Nechte topit a pracovat slunce

Slunce pošle každoročně k zemskému povrchu 5000 x více energie, než kolik činí její celosvětová roční spotřeba. Proč ji tedy užitečně nevyužít? Sluneční energie získaná pomocí slunečních kolektorů představuje výraznou úsporu zvláště při ohřevu teplé užitkové vody (TUV), přitápění objektů a temperování bazénové vody.

Na plochu 1 m čtvereční dopadne za rok průměrně 1100 kWh energie. V našich podmínkách lze získat přibližně 300 ? 550 kWh/m čtvereční ročně podle typu kolektorů. Konkrétně pro přípravu TUV platí, že 2m čtvereční plochy kolektorů stačí k ohřevu 100 litrů vody.

Teplo nebo elektřina
Sluneční energii lze použít pro účely výroby tepla (fototermika) nebo pro výrobu elektrické energie (fotovoltaika). U tepelných solárních soustav pak pro ohřev teplé užitkové vody (dále jen TUV), přitápění objektů a ohřevu bazénové vody. Vyrábět elektřinu lze pro účely vlastní spotřeby v místech, kde není rozvodná sí?, nebo ji za účelem zisku prodávat distributorům elektrické energie. Správně navržený solární systém může pokrýt 60 ? 70 % spotřeby energie na ohřev TUV. V kombinaci využití systému pro ohřev TUV a přitápění objektu je možné pokrýt až 95 % energie na ohřev teplé vody a až 35 % energie na vytápění. V případě, že chcete využívat sluneční energie i pro přitápění v domě, je třeba, aby otopná soustava v budově byla nízkoteplotní, nejlépe s velkoplošnými radiátory nebo podlahovým vytápěním se spádem 40/35°C.

Kolektory nové generace
U konstrukčně jednodušších kolektorů nedosahuje médium příliš vysoké teploty. Proto pro toho, kdo požaduje vysoké teploty jsou tu zařízení s optickým soustřeďováním světla. Jejich principem je trubka s médiem, na kterou se soustřeďuje záření pomocí parabolické zrcadlově lesklé plochy nebo pomocí průhledných krytů lomících světlo. I zde jde o konstrukčně náročnější a dražší zařízení. Mezi výhody takových zařízení patří dosahování vyšších teplot pracovního média, rovněž mívají i vyšší účinnost, která se pohybuje v hodnotě 90procent. Solární kolektory těchto typů lze díky vysokým teplotám pracovního média bez dalších úprav napojit na stávající klasické topné systémy, které s takovými teplotami pracují. Pokud však budeme chtít připojit k topnému systému běžný solární kolektor, pak musíme počítat s kompletním předěláním, anebo sáhnout po takovém topném systému, který účinně pracuje i při nízkých teplotách média. Mezi něž patří především podlahové vytápění.

Síla je v kombinaci
Pro uspokojení potřeby teplé vody v případě dlouhodobějšího nedostatku slunečního svitu je nutné kombinovat solární ohřev s některým tradičním způsobem ohřevu vody. Nejvýhodnější je předřadit solární zásobník před stávající systém ohřevu vody, využijete tak maximum energie ze slunce, s minimálními nároky na regulaci ohřevu vody při zachování komfortní zásoby teplé vody. Dohřev vody je možné také realizovat přímo v solárním zásobníku. Do většiny výrobci nabízených typů je možné vložit elektrické topné těleso s termostatem. V případě dvouhadového nebo vnořeného zásobníku lze k dohřívání použít kotel ústředního topení. Na výstupu teplé vody odborníci doporučují vždy použití termostatického směšovacího ventilu, kterým se nastavuje maximální požadovaná teplota výstupní vody. Ve veřejných budovách je jeho použití povinné. Ventil je součástí všech níže uvedených sestav. Při správném dimenzování solárního systému je možné využít sluneční energii také pro přitápění nízkoteplotních topných soustav nejlépe v nízkoenergetických domech. Zejména v těchto případech se nabízí výhodná kombinace s letním ohřevem bazénu.

Kdy se vyplatí
Nejvyšší účinnost vykazují sluneční kolektory u nás v letních měsících, proto je ideální využít je pro temperování vody ve venkovním bazénu. Cena malé instalace se dvěma kolektory pro ohřev 200 litrů teplé vody obnáší investici přibližně 80 000 korun. Návratnost investice do slunečních kolektorů závisí do značné míry na typu původního zdroje energie používané pro ohřev TUV a pro vytápění, pohybuje se mezi 8 ? 12 lety. Nejvyšších úspor a tedy nejkratší návratnosti dosahují kolektory v objektech, kde je pro vytápění využíván propan-butan. Dobu návratnosti zkracuje také možnost získání státní dotace, která při instalaci u fyzických osob činí až 50 % z proinvestovaných prostředků, maximálně 60 000 korun na jednu instalaci. Dotace nelze nárokovat a jsou poskytovány až po realizaci z prostředků Státního fondu životního prostředí. ?ivotnost slunečních kolektorů je 25 ? 30 let, životnost bojlerů a oběhových čerpadel podle kvality vody přibližně 20 let. Montáž solárního systému na rodinný dům trvá dle složitosti instalace od dvou do šesti dnů. Kolektory se umis?ují jižním směrem v přibližně 45° sklonu, na šikmou či plochou střechu, případně i na fasádu.

Solární elektrárna
Fotovoltaická zařízení představují jednoduchý a elegantní způsob, jak sluneční paprsky přeměnit na elektřinu. Pracují na principu fotoelektrického jevu: částice světla - fotony - dopadají na článek svou energií z něho ?vyráží? elektrony. Polovodičová struktura článku pak uspořádává pohyb elektronů na využitelný stejnosměrný elektrický proud. Se stejnými základními stavebními prvky - solárními články - je možné realizovat aplikace s nepatrným výkonem (napájení kalkulačky) až po elektrárny s výkony v MW. Solární článek je polovodičový velkoplošný prvek s alespoň jedním PN přechodem (v podstatě jde o polovodičovou diodu). Na rozhraní materiálů P a N vzniká přechodová vrstva P-N, v níž existuje elektrické pole vysoké intenzity. Toto pole pak uvádí do pohybu volné nosiče náboje vznikající absorpcí světla. Vzniklý elektrický proud odvádějí z článku elektrody.V ozářeném solárním článku jsou fotony generovány elektricky nabité částice (pár elektron - díra). Některé elektrony a díry jsou poté separovány vnitřním elektrickým polem PN přechodu. Rozdělení náboje má za následek napě?ový rozdíl mezi ?předním? (-) a ?zadním? (+) kontaktem solárního článku. Zátěží (elektrospotřebičem) připojenou mezi oba kontakty potom protéká stejnosměrný elektrický proud, jež je přímo úměrný ploše solárních článků a intenzitě dopadajícího slunečního záření.

Jak nejlépe zaměřit
Při výstavbě solárních instalací je obvyklým problémem umístění panelů, jejich orientace a sklon. Tyto parametry mají totiž přímý vliv na účinnost fotovoltaického sytému, účinnost systému a množství vyrobené elektřiny pak přímo souvisí s množstvím peněz za zelené bonusy nebo výkupní cenu.  Ideální orientací je co nejpřesnější jih, ideálním sklonem je 32° až 37°. Při odchylkách od této optimální orientace není třeba zoufat a od záměru instalovat sluneční elektrárnu ustoupit - i při odchylkách v orientaci v řádech desítek stupňů a ve sklonu řádově jednotky stupňů jsou ztráty výkonu přijatelné. Při ideálním sklonu, ale například jihovýchodní orientaci přijdeme pouze o 5% ročního výnosu. Čísla jsou podobně optimistická i při současném relativně ?neideálním? sklonu i orientaci v případě, že se pohybujeme v rozmezí jihovýchod až jihozápad. Při extrémnějších odchylkách jsou již ztáty na účinnosti citelnější, i když stále do 25 procent. Z výše zmíněného plyne, že instalace solárního systému se může díky relativně nízkým ztrátám vyplatit i v případě, kdy nejsme schopni zajistit naprosto ideální orientaci modulů, například u instalací na střechy budov. Naopak zvýšené náklady na taková opatření, pomocí kterých bychom tuto ideální orientaci zajistili, například dodatečné podpůrné konstrukce a podobně by byly vynaložené neefektivně.

Sluníčko otřes se
Fotovoltaický zdroj elektřiny lze použít pro dodávku do distribuční sítě. U nás zatím pracuje jen několik takových experimentálních zařízení. Častěji se toto zapojení využívá v budovách, kdy fotovoltaika napájí přednostně spotřebiče v domě. Není-li v domě odběr, jsou přebytky prodávány do sítě. Tyto systémy se obejdou bez poměrně nákladných akumulátorů; jako nekonečně velký akumulátor jim slouží sí?. Naopak vždy potřebují střídač, který přemění stejnosměrný proud z panelů na střídavý, na který jsou spotřebiče v domácnosti konstruovány. Takto zapojené systémy má u nás již téměř 1 000 škol.Snahu o zelenou elektřinu letos nově projevila i některá česká města zavedením tzv. komunálních dotací. Od ledna mohou občané Plzně získat příspěvek od magistrátu ve výši 20Kč na instalovaný wattpeak (Wp), maximálně však 200.000,- Kč pro systém o výkonu do 5kWp. I zde platí, že příspěvek je nenárokový. ?V pravidlech je napsáno, že na dotaci není právní nárok, lze ji ale považovat za veřejný příslib města. Splní-li investor podmínky, je velká šance, že dotaci dostane?, soudí František Kůrka z oddělení odpadového hospodářství a energetiky. Druhým městem s komunálními dotacemi na fotovoltaiku se stala Praha. Do fondu, ze kterého by se měly vyplácet příspěvky magistrát letos vložil 8 milionů korun. Dotace přitom nejsou nezajímavé - 4.000,- Kč na 1m čtvereční solárního systému, maximálně 80.000,- Kč na jedno zařízení a maximálně 50 % doložených nákladů. Příspěvky by přitom měl magistrát vyplácet již do 8 týdnů po uzavření smlouvy. Komunální dotace jsou zpravidla rychlejší a účinnější formou podpory než příspěvky od státu. Svědčí o tom i příklady ze zahraničí, například v Dolním Rakousku dává místní dotace na solární systémy na 400 radnic, u nás fotovoltaiku takto podporují zatím jen zmíněná dvě města, Plzeň a Praha.

Zdeněk Lodyha
Foto: Laufen, Kohler, Villeroy-Boch