Solární technologie: Co je lepší pro vaši domácnost, fotovoltaické panely nebo solární kolektory?

Pár slov úvodem k solárním systémům

Váháte nad tím, zda si pořídit domů fotovoltaickou elektrárnu (FVE) nebo raději zvolit solární termický ohřev vody? V našem článku srovnáme obě varianty, jednotlivé výhody a nevýhody. Oba systémy dokáží uspořit desetitisíce korun ročně. Oba systémy Vám sníží spotřebu elektrické energie v domě. Fotovoltaický systém vyrábí elektřinu, čímž si její spotřebu snížíte. Fototermický solární systém pomocí solárních kolektorů sníží nepřímo Vaši spotřebu elektrické energie a to díky přeměně slunečního záření na tepelnou energii. Vyřadíte tak největší žrout elektrické energie v rodinném domě, což je ve většině případů bojler. 

Samozřejmě, že ten kdo prodává fotovoltaiku bude tvrdit, že je lepší, ten kdo termiku, bude oponovat svými argumenty. Faktem je, že největší spotřeba elektrické energie v domě mimo vytápění připadá právě na bojler. Nabízí se řečnická otázka, proč pořizovat velmi drahou fotovoltaiku, když spotřebu elektřiny snížíte právě termikou. U fotovoltaiky dominuje představa, že jejím pořízením se stanete nezávislí na dodavateli elektrické energie. Tak to samozřejmě není, sama fotovoltaika pokryje jen určité procento spotřeby energie rodinného domu. Instalační firmy fotovoltaických elektráren dále uvádí, že instalace termických kolektorů je složitější a stavební úpravy rozsáhlejší. Skutečnost je taková, že naše firma je schopna nainstalovat termický solární systém za jeden jediný den. Naproti tomu instalace fotovoltaiky trvá mnohdy v našich podmínkách i celé měsíce, včetně nekonečného papírování s úřady. U nás žádné papírování není třeba. K instalaci termického solárního systému nepotřebujete vyjádření distributora el. energie. Dalším argumentem je, že termika se přehřívá. Ano, ale komu a čemu to vadí? Naopak pozorujeme, že ono fotovoltaické boom nastává právě u nás v ČR. Mimo hranice je vše jako dřív, instalace fotovoltaických elektráren je prováděna souběžně s instalacemi termických kolektorů na ohřev vody. My, u nás ve firmě naopak vidíme jak složitý je fotovoltaický systém v porovnání s termickým. Věříme, že čím jednodušší zařízení vlastníte, tím menší je riziko poruchy a nákladných oprav. Dnešní moderní kotelny jsou vybaveny často tepelnými čerpadly, solárními termickými systémy v kombinaci s fotovoltaikou. Pokud se jedná o rodinný dům, často má svou vlastní studnu včetně filtrací. Dále se setkáváme s využitím dešťové vody např. na splachování apod. Čím více technologií si pořídíme, tím více starostí ve finále máme. Udržovat všechna tyto zařízení plně funkční je finančně velmi náročné. Údržba a servis v době životnosti může být dražší, než ona drahá energie, kvůli které si všechny tyto technologická zařízení pořizujeme. A jak vypadá ideální dům našima očima? Do každého rodinného domu patří solární kolektory na ohřev vody. Pokud i pak bude spotřeba elektřiny vysoká, teprve na to uvažujte nad fotovotaikou. A pokud jsme Vás stále nepřesvědčili, nechte si před instalaci fotovoltaiky zpracovat její % pokrytí vaší domácnosti a spočítat návratnost. Toto by měli všechny firmy nabízet především, avšak v našich poměrech se na to nejdůležitější zájemci o FVE zapomínají ptát. Pokud se Vám pokazí střídač s baterkami,  finančně to vyjde stejně jako solidní ojeté AUDI. Je třeba myslet i na to, že získáním dotace je třeba FVE udržovat funkční po dobu 10 let - udržitelnosti. V roce 2022 vstoupil na náš trh jeden z největších hráčů na poli FVE a v únoru roku 2023 už byli v pořadu Černé ovce. Firmy neplní své závazky vůči klientům, nemontují v termínech a mají problém s vracením vybraných záloh na FVE. Na internetu kolují stovky recenzí nespokojených klientů, kteří se v této věci obrátili na ČOI a začali podávat trestní oznámení. Aktuálně instalují fotovoltaické elektrárny stovky firem, uvidíme kolik jich tu bude za 10 let. Kolik klientů bude mít FVE elektrárny, ke kterým bude problém sehnat servisního technika? Stejná situace byla i v našem oboru - solární termiky. Téměř polovina našich nových zákazníků jsou zákazníci konkurenčních firem, které zkrachovali a neposkytují dále servisní úkony svým klientům. U nás žádné zálohy předem nepotřebujeme, chráníme Vaše investice. Fotovoltaika má svou budoucnost, ale věříme, že jsme teprve na začátku cesty a je třeba technologii výroby elektřiny zdokonalit.

V článku si srovnáme podrobněji výhody a nevýhody jednotlivých solárních systémů. Solární fotovoltaická elektrárna FVE versus Solární kolektory na ohřev vody a Solární fotovoltaický ohřev vody versus Solární kolektory na ohřev vody.

Objektivně se pokusíme rozebrat klady i zápory a připomeneme si nějaká níže zmíněná fakta z našeho článku:

• Proč se o negativech FVE téměř nemluví?
  
• A proč jsme vlastně nepřešli na instalaci FVE? 
  

Nechcete číst? Mrkněte na naše video!

1. Solární fotovoltaická elektrárna vs. solární kolektory na ohřev vody

A/ Fotovoltaické panely mají nízkou účinnost

• Účinnost kolektorů FVE je maximálně okolo 20% (FVE vyrobí cca 50 až 200 kWh/m²/rok)
  
• FVE se pro ohřev TUV jeví jako méně vhodná i z důvodu, že zde probíhá dvojí konverze energie – sluneční energie se mění na elektrickou a následně potom elektrická na tepelnou 
  
• Termické kolektory mají naproti tomu účinnost několikanásobně vyšší, kde se udává 75-85% (dle typu kolektoru) – probíhá přímá přeměna sluneční energie na tepelnou (termické kolektory vyrobí minimálně 250 - 500 kWh/m²/rok)  

Solární kolektory mají několikanásobně vyšší účinnost, než fotovoltaické panely.

od Autora

B/ Rozdíl pořizovacích nákladů fotovoltaiky a termiky

Vzhledem k účinnosti a pořizovacím nákladům se pro optimální úsporu spíše vyplatí pořízení termických kolektorů, než pořízení malé FV elektrárny, která vytvoří množství energie, kterou je sotva schopna dotovat el. bojler (např. 4 kWp elektrárna vynaloží mnohdy všechnu vyrobenou el. na ohřev vody el. bojlerem tj. např. 4 MWh/rok, což se vzhledem k pořizovacím nákladům a níže zmíněným nákladům nevyplatí.Naproti tomu termický solární systém vám za nižší pořizovací náklady a nižší náklady na servis ušetří např. již u varianty s 200l zásobníkem až 3MWh/rok)

• Cena termického solárního systému s 200l zásobníkem je 185.000,- Kč - bez dotace.
  
• Cena 4kWp elektrárny (od ČEZu) je 355.000,- Kč - bez dotace.
  

Pořízení FVE systému je mnohem dražší, než solární kolektory na ohřev vody o stejném výkonu.

od Autora

C/ Náklady na servis a životnost porovnávaných solárních systémů

Solární FVE panely versus solární kolektory

• Životnost panelů se zdá být srovnatelná, nicméně degradace funkční vrstvy FVE proti absorpční vrstvě termiky je rozdílná.
  
• U FVE je pokles účinnosti po 25 letech cca 20% – při takovémto poklesu je již panely vhodné vyměnit.
• U solárních termických kolektorů je degradace absorpční vrstvy zanedbatelná, může se projevit spíše mechanické poškození systému. Toto ovšem platí i pro fotovoltaické články a nelze to přičítat k tíži porovnávaných solárních systémů.
• Riziko PID – potential induced degradation – fyzikální jev – jedná se o nevystvětlitelné snížení výkonu u FV panelů – u tohoto jevu nastává nenávratná degradace křemíkového obsahu panelu, čímž dochází k nezvratnému poškození FV panelu.  V zásadě se jedná o mezivrstvovou polarizaci vedoucí až k nevratné degradaci křemíku ve fotovoltaických panelech.

Střídač napětí

• Životnost fotovoltaického střídače se udává 5 - 10 let, většinou se na ně poskytuje záruka maximálně 5 let. V případě 3 fázového hybridního měniče napětí vás po vypršení záruky taková výměna střídače vyjde až na 100.000,- Kč. 

Baterie

• Životnost se pohybuje dle typu baterie zhruba od 1500 – 5000 cyklů, což je cca 4 – 14 let a to nesmíme opomenout pokles kapacity baterií, který je v průběhu let nevyhnutelný. Důvodem poklesu kapacity tak neuchováte dostatek energie - kterou poté A/ levně prodáte do distribuční soustavy a dráže nakoupíte při její větší spotřebě zpět (v případě možnosti prodeje přebytků). B/ nelze prodat ani uchovat (v případ, že nemáte smlouvu na dodávku el. energie do sítě a její výkup). Jedná se o variantu připojení FVE jako mikrozdroje do 10 kWp.
• 3,5kWh baterii při současných cenách pořídíte za cca 70.000,- Kč
  
• 10kWh baterie vás potom vyjde na cca 200.000,- Kč
• Takže např. po 10 letech si tedy můžete nachystat až 300.000,- Kč na servis FVE u RD, které vám fotovoltaika nejspíš ani neuspořila.
• Náklady na servis solárních kolektorů na ohřev vody jsou ve srovnání s fotovoltaickou elektrárnou mnohonásobně levnější. Jedná se o zlomek ceny za servis FVE.

Jednoduchost fototermiky hraje v její prospěch, naproti složitosti a nákladům na servis FVE které jsou mnohonásobně vyšší.

od Autora

D/ Neuzpůsobení distribuční soustavy a pokuty za přetoky u solárních kolektorů nehrozí

• U FVE se jedná se o problémy s připojením k distribuční soustavě a pokuty za přetoky elektrické energie. Čím dál více zájemců naráží na odmítnutí připojení ze strany distribučních společnosti z důvodu limitů distribuční sítě. Tímto je zákazník limitován a při překročení přetoků do sítě je zákazník pokutován. Aktuální max. výše technologického průtoku je stanovena na pouhých 145 W. Z technologického hlediska je téměř nemožné vyhovět požadavku energetických společností a vyhnout se tak pokutám za nedovolené dodávky elektrické energie do distribuční soustavy. Pro lepší zúčtování pokut je zákazníkům nainstalován elektroměr, který zaznamená i ten nejmenší možný přetok. Paradoxně by pro majitele FVE elektráren bylo výhodnější dodávat elektrickou energii (přetoky) do sítě raději zdarma, než být pokutován. Pokutami za přetoky mohou tak distributoři vaše uspořené tisíce korun zcela zmařit -pokuty za přetoky se mohou vyšplhat na 1500,- Kč -1800Kč/kWh ve čtvrthodině. Solární boom způsobila cena 1 kWh cca 10 Kč naproti tomu za Vámi 1 kWh dodanou do DS zaplatíte až 180 x v více, než je cenový strop za elektrickou energii, který způsobil enormní poptávku po fotovoltaických elektrárnách. Buď se stanete majitel FVE prodávající elektrickou energii za např 5 Kč / 1 kWh nebo sponzor energetických společností platící za dodávku 1 kWh do sítě až 1.800,- Kč. Tohle je vskutku hodně drahá kilowatta. 
• Zamítnutí žádostí v roce 2022 již vzrostlo na 5% a lze předpokládat že bude stoupat i nadále.
  
• Pro připojení k distribuční soustavě je také nutné mít revizi na FVE, ochranu proti blesku a ochranu proti přepětí odpovídající typu a velikosti systému - revize by se správně měly provádět pravidelně dle EN 62446. 
• Dalším faktem je nutnost vynaložit finance na výměnu elektroměru který je schopen zaznamenávat zúčtování přetoků zpět do distribuční sítě, tady si připravte také cca. 10.000,- Kč
  

• U termického solárního systému žádné přetoky do el. sítě nejsou a nespotřebovaná energie zůstává na solárních kolektorech. Nevýhodou solárních kolektorů může být fakt, že termické kolektory nedokáží vyrábět elektrickou energii – tím se zužuje využití fototermiky na ohřev TUV, případně přitápění.
• Nicméně není tím omezena možnost kombinovat solární ohřev vody s FVE.

Pořízení fotovoltaické elektrárny se může klidně stát Vaší noční můrou. Může ale nemusí.

od Autora

E/ Potřebná plocha a zatížení střechy solárním systémem

• Aby FVE dorovnala své slabiny v poměru využití sluneční energie je nutno mít na střeše více panelů – tím se zvyšuje riziko, že při poškození panelů (které jsou náchylnější než u termických), či po dosažení životnosti bude i vyšší cena za případnou výměnu.
  
• Zvyšuje se i zatížení střechy a využitá plocha: v porovnání plocha FVE: 13,5m² vs TERMIKA: 5m² – pro generování stejného výkonu (tj. více jak 2,5 násobek hmotnosti)
  
• Hmotnost FV panelu se zhruba je přibližně podobná jako hmotnost  solárního kolektoru = cca 20kg.
  

Z bezpečnostních důvodů by zatížení střechy solárními panely měl před instalací schválit statik.

od Autora

F/ Bezpečnost solárních systémů

• U systému termického systému nehrozí požáry – které i přes nízkou incidenci u FVE reálně mohou nastat -s tím je spjatá potom i obtížnost hašení takovéhoto systému.
  
• Pokud budete hledat v Google najedou k danému tématu titulky jako například: a/ Nebezpečí solárních panelů, Když začnou hořet, hasí se těžko. b/ Jak hasit dům s fotovoltaikou? Těžko. c/ Smrt hrozí ze střechy aneb fotovoltaika a hasiči. d/ Hasiči a fotovoltaika není dobrá kombinace.

G/ Proč raději snížit Vaši spotřebu energie fototermikou?

• Termický solární systém rozšiřuje možnost zdrojů ohřevu TUV – je ekonomickou, ale také ekologickou variantou ohřevu vody, téměř bez závislosti na elektrické distribuční soustavě.
  
• Následná možnost propojení solárního zásobníku (nepřímotopného ohřívače vody) s dalším alternativním zdrojem jako např.: krbová kamna, kotel na TP, plynový kotel, TČ, apod. 
  
• Výhodou termického systému je, že solární kolektor i při nízkých teplotách za slunečního svitu dokáže předehřát TUV a el. patrona již pouze dohřeje vodu do požadované teploty.
  
• Dále se objevují zprávy ohledně Čínského embarga na vývoz FV technologií – toto bude mít pravděpodobně na svědomí další růst cen FVE a může být i likvidační pro některé firmy kvůli jejich závislosti na těchto produktech. Naopak naše solární systémy jsou Evropské, čímž se snažíme eliminovat riziko, které je u obchodu mimo EU vyšší a podporujeme tak Evropský trh.

Solární systémy s kolektory na ohřev vody jsou vysoce účinné, bezpečné a v porovnání s fotovotaikou relativně levné zařízení, které sníží Vaše účty za energie.

od Autora

H/ Rozhovor s Umělou Inteligencí: Osobní zkušenost a objektivní informace

V rámci předchozích srovnání jsme položili následující otázku umělé inteligenci: 

1. Jaká je návratnost do solárního systému s termickými kolektory? 

• Odpověď: Návratnost investice do solárního systému s termickými kolektory závisí na mnoha faktorech, jako jsou náklady na instalaci, účinnost systému, průměrné množství slunečního záření v dané oblasti a ceny energií. Obecně platí, že solární systémy s termickými kolektory mají kratší návratnost než fotovoltaické systémy. V závislosti na konkrétních podmínkách může návratnost investice do solárního systému s termickými kolektory být kolem 5 až 10 let. Je však důležité posoudit všechny faktory a konzultovat to s odborníkem před tím, než se rozhodnete investovat do tohoto typu solárního systému. Výhody solárních systémů s termickými kolektory zahrnují nižší náklady na provoz a údržbu, menší závislost na klasických zdrojích energie a snížení emisí oxidu uhličitého.

         2. Jaká je návratnost do solárního systému s FVE panely?

• Odpověď: Návratnost investice do FVE závisí na mnoha faktorech, jako jsou náklady na instalaci, výkon systému, průměrné množství slunečního záření v dané oblasti a výše dotací a státních podpor. Obvykle se očekává, že návratnost investice do FVE se pohybuje v rozmezí 8 až 15 let, ale to se může lišit v závislosti na specifických podmínkách vaší oblasti a instalace. Je důležité posoudit všechny faktory a konzultovat to s odborníkem před tím, než se rozhodnete investovat do FVE.
  

FVE elektrárny se těší obrovské propagaci a reklamě a to i u distributorů elektrické energie.

od Autora

2. Solární fotovoltaický ohřev TUV vs. solární kolektory na ohřev vody

Který systém je pro vás lepší?

• Na trhu je celá řada solárních systémů, kterými lze ohřívat vodu. Protože je pro laika čím dál těžší se v dané problematice vyznat, připravili jsem pro vás porovnání solárního termického systému s fotovoltaickým. Porovnávat budeme pouze ty systémy, které jsou určeny pro ohřev vody, neboť s poklesem ceny fotovoltaických systémů se začalo více hovořit i o možnostech ohřevu vody těmito systémy. 

Srovnávat budeme tyto dva systémy:

1. Fototermika - ohřev vody solárními kolektory

2. Fotovoltaika - ohřev vody elektrickým topným tělesem z fotovoltaických článků

Pár slov k fotovoltaickým systémům

• Fakta o fotovoltaice jsou malinko jiná. Mezi lidmi začal tradovat mýtus o tom, že účinnost fotovoltaických panelů v zimním období neklesá a převažují tak výhody použití tohoto systému nad systémem fototermickým. Zároveň vznikl jakýsi předpoklad toho, že fototermické kolektory od podzimu do jara negenerují tepelnou energii potřebnou k ohřevu vody. Tyto a další podobné názory jsou v rozporu s realizovanými měřeními a technickými výpočty. 

Fotovoltaiku se vyplatí prodávat, ale co koupit?

• Čím dál více webových stránek na internetu dává prostor fotovoltaickým systémům, jejichž výkony jsou založeny spíše na kupeckých počtech, namísto regulérních technických výpočtů. Původcem těchto dezinformací jsou zpravidla prodejci jednotlivých systémů, kteří se tímto snaží zvýšit šanci v prodeji toho nebo onoho produktu. 
• Česká republika se svezla na určité vlně fotovoltaiky, domníváme se, že vzhledem k návratnosti těchto systémů dojde k rychlému vystřízlivění. Toto za předpokladu, že nedojde k výrazné změně ceny a výkonu fotovoltaických článků. 

K výrobě elektřiny jedině fotovoltaiku!

• Pokud chceme vyrábět elektřinu, vždy volíme solární fotovoltaické systémy, neboť fototermika výrobu elektřiny neumožňuje. Naproti tomu, pokud chceme ušetřit náklady za ohřev teplé užitkové vody, vždy je vhodnější pořídit si fototermický solární systém, který je pro tyto účely vhodnější. Fotovoltaický systém nám dodává elektřinu, fototermický systém nám dodává tepelnou energii.
• Při výběru jednotlivých systémů je také třeba vzít v potaz potřebnou plochu pro správné dimenzování jednotlivých systémů. Solární fototermické systémy zpravidla vyžadují k instalaci o mnoho méně plochy na střeše RD, než systémy fotovoltaické.
  
• Abychom dospěli k jednoznačnému závěru, který ze systému je vhodnější, je nutné zabývat se technicko- výpočtovou částí navrženého systému. V článku srovnáme výkony jednotlivých systémů a budeme si tak moci vytvořit objektivní názor, kterému ze systémů dát přednost. Jedná se o srovnání zisků všech sestav, které jsou určeny k ohřevu teplé užitkové vody. 

Srovnání fotovoltaického a fototermického systému

Základní vstupy pro porovnání:

Odběr TUV 160l / den, teplota teplé vody 55°C, teplota studené vody 10°C, 3 osoby, sklon solárních kolektorů 45st a čistý jih, umístění systému v Praze.
Celková potřeba tepla na přípravu TUV je 2767 kWh/rok. Všechny navržené varianty počítají se solárním zásobníkem o objemu 200l.

1. Fotovoltaický systém s polykrystalickými panely

Složení systému: 200 l solární zásobník, 8 polykrystalických panelů 8x 250 W zapojených sériově do DC elektrického topného tělesa o výkonu 2 kW umístěného ve spodní části zásobníku TUV. Výkon těchto kolektorů je 2 kW a plocha potřebná k instalaci solárních panelů na střeše RD je 13.5 m². 

Největší vliv na výkon celého fotovoltaického solárního systému má sluneční ozáření, které má přímý vliv na generovaný elektrický proud. Další zásadní vliv je teplota fotovoltaických článků, která ovlivňuje napětí na jednotlivých solárních panelech. Do výpočtu bude zahrnuta fotovoltaická varianta se sledovačem i bez sledovače.

2. Fototermický systém s deskovými solárními kolektory

Složení systému: 200 l solární zásobník, 2 ks deskové kolektory s absorpční plochou 2.5 m². Délka kolektorového okruhu je 2x 20m, tepelná izolace 19mm skelnou vatou. Umístění tepelného výměníku ve spodní části solárního zásobníku. Pro stanovení skutečných přínosů je do spotřeby energie zahrnuta i spotřeba čerpadla a solárního regulátoru potřebného k řízení solárního fototermického systému.

Roční výsledky simulace solárního ohřevu vody

Jak dopadl souboj fotovoltaiky s termikou?

• Ve výsledcích celoročního přínosu pro ohřev teplé užitkové vody jednoznačně nad všemi fotovoltaickými systémy vítězí právě fototermický solární systém složený z plochých deskových kolektorů. Právě tento systém dodá téměř o 25% více energie, než srovnatelný fotovoltaický systém se sledovačem výkonového maxima a téměř o 100% více energie, než fotovoltaický systém, který není opatřen sledovačem výkonového maxima.
• Z výsledků srovnání fototermických a fotovoltaických systémů vyplývá, že FV solární systémy jsou k ohřevu teplé užitkové vody oproti fototermickým solárním systémům značně nevýhodné. Pokud bychom uvažovali o stejné pořizovací ceně jednotlivých systémů, fotovoltaické systémy by tak byly značně nevýhodné a jejich návratnost by byla mnohem delší. 

Umístění topného tělesa sníží využitelnost fotovoltaiky

• Vzhledem k tomu, že ve fotovoltaických systémech je topné těleso umístěno ve spodní části solárního zásobníku, značně se snižuje využitelnost fotovoltaické energie oproti systémům fototermickým, které mají topné těleso zpravidla v ½ zásobníku a tepelný výměník se nachází při jejich spodní části. 

Pro fotovoltaiku si připravte půlku střechy

• Pro instalaci fotovoltaického solárního systému k ohřevu teplé užitkové vody se stejným výkonem jako ohřev TUV fototermikou bude také zapotřebí mnohonásobně větší plocha na střeše rodinného domu. To stejné platí i při zatížení střešní konstrukce, které při větším množství fotovoltaických panelů bude větší. Zatížení střechy fotovoltaickými panely je na 1m² menší, než fototermikou, zároveň, je ale třeba k instalaci takového systému potřeba mnohem větší plocha. Je to dáno především nižší účinností fotovoltaických panelů oproti deskovým kolektorům. 

S čím nás ještě fotovoltaika může potrápit?

• Náklady na dohřev fotovoltaikou jsou mnohem větší, než náklady na dohřev fototermikou. V potaz také musíme vzít degradaci výkonu cca 1% ročně, která se týká všech fotovoltaických systémů. Po 20 letech užívání takového systému bychom dospěli k závěru, že je v porovnání s fototermickým systémem k ohřevu vody zcela nevhodný.
• Otázkou zůstává dlouhodobá bezpečnost fotovoltaických systémů, jejich recyklace a přístup k těmto systémům v krizových situacích (hašení a podobně). 
  

ZDROJ: TZB info