Mýty a skutečnost v solární energetice
Aktualizováno 9.2.2024
Pro porovnání jednotlivých systémů jsem s pomocí výše prezentovaných přípravků a SW vytvořeného pro tento účel, provedl srovnávací měření energie vytěžené fotovoltaickým panelem a slunečním kolektorem systému ohřevu TUV. Dále jsem jako referenční, s laskavým souhlasem majitele, použil data z reálné malé hybridní FVE (5kWp). Data jsem analyzoval a porovnal s TMY z databáze Evropské komise PVGIS-SARAH:
Z provedené analýzy plynou následující závěry:
- Solární kolektor Vitosol 100-FM, typ SH1F s pevnou orientací na JJZ a elevačním úhlem 30° může vyprodukovat v místě instalace 166 kWh/m2/rok.
- PV zdroj s mikroinvertorem RE50W s natáčením a elevačním úhlem 45° může vyprodukovat v místě instalace 77 kWh/m2/rok.
- Malá PV elektrárna 5kWp s orientací panelů na JJV a elevačním úhlem 40° může vyprodukovat v místě instalace 140 kWh/m2/rok.
- Na efektivitu systému má vliv počáteční (startovací) výkon měniče energie (Pmin) a to tím více, čím je větší poměr tohoto výkonu k jmenovitému výkonu solárního zdroje. Tento se jev projeví jen u malých zdrojů a to dosti výrazně. U velkých zdrojů se neprojeví a navíc je u zjednodušeného výpočtu efektivity implicitně ve výpočtu zahrnut.
- Solární kolektor vytěží ze stejné plochy cca 2,15x více energie než malý PV panel s natáčením, nicméně vlivem vysokého Pmin v zimních měsících k ohřevu vody prakticky nepřispívá.
Lednička a FV panel s mikroinvertorem
Lednička třídy A++ má deklarovanou denní spotřebu 0,59 kWh. Aby byla spotřeba této lednice vykryta v plném rozsahu byly by potřeba tři výše prezentované zdroje RE50W. Aby to fungovalo alespoň v 2/3 roku, tak by muselo jít využít rekuperace přebytečné energie do rozvodné soustavy a v případě nedostatku tuto energii zpět odebrat.
Výroba energie v průběhu roku
Na začátku roku 2022 jsem vyrobil a instaloval měřič slunečního svitu, abych ověřil množství záření v místě mého bydliště. Nedospěl jsem sice k nějakým překvapivým výsledkům. Roční bilance je taková, jak se pro ČR uvádí a z které se pak vychází při dimenzování výkonu solárních zařízení. Sledoval jsem také rozložení doby slunečního svitu v průběhu roku a výkon dodaný slunečním kolektorem do boileru. Výsledek je na následujícím obrázku, kde jsou naměřené výsledky proložené regresní křivkou.
Denní výkon solárního kolektoru je v dobré korelaci s množstvím solárního záření. To není nijak překvapivý výsledek, zrovna tak jako rozložení v průběhu roku, kdy je výroba soustředěna převážně do letních měsíců zatímco v zimě je minimální. Velice vypovídající je následující obrázek z měření na výše zmíněné FVE pana Nešvary.
Ale měsíční spotřeba energie v ČR má však inverzní průběh, viz následující odkazy [2] a [3] (zdroj: ERU). To je však v zásadním rozporu pokud by solární energie měla nahradit klasické zdroje!
Prodej přetoků do sítě
Teoreticky lze s provozovatelem distribuční soustavy uzavřít smlouvu na dodávku energie do sítě (nenulový rezervovaný výkon). Pro uzavření smlouvy na dodávku z malého zařízení (do 50kW) provozovaného bez licence, je stejně třeba splnit celou řadu podmínek. V principu máte 2 základní možnosti. Buďto svoje přetoky prodáte, a vydělané peníze dostanete na svůj bankovní účet. Nebo získáte pouhou slevu na elektřinu, kterou následně – v noci nebo v zimě – sami odeberete z distribuční soustavy. Pokud nabízíte svoje přebytky, je třeba dát pozor na smluvní podmínky. Někteří dodavatelé vás berou jako svého subdodavatele, kterému zaplatí, a na oplátku požadují maximálně nějaký pravidelný paušál nebo podíl na vašem výdělku. Výkupní ceny se v současné (leden 2024) době pohybují okolo 2000Kč/MWh, nebo je výkup za spotové ceny, ale to výkupní cena může být i záporná. Záporná cena znamená, že se za dodávku do sítě v určitém čase může i platit až 1600 Kč/MWh! Obecně lze říci, že za množství energie dodané do sítě se při zpětném odběru může ušetřit cca 30% až 40% nákladů. Za zbytek spotřeby se se platí dle nasmlouvané distribuční sazby.
Elektromobil
Základní verze Škoda Enyaq iV 50
má lithium-iontovou baterii o kapacitě 55 kWh, elektromotor s výkonem 109 kW a
dojezd na jedno nabití až 340 km. Přepočítáme li výše naměřené výsledky na
sestavu panelů na rodinném domku o ploše 40m2 (5kWp), potom můžeme
průměrně získat za ideálních podmínek 16,4 kWh/den. To je jen 30% energie potřebné k plnému nabití
baterie elektromobilu.
Pro zajímavost jak to je se skutečným ekologickým přínosem elektomobilu, viz. článek [5] "Emise CO2 z elektrických aut vs. emise ze spalovacích motorů".
Měření spotřeby
Je ještě možnost provozovat FV systém s bateriovým úložištěm se zamezením přetoků do sítě a dimenzovaným tak, aby vykrýval špičky výkonu nad omezení dané hlavním jističem. Hlavní jistič tak může mít nižší hodnotu, a tím se sníží sazba za elektřinu ze sítě. Jenže od roku 2011 si distribuční společnosti v ČR prosadily změnu ve způsobu měření spotřeby, kdy místo součtového měření salda všech fází (tak to měřily staré mechanické elektroměry), se měří po jednotlivých fázích. Důsledky této změny pro majitele malých domácích solárních elektráren jsou probrány v [1]. Problém lze eliminovat použitím asymetrického střídače, nebo systémů s jednofázovými měniči, s vhodnou úpravu rozložení spotřebičů na jednotlivých fázích. Asymetrické měniče však nejsou zcela běžné, protože jinde v celé Evropě se používá měření součtové, kde symetrický měnič nevadí, tak proč by se výrobci pro Česko snažili.
Ostrovní systém
Mnohé napadne proč si nepořídit vlastní FV systém nezávislý na distribuční síti. Ostrovní fotovoltaický systém s mohutným bateriovým setem, s dostatečným počtem (případně směrově natáčených) panelů, který by měl být plnohodnotnou energetickou náhradou distribuční soustavy, je neuvěřitelně nákladná záležitost a stejně se v zimních měsících, v podmínkách ČR, bez rozvodné soustavy neobejdeme. Takové systémy jsou ve zjednodušené variantě a ještě jištěné dieslovým agregátem, použitelné tam, kde není dostupná distribuční soustava. Jinde je to mimo ekonomickou realitu.
Závěrem
Ve stručnosti to lze shrnout tak, že pokud je nevhodně navržený systém je návratnost investice v nedohlednu.