Navíc účinnost panelů do značné míry závisí na účinnosti jejich montážních mechanismů. Správný úhel a orientace jsou rozhodující pro maximalizaci schopnosti panelů přeměňovat sluneční světlo na energii. Dobře navržený montážní systém zajišťuje, že panely jsou vhodně nakloněny a zarovnány pro optimální výrobu energie.

Své slovo má také typ střechy, na který chcete panely nainstalovat. Např nároky na instalaci na plechovou střechu se budou pravděpodobně lišit od nároků na instalaci na sedlové střeše.

Inspirujte se: Jste zrovna v procesu plánování vaší vysněné novostavby a FVE má být její součástí? Podívejte se, jaké existují typy střech a vyberte takovou, která bude splňovat nejvíce vašich požadavků, včetně těch na instalaci panelů.

Správná orientace

Flexibilita panelů se vztahuje na každý příbytek, ať už se jedná o rodinný dům, byt nebo modulární stavbu. Bez ohledu na konfiguraci, orientaci střechy nebo architektonické uspořádání fasády či balkonů existuje mnoho řešení pro integraci solárních panelů.

Dokonce i v případech, kdy je prostor omezen, existují alternativy, jak efektivně využít okolní prostor. Pokud se ukáže, že jižní strana je neproveditelná, panely se mohou uplatnit i na východně nebo západně orientovaných střechách.

V případech, které vyžadují extrémní opatření, lze na šikmých střechách provést úpravy pro optimalizaci úhlů panelů, aby se zvýšil výskyt slunečního záření.

Panely na šikmých střechách

Panely se obvykle instalují na šikmé střechy domů a ideální orientace je směrem k jihu. V případě fotovoltaiky to zajišťuje maximální výnos elektřiny během roku. Pokud chcete dosáhnout co nejvyššího ročního výnosu elektřiny, orientace panelů by měla být mezi jihozápadem a jihovýchodem. To samé platí i v případě panelů solárních.

Avšak i orientace na západ nebo východ je možná, i když s mírným snížením výkonu o 15 % až 20 %. Kombinací panelů orientovaných na obě strany lze například lépe pokrýt spotřebu elektřiny v průběhu dne, což může vést k vyššímu účinku.

Fotovoltaické panely umístěné na východní nebo západní straně střechy mohou být výhodné pro prodej elektřiny v době nejvyšší poptávky, zejména ráno a večer během spotových tarifů.

Pokud se rozhodnete pro kombinaci panelů na různých stranách střechy, střídač musí být schopen takovou konfiguraci správně zpracovat, což může vyžadovat speciální technická opatření.

Panely na rovných střechách

V České republice jsou ploché střechy typicky spojeny s bytovými či administrativními budovami a nabízejí několik možností pro umístění panelů.

Jednou z možností je jednostranné či dvoustranné přizvednutí panelů, které se provádí pomocí montážních systémů minimalizujících potřebu kotvení a tím i riziko zatékání.

Panely rozprostřené ve větších celcích vyžadují menší dodatečnou zátěž, zatímco krajní panely musejí odolávat největšímu tlaku větru. Alternativou je umístit panely vodorovně, což často zahrnuje použití fotovoltaických fólií integrovaných do hydroizolační vrstvy střechy.

Tento přístup je vhodný pro střechy s omezenou nosností, avšak panelům umístěným vodorovně chybí samočistící schopnost, a proto vyžadují pravidelnou údržbu. A péči o vaši střechu byste neměli zanedbávat.

Nicméně je důležité mít na paměti, že umístění panelů na plochou střechu s sebou nese ztrátu až 15 % výkonu ve srovnání s panely orientovanými na jih s optimálním sklonem.

Části fotovoltaických panelů

Solární fotovoltaické články přeměňují sluneční záření na elektrickou energii. Každý solární panel se skládá z polovodičových článků, které pracují na principu fotoelektrického jevu. Fotony slunečních paprsků uvolňují ze solárních článků (krystalické mřížky křemíku) elektrony, které se přeměňují na stejnosměrný elektrický proud.
Lithium-iontové baterie jsou ideální pro ukládání přebytečné sluneční energie. Umožňují hybridní systémy, kdy lze přebytečnou elektřinu posílat zpět do elektrické sítě nebo uskladnit pro další využití domácnosti.
Hliníkové rámy umožňují uchycení skleněného krytu panelu nahoře a stejně tak i krytu dole.
Střídače převádějí stejnosměrný proud z baterií na použitelnou střídavou elektřinu. Vyrábějí se v síťových a samostatných typech, jako jsou stringové střídače a mikroinvertory.
Zadní strana solárních panelů slouží jako bariéra proti vlhkosti a poskytuje elektrickou izolaci a mechanickou ochranu. Obvykle se vyrábí z polymerů, jako je PET, PP nebo PVF.
Propojovací skříňka slouží k umístění elektrických komponentů a konektorů panelů. Chrání je před okolním prostředím a usnadňují připojení.

Části solárních panelů

Solární kolektor zachycuje sluneční světlo a přeměňuje ho na teplo. Dva hlavní typy jsou ploché a vakuové trubicové kolektory. Ploché kolektory se skládají z prosklené krabice s černou absorpční deskou, zatímco vakuované trubicové kolektory mají uvnitř trubice s vakuem.
Zásobník uchovává horkou vodu a je vyroben z nerezové oceli nebo jiných materiálů odolných proti korozi. Velikost závisí na spotřebě vody.
Výměník tepla přenáší teplo z kolektoru do vody v zásobníku. Skládá se z trubek, kterými proudí ohřátá voda a předává své teplo vodě v zásobníku pro ohřev vody.
Čerpadlo zajišťuje cirkulaci vody mezi kolektorem a zásobníkem. Je řízeno regulátorem a zajišťuje nepřetržitou cirkulaci pro účinný přenos tepla.
Řídící jednotka je elektronické zařízení, které sleduje teplotu vody v zásobníku a řídí čerpadlo a další součásti systému. Udržuje požadovanou teplotu vody a účinnost systému.

Typy uchycení solárního systému na střechu

Při řešení uchycení panelů na vaši střechu bude hrát roli několik rozdílných aspektů, jako je typ střechy, vámi zvolená metoda uchycení, váš požadavek na uchycení nebo materiál, ze kterého je střecha zpracována.

Panely je možné instalovat na plechové střechy, krytinové střechy nebo dokonce na zelené střechy s vegetací. V případě specifických materiálů se poraďte s odborníkem.

Šikmé střechy

Šikmé střechy jsou běžným místem pro umístění solárních panelů. Existuje řada montážních systémů. Mezi nejrozšířenější možnosti patří kolejnicový systém, bezkolejnicový systém a sdílený kolejnicový systém.

Každý z nich vyžaduje určitou formu průniku nebo ukotvení do střešní konstrukce, ať už jde o připevnění ke krokvím nebo přímo k palubkám.

Standardní nastavení obvykle zahrnuje kolejnice připevněné ke střeše, které poskytují oporu řadám solárních panelů. Panely, obvykle orientované vertikálně na výšku, se k těmto lištám připevňují pomocí svorek, které jsou ke střeše připevněny pomocí šroubů nebo vrutů. Aby bylo zajištěno vodotěsné utěsnění, aplikuje se kolem míst průniku oplechování.

Systémy bez kolejnic představují odklon od tradičních konfigurací, kdy se panely připevňují přímo na kování připojené ke šroubům nebo vrutům pronikajícím střechou. Tato konstrukce snižuje výrobní a přepravní náklady a urychluje instalaci a zároveň nabízí větší flexibilitu při umístění panelů.

Systémy se sdílenými kolejnicemi jsou charakteristické tím, že slučují dvě řady solárních panelů, které se obvykle připevňují ke čtyřem kolejnicím, na jedinou sdílenou střední kolejnici. Tím pádem jsou zapotřebí celkem 3 kolejnice pro 2 řady panelů, prostřední je společná. Tato konstrukce minimalizuje počet nutných průniků střechou, čímž zvyšuje jednotnost konstrukce a zároveň urychluje instalaci.

Ploché střechy

Ačkoli tyto střechy mohou vykazovat mírný sklon, není zdaleka tak výrazný jako u šikmých střech obytných budov.

Montážní systémy určené pro ploché střechy se obvykle spoléhají na techniky zátěže, což minimalizuje potřebu rozsáhlých prostupů. Tento strategický přístup nejen zjednodušuje instalaci, ale také zajišťuje minimální narušení celistvosti střechy.

Tip: Před instalací nezapomeňte zkontrolovat také stav vaší střechy. A pokud to bude nutné, oslovte zkušeného pokrývače, aby vám s vadami pomohl.

Vzhledem k rozsáhlému a rovnému povrchu plochých střech se instalace solárních systémů stává poměrně jednoduchým úkolem. Základem většiny zátěžových montážních systémů pro ploché střechy je kovová „patka“, která slouží jako základní sestava. Tato součást, připomínající koš nebo vaničku, má nakloněnou konstrukci.

Ve spodní části jsou umístěny zátěžové bloky a podél horního a spodního okraje jsou umístěny solární panely. Panely jsou strategicky nakloněny tak, aby optimálně zachycovaly sluneční světlo, obvykle v rozmezí 5 až 15 stupňů.

Množství potřebného zatížení závisí na mezní hodnotě zatížení střechy a v případech, kdy je schopnost střechy unést dodatečnou hmotnost omezená, mohou být nutné některé průniky. Panely se k montážním systémům připevňují buď pomocí svorek nebo spon.

Aby bylo možné přizpůsobit se různým orientacím na světové strany, nabízí mnoho výrobců systémy s dvojitým náklonem, které zahrnují otočení systémů o 90 stupňů a umístění panelů v těsné blízkosti.

Tato konfigurace s dvojitým náklonem nejen zvyšuje výrobu energie, ale také maximalizuje využití prostoru, protože umožňuje instalovat na střechu více modulů se zmenšenými rozestupy mezi řadami.

Montážní systémy pro ploché střechy vykazují různorodé složení, přičemž vedle tradičních hliníkových a nerezových protějšků získávají na popularitě systémy na bázi plastů a polymerů.

Budoucnost solární energie

Solární energie v příštím desetiletí slibuje pozoruhodný vývoj, který bude podpořen spojením technologických inovací, ekonomické dynamiky a vládních politik. V popředí tohoto vývoje je neúnavná snaha o snižování nákladů, zejména v oblasti solárních technologií.

S každým dalším rokem se zvyšuje pokrok ve výrobních procesech, materiálech a účinnosti, což snižuje ceny solárních panelů a souvisejících zařízení. Očekává se, že tento trend snižování nákladů povede k tomu, že solární systémy budou stále dostupnější nejen pro rozsáhlé průmyslové instalace, ale také pro jednotlivé domácnosti a malé podniky.

Kromě toho celosvětový přechod na obnovitelné zdroje energie významně mění energetickou krajinu, přičemž solární energie se v této transformační cestě stává předním prvkem.

Zejména rozvojové země se mohou těšit na prudký nárůst využívání solární energie, a to díky jejímu potenciálu zmírnit energetickou chudobu, snížit závislost na nákladných a pro životní prostředí škodlivých fosilních palivech a podpořit udržitelný rozvoj.

Tento trend podtrhují i prognózy Mezinárodní energetické agentury, podle nichž se solární energie stane v příštím desetiletí převládajícím zdrojem nové výroby elektřiny v těchto regionech.

Navíc probíhající inovace v oblasti solárních technologií, včetně pokroků v řešeních skladování energie, solárních tepelných aplikací a systémů integrace do sítě, jsou připraveny otevřít nové cesty pro využití solární energie v různých odvětvích a posílit její životaschopnost jako spolehlivého a všestranného zdroje energie.

Závěrem

Od pevného provedení, před zátěžový systém až po nastavitelné nakláněcí systémy – každá možnost nabízí odlišné způsoby v závislosti na faktorech, jako je typ střechy, její orientace či časová náročnost.

Pochopení rozdílů mezi fotovoltaickými a solárními systémy pak dále napomáhá tomuto rozhodovacímu procesu, přičemž je třeba brát ohled na celou řadu aspektů, jako je například požadovaná účinnost systému.

Článek jsme pro vás připravili ve spolupráci s: PoctiveSEO: Naučte se, jak psát články, které vydělávají.

Autor: Jakub Novák, SEO copywriter