Ako využiť energiu zo slnka na vykurovanie a ohrev vody

Solárna energia sa dá relatívne jednoducho premeniť buď na teplo využiteľné v dome, alebo na elektrickú energiu. Na to sú, samozrejme, potrebné príslušné technické zariadenia, ktoré niečo stoja, no ekologický význam využitia tohto zdroja sa tým nestráca – neprodukuje emisie, nepoškodzuje životné prostredie a je v podstate nevyčerpateľný. To, že pri využívaní solárnej energie ušetríte, je vlastne taký veľmi príjemný bonus.

Aké sú možnosti využitia solárnej energie

Solárnu energiu možno pomocou technických zariadení, teda aktívne, využiť v rodinnom dome v zásade dvoma spôsobmi – buď na výrobu elektrickej energie, alebo na ohrev vody. V prvom prípade ide o fotovoltickú elektráreň (FVE), ktorá na premenu solárnej energie na elektrickú využíva fotovoltické panely, v druhom prípade sa v termických solárnych paneloch ohrieva pomocou slnečnej energie voda. Základom oboch systémov sú teda panely (alebo aj kolektory, čo v preklade znamená zberače), ktoré absorbujú slnečnú energiu, a pre oba typy panelov (fotovoltické aj termické) je podstatné ich správne umiestnenie.

Ideálne je, ak sú natočené v smere najväčšieho slnečného žiarenia, čo je v našich podmienkach orientácia na juh, so sklonom 30 až 60°. Vtedy sa dosahujú najvyššie solárne zisky. Dôležité však je aj to, aby panely neboli počas dňa zatienené (komínom, stromami, susednou budovou…). Tieň totiž výrazne znižuje ich výkon.

Dôležitá je správna kombinácia

Je pre vás vhodnejšia fotovoltika alebo solárne kolektory? Podľa čoho sa medzi nimi rozhodnúť?

Keďže v oboch prípadoch ide vlastne o doplnkové technológie, rozhodujúci je hlavný zdroj tepla na vykurovanie, ktorý sa solárnym systémom vhodne doplní. Napríklad termické kolektory sa využívajú najmä na prípravu ohriatej pitnej vody (OPV), prípadne na ohrev vody na podporu vykurovania. A keďže v období, keď je slnka menej, treba vodu ohriať iným spôsobom, perfektne sa dopĺňajú s plynovým alebo elektrickým kotlom, prípadne s tepelným čerpadlom v teplovodnej vykurovacej sústave. Mnohí výrobcovia kotlov s takouto kombináciou počítajú, a tak je často možné doplniť solárnu zostavu do vykurovacej sústavy aj dodatočne.

„Solárna zostava navyše predlžuje životnosť kotla, aj preto je ideálnym doplnkovým zdrojom energie práve k plynovému či elektrickému kotlu,“ upozorňuje Juraj Malík z firmy Vaillant.

FVE je zas šikovnou voľbou v kombinácii so zdrojom tepla, ktorý využíva elektrickú energiu, napríklad s tepelným čerpadlom alebo s elektrickými sálavými systémami. Pretože čím viac sa solárny systém využíva, tým viac sa táto investícia vyplatí – to platí v každom prípade.

Koľko to bude stáť

Obstarávacie náklady aj návratnosť sú pri oboch systémoch v podstate podobné. Samozrejme, konkrétna výška investície závisí od konkrétnej situácie – výkonu FVE, počtu a typu kolektorov, objemu zásobníka, dĺžky potrubí… Konečnú sumu však podstatne ovplyvňuje aj dotácia na OZE, ktorá môže byť na slnečné kolektory vo výške až 1 750 €, pri fotovoltike do 1 450 € (výška dotácie závisí od veľkosti systému, resp. jeho výkonu). Ak berieme do úvahy bežnú štvorčlennú domácnosť s priemerne vysokou spotrebou energie a teplej vody, pri využití dotácie sa dá vhodný termický solárny systém aj FVE zaobstarať za podobnú sumu, okolo 2 000 €.

Návratnosť je pri FVE približne osem až deväť rokov, pri systéme na prípravu OPV asi päť až sedem rokov – konkrétny čas závisí od konkrétnej spotreby (čím vyššia je spotreba, tým kratšia je návratnosť), pri teplej vode aj od doterajšieho spôsobu jej ohrevu (najkratšia návratnosť je pri porovnaní s elektrickým ohrevom). No dôležité je aj to, že ďalších 20 až 30 rokov môžete mať elektrickú energiu alebo teplú vodu takmer zadarmo, keďže životnosť systémov je dlhá a prevádzkové náklady minimálne. Celkovo vám tak prinesú úsporu rádovo v násobkoch prvotnej investície.

Beztlaková solárna zostava Vaillant auroSTEP plus je určená na solárnu prípravu teplej vody, ktorej v priebehu roka dokáže zabezpečiť pre domácnosť až 70 %. Ide o jeden z najobľúbenejších solárnych systémov na trhu, a to aj vďaka jednoduchej, rýchlej montáži, vysokej efektivite, kompaktnosti a minimálnym nárokom na údržbu či servis. Zostava je ideálnym doplnkovým zdrojom energie k plynovému i elektrickému kotlu. Skladá sa z 250 l alebo 350 l bivalentného zásobníka, solárneho modulu a dvoch alebo troch plochých solárnych kolektorov typu drain-back (t. j. bez rizika prehriatia). www.vaillant.sk

Solárny ohrev vody

Termické solárne kolektory sa v rodinných domoch využívajú najmä na ohrev pitnej vody, môžu však slúžiť aj na podporu vykurovania a ohrev vody v bazéne. Od toho, ako budete systém využívať, sa pritom odvíja výber typu kolektorov aj ich dimenzovanie.

V praxi sa solárny ohrev najčastejšie používa na prípravu OPV, pričom ekonomicky optimálne je zabezpečiť kolektormi ročne asi 60 až 70 % teplej vody. Solárna podpora vykurovania môže pomerne efektívne pokryť približne 15 až 30 % ročnej potreby energie v dobre zaizolovanom dome s nízkoteplotným (napr. podlahovým) vykurovacím systémom.

„Podpora vykurovania je však priestorovo aj investične pomerne náročná, keďže tu narážame na fakt, že v zime, keď potrebujeme vykurovať, je slnka veľmi málo, naopak, v lete, keď ho na vykurovanie nepotrebujeme, je ho prebytok,“ upozorňuje Rudolf Nováček.

„Na vykurovanie preto odporúčame skôr tepelné čerpadlá, ktoré tiež využívajú obnoviteľné zdroje energie, no pri podstatne menších priestorových aj finančných nárokoch.“

K dispozícii je však aj spôsob, ako urobiť solárnu podporu vykurovania rentabilnejšou, a to zužitkovať letné prebytky tepla na ohrev vody v bazéne.

„Výber vhodného solárneho systému závisí od viacerých faktorov, je preto potrebné každý rodinný dom riešiť samostatne s projektantom,“ dodáva Juraj Malík.

Solárna stanica (resp. solárny modul) Buderus Logasol KS sa v systéme stará o optimálnu súhru s kolektormi. Je hnacou silou v solárnom okruhu – je vybavená účinným čerpadlom, ktoré čerpá slnkom zohriatu solárnu kvapalinu k zásobníku. www.buderus.sk

Solárny systém dokáže zabezpečiť teplú vodu po väčšinu roka a môžete tak ušetriť až 70 % ročných nákladov na jej prípravu.

Ing. Juraj Malík, Vaillant

Technicky sa solárny systém skladá z kolektorov, spojovacieho potrubia a spotrebiča, ktorým môže byť zásobník OPV, vykurovacia sústava alebo bazén. Zásobník býva vybavený elektrickou odporovou špirálou alebo ďalším výmenníkom tepla, ktorý je napojený na vykurovací kotol – tým sa zabezpečí teplá voda aj pri nedostatku slnečnej energie (tzv. bivalentný zásobník).

„Na trhu sú dostupné napríklad kondenzačné kotly, ktoré majú už zabudovaný solárny zásobník a kúpite ich v zostave aj so solárnymi kolektormi. Ďalšou možnosťou sú samostatné solárne zostavy, ktoré sa skladajú z kolektorov a zásobníka teplej vody. Takáto zostava sa dá pripojiť aj ku kotlu, ktorý už doma máte, teda do existujúcej vykurovacej sústavy. Musíte sa však poradiť s odborníkom, či to bude možné, pretože nie všetci výrobcovia kotlov s takouto možnosťou počítali,“ vysvetľuje Ing. Malík.

Fotovoltické panely môžu byť na rozdiel od solárnych kolektorov umiestnené len na nehnuteľnosti (na streche či plášti) alebo na konštrukcii pevne spojenej s nehnuteľnosťou (napr. prekrytie terasy).

Ideálne je, ak sú panely otočené priamo na juh, vtedy dosahujú 100 % projektovaného výkonu. Ani iná orientácia však nie je úplne nevýhodná – napríklad výkon modulov otočených na východ alebo západ je 86 %, teda len o 14 % nižší než pri ideálnej orientácii. Iba panely smerujúce na sever nemajú zmysel. Optimálny sklon je v rozpätí 30 – 40°.

Fotovoltika v rodinnom dome

Keďže ceny fotovoltických panelov klesajú a návratnosť tejto investície sa aj vďaka dotáciám skracuje, malá solárna elektráreň sa pre domácnosti stala zaujímavým ekologickým zdrojom energie. Základom FVE sú fotovoltické panely, ktoré premieňajú slnečné žiarenie na elektrickú energiu. Parametre elektrickej energie sa potom pomocou ďalšieho zariadenia (meniča) upravia tak, aby sa ňou dali napájať spotrebiče v domácnosti. Ďalšie komponenty závisia od typu FVE. Súčasťou systému môže byť napríklad elektrický akumulátor, teda batéria, v ktorej sa uskladňujú prebytky energie.

Pri správne navrhnutom výkone FVE môže na nákladoch na elektrickú energiu ušetriť každý rodinný dom.

Ing. Daniel Hrčka, Viessmann

U nás sa najčastejšie používajú systémy napojené na verejnú elektrickú sieť (on-grid) s využitím tzv. virtuálnej batérie alebo hybridné systémy. Pri systéme on-grid je domácnosť pripojená na verejnú sieť aj na FVE. Spotrebiče odoberajú energiu z FVE a v čase, keď je výkon elektrárne nedostatočný, aj z verejnej siete. Prebytky energie z fotovoltických panelov končia vo verejnej sieti, respektíve vo „virtuálnej batérii“ (elektrická distribučná sieť slúži v tomto prípade ako „akumulátor energie“). Súčasťou hybridných systémov je aj akumulátor, takže v čase, keď je slnečného žiarenia málo a výkon fotovoltických panelov je nízky alebo nulový, spotrebiče využívajú takto uskladnenú energiu. Ak na napájanie spotrebičov nestačia panely ani akumulátor, odoberajú elektrinu zo siete.

Šikovným tipom je strešná krytina Terran Generon s integrovaným solárnym článkom od firmy Mediterran Slovakia. Spôsob ukladania ani vzhľad krytiny sa takmer nelíšia od klasickej škridlovej strechy a integrovaný solárny článok nijako nemení ani jej pôvodnú ochrannú funkciu, no pridáva jej ďalšie využitie s ekologickým rozmerom. www.terran.sk

Polykryštalický fotovoltický modul Vitovolt 300 má 120 Half-Cut polykryštalických kremíkových článkov a rám z eloxovaného legovaného hliníka (strieborno/čierny). Výsledkom je vysoký energetický výnos spojený s elegantným dizajnom.

Na zvýšenie spotreby takto vyrobenej „vlastnej“ elektriny je vhodné využívať ju nielen na napájanie spotrebičov, ale aj na výrobu tepla. Najúčinnejší spôsob je použitie tepelného čerpadla – vďaka využitiu bezplatného tepla z okolitého prostredia možno pomocou neho získať z každej kilowatthodiny elektrického prúdu až štyri kilowatthodiny tepelnej energie. www.viessmann.sk

„Momentálne sa u nás môže v rodinnom dome nainštalovať fotovoltická elektráreň iba pre vlastnú spotrebu. Slovenská legislatíva nepovoľuje dodávky do distribučnej siete, za ktoré by vám dodávateľ energie zaplatil. Niektorí predajcovia energií však umožňujú využívať virtuálnu batériu, respektíve požičovňu elektriny. Podmienkou pritom je, že nesmiete dodať do verejnej siete viac energie, ako odoberiete. Tieto modely sú známe aj zo zahraničia, kde fungujú už dlhodobo. Treba si však naštudovať podmienky konkrétneho predajcu energie,“ vysvetľuje Daniel Hrčka z firmy Viessmann. „Výhodné je teda nainštalovať si FVE hlavne pre vlastnú potrebu a prebytky využiť v dome, napr. posunutím štartu práčky alebo umývačky riadu, prípadne si pomocou tepelného čerpadla ohriať vodu, v prechodných obdobiach vykúriť domácnosť alebo ju počas horúcich letných dní vychladiť. Vhodná je aj kombinácia s využívaním požičovne elektriny,“ pokračuje Ing. Hrčka.

Virtuálna batéria je zaujímavá možnosť na „uskladnenie“ prebytkov elektrickej energie. Funguje ako priebežné úložisko elektriny v čase, keď jej vyrobíte viac, než je vaša okamžitá spotreba. Keď je vaša spotreba vyššia ako výroba, tak si z tohto virtuálneho úložiska beriete elektrinu naspäť.

Túto službu poskytuje napríklad spoločnosť ZSE Energia. V rámci ponuky ZSE Fotovolt Bezstarosti môžete teraz navyše získať špičkové monokryštalické panely LG s vysokým výkonom a striedače s výkonovými optimalizérmi za 99 € mesačne. V cene sú zahrnuté tiež služby Virtuálna batéria a Zelená elektrina, s ktorou bude spotreba vašej domácnosti 100 % pokrytá z obnoviteľných zdrojov. Zároveň si tým u ZSE predplatíte aj čistenie, každoročný servis počas šiestich rokov a rozšírený monitoring vyhodnocujúci výrobu, spotrebu aj prebytky energie v reálnom čase. Viac na www.zse.sk

Optimálny počet solárnych panelov, teda výkon FVE, závisí od viacerých faktorov, no v zásade sa navrhuje podľa toho, koľko energie sa v dome spotrebuje (obvykle na približne 1/3 až 1/2 celkovej ročnej spotreby). Pre čo najlepšie využitie dotácie sa pritom momentálne oplatí FVE mierne predimenzovať.

Text: Erika Kuhnová
Foto: archív firiem
Zdroj: časopis Môj dom