Slnko k službám
Slnko k Službám
Slnko k Službám
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Andrej Fáber, Igor Iliaš a kolektív<br />
<strong>Slnko</strong> k <strong>službám</strong><br />
<strong>Slnko</strong><br />
k <strong>službám</strong><br />
možnosti využitia slnečnej energie<br />
<strong>Slnko</strong><br />
k <strong>službám</strong><br />
možnosti využitia slnečnej energie<br />
ISBN 798-80-969646-1-1<br />
Andrej Fáber, Igor Iliaš a kolektív
Energetické centrum Bratislava<br />
<strong>Slnko</strong><br />
k <strong>službám</strong><br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
2010
ÚVOD<br />
Človek už dávno zistil, že žiarivé slnko prispieva k dobrej nálade. Nebude trvať dlho,<br />
kým sa mnohým zlepší nálada zistením, že pekný slnečný deň im práve ušetril časť<br />
peňazí alebo dokonca finančne prispel do ich rozpočtu pri získavaní energie. <strong>Slnko</strong> ako<br />
elegantný finančný zdroj bude stále viac a viac žiadané.<br />
Nároky na spotrebu energie neustále rastú. Prináša to so sebou daň v podobe nepriaznivých<br />
dôsledkov na životné prostredie. Stále dôraznejšie sa ozývajú hlasy, ktoré<br />
vyzývajú k energetickým úsporám a k hľadaniu alternatív k tradičnému spôsobu prípravy<br />
teplej vody, tepla či výroby elektriny. Veľký potenciál sa skrýva v domácnostiach.<br />
A práve slnko ako nevyčerpateľný zdroj nám ponúka takúto možnosť. Ako získať teplo<br />
a elektrinu, za ktoré vám nikto nepošle faktúru a ktorých využívanie nemá negatívny<br />
vplyv na životné prostredie, vám poradí táto publikácia.<br />
Dnes je na trhu k dispozícii široký výber aplikácií, ktoré umožňujú vhodne využiť energiu<br />
zo slnka. Cieľom tejto knihy je poukázať na časť z nich so zameraním na rodinné<br />
domy a sčasti aj verejný a súkromný sektor.<br />
V slovenských klimatických podmienkach je dôležité mať stále na zreteli, že využitie<br />
slnečnej energie je len alternatívnym zdrojom. To znamená, že pre plné pokrytie potreby<br />
energie je nutná kombinácia s iným zdrojom. Napriek tomu sa využitie slnečnej<br />
energie stáva dynamicky rozvíjajúcou oblasťou a o jej prínose k ochrane životného<br />
prostredia sa nedá pochybovať.<br />
Licenčná poznámka:<br />
Táto publikácia vyšla s podporou verejných zdrojov a preto považujeme za prirodzené,<br />
že jej obsah je na nekomerčné účely k dispozícii každému, kto knihu korektne uvedie<br />
ako zdroj informácií. Výnimkou sú ilustrácie; ich autori si vyhradzujú niektoré alebo<br />
všetky práva.<br />
Túto publikáciu ste mohli dostať k dispozícii od Energetického centra Bratislava alebo<br />
partnerov, ktorí sa na jej vzniku podieľali. Ktokoľvek iný vám ju dáva, sa snaží len priživiť<br />
na našom dobrom mene a na našej práci. Buďte pri komunikácii s takýmto „podnikateľom“<br />
veľmi opatrní.<br />
Publikácia je rozdelená do dvoch hlavných častí. Prvá časť sa venuje solárnej technike<br />
– získavaniu tepla zo slnka, druhá fotovoltike – výrobe elektrickej energie. V závere sa<br />
dozviete o podporných finančných a dotačných mechanizmoch aj o súčasnej legislatíve<br />
v oblasti obnoviteľných zdrojov energie, medzi ktoré slnečná energia patrí.<br />
Publikácia je súčasťou projektu PALISOL (Propagácia a aplikácia solárnych systémov<br />
v zdravotníckych zariadeniach), ktorý je spolufinancovaný z Finančného<br />
mechanizmu Európskeho hospodárskeho spoločenstva, Nórskeho finančného<br />
mechanizmu a štátneho rozpočtu Slovenskej republiky.<br />
Autori: Igor Iliaš, Andrej Fáber a kol.<br />
Vydalo: Energetické centrum Bratislava v roku 2010<br />
Zodpovedný redaktor: Vojtech Hollan<br />
Grafická úprava: Filip Jánoš<br />
ISBN 798-80-969646-1-1<br />
Kontakt: Energetické centrum Bratislava, Ambrova 35, 831 01 Bratislava<br />
tel.: 02 / 593 000 91, fax: 02 / 593 000 97, e-mail: office@ecb.sk, www.ecb.sk<br />
Ing. Andrej Fáber, Energetické centrum Bratislava
OBSAH<br />
Použité skratky, jednotky a pojmy 7<br />
Definície použitých pojmov 8<br />
SLNEČNÁ ENERGIA 10<br />
Slnečné žiarenie 11<br />
VYUŽÍVANIE SLNEČNEJ ENERGIE 13<br />
Dôvody pre využitie 13<br />
KLIMATICKÉ PODMIENKY SLOVENSKA 13<br />
Spôsoby pasívneho využívania slnečnej energie 16<br />
SOLÁRNY TRH VO SVETE, EurÓPSKEJ ÚNII A NA SLOVENSKU 19<br />
Situácia vo svete 19<br />
Situácia v Európskej únii 19<br />
Situácia na Slovensku 21<br />
História 21<br />
Súčasnosť 21<br />
TEPELNÉ SOLÁRNE SYSTÉMY 22<br />
Komponenty tepelných solárnych systémov 23<br />
Slnečné kolektory a absorbéry 23<br />
Bojlery na teplú vodu 27<br />
Potrubné rozvody 28<br />
Expanzné nádoby 28<br />
Obehové čerpadlá 28<br />
Regulácia 28<br />
Spotreba energie v domácnosti 29<br />
Úspory 29<br />
MONTÁŽ SOLÁRNEHO ZARIADENIA 29<br />
Kritériá výberu vhodného typu kolektorov 30<br />
Dimenzovanie 30<br />
Príprava teplej vody 31<br />
Podpora vykurovania budov 32<br />
Ohrev vody v bazénoch 32<br />
Priemyselné teplo 32<br />
Umiestnenie a orientácia kolektorov 32<br />
Spôsoby upevnenia kolektorov 33<br />
Obsluha a údržba solárneho systému 34<br />
Plusy solárnych systémov 34<br />
Slabé stránky systémov využívajúcich tepelnú slnečnú energiu 35<br />
EKONOMICKÉ ZHODNOTENIE SYSTÉMOV 36<br />
Návratnosť investície 36<br />
Modelový príklad - návratnosť v porovnaní s elektrickým ohrevom vody 37<br />
PRÍKLADY VYUŽÍVANIA SOLÁRNEJ ENERGIE 38<br />
Rodinný dom v Bratislave 38<br />
Energeticky úsporný rodinný dom na strednom Slovensku 39<br />
Využívanie slnečnej energie v komunálnej energetike 42<br />
Sídlisko Hliny v Žiline 42<br />
Bytový dom v Šali 43<br />
Ekocentrum Drieňok, Teplý Vrch 44<br />
Využívanie slnečnej energie v priemyselnej sfére 45<br />
Priemyselná budova v Žiari nad Hronom 45<br />
Solárny systém na bitúnku v Rimavskej Sobote 45<br />
Palisol - Slnečná energia v zdravotníckych zariadeniach 46<br />
DODÁVATEĽSKÉ FIRMY SOLÁRNYCH SYSTÉMOV NA SLOVENSKU 47<br />
FOTOVOLTIKA 48<br />
Fotovoltika všeobecne 48<br />
Materiály použité na výrobu fotovoltických článkov 49<br />
KOMPONENTY FOTOVOLTICKÝCH SYSTÉMOV 52<br />
Solárne panely 52<br />
Invertor (DC/AC striedač, menič) 52<br />
Rozvádzač NN pre pripojenie do elektrickej siete 52<br />
Montážny a kotviaci materiál 52<br />
TYPY INŠTALÁCIÍ 53<br />
Systémy pripojené k sieti, „on-grid“ 53<br />
Ostrovné systémy, „off -grid“ 53<br />
Slnečná elektráreň 53<br />
Solárne koncentračné termické elektrárne 54<br />
Integrácia fotovoltických systémov do budov 54<br />
Spôsoby začlenenia 54<br />
Plánovanie systému 55<br />
Koľko to stojí? 56
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
PRÍKLADY VYUŽÍVANIA FOTOVOLTIKY 57<br />
Fotovoltická elektráreň na streche spoločnosti Solar-NED, s.r.o. 57<br />
Fotovoltická elektráreň na streche fary v Novej Lesnej 59<br />
Fotovoltická elektráreň na streche organizácie UNDP v Bratislave 60<br />
Fotovoltická elektráreň na streche Matematicko - fyzikalnej fakulty UK 61<br />
FIRMY ZAOBERAJÚCE SA FOTOVOLTIKOU NA SLOVENSKU 64<br />
MOŽNOSTI FINANCOVANIA 65<br />
Komerčné financovanie 65<br />
Grantové prostriedky 66<br />
Štrukturálne fondy EÚ 66<br />
Prehľad štrukturálnych fondov pre investičnú pomoc pri výstavbe OZE 66<br />
Environmentálny fond 68<br />
LEGISLATÍVA 69<br />
Zákon č. 309/2009 Z. z. o podpore OZE a VÚ-KVET 69<br />
Skratky<br />
Novela Zákona o energetike 656/2004 Z. z. 142/2010 Z. z. 70<br />
POUŽITÉ SKRATKY, JEDNOTKY A POJMY<br />
DPH – daň z pridanej hodnoty<br />
EÚ – Európska únia<br />
FV – fotovoltika, fotovoltický<br />
NN – nízke napätie<br />
OZE – obnoviteľné zdroje energie<br />
UK – Univerzita Komenského<br />
Jednotky<br />
predpona značka násobok<br />
Kilo k 10 3<br />
Mega M 10 6<br />
Giga G 10 9<br />
Tera T 10 12<br />
Peta P 10 15<br />
Eta E 10 18<br />
Jednotky SI<br />
veličina jednotka značka prevod<br />
výkon Watt W 1W = 1J/s<br />
práca Joule J 1J = 1Nm<br />
energia Joule J 1J = 1Ws<br />
množstvo tepla Wattsekunda Ws 1Ws = kg.m 2 /s<br />
energia Kilowatthodina kWh 1kWh = 3,6 MJ<br />
tlak Pascal Pa 1Pa = 1N/m 2<br />
K<br />
MW e<br />
MW t<br />
Kelvin<br />
Megawatt (inštalovaný elektrický výkon)<br />
Megawatt (inštalovaný tepelný výkon)<br />
7
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Definície použitých pojmov<br />
Energia | (označovaná ako E) je vo fyzike schopnosť fyzikálnej sústavy konať prácu<br />
(W), čiže práca uložená vo fyzikálnej sústave. Inými slovami je to miera všetkých foriem<br />
pohybu hmoty.<br />
Obnoviteľné zdroje energie (OZE) | efektívne využívajú prírodné zdroje ako slnečné<br />
žiarenie, vietor, dážď, morské vlny a geotermálne teplo, ktoré sa prirodzene obnovujú.<br />
Technológie obnoviteľných zdrojov energie zahŕňajú slnečnú energiu, energiu vetra,<br />
energiu vody, biomasu a napokon v doprave biopalivá.<br />
Energetický zisk | množstvo energie získanej z daného systému za určité časové<br />
obdobie, teda vykonaná práca, väčšinou sa udáva v kWh za rok.<br />
Energetická účinnosť | energetická účinnosť slnečného kolektora je definovaná ako<br />
pomer intenzity tepelného toku odoberaného z kolektora k príkonu, t. j. intenzite slnečného<br />
žiarenia dopadajúceho na priehľadný kryt kolektora. Energetická účinnosť je<br />
jednoznačne určená veľkosťou optických strát, ktoré sú prakticky nezávislé od teploty<br />
a veľkosťou tepelných strát (smerom do okolia kolektora), ktoré sú závislé od rozdielu<br />
teplôt povrchu absorbéra a vzduchu v okolí kolektora.<br />
Slnečné žiarenie | slnečné žiarenie obsahuje elektromagnetické žiarenie s rôznymi<br />
vlnovými dĺžkami. Pre aktívne využívanie slnečnej energie je dôležitá časť spektra približne<br />
od 0,3 do 3 µm. Slnečné spektrum zahŕňa malý podiel ultrafialového žiarenia<br />
(0,28 – 0,38 µm), ktoré je pre ľudské oko neviditeľné a predstavuje asi 2 percentá spektra.<br />
Viditeľné svetlo má vlnové dĺžky od 0,38 do 0,78 µm a predstavuje asi 49 percent<br />
spektra. Zvyšok tvorí infračervené žiarenie s vlnovými dĺžkami 0,78 – 3,0 µm.<br />
Svetlo | svetlo je elektromagnetické žiarenie, ktoré je vďaka svojej vlnovej dĺžke viditeľné<br />
ľudským okom. Tri základné vlastnosti svetla (a elektromagnetického vlnenia<br />
vôbec) sú svietivosť (amplitúda), farba (frekvencia) a polarizácia (uhol vlnenia).<br />
Lom svetla | v rôznych prostrediach sa svetlo šíri rôznou rýchlosťou. Keď svetlo prechádza<br />
rozhraním medzi takýmito dvomi rôznymi prostrediami, spomaľuje sa (alebo<br />
zrýchľuje) a podlieha lomu.<br />
Optická účinnosť | je maximálna účinnosť kolektora, keď sa stredná teplota absorbéra<br />
rovná teplote okolia, t. j. z kolektora sa neodoberá žiadne teplo.<br />
Potreba tepla | množstvo energie, ktorú musí vykurovací systém v budove dodať za<br />
jeden rok pre všetky vykurované priestory (kilowatthodiny na štvorcový meter a rok).<br />
Používa sa, keď sa domy alebo budovy klasifikujú podľa potreby tepla. Potreba tepla<br />
pozostáva z potreby tepla na transmisiu (strata tepla obvodovými stenami, oknami<br />
a strechou) a z potreby tepla na vetranie.<br />
Fotovoltika | je oblasť technológie a výskumu týkajúca sa aplikácie fotovoltických<br />
článkov. Slovo „photovoltaic“ sa skladá zo slov „photo“ čo znamená svetlo, svetelný<br />
a „voltaic“ čo znamená napätie, napäťový.<br />
Polovodiče | sú materiály s (elektrickým) odporom väčším od vodičov, ale menším od<br />
izolantov. Nositeľmi elektrického náboja v nich sú elektróny, respektíve diery. Diery<br />
sú vlastne atómy, ktoré stratili jeden zo svojich elektrónov. Preto sú nositeľmi kladného<br />
náboja. Elektrón mohli stratiť tak, že prijali energiu dostačujúcu na jeho uvoľnenie<br />
z atómového obalu. Ak sa v blízkosti diery vyskytne ďalší elektrón, dochádza k rekombinácii,<br />
čiže elektrón dieru „zaplní“. V takomto prípade teda polovodič stratí jeden voľný<br />
nosič náboja.<br />
Fotovoltický článok | je veľkoplošná polovodičová súčiastka (s podobnou vnútornou<br />
štruktúrou ako fotodióda), ktorá priamo konvertuje svetelnú energiu na elektrickú pomocou<br />
fotoelektrického javu.<br />
Fotoelektrický jav | alebo fotoelektrický efekt alebo fotoefekt je experimentálne pozorovaný<br />
jav, pri ktorom svetlo vhodnej vlnovej dĺžky po dopade na kov alebo polovodič<br />
vyráža z atómov látky elektróny, ktoré sa potom voľne pohybujú v látke a zvyšujú jej<br />
vodivosť (vnútorný fotoelektrický jav) alebo opustia látku (vonkajší fotoelektrický jav).<br />
Jav sa využíva napríklad pri konštrukcii fotodiódy, fototranzistora, alebo fotovoltického<br />
článku.<br />
Kremík (Si) | je najdlhšie používaný a tiež najrozšírenejší materiál na výrobu fotovoltických<br />
článkov. Na rozdiel od iných materiálov sa netreba obávať jeho vyčerpania,<br />
pretože sa nachádza takmer všade. Je to štvrtá najpoužívanejšia surovina na svete, na<br />
výrobu solárnych panelov sa však využíva približne iba 1 percento z tohto množstva.<br />
Používa sa v niekoľkých podobách.<br />
Zakázané pásmo | je pásmo medzi dvoma energetickými hladinami v atóme. Na prekonanie<br />
tohto pásma je potrebné elektrónu dodať určitú energiu, potom môže elektrón<br />
prestúpiť na vyššiu energetickú hladinu. Ak je energie dodaný dostatok, aby sa elektrón<br />
z väzby atómu uvoľnil úplne, potom sa stáva voľným a je teda nosičom elektrického<br />
náboja. Vďaka tomuto javu môže polovodič viesť prúd. Šírka zakázaného pásma<br />
preto priamo ovplyvňuje jeho kvalitu.<br />
Wp (Watt peak) | je jednotka nominálneho vrcholového výkonu fotovoltického panela.<br />
Ide o výkon fotovoltického panela pri štandardnom výkonnostnom teste (s parametrami:<br />
osvit 1000 W/m 2 , teplota 25°C).<br />
Invertor | tiež striedač alebo menič, je zariadenie na zmenu jednosmerného prúdu na<br />
striedavý prúd výkonovými elektronickými prvkami.<br />
Bojler | je zásobník ohriatej pitnej vody určenej na bežnú spotrebu v domácnosti (umývanie<br />
riadu, hygiena a pod.).<br />
Zásobník tepla | sa líši od bojlera tým, že v ňom nie je uskladnená chemicky upravená<br />
pitná voda, ale voda určená pre vykurovací systém.<br />
8 9
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
SLNEČNÁ ENERGIA<br />
<strong>Slnko</strong> ako jedna z hviezd našej galaxie predstavuje vysoko stabilný a vysoko výkonný<br />
energetický zdroj, bez ktorého by sa život na Zemi nezaobišiel. Energia Slnka má pôvod<br />
vo fúznej protón-neutrónovej reakcii. Reakcia nastáva pri teplotách až 14 miliónov °C,<br />
zatiaľ čo povrchová teplota Slnka dosahuje v priemere „len“ 6 000 °C.<br />
Množstvo dopadajúcej slnečnej energie na Zem je takmer 14 000-krát väčšie, ako celá<br />
energia spotrebúvaná ľudstvom v súčasnosti. Energia neustále dodávaná <strong>Slnko</strong>m na<br />
Zem predstavuje 180 000 TW, v kontraste s tým predstavuje celková energetická potreba<br />
ľudstva len približne 13 TW. Na hranicu zemskej atmosféry pri kolmom dopade slnečných<br />
lúčov dopadá približne 1 360 W energie na jeden meter štvorcový. Tento údaj<br />
zvykneme označovať ako slnečná konštanta. Kolísanie intenzity slnečného žiarenia je<br />
spôsobené najmä eliptickou dráhou Zeme okolo Slnka. Z energetického hľadiska ide<br />
teda o mimoriadne zaujímavú možnosť získavania energie. Jej obmedzené využívanie<br />
je spôsobené technologickými a ekonomickým problémami, ale aj koristníckym správaním<br />
sa ľudskej civilizácie, ktorá čerpá najľahšie dostupné prírodné zdroje bez ohľadu<br />
na budúce generácie.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Slnečná konštanta = 1 360 W/m 2 na úrovni hranice zemskej stratosféry.<br />
Slnečné žiarenie<br />
Slnečná energia dopadá na zemský povrch vo forme slnečného žiarenia. Slnečné žiarenie<br />
sa po dopade na zemský povrch premieňa na iné formy energie:<br />
• na tepelnú energiu; takýmto spôsobom sa ohrieva zemský povrch – pôda, voda<br />
i vzduch;<br />
• na mechanickú energiu - takto vznikajú vzdušné prúdy;<br />
• na chemickú energiu; ktorá sa prostredníctvom fotosyntézy viaže v rastlinách<br />
a iných organizmoch.<br />
Intenzita slnečného žiarenia sa prechodom cez atmosféru znižuje, a to práve vďaka<br />
premene žiarenia na jednotlivé formy energie a tiež vďaka rozptylu na jednotlivých<br />
časticiach atmosféry. Na zemskom povrchu preto registrujeme tri základné druhy slnečného<br />
žiarenia – priame slnečné žiarenie, rozptýlené (difúzne) žiarenie a žiarenie odrazené<br />
buď od zemského povrchu alebo iných objektov. Všetky tieto zložky, zastúpené<br />
v rôznej miere, vnímame voľným okom a sme schopní ich využiť pomocou slnečných<br />
kolektorov.<br />
Pozrime sa bližšie na to, čo sa deje s priamym slnečným žiarením počas prechodu<br />
zemskou atmosférou a pri dopade na povrch Zeme. Intenzita priameho slnečného<br />
žiarenia na hranici zemskej atmosféry je približne 1 360 W/m 2 . Z toho atmosférou na<br />
zemský povrch prenikne pri najpriaznivejších podmienkach približne 1 000 W/m 2 . Rozptylom<br />
priameho žiarenia na oblakoch a nečistotách v atmosfére a odrazom od terénu<br />
vzniká difúzne žiarenie. Súčet priameho a difúzneho žiarenia sa označuje ako globálne<br />
žiarenie.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Graf: Zastúpenie jednotlivých druhov žiarenia počas roka na Slovensku.<br />
V strednej Európe v závislosti od ročného obdobia a stavu atmosféry môže intenzita<br />
globálneho žiarenia v poludňajších hodinách kolísať od 100 do 1 000 W/m 2 . Pomer priameho<br />
a difúzneho žiarenia je závislý od geografických a mikroklimatických podmienok.<br />
Difúzne žiarenie v strednej Európe tvorí v celoročnom priemere 50-70 percent z globálneho<br />
žiarenia, pričom v zime dosahuje až 90-percentný podiel. To je jeden z dôvodov,<br />
prečo je použitie plochých kolektorov pre nízkoteplotné aplikácie výhodnejšie ako použitie<br />
koncentrujúcich kolektorov, ktoré sú schopné spracovať iba priame žiarenie.<br />
10 11
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Rozptyl slnečného žiarenia v atmosfére.<br />
<br />
<br />
<br />
Zložky slnečného žiarenia pri povrchu<br />
Zeme.<br />
V našich zemepisných podmienkach<br />
to znamená, že energia dopadajúca na<br />
vodorovnú plochu 1 m 2 dosahuje hodnotu<br />
1000 až 1250 kWh/rok (približne<br />
5 GJ). Je to rovnaké množstvo energie,<br />
aké obsahuje približne 150 m 3 zemného<br />
plynu. Z toho vyplýva, že teoreticky<br />
by sme pri stopercentnej účinnosti<br />
využitia tejto energie z plochy 3 x 3,3<br />
metra mohli získať dostatok energie<br />
na pokrytie celoročnej spotreby tepla<br />
a teplej vody v priemernej slovenskej<br />
domácnosti. Bariéru pre takéto využitie<br />
nepredstavuje len nerealizovateľná<br />
stopercentná účinnosť zariadenia, ale<br />
aj odchýlky v množstve dopadajúceho<br />
žiarenia v priebehu roka a jeho energetickej<br />
hustote. Hustota slnečného<br />
žiarenia je totiž mnohonásobne nižšia<br />
ako v prípade spaľovania fosílnych palív.<br />
Na druhej strane je však toto žiarenie<br />
homogénnejšie rozložené ako<br />
zásoby klasických palív na Zemi.<br />
Najväčší podiel pri získavaní energie<br />
prostredníctvom slnečných kolektorov<br />
majú priame a difúzne žiarenie, ktorých<br />
intenzita sa počas roka v súvislosti<br />
so striedaním ročných období mení.<br />
Samozrejme, najviac slnečnej energie<br />
získame v letných mesiacoch, keď je<br />
intenzita slnečného svitu najvyššia.<br />
Maximum slnečného žiarenia u nás<br />
zaznamenávame v júni, minimum na<br />
prelome decembra a januára. Z denného<br />
hľadiska vo všeobecnosti platí,<br />
že najviac žiarenia dopadá na Zem na<br />
poludnie, keď je poloha Slnka na oblohe<br />
najvyššia a cesta prechádzajúceho<br />
slnečného žiarenia cez atmosféru je<br />
najkratšia. Tým dochádza k najmenšiemu<br />
rozptylu a absorpcii žiarenia<br />
v atmosfére.<br />
VYUŽÍVANIE SLNEČNEJ ENERGIE<br />
Ľudstvo využíva slnečnú energiu pre svoje potreby od nepamäti. Okrem spomínanej<br />
slnečnej energie viazanej v potrave či fosílnych alebo obnoviteľných formách energie<br />
sa v poslednej dobe vraciame k najjednoduchším spôsobom využitia energie Slnka –<br />
priamemu ohrevu či k solárnej architektúre. Vo všeobecnosti môžeme túto energiu<br />
využívať aktívne pomocou slnečných kolektorov alebo fotovoltických článkov alebo<br />
pasívne tak, že prispôsobíme naše bývanie slnečnému žiareniu využitím solárnej<br />
architektúry.<br />
Využívanie<br />
slnečného<br />
žiarenia<br />
Možnosti využívania<br />
slnečnej energie.<br />
Dôvody pre využitie<br />
Aktívne<br />
Pasívne<br />
Energia získaná zo slnka je v prvom rade prakticky nevyčerpateľný, bezpečný a obnoviteľný<br />
zdroj energie prístupný počas väčšej časti roka. Využívanie energie Slnka prispieva<br />
k trvaloudržateľnému spôsobu života a nezaťažuje budúce generácie. Jej samotné<br />
využívanie nemá nijaké negatívne vplyvy na životné prostredie počas celej životnosti<br />
technologického zariadenia (v našich podmienkach 20 až 30 rokov). Solárne zariadenia<br />
renomovaných výrobcov sú dnes technicky vyzreté a v Európe miliónkrát osvedčené.<br />
Užívateľ navyše získa istotu konštantnej ceny tepla počas celej životnosti. Takúto istotu<br />
nemôže zaručiť ani štát, ani žiadna iná spoločnosť. Pomocou slnečných kolektorov si<br />
môže pripravovať teplú vodu každý sám a zväčšiť tak svoju nezávislosť od dodávok<br />
energie monopolnými dodávateľmi. Majiteľ domu využívajúceho slnečnú energiu získa<br />
istotu konštantných cien tepla v časovom horizonte 25 až 30 rokov.<br />
KLIMATICKÉ PODMIENKY SLOVENSKA<br />
Príprava tepla<br />
a teplej vody<br />
Výroba elektriny<br />
Ploché a trubicové<br />
kvapalinové kolektory<br />
a bazénové absorbéry<br />
Teplovzdušné kolektory<br />
Fotovoltické články<br />
Solárno-termické<br />
elektrárne<br />
Premena slnečného žiarenia zachyteného konštrukciami<br />
budovy na teplo (ekoarchitektúra, slnečné domy...)<br />
Možnosti využívania slnečnej energie sú, samozrejme, dané množstvom dopadajúceho<br />
slnečného žiarenia počas roka. Najlepšie podmienky preto majú krajiny s tropickým<br />
či subtropickým podnebím. Napriek tomu má využívanie slnečnej energie zmysel aj<br />
v štátoch s oveľa chladnejším podnebím ako máme na Slovensku. Svedčia o tom príklady<br />
zo Škandinávie. Rakúsko, s veľmi podobnými klimatickými podmienkami ako má<br />
Slovensko, je z pohľadu napríklad celkovej plochy inštalovaných slnečných kolektorov<br />
na štvrtom mieste v rámci Európskej únie (rok 2007).<br />
12 13
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Z pohľadu využívania slnečnej energie prostredníctvom slnečných kolektorov nie je veľký rozdiel<br />
medzi jednotlivými regiónmi Slovenska. Najviac slnečného žiarenia zaznamenávame počas<br />
celého roka na juhu Slovenska, najmenej na Orave a Kysuciach. Rozdiel medzi najchladnejšími<br />
a najteplejšími regiónmi v množstve dopadajúcej energie je približne 15 percent.<br />
Ako príklad malých rozdielov medzi severom a juhom uvádzame sumárny prehľad denného<br />
a ročného množstva slnečného žiarenia dopadajúceho na 1 m 2 za rok v Komárne<br />
a v Kysuckom Novom Meste.<br />
Príklad množstva dopadajúceho slnečného žiarenia na 1 m 2 optimálne sklonenej plochy.<br />
Komárno<br />
Kysucké Nové Mesto<br />
mesiac<br />
množstvo žiarenia<br />
pri optimálnom<br />
sklone<br />
(Wh / m 2 .deň)<br />
mesiac<br />
množstvo žiarenia<br />
pri optimálnom<br />
sklone<br />
(Wh / m 2 .deň)<br />
január 1476 január 1442<br />
február 2368 február 2263<br />
marec 3507 marec 3246<br />
apríl 4777 apríl 4156<br />
máj 5318 máj 4715<br />
jún 5586 jún 4662<br />
júl 5930 júl 5059<br />
august 5331 august 4519<br />
september 4542 september 3657<br />
október 3250 október 2926<br />
november 1751 november 1563<br />
december 1107 december 1066<br />
celoročný priemer 3752 celoročný priemer 3278<br />
rozdiel: 13 percent<br />
Odchýlka predstavuje len 13 percent. Rozdiely sú však najväčšie v lete, keď máme aj<br />
tak obvykle prebytok slnečného tepla. Viac, než na región, je preto dôležité zamerať<br />
sa na samotné umiestnenie kolektorov na vhodnom, nezatienenom a južne orientovanom<br />
mieste. Problematické môžu byť tiež úzke doliny s častou inverziou, ktorá sa<br />
prejavuje hmlistým počasím brániacim prieniku slnečných lúčov.<br />
Hoci pre solárny systém a jeho energetický zisk je najdôležitejším kritériom množstvo<br />
dopadajúceho žiarenia, na účinnosť kolektorov má nezanedbateľný vplyv aj teplota<br />
okolitého prostredia. Čím vyšší je teplotný rozdiel medzi okolitou teplotou vzduchu<br />
a teplotou absorbéra, tým nižšia je účinnosť kolektora.<br />
© GeoModel, s.r.o.<br />
14 15
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Spôsoby pasívneho využívania slnečnej energie<br />
Rozmiestnenie jednotlivých miestností a ich orientácia je dôležitým prvkom z hľadiska<br />
tepelných ziskov a strát budovy. Takzvaná solárna architektúra môže v budovách<br />
prispieť k úsporám energie, ktorú je potrebné vynaložiť na vykurovanie, až pätnástimi<br />
percentami. Hlavnou zásadou je orientovať všetky veľké okná na juh. Takto navrhnutá<br />
stavba spotrebuje až o 25 percent energie na vykurovanie menej, ako dom, ktorý je<br />
orientovaný na východ, či západ. Ďalšou zásadou je umiestňovať obytné priestory (obývacie<br />
a detské izby) na juh a ostatné časti (kuchyňa, kúpeľňa, skladovacie priestory,<br />
chodba) v severných častiach domu, či bytu. Veľké, na juh orientované okná je potrebné<br />
kombinovať s tieniacimi prvkami, ktoré v lete zabránia nadmernému prehriatiu<br />
miestností.<br />
Okrem toho solárna architektúra využíva rôzne prvky ako sú napríklad presklené balkóny<br />
a lodžie či strešné okná.<br />
Zimná záhrada je jednou z častí domu,<br />
ktorá plne využíva slnečnú energiu. Funguje<br />
ako dodatočná izolačná vrstva. Slnečné žiarenie<br />
vyhrieva presklený priestor, čím sa znižujú<br />
tepelné straty budovy. Vzduch, ktorý sa<br />
v týchto priestoroch predohreje, sa dá použiť<br />
na dokurovanie ostatných miestností.<br />
Inou možnosťou zníženia tepelných strát je<br />
špeciálna fólia, ktorá sa nanesie na vonkajšie<br />
sklá. Fólia v lete umožní udržať v byte<br />
dobré teplotné podmienky, pretože zmierňuje<br />
oslnenie miestností. Naopak, v zime<br />
presvetlí interiér potrebným prirodzeným<br />
svetlom. Presklené fasády a zimné záhrady<br />
patria medzi moderné prvky súčasnej<br />
architektúry a ich použitie umocňuje moderný<br />
vzhľad budov.<br />
Presklené balkóny a lodžie sú v bežných<br />
panelákových bytoch jedinou možnosťou,<br />
ako využiť slnko pasívnym spôsobom vo<br />
Zimná záhrada<br />
svoj prospech. V zimných mesiacoch sa<br />
takto dosiahne nezanedbateľná úspora tepla.<br />
Presklená lodžia či balkón funguje na rovnakom princípe ako zimná záhrada: dodatočne<br />
izoluje, vyhrieva presklený priestor a predohrieva vzduch. Takéto balkóny okrem toho<br />
zväčšujú úžitkovú plochu bytu a izolujú dom od vonkajšieho hluku a prachu. Aby boli<br />
využiteľné aj v lete, treba rátať s vhodnou tieniacou technikou a prirodzeným vetraním.<br />
Ďalšou z možností, ako pasívne využívať slnečnú energiu, je eko-architektúra domov<br />
s obytným podkrovím so strešnými oknami. Z energetického hľadiska je bývanie<br />
pod šikmou strechou veľmi výhodné. Väčšina nových rodinných domov má obytné<br />
podkrovie. Ich majitelia volia túto atraktívnu a zdravú formu bývania najmä pre špecifickú<br />
atmosféru, ktorú vytvárajú šikmé steny v kombinácii so záplavou slnka, svetla<br />
a nádherného výhľadu do okolia. Skutočnosť, že takéto domy sú energeticky menej<br />
náročné, si však uvedomuje málokto. Preto si dovolíme zdôrazniť fakty, ktoré hovoria<br />
v prospech takejto architektúry.<br />
Z hľadiska energetickej bilancie má dom so šikmou strechou a strešnými oknami vo<br />
väčšine prípadov vyšší zisk zo slnečnej energie a zároveň dosahuje nižšie tepelné<br />
straty v porovnaní s domom s plochou strechou. Prízemný dom s plochou strechou<br />
s rovnakou obytnou plochou vykazuje energetickú bilanciu až o 19 percent horšiu oproti<br />
domu so šikmou strechou. Ak je dom s plochou strechou poschodový, jeho energetická<br />
bilancia je stále o 7 percent horšia, ako pri dome s obytným podkrovím.<br />
Bratislava<br />
Košice<br />
Prípad 1 zisk zo slnečnej energie 1 159 kWh 1 384 kWh<br />
celkové tepelné straty 5 583 kWh 6 548 kWh<br />
energetická bilancia - 4 424 kWh - 5 164 kWh<br />
zvýšenie energetických strát - -<br />
Prípad 2 zisk zo slnečnej energie 976 kWh 1 154 kWh<br />
celkové tepelné straty 5 709 kWh 6 702 kWh<br />
energetická bilancia - 4 733 kWh - 5 548 kWh<br />
zvýšenie energetických strát * 7 % 7 %<br />
Prípad 3 zisk zo slnečnej energie 976 kWh 1 154 kWh<br />
* v porovnaní s prípadom 1.<br />
celkové tepelné straty 6 231 kWh 7 286 kWh<br />
energetická bilancia - 5 256 kWh - 6 132 kWh<br />
zvýšenie energetických strát * 19 % 19 %<br />
Zošikmené steny podkrovia zmenšujú objem vykurovaného priestoru asi o 20 až 25<br />
percent. Presný výpočet, koľko energie tým ušetríme, by bol vzhľadom na množstvo<br />
iných faktorov veľmi komplikovaný. Vo všeobecnosti však platí, že náklady na vykurovanie<br />
útulnejších podkrovných miestností sú v porovnaní s klasickými priestormi nižšie.<br />
Priestor pod šikmou strechou býva zvyčajne presvetlený strešnými oknami, ktoré<br />
vzhľadom na lepšiu orientáciu k smeru slnečných<br />
lúčov dávajú podstatne viac svetla<br />
ako fasádne okná. Záplava slnka a svetla je<br />
vlastne to, čím je bývanie v podkroví zaujímavejšie<br />
a príjemnejšie. Fakt, že užívatelia<br />
podkroví zapínajú svetlo možno aj o hodinu<br />
neskôr a počas zimných rán ho vypínajú o<br />
hodinu skôr, si málokto uvedomuje. Na druhej<br />
strane v zimných mesiacoch môže byť<br />
problém s odstraňovaním snehu zo strešných<br />
okien. Sneh môže miestnosť zatieniť,<br />
Obývačka v podkroví<br />
v tom prípade je potrebné svietiť celý deň.<br />
16 17
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
V porovnaní s fasádnym oknom má okno osadené v šikmej streche najväčšiu výhodu<br />
v tom, že má podstatne vyšší tepelný zisk zo slnečnej energie. Väčšina ľudí si myslí,<br />
že každé pridané okno prináša ďalšie tepelné straty. V prípade strešného okna to však<br />
nemusí byť pravda. Ak napríkla strešné okno veľkosti 78x140 cm s nízkymi tepelnými<br />
stratami osadíme na južnú stranu strechy so sklonom 45°, vo vhodných klimatických<br />
podmienkach vykazuje plusovú energetickú bilanciu. V Bratislave je to napr. +18 kWh/<br />
m 2 a v Košiciach +3 kWh/m 2 . Z toho vyplýva, že v rámci vykurovacieho obdobia cez<br />
takéto okno viac energie získame ako stratíme. Šikmo osadené izolačné dvojité sklo<br />
takto prispieva k „vyhrievaniu“ miestnosti. Treba pritom zdôrazniť, že tento jav nastáva<br />
neustále počas dňa, teda aj keď je pod mrakom. Majitelia rodinných domov s podkrovím<br />
by určite potvrdili, že v podkroví majú vždy teplejšie ako na prízemí a keď iní už<br />
v prechodnom období kúria, oni ešte nemusia.<br />
Vyšší zisk tepla však nemusí byť vždy<br />
výhodou, čo platí najmä v horúcich letných<br />
mesiacoch. Preto aj v tomto prípade treba<br />
rátať s tieniacou technikou.<br />
SOLÁRNY TRH VO SVETE, EurÓPSKEJ ÚNII A NA SLOVENSKU<br />
Situácia vo svete<br />
Globálny solárny trh ovláda Čína, ktorá mala v roku 2008 75-percentný podiel na celosvetovom<br />
predaji vo výške približne 19 000 MW solárnej kapacity. Nemecko zvýšilo<br />
tržby zo 672 MW na 1334 MW a má druhý najvyšší predaj s dvadsatinovým podielom.<br />
USA majú 922 MW a 4-percentný podiel vo svete. Viac, než 1 percento ešte dosahujú<br />
aj Turecko a Austrália.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Kombinácia strešných okien a slnečných<br />
kolektorov na jednej streche.<br />
Z hľadiska celkového architektonického tvaru<br />
domu s obytným podkrovím je výhodou<br />
aj fakt, že strešné okná a slnečné kolektory<br />
niektorých výrobcov sa dajú navzájom kombinovať<br />
do ľubovoľných zostáv. Nasledovný<br />
príklad vás určite presvedčí, že slnečné kolektory<br />
môžu vyzerať decentne na každej<br />
streche.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Aktívne využívanie slnečnej energie<br />
Aktívne solárne systémy sa odlišujú od pasívnych tým, že využívanie energie slnečného<br />
žiarenia nenastáva priamo, ale prostredníctvom fotovoltických článkov premieňajúcich<br />
slnečné žiarenie na elektrinu alebo slnečných kolektorov či bazénových absorbérov,<br />
ktoré pohlcujú slnečné žiarenie a premieňajú ho na teplo.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Situácia v Európskej únii<br />
Európska únia (EÚ) ako celok je z viac, ako 50 percent závislá od dovozu primárnych<br />
energetických zdrojov (z politicky či ekonomicky nie veľmi stabilných regiónov). Ďalším<br />
vplyvom na energetickú stratégiu EÚ sú prijaté záväzky v oblasti ochrany ovzdušia.<br />
Preto sa snahy EÚ v oblasti energie sústreďujú najmä na energetickú efektívnosť<br />
a využívanie obnoviteľných zdrojov energie, ktorých potenciál v jednotlivých členských<br />
krajinách nie je zanedbateľný. EÚ sa snaží riešiť svoju závislosť od dovozu primárnych<br />
zdrojov energie najmä podporou využívania domácich - obnoviteľných zdrojov energie<br />
a kladie na túto prioritu naozaj veľký dôraz. Jednoznačnými lídrami podľa počtu nainštalovaných<br />
kolektorov sú Nemecko, Rakúsko a Grécko, ale v prepočte na jedného<br />
obyvateľa vedie Cyprus, kde je až 90 percent všetkých domov vybavených slnečnými<br />
kolektormi.<br />
18 19
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Celková plocha slnečných kolektorov v krajinách EÚ v roku 2008 (m 2 );<br />
Zdroj: ESTIF.<br />
Krajina<br />
Celková inštalovaná<br />
plocha slnečných<br />
kolektorov v m 2<br />
Rakúsko AT 3 240 330<br />
Belgicko BE 268 947<br />
Bulharsko BG 31 600<br />
Švajčiarsko CH 593 980<br />
Cyprus CY 693 200<br />
Česká republika CZ 165 100<br />
Nemecko DE 11 094 000<br />
Dánsko DK 418 280<br />
Estónsko EE 1 970<br />
Španielsko ES 1 411 166<br />
Fínsko FI 25 293<br />
Francúzsko FR 1 624 100<br />
Grécko GR 3 868 200<br />
Maďarsko HU 25 250<br />
Írsko IE 74 400<br />
Taliansko IT 1 606 230<br />
Lotyšsko LT 4 290<br />
Luxembursko LU 22 500<br />
Litva LV 7 150<br />
Malta MT 35 360<br />
Holandsko NL 363 341<br />
Poľsko PL 365 676<br />
Portugalsko PT 318 950<br />
Rumunsko RO 94 300<br />
Švédsko SE 289 207<br />
Slovinsko SI 137 300<br />
Slovensko SK 95 250<br />
Veľká Británia UK 385 920<br />
EÚ + Švajčiarsko 27 261 289<br />
Situácia na Slovensku<br />
Slovensko dováža 90 percent primárnych energetických zdrojov. Malo by teda mať<br />
eminentný záujem na využití vlastných, najmä obnoviteľných zdrojov energie. Situácia<br />
sa postupne mení s celosvetovým trendom rastu cien fosílnych palív. Neustále zvyšovanie<br />
cien zemného plynu u nás núti hľadať alternatívy prípravy tepla na ohrev vody či<br />
vykurovanie, kde práve slnečná energia poskytuje zaujímavé možnosti.<br />
História<br />
V návrhu energetickej politiky z dielne Ministerstva hospodárstva SR z roku 2005 sa<br />
píše, že v polovici 90. rokov sa v SR namontovalo 500 až 700 m 2 kolektorov oproti<br />
2 000 až 3 000 m 2 z konca 80. rokov. Na túto úroveň sa SR opäť dostala až v roku 2000<br />
a počet inštalovaných kolektorov ďalej rýchlo rástol až do začiatku roku 2003. V roku<br />
2003 boli slnečné kolektory preradené do zvýšenej sadzby DPH a to aj v prípade, že<br />
boli súčasťou stavebnej dodávky. To kolektory znevýhodnilo voči fosílnym energetickým<br />
zdrojom a zrejme bolo jednou z príčin stagnácie ich montáže.<br />
V roku 1997 sme v SR aktívne využívali približne 30 000 m 2 slnečných kolektorov,<br />
prevažne ako zdroj tepla na prípravu teplej vody a ohrev vody v bazénoch. Pri týchto<br />
podmienkach využívania je ich výkon na úrovni 500 kWh/m 2 za rok, čo predstavuje<br />
15 GWh tepla ročne.<br />
Súčasnosť<br />
Podľa kvalifikovaných odhadov bolo v roku 2008 na Slovensku nainštalovaných celkom<br />
95 tisíc m 2 kolektorovej plochy. Predpokladá sa, že inštalácia slnečných kolektorov<br />
v nasledujúcich rokoch bude dosahovať viac ako 15 000 m 2 ročne. Na Slovensku existuje<br />
jeden z najväčších európskych výrobcov slnečných kolektorov vysokej kvality, väčšina<br />
jeho produkcie však smeruje na export. Okrem toho majú u nás pobočky významné<br />
zahraničné firmy ponúkajúce vykurovaciu techniku vrátane kompletných solárnych<br />
systémov. Skúsená montážna firma dokáže namontovať jednoduchý systém na ohrev<br />
vody v rodinnom dome v ideálnych podmienkach aj za jeden deň. V roku 2009 ministerstvo<br />
hospodárstva spustilo Program vyššieho využitia biomasy a slnečnej energie<br />
v domácnostiach, v rámci ktorého je možnosť získať dotácie na solárne systémy.<br />
Nárast celkovej plochy slnečných kolektorov na Slovensku v rokoch 2003 - 2008 (m 2 )<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
20 <br />
21
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
TEPELNÉ SOLÁRNE SYSTÉMY<br />
Solárne systémy sa najčastejšie používajú na ohrev vody, na vykurovanie bazénov,<br />
skleníkov a podobne. Je možné ich využiť aj na podporu vykurovania, takéto použitie je<br />
vhodné iba pre budovy, ktoré využívajú nízkoteplotné vykurovacie systémy (podlahové,<br />
stropné, či stenové) a sú kvalitne zateplené, t.j. ich tepelné straty sú na úrovni nízkoenergetických<br />
stavieb. V našich klimatických podmienkach je kombinácia s ďalším<br />
zdrojom vykurovania nevyhnutná. Najčastejšie sa používa plynový kotol alebo kotol<br />
na tuhé palivo. Vykurovacia voda ohriata pomocou slnečných kolektorov sa môže využiť<br />
aj v systémoch ústredného vykurovania či centrálneho zásobovania teplom (CZT).<br />
Vo všeobecnosti slnečné kolektory pokryjú 50-70 percent ročnej potreby teplej vody<br />
v domácnosti, v lete takmer úplne a v prechodnom období a v zime zabezpečia jej<br />
predohrev. Okrem sektoru bytovej výstavby a rodinných domov predstavujú ďalšiu<br />
potenciálnu sféru aplikácie solárnych tepelných zariadení objekty občianskej vybavenosti<br />
(nemocnice, sanatóriá, školy, hotely). Inou možnosťou sú napr. otvorené a kryté<br />
bazény, drobné prevádzkarne služieb, reštaurácie, poľnohospodárske podniky a najmä<br />
potravinársky priemysel.<br />
Je potrebné uvedomiť si, že slnečné kolektory sú len jednou z častí solárnych systémov.<br />
Solárny systém na ohrev vody sa skladá z týchto komponentov:<br />
• slnečné kolektory s upevňovacími konštrukciami;<br />
• spájacie potrubia s izoláciami;<br />
• zásobník teplej vody (bojler) s výmenníkom tepla;<br />
• obehové čerpadlo s armatúrami;<br />
• regulačná jednotka;<br />
• expanzná nádoba.<br />
Solárny systém na ohrev teplej<br />
vody v rodinnom dome.<br />
K samotnej premene energie<br />
slnečného žiarenia na teplo slúžia<br />
kolektory (1), ktorých základom<br />
je absorbér zachytávajúci<br />
slnečné žiarenie. Absorbér je<br />
spolu s tepelnou izoláciou vložený<br />
do vane, ktorá by mala mať<br />
nízku hmotnosť, veľkú mechanickú<br />
pevnosť, odolnosť voči<br />
korózii a vodotesnosť. Priehľadný<br />
kryt kolektora zabezpečuje<br />
jeho tepelnú izoláciu z prednej<br />
strany. Tá má znížiť straty tepla,<br />
ale umožniť prestup slnečného<br />
žiarenia. Teplo sa prostredníctvom<br />
teplonosnej kvapaliny<br />
(nemrznúca zmes) odvádza cez<br />
spájacie potrubia (2) do zásobníka<br />
teplej vody (bojlera) (3),<br />
v ktorom výmenník (4) ohreje<br />
vodu. Elektrické vyhrievacie<br />
teleso, prípadne iný zdroj tepla<br />
(kotol, prípojka ústredného vykurovania) (5) dohrieva vodu počas zamračených dní.<br />
Elektronické ovládanie (6) zabezpečuje automatickú prevádzku, vypína a zapína obehové<br />
čerpadlo (7), optimalizuje prietok teplonosnej kvapaliny. Expanzná nádoba (8)<br />
udržuje rovnomerný tlak v systéme. Teplá voda slúži na bežné použitie v domácnosti v<br />
kúpeľni (9) či na umývanie riadu a pod.<br />
Solárny systém teda aktívne využíva slnečnú energiu a transformuje ju na teplo. Kolektor,<br />
spojovacie potrubie a spotrebič tvoria základ solárneho zariadenia. Pod spotrebičom<br />
rozumieme zásobník (bojler) na teplú vodu, bazén, vykurovací systém alebo iný<br />
spôsob využitia tepelnej energie. Kompletný solárny ohrev obsahuje ešte elektronickú<br />
reguláciu, expanznú nádobu, obehové čerpadlo a celý rad ďalších armatúr, ktoré sú<br />
potrebné na bezpečnú a spoľahlivú prevádzku slnečných kolektorov.<br />
<strong>Slnko</strong> však poskytuje energiu v nízkej koncentrácii a veľmi nerovnomerne počas rôznych<br />
ročných období a taktiež rozdielne vo dne a v noci. V súčasnosti sa vo svete najviac<br />
presadzujú solárne zariadenia na výrobu nízkopotencionálového tepla (s teplotou<br />
do 100 °C), s využitím plochých slnečných kolektorov. Nerovnomernosť dodávky slnečnej<br />
energie sa najmä v okrajových mesiacoch roka eliminuje prídavným výmenníkom<br />
tepla, ktorý je pripojený na kotol ústredného vykurovania alebo elektrickou odporovou<br />
špirálou, prípadne obidvoma spôsobmi súčasne.<br />
Komponenty tepelných solárnych systémov<br />
Slnečné kolektory a absorbéry<br />
Slnečný kolektor je plocha, ktorá zachytáva slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo.<br />
Ústredným prvkom kolektora je absorbér, v ktorom dochádza k samotnej premene.<br />
Teplo sa prostredníctvom vedenia tepla v absorbéri prenáša na teplonosné médium,<br />
ktoré preteká v rúrkach absorbéra a následne sa prepravuje do zásobníka (bojlera). Aby<br />
absorbér mohol túto úlohu optimálne splniť, pozostáva z dobre vodivého kovového<br />
plechu (meď alebo hliník) a zo selektívnej konverznej vrstvy, ktorá musí vykazovať čo<br />
najvyššiu absorpčnú schopnosť (pohltivosť) slnečného žiarenia a má mať minimálnu<br />
emisivitu (vyžarovanie tepla).<br />
Kolektory<br />
Ploché kolektory<br />
Vákuové kolektory<br />
Koncentrujúce kolektory<br />
Plastové absorbéry na ohrev bazénovej vody<br />
Trubicové vákuové kolektory<br />
Ploché vákuové kolektory<br />
22 23
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Druhy slnečných kolektorov<br />
Orientácia kolektorov solárneho zariadenia v strednej Európe využívaného celoročne<br />
je najvhodnejšia smerom na juh, pod uhlom 45°. Tento uhol môže byť menší, ak<br />
chceme systém viac využiť v letných mesiacoch a väčší ak chceme systém viac využiť<br />
v zimných mesiacoch.<br />
Absorbéry z umelej hmoty<br />
na ohrev bazénovej vody<br />
Plastové absorbéry sa vzhľadom k ich obmedzenej<br />
odolnosti proti tlaku a teplotám<br />
používajú najmä na ohrev bazénovej vody,<br />
keďže požadovaná teplota je len o málo<br />
vyššia ako teplota prostredia. V tomto<br />
prípade nie je potrebný kryt, pretože tok<br />
tepla z absorbéra do okolia nie je veľký<br />
a kryt by uberal príliš veľa slnečnej energie.<br />
Takéto kolektory skladajúce sa len<br />
z prepojených absorbérov bývajú inštalované<br />
na plochú strechu, vhodnejšie<br />
a jednoduchšie je riešenie s mierne<br />
šikmou strechou. Pretože bazénové absorbéry<br />
sú z nehrdzavejúceho materiálu,<br />
môžu sa využívať v jednookruhových<br />
systémoch, kde chlórovaná voda z bazénu poháňaná obehovým čerpadlom preteká<br />
priamo absorbérom – nie je teda potrebné oddeliť solárny okruh od bazénovej vody.<br />
Ak je k dispozícii filtračné čerpadlo, môže byť použité i pre solárny okruh. Predpokladom<br />
je dostatočný výkon čerpadla. Kolektory z umelých hmôt sú v prevádzke len<br />
v lete a je potrebné ich vyprázdniť pred prvými mrazmi. Absorpčná plocha má byť<br />
50-100 percent z povrchovej plochy bazéna.<br />
Ploché kolektory<br />
Na ohrev vody a v rastúcej miere aj na<br />
účely podpory vykurovania sa využívajú<br />
v prevažnej miere ploché kolektory. Plochý<br />
kolektor sa skladá z plášťa kolektora<br />
(väčšinou v podobe hliníkovej vane), absorbéra,<br />
tepelnej izolácie z minerálnej vlny<br />
a priehľadného krytu. Absorbér býva vyrobený<br />
z medeného alebo hliníkového<br />
plechu so solárnym lakom alebo selektívnou<br />
povrchovou vrstvou, vďaka ktorej takmer úplne premieňa slnečné žiarenie na teplo.<br />
Používané sklo má byť chudobné na železo a odolné voči krupobitiu. Slnečné žiarenie<br />
prechádza krycím sklom a dopadá na absorbér, v ktorom dochádza k ohrevu teplonosnej<br />
kvapaliny. Podobný efekt môžeme cítiť napríklad v skleníku alebo v lete v aute, avšak na<br />
rozdiel od interiéru skleníka či auta z kolektora teplo odvádza teplonosná kvapalina.<br />
Bežne dostupné ploché kolektory vykazujú priemernú ročnú účinnosť okolo 50 percent.<br />
Pre inštalácie slnečných kolektorov sa štandardne používa sklon 45°, pri ktorom<br />
je využitie intenzity slnečného žiarenia optimálne. Ploché kolektory sa používajú na prípravu<br />
teplej vody a na podporu vykurovania. Pre nízke straty tepla a menší počet spo-<br />
Optické a tepelné straty štandardného plochého kolektora.<br />
Vákuové kolektory<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
jovacích miest smeruje trend skôr k väčším<br />
modulom, ktoré sa montujú do strechy.<br />
Integrácia plochých<br />
kolektorov do strechy<br />
Na rozdiel od bazénových plastových absorbérov<br />
sú ploché kolektory vhodné pre<br />
ohrev vody v bazéne najmä v prípade, ak<br />
má byť okrem bazénu zásobovaný aj iný<br />
spotrebič, ako napr. príprava teplej vody či<br />
podpora vykurovania<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Vákuové kolektory bývajú väčšinou z výrobno-technických dôvodov vyhotovené vo<br />
forme radu trubíc. Pás absorbéra pokrytý selektívnou vrstvou zvyšujúcou absorbčnú<br />
schopnosť je upevnený v sklenej trubici, ktorá nepohlcuje takmer nijaké žiarenie a je<br />
tepelne odolná. Tepelné straty sú podstatne redukované pomocou vákua vzniknutého<br />
odsatím vzduchu z priestoru medzi absorbérom a sklenenou trubicou. Vákuum obmedzuje<br />
vedenie tepla, čiže tepelné straty prúdením (konvekciou), výrazne znižuje aj<br />
straty spôsobené tepelnou vodivosťou vzduchu.<br />
Vákuový trubicový kolektor<br />
Vákuové trubicové kolektory je možné rozdeliť na<br />
kolektory s priamym prúdením a kolektory pracujúce<br />
podľa princípu tepelnej trubice (heat-pipe). Pri<br />
kolektoroch s priamym prúdením preteká teplonosné<br />
médium od rozdeľovača ku koncu rúry, odoberá<br />
teplo absorbéra, ktorý sa nachádza vo vákuu<br />
a tečie opäť do zberača. Prednosťou kolektorov<br />
s priamym prúdením je, že nevyžadujú ani minimálny<br />
sklon kolektorov. V prípade kolektorov<br />
pracujúcich na princípe tepelnej trubice sa v rúre<br />
nachádza kvapalina, ktorá sa odparuje pri nízkej<br />
teplote (väčšinou alkohol). Táto para stúpa v rúre<br />
až na horný koniec, na ktorom je umiestnený malý<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
24 25
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
výmenník tepla. Na tomto výmenníku tepla (kondenzátore) para kondenzuje a odovzdáva<br />
svoje teplo nepriamo teplonosnému médiu. Odtekajúca kvapalina sa opäť zohrieva,<br />
vyparuje a kolobeh začína<br />
od začiatku. Aby tento kolobeh<br />
fungoval, kolektor<br />
musí mať sklon minimálne<br />
30°. Veľkou prednosťou<br />
tohto systému je, že kolektor<br />
je vlastnou konštrukciou<br />
bezpečný proti prehriatiu,<br />
pretože po úplnom vyparení<br />
kvapaliny – teda keď sa<br />
Rez trubicou vákuového kolektora.<br />
neuskutočňuje odber tepla<br />
– sa kolobeh zastaví.<br />
Medzi nevýhody vákuových kolektorov<br />
patria vyššie merné investičné náklady<br />
na jednotku získaného tepla. Vďaka vákuu<br />
dosahujú vyššiu účinnosť a vyššie teploty,<br />
na druhej strane sú náročnejšie na výrobu<br />
a teda aj drahšie. Keďže na jednotku plochy,<br />
ktorú zaberajú na streche s nimi nemožno<br />
pri ohreve pitnej vody získať vyššie ročné<br />
tepelné výnosy oproti kvalitným plochým<br />
kolektorom, nachádzajú vákuové kolektory<br />
využitie najmä v technologických procesoch<br />
s teplotou pripravovanej vody nad<br />
60°C a pri solárnej podpore vykurovania.<br />
Prvenstvo v oblasti technologickej realizácie vákuových<br />
kolektorov v podobe vákuových plochých kolektorov<br />
patrí Slovensku. Ploché vákuové kolektory<br />
v sebe spájajú výhody plochých kolektorov a vákua<br />
ako tepelnej izolácie. Avšak z ekonomického hľadiska<br />
ich lepšie výkonové parametre, ľudovo povedané,<br />
nestoja za to, aby sa nimi ohrievala pitná voda na<br />
bežné využitie v rodinnom dome, na to postačia klasické<br />
ploché kolektory.<br />
Koncentrujúce kolektory<br />
Koncentrujúce kolektory sústreďujú priame slnečné<br />
žiarenie pomocou valcových alebo parabolických<br />
zrkadiel na potrubie alebo pomocou kruhových zrkadiel<br />
do jedného ohniska. Tým sa dajú dosiahnuť<br />
vysoké teploty. Takéto kolektory sa používajú najmä<br />
v solárnych elektrárňach na ohrev pracovnej látky na<br />
vysokú teplotu (250 až 800°C).<br />
Vákuový plochý kolektor.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Jedným z príkladov je solárny<br />
parabolický žľabový systém.<br />
Bojlery na teplú vodu<br />
Energia, ktorú ponúka slnko, sa nedá regulovať a iba zriedka je vo vzájomnom súlade<br />
so spotrebou tepla. Z toho dôvodu je potrebné solárnu energiu akumulovať. Bojler<br />
na teplú vodu akumuluje teplo a dovoľuje skladovať teplú vodu pred jej využitím. Od<br />
klasických zásobníkov sa líši najmä väčším objemom, pretože solárne systémy pracujú<br />
s nízkopotenciálovým teplom a preto potrebujú väčšie objemy na akumuláciu tepla.<br />
Obsahuje výmenník tepla napojený na solárny okruh, ktorý odovzdáva teplo získané<br />
z kolektorov a ohrieva vodu, prípadne v kombinovaných systémoch aj druhý výmenník<br />
tepla zabezpečujúci doohrev vody z klasického systému.<br />
Najčastejším konštrukčným tvarom je stojatý, štíhly valcový oceľový zásobník, ktorý<br />
umožňuje ukladanie vody vo vrstvách s rôznymi teplotami. Pretože je v neustálom kontakte<br />
s pitnou, chemicky upravenou vodou je jeho vnútro ošetrené ochrannou vrstvou,<br />
ktorá je odolná voči korózii a spĺňa požiadavky potravinárskych predpisov. Používajú sa<br />
teplotám odolávajúce smaltové vrstvy až po cenovo výhodné potiahnutia plastom, ktoré<br />
sú však citlivejšie na vyššie teploty. Dôležité je z času na čas skontrolovať funkčnú spôsobilosť<br />
protikoróznej ochrany, ktorá zabraňuje hrdzaveniu oceľového zásobníka.<br />
Energia získaná kolektorom alebo vykurovacím kotlom sa väčšinou odovzdáva vode<br />
pomocou pevne namontovaného rúrového registra, takzvaného výmenníka tepla<br />
z hladkých rúr, alebo prostredníctvom výmenníka tepla s rebrovanými rúrami. Tieto<br />
môžu byť podľa potreby namontované pomocou príruby aj dodatočne. Solárny výmenník<br />
tepla má byť v zásobníku uložený čo najnižšie, výmenník tepla pre prikurovanie<br />
kotlom ústredného vykurovania v hornej tretine. Toto usporiadanie zabezpečí energeticky<br />
úspornú prípravu teplej vody s požadovanými teplotami.<br />
Úniku tepla zamedzuje tepelná izolácia<br />
hrubá minimálne 50 mm. Izolácia musí<br />
priliehať na zásobník tesne, aby nemohla<br />
vzniknúť cirkulácia vzduchu spôsobujúca<br />
ochladzovanie zásobníka. Straty tepla<br />
môže spôsobiť aj smerom nahor vyčnievajúci<br />
odber teplej vody. Preto musí byť vybavený<br />
takzvaným termosifónom (kus rúry<br />
v tvare U) prípadne musí byť aspoň vedený<br />
vodorovne. Termosifón zabraňuje „rúrkovej“<br />
cirkulácií vody, ktorá stúpa v rúre nahor,<br />
na stene potrubia sa opäť ochladzuje a<br />
popri stene klesá späť do zásobníka.<br />
Pre zabezpečenie čo najnižších strát tepla<br />
a nízkych investičných nákladov pozostávajú<br />
zásobníky teplej vody z jednej<br />
nádrže. Okrem toho by mali byť z energetických<br />
dôvodov umiestnené podľa<br />
možností v budove (aby tepelné straty,<br />
Bojlery slúžiace na uskladňovanie<br />
teplej vody – s jedným a s dvoma výmenníkmi<br />
tepla.<br />
ktoré sa vyskytujú napriek najlepšej tepelnej izolácií, boli privádzané do budovy). Naopak,<br />
v lete je vhodné zabezpečiť prevetrávanie tohto priestoru. Pre ich umiestnenie<br />
obvykle postačí bežná výška miestnosti (väčšinou výška pivničného priestoru).<br />
26 27
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Potrubné rozvody<br />
Rozvody predstavujú v obvyklých prípadoch medené rúrky s priemerom 18 až 22 mm<br />
(v závislosti od veľkosti kolektorového poľa), ktoré sa spolu s dvojžilovým káblom (0,75<br />
až 1,5 mm²) pre pripojenie snímača teploty v kolektore vedú v jednej inštalačnej šachte,<br />
prípadne v nepoužívanom ťahu komína, z miestnosti technického zariadenia domu<br />
až po solárne zariadenie. Aby sa predišlo stratám, je potrebné potrubia po celej dĺžke<br />
zabezpečiť teplu odolnou (až 180°C) izoláciou s hrúbkou minimálne 20 mm.<br />
Expanzné nádoby<br />
Expanzná nádoba je nevyhnutným prvkom solárneho systému. Musí byť namontovaná<br />
do dobre tepelne izolovaného solárneho okruhu a musí byť dimenzovaná tak, aby mohla<br />
prijať celý objem teplonosnej kvapaliny obsiahnutý v slnečných kolektoroch. Spojenie<br />
expanznej nádoby s kolektorom musí byť neuzatvárateľné, pričom nádrž zachytáva<br />
zmeny objemu solárnej kvapaliny, ktoré sú vyvolané zmenami teploty.<br />
Obehové čerpadlá<br />
Obehové čerpadlo má spotrebovať čo najmenej energie, preto je potrebné predchádzať<br />
predimenzovaniu jeho výkonu. Čerpadlá, ktoré ponúkajú výrobcovia zriadení<br />
v rámci hotových systémov, majú dostatočné výkonové rozpätie. Pomocou troch až<br />
štyroch prepínateľných výkonových stupňov možno prietok zvoliť tak, aby pri maximálnom<br />
výkone kolektora – pri silnom slnečnom žiarení – vznikol teplotný rozdiel medzi<br />
prítokom a spätným tokom asi 8 – 12°C pri strednom stupni, takže v prípade potreby<br />
sa môže ešte prepnúť smerom nahor alebo nadol. Príkon obehového čerpadla obvykle<br />
nie je väčší než 65 W.<br />
Elektronický regulátor.<br />
Regulácia<br />
Ovládanie solárneho systému je u väčšiny<br />
výrobcov zabezpečené pomocou<br />
elektronického regulátora, ktorý zabezpečí<br />
komfortné, pohodlné a najmä jednoduché<br />
nastavenie a prevádzku celého<br />
systému.<br />
Spotreba energie v domácnosti<br />
Ak sa zamýšľame nad možnosťou využívať energiu slnka pomocou solárneho systému,<br />
na jeho správne dimenzovanie je v prvom rade potrebné zistiť, akú máme spotrebu<br />
teplej vody, prípadne tepla v domácnosti. Všetky spomínané spôsoby využívania slnečnej<br />
energie prinášajú nezanedbateľné úspory nákladov, či už na prípravu teplej vody<br />
alebo na vykurovanie. Keďže na Slovensku stále vynakladáme na energiu v domácnosti<br />
viac, ako v iných európskych štátoch, otázka úspor energie by mala byť nepochybne<br />
jednou z prvoradých pre každú rozumne hospodáriacu domácnosť.<br />
Celková spotreba energie v priemernej štvorčlennej domácnosti za rok sa pohybuje okolo<br />
80 GJ, v čom je zahrnutá spotreba<br />
energie potrebná na vykurovanie<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
a prípravu teplej vody aj elektrická<br />
energia. Podiel spotreby elektriny<br />
môže byť aj vyšší, ak sa teplá voda<br />
pripravuje v elektrickom zásobníkovom<br />
alebo prietokovom ohrievači<br />
alebo, keď je v letnom období<br />
v prevádzke klimatizácia.<br />
Graf: Približné rozdelenie ročnej<br />
spotreby energie v domácnosti.<br />
Úspory<br />
Výška dosiahnutých úspor závisí od systému ohrevu vody či vykurovania, s ktorým<br />
solárny systém porovnávame. Ak sú momentálne náklady na prípravu teplej vody či vykurovanie<br />
vysoké pre neefektívny zdroj vykurovania či drahé palivo, aj finančné úspory<br />
budú vysoké. Vo všeobecnosti môžeme so solárnym systémom ušetriť:<br />
• 50 až 75 percent nákladov v prípade prípravy teplej vody;<br />
• do 30 percent nákladov v prípade podpory vykurovania;<br />
• 80 až 100 percent nákladov v prípade ohrevu vody v bazéne.<br />
Nezanedbateľný je tiež fakt, že pri slnečnom ohreve sa do atmosféry neuvoľňujú žiadne<br />
emisie spôsobujúce skleníkový efekt a zmeny klímy. Jeden funkčný kolektor s plochou<br />
2 m 2 ušetrí 500 až 1 000 kg oxidu uhličitého (CO 2<br />
) za rok.<br />
MONTÁŽ SOLÁRNEHO ZARIADENIA<br />
Ideálna chvíľa na montáž solárneho zariadenia je pri výstavbe domu alebo výmene<br />
kotla. Predovšetkým novostavba, ale aj rekonštrukcia strechy alebo fasády sú vhodnou<br />
príležitosťou pre cenovo priaznivé naprojektovanie a inštaláciu solárneho zariadenia.<br />
Ak integrujete kolektory priamo do strechy, ušetríte časť strešnej krytiny. Aj keď nenamontujete<br />
solárne zariadenie hneď, je vhodné už v tejto chvíli myslieť na stúpacie<br />
potrubie z pivnice až po strechu. Takto značne znížite náklady na budúcu montáž solárneho<br />
zariadenia. Namiesto obyčajného zásobníka teplej vody si hneď kúpte solárny<br />
zásobník. Tým môžete znížiť náklady na zásobník, pretože nebudete musieť investovať<br />
dvakrát.<br />
28 29
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Ak pôvodný systém vykurovania dospel ku koncu svojej životnosti, výmena vykurovacieho<br />
zariadenia ponúka zvlášť priaznivý okamih na inštaláciu solárneho systému,<br />
pretože početné, pri tom spolupôsobiace efekty prispievajú k podstatnému zníženiu<br />
nákladov. Ak investujete do moderného vykurovania so solárnym zariadením, ide<br />
o trvalú investíciu na najbližších 20 až 25 rokov, ktorá môže dlhodobo znížiť náklady na<br />
vykurovanie domu až o 30 percent (v závislosti od potreby energie na vykurovanie, od<br />
veľkosti kolektorovej plochy a od aktuálnych cien energie).<br />
Kritériá výberu vhodného typu kolektorov<br />
Rozhodujúcim kritériom použitia jednotlivých typov kolektorov je účel ich využívania.<br />
Nekryté absorbéry (prevažne plastové) ohrievajú vodu iba na teplotu o niekoľko stupňov<br />
vyššiu, ako je teplota okolia, teda sú efektívne iba v prípade použitia na sezónny<br />
ohrev vody v bazénoch. Drahé vákuové rúrové kolektory majú opodstatnenie najmä<br />
v tých prípadoch, kde sa vyžaduje ohrev na vysoké teploty (napr. technologické účely,<br />
konvenčné vykurovacie systémy), alebo tam, kde je intenzita slnečného žiarenia nízka<br />
(napr. severná Európa). Plochý slnečný kolektor s kvalitnou selektívnou konverznou<br />
vrstvou je vhodný na celoročnú prípravu teplej vody a nízkoteplotné vykurovanie<br />
v prechodnom období v stredných a vyšších zemepisných šírkach (stredná a severná<br />
Európa). V prípade podpory vykurovania je vhodné prebytky tepla v letnom období<br />
využívať na ohrev vody v bazéne.<br />
Špecifický charakter<br />
<br />
má priebeh účinnostnej<br />
krivky plochého<br />
<br />
<br />
<br />
vákuového kolektora.<br />
<br />
<br />
Jeho optická účinnosť<br />
<br />
<br />
je približne rovnaká<br />
ako u plochých kolektorov<br />
s priehľadným<br />
<br />
<br />
krytom (80 percent),<br />
<br />
<br />
ale ďalší priebeh krivky<br />
v oblasti vyšších teplôt<br />
<br />
<br />
teplonosnej kvapaliny<br />
<br />
Výber vhodného kolektora podľa účinnostných kriviek.<br />
v absorbéri sa pohybuje<br />
medzi vákuovým<br />
rúrovým kolektorom<br />
a plochým so selektívnym<br />
povrchom absorbéra. Je to dané najmä skutočnosťou, že vákuový plochý kolektor<br />
pracuje v oblasti tlakov, kde sa už neuplatňujú straty prúdením, ale na rozdiel od vákuových<br />
rúrových kolektorov sa tu stále uplatňujú straty vedením tepla v silno zriedenom vzduchu.<br />
<br />
Dimenzovanie<br />
Hoci existuje celý rad zložitých dimenzačných výpočtov, bežný užívateľ si v našich<br />
podmienkach vystačí s niekoľkými jednoduchými pravidlami :<br />
• v prípade prípravy teplej vody je potrebné rátať s 1 až 1,5 m 2 kolektorovej plochy<br />
na 1 osobu a 80 až 120 litrov objemu zásobníka na 1 kolektor.<br />
• v prípade ohrevu bazénovej vody bude kolektorová plocha predstavovať 40 až 60 percent<br />
plochy vonkajšieho nekrytého bazéna, a 80 až 100 percent v prípade vnútorného bazéna.<br />
• v prípade podpory vykurovania je plocha kolektorov úmerná 20 až 25 percentám<br />
vykurovanej plochy.<br />
Príprava teplej vody<br />
Ekonomicky prijateľným spôsobom môžeme slnečnými kolektormi v ročnom priemere<br />
ušetriť 60 až 75 percent energie potrebnej na prípravu teplej vody v domácnosti. Slnečné<br />
teplo na prípravu teplej vody je možné výhodne využívať všade tam, kde je veľká<br />
spotreba teplej vody, ako napríklad v nemocniciach a sociálnych zariadeniach, zariadeniach<br />
cestovného ruchu, práčovniach, čistiarňach, v poľnohospodárstve a podobne.<br />
V rodinných domoch pomocou štandardných kolektorov bežne dosahujeme vodu<br />
s teplotou 45 až 60°C.<br />
Pre dimenzovanie solárnych systémov na ohrev teplej vody je rozhodujúca očakávaná<br />
spotreba vody v domácnosti. Tá závisí od správania sa a zvykov jednotlivých jej členov.<br />
Samozrejme, ľudia zvyknutí kúpať sa každý deň, spotrebujú viac, ako tí, ktorým stačí<br />
sprcha.<br />
Hodnoty pre odhadnutie dennej spotreby teplej vody (na osobu a deň).<br />
Spotreba teplej vody<br />
(litre)<br />
Teplota (°C)<br />
umývanie riadu 12 -18 50<br />
umývanie rúk 2 - 5 40<br />
umývanie hlavy 10 – 15 40<br />
sprchovanie 30 – 60 40<br />
kúpeľ 120 – 180 40<br />
kúpeľ – veľká vaňa 250 - 400 40<br />
Spotreba teplej vody (45°C) rôznych užívateľov.<br />
obytné domy<br />
športové zariadenia<br />
pohostinstvá,<br />
reštaurácie<br />
zdravotnícke<br />
zariadenia<br />
Nízka spotreba<br />
vody<br />
(litre)<br />
Stredná spotreba<br />
vody<br />
(litre)<br />
Vysoká spotreba<br />
vody<br />
(litre)<br />
na osobu<br />
a deň<br />
30 45 60<br />
na jednu<br />
30 45 60<br />
sprchu<br />
na jedno<br />
10 25 45<br />
miesto<br />
na jedno lôžko 30 50 100<br />
na jednu<br />
30 45 60<br />
sprchu<br />
Ak vieme, aká je denná spotreba teplej vody, môžeme si zvoliť objem zásobníka. Ten<br />
má byť 2 až 2,5 násobkom dennej spotreby, aby bola pokrytá aj špička spotreby a zároveň<br />
aj preklenutie zamračených dní.<br />
30 31
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Približné dimenzovanie solárnych systémov na ohrev vody podľa počtu členov<br />
domácnosti.<br />
počet užívateľov<br />
– členov domácnosti<br />
kolektorová plocha<br />
(m 2 )<br />
objem zásobníka (bojlera)<br />
na teplú vodu (litre)<br />
2-3 3 - 4 200<br />
3-4 5 - 6 300<br />
4-5 6 - 7 400<br />
Podpora vykurovania budov<br />
Treba zdôrazniť, že ekonomicky zmysluplne sa solárnym zariadením nedá zabezpečiť<br />
stopercentné pokrytie energetických potrieb rodinného domu na jeho vykurovanie.<br />
Veľkosť kolektorového poľa a teda aj jeho výkon sú v tomto prípade podstatne väčšie.<br />
Solárne vykurovanie môže kryť približne 15 až 30 percent ročných energetických potrieb<br />
dobre izolovaného a nízkoteplotným vykurovacím systémom (podlahové, stenové<br />
alebo stropné vykurovanie) vybaveného objektu.<br />
Využitie plochých kolektorov na ohrev vody,<br />
podporu vykurovania a ohrev bazénu.<br />
Ohrev vody v bazénoch<br />
Pri využívaní slnečnej energie sa stretávame<br />
s istým energetickým paradoxom.<br />
Najmenšia intenzita slnečného žiarenia<br />
nastáva v zimnom období, v čase, keď<br />
potrebujeme najviac tepla. V lete je to naopak.<br />
Využitie tohto tepla sa najčastejšie<br />
rieši ohrevom vody v bazénoch, čím sa<br />
kúpanie v ňom stáva príjemnejšie a predĺži<br />
sa tak kúpacia sezóna.<br />
Priemyselné teplo<br />
V priemysle nachádzajú solárne systémy<br />
uplatnenie najmä v oblastiach, kde sa využíva<br />
teplo do 100°C, ako napríklad pivovary, bitúnky, konzervárne, cukrovary a podobne.<br />
V najbližších rokoch sa dá očakávať rast významu, v oblastiach solárneho chladenia<br />
a prípravy pitnej vody.<br />
Umiestnenie a orientácia kolektorov<br />
Z hľadiska možnosti inštalácie solárnych<br />
zariadení na ohrev pitnej vody sú akceptovateľné<br />
všetky rodinné domy bez ohľadu<br />
na typ a orientáciu striech, keďže malý<br />
počet kolektorov (3 ks) je možné v prípade<br />
nevhodne orientovanej sedlovej strechy<br />
inštalovať na južne orientovanú fasádu. Pri<br />
viac, ako 4-podlažných domoch, je dostupná<br />
plocha strechy pripadajúca na bytovú<br />
jednotku príliš malá pre inštaláciu dostatočného<br />
počtu slnečných kolektorov a použité<br />
vykurovacie systémy sú väčšinou nevhodné<br />
na spojenie so solárnym zariadením.<br />
Na Slovensku sú slnečné kolektory najčastejšie montované priamo na šikmú strechu<br />
budovy. Okrem toho je možné umiestniť ich na rovnú strechu či priamo na pozemnú<br />
pevnú konštrukciu. Dôležitá je dĺžka potrubia od kolektorov k zásobníku, ktoré by malo<br />
byť čo najkratšie.<br />
Najvhodnejšia orientácia v našich klimatických podmienkach je juh, s možnou odchýlkou<br />
45° na východ alebo západ. Okrem toho je potrebné dbať na to, aby sa na kolektor<br />
v zime nedostal sneh z nejakého stromu či inej budovy. Ideálny sklon kolektorov by<br />
mal byť 45 – 50°. Ak uvažujeme s využitím len v lete, ideálny sklon je 20-30°, pre zimné<br />
mesiace platí najväčší tepelný zisk pri sklone 60°.<br />
Kolektory montované na šikmú stechu<br />
(nie sú súčasťou krytiny).<br />
Z montáže kolektorov na fasádu Hospica<br />
sv. Františka z Asissi v rámci projektu<br />
Palisol.<br />
Upevnenie kolektorov pomocou nosnej<br />
konštrukcie.<br />
Spôsoby upevnenia kolektorov<br />
Existuje niekoľko spôsobov upevnenia kolektorov.<br />
K dispozícií sú riešenia pre všetky<br />
typy striech a bežných strešných krytín, na<br />
zvislú stenu aj pre integráciu do strešnej<br />
krytiny. Najčastejšie používaným je inštalácia<br />
na šikmú strechu. Ani rovné strechy<br />
nepredstavujú problém, v tomto prípade sa<br />
kolektory upevňujú pomocou špeciálnych<br />
nosných konštrukcií.<br />
Vďaka modernej stavebnej technike (pultové<br />
strechy namiesto sedlových striech) sa<br />
v prípade novo budovaných rodinných<br />
domov čoraz viac používajú montáže na<br />
strechu. V porovnaní s kolektorom integrovaným<br />
do strechy je kolektor na streche<br />
neustále vystavený vplyvom povetria, čo<br />
vyžaduje primerane odolnú nosnú konštrukciu.<br />
Nosná konštrukcia slúži na optimálne<br />
a spoľahlivé upevnenie kolektorov na<br />
zvolenom mieste. Väčšinou sú vyhotovené<br />
z hliníkových profilov, čo zaručuje ich dlhú<br />
životnosť a plnú recyklovateľnosť.<br />
Už dávno sú preč časy, keď sa kolektory<br />
montovali na budovu výlučne len pre získavanie<br />
energie. Dnes preberajú kolektory<br />
aj rôznorodé dodatočné funkcie, ako sú<br />
ochrana proti poveternostným vplyvom,<br />
zatienenie, tepelná izolácia a predstavujú<br />
nový architektonický kompozičný prvok.<br />
Solárny priemysel už na tieto trendy zareagoval<br />
a ponúka optimálne riešenia pre<br />
architektonicky sympatické integrovanie<br />
kolektorov do striech a fasád.<br />
Kolektory sa dajú veľmi jednoducho a rýchlo<br />
zabudovať do krytiny ako takzvané „integ-<br />
32 33
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Montáž kolektorov pomocou žeriavu.<br />
rované veľkoplošné kolektory“. Pritom sa<br />
jednotlivé moduly s plochou až do 16 m²<br />
montujú do pokrytia strechy odstránením<br />
strešnej krytiny a tesným pripojením pomocou<br />
oplechovania, ktoré zhotoví klampiar<br />
alebo ho namontuje dodávateľ solárneho<br />
zariadenia. Pri nových stavbách vzniká dodatočná<br />
cenová úspora, pretože nie je potrebné<br />
kupovať strešnú krytinu zodpovedajúcu<br />
veľkosti kolektorovej plochy. Na montáž väčších<br />
kolektorových modulov je nevyhnutný<br />
žeriav.<br />
Slabé stránky systémov využívajúcich tepelnú slnečnú energiu<br />
Nesmieme však zabúdať ani na slabé stránky systémov využívajúcich slnečnú energiu.<br />
Hoci návratnosť investície sa s rastom cien energie a palív pomaly, ale isto skracuje,<br />
investičné náklady sú stále pomerne vysoké. Systémy sú najefektívnejšie v oblasti<br />
teplôt do 100°C, čo ich predurčuje najmä na prípravu teplej vody. V prípade využitia aj<br />
na prípravu tepla pre vykurovanie je potrebná kombinácia s iným zdrojom vykurovania,<br />
pričom najlepšie sa uplatnia najmä pri nízkoteplotných systémoch vykurovania (napr.<br />
podlahové alebo stenové vykurovanie). Mnohí záujemcovia očakávajú, že so slnečnými<br />
kolektormi pokryjú celú svoju potrebu tepla. Bohužiaľ, solárne systémy sa bez<br />
doplnkového zdroja nezaobídu, keďže v stredoeurópskych podmienkach nie sú schopné<br />
zabezpečiť ekonomicky efektívnym spôsobom celú potrebu tepla na vykurovanie<br />
a prípravu teplej vody.<br />
U nás zatiaľ najmenej používaným spôsobom je integrácia kolektorov do fasády<br />
budovy. Fasádne kolektory sa stávajú súčasťou vonkajšieho plášťa a preberajú funkciu<br />
ochrany proti poveternostným vplyvom a funkciu utesnenia obvodového plášťa budovy.<br />
Fasádne kolektory bez zadného odvetrávania dodatočne prispievajú k zníženiu<br />
tepelných strát spôsobených prestupom tepla, pretože absorbéry sa v zime zohrievajú<br />
aj pri nízkom slnečnom žiarení a tak redukujú teplotné rozdiely medzi vnútorným<br />
priestorom a vonkajšou stenou.<br />
Obsluha a údržba solárneho systému<br />
Napriek tomu, že solárne tepelné zariadenia nevyžadujú takmer žiadnu údržbu, pravidelná<br />
kontrola, zvlášť pri veľkých zariadeniach, je predpokladom dosiahnutia predpovedaných<br />
prínosov a vysokej životnosti solárneho systému. Kontrolu a údržbu systému zabezpečuje<br />
v pravidelných intervaloch každá seriózna dodávateľská firma podľa pokynov výrobcu, podľa<br />
možnosti na jar počas slnečného dňa. Montážna firma po ukončení montáže v rodinnom<br />
dome kompletne odskúša celý systém a nastaví parametre elektronického regulátora.<br />
Nový majiteľ dostane informácie o prevádzke, obsluhe a základnej údržbe systému, ktorá<br />
pozostáva najmä z kontroly pracovného tlaku, nastavenia otáčok obehového čerpadla<br />
podľa sezóny a celkovej vizuálnej kontroly systému. V prípade poklesu tlaku v systéme je<br />
potrebné doplniť teplonosnú kvapalinu alebo kontaktovať montážnu firmu. Elektronický<br />
regulátor zabezpečuje automatickú prevádzku systému. Jeho pracovné parametre nastavila<br />
montážna firma, nevyžaduje žiadne zásahy. Je potrebné ho chrániť pred vniknutím<br />
vody a prepätím. Majiteľ by mal tiež dbať o to, aby nedošlo k mechanickému namáhaniu<br />
medených potrubí a vznik neštandardných situácií vždy konzultovať s montážnou firmou.<br />
Po približne 6 rokoch prevádzky treba vymeniť teplonosnú kvapalinu.<br />
Na jednotlivé časti systému platia záručné podmienky stanovené ich výrobcami<br />
a dodávateľmi. Väčšina serióznych výrobcov štandardne poskytuje minimálne 10-ročnú<br />
záruku na kolektory a 5 rokov na zásobníky vody. Na montážne práce poskytuje každý<br />
seriózny zhotoviteľ niekoľkoročnú záruku (väčšinou 3 roky).<br />
Plusy solárnych systémov<br />
Systémy využívajúce slnečnú energiu na prípravu tepla pracujú s relatívne vysokou<br />
účinnosťou pri veľmi nízkych prevádzkových nákladoch počas celej životnosti, ktorá<br />
dosahuje až 30 rokov. Užívateľ, ktorý si nainštaloval takýto systém, získal možnosť<br />
prípravy teplej vody počas väčšej časti roka takmer úplne zadarmo a nezávisle od<br />
neustále sa zvyšujúcich cien bežne využívaných palív. Nezanedbateľná je tiež otázka<br />
ochrany životného prostredia.<br />
silné stránky<br />
konštantná cena tepla počas<br />
20 – 30 ročnej životnosti<br />
decentralizovaná výroba tepla – nižšia závislosť<br />
od dodávateľov tepla a rastu cien<br />
palív<br />
žiadne negatívne ekologické vplyvy počas<br />
celej životnosti<br />
slabé stránky<br />
relatívne vysoké investičné náklady<br />
systémy sú najefektívnejšie v oblasti<br />
teplôt do 100°C<br />
potreba doplnkových energetických<br />
zdrojov, pretože systémy nepokryjú spotrebu<br />
tepla počas celého roka, v našich<br />
podmienkach je ekonomicky zmysluplný<br />
stupeň pokrytia celoročných energetických<br />
potrieb na prípravu teplej vody okolo<br />
60 percent<br />
zanedbateľné prevádzkové náklady problémy s inštaláciou na pamiatkovo<br />
chránených budovách<br />
možnosť stopercentnej recyklácie<br />
použitých konštrukčných materiálov<br />
relatívne vysoká účinnosť<br />
(30-60 percent)<br />
bez nárokov na nové zastavané plochy<br />
vzájomná doplniteľnosť s inými OZE<br />
veľký potenciál zvýšenia využitia solárneho<br />
tepla v oblasti akumulácie a solárneho<br />
chladenia<br />
krátky čas energetickej amortizácie<br />
technologická zrelosť<br />
34 35
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
EKONOMICKÉ ZHODNOTENIE SYSTÉMOV<br />
Ceny solárnych zostáv (aj vďaka dotáciám) každoročne klesajú, napriek tomu sa stále<br />
bežný Slovák nad inštaláciou solárnych zostáv nezamýšľa. Situácia sa však postupne<br />
mení k lepšiemu s celosvetovým trendom rastu cien klasických palív. Neustále zvyšovanie<br />
cien zemného plynu nás núti šetriť a hľadať alternatívy prípravy tepla na ohrev<br />
vody či vykurovanie. Investícia do vhodného solárneho systému prináša významné<br />
úspory, ktoré do značnej miery vyvažujú vysoké počiatočné náklady. V nasledujúcej tabuľke<br />
uvádzame prehľad cien jednotlivých solárnych systémov ponúkaných na našom<br />
trhu (bez montáže).<br />
Ceny solárnych systémov na Slovenskom trhu v roku 2010<br />
solárny<br />
systém<br />
zostava<br />
pre ohrev<br />
pitnej<br />
vody<br />
kolektorová<br />
plocha<br />
objem<br />
zásobníka<br />
(bojler)<br />
možnosť<br />
kombinácie<br />
s iným<br />
zdrojom<br />
vykurovania<br />
odporúčaný<br />
počet osôb<br />
cena<br />
v eur<br />
(vrátane<br />
DPH)<br />
2 x 2 m 2 200 l áno 2-3 2 324<br />
3 x 2 m 2 300 l 3-4 2 846<br />
cena<br />
v eur<br />
(vrátane<br />
DPH)<br />
pri získaní dotácie<br />
cena<br />
v eur<br />
(vrátane<br />
DPH)<br />
Výrobca 1 Výrobca 2 Výrobca 3<br />
2 x 2 m 2 300 l áno 2-3 2 875 2 900<br />
3 x 2 m 2 400 l áno 3-5 2 980<br />
Z ekonomického hľadiska sú podľa nezávislých porovnávacích testov najefektívnejšie<br />
systémy na ohrev teplej vody. Potvrdzujú to aj porovnávacie testy vykonávané<br />
v sledovaných testovacích domoch. V porovnávaní sa berie do úvahy najmä dosiahnutý<br />
výkon (ročná úspora energie, stupeň využitia, množstvo teplej vody), zohľadňuje<br />
sa prevádzka a údržba, ekologické aspekty a energetická amortizácia, bezpečnosť či<br />
jednoduchosť montáže. Z porovnávacích testov vyplýva, že merné investičné náklady<br />
sú 2,3-krát vyššie v prípade kombinovaných systémov ako pri systémoch určených<br />
len na ohrev teplej vody. Pri podpore vykurovania je podmienkou akej-takej ekonomickej<br />
výhodnosti nízkoteplotný vykurovací systém (napr. podlahové vykurovanie) a dom<br />
s nízkymi tepelnými stratami.<br />
faktorov, ako typ a výrobca kolektorov a príslušných zariadení, doterajší spôsob prípravy<br />
teplej vody a vykurovania, ceny tepla, zemného plynu či iných palív a podobne.<br />
Pre ilustráciu výpočtu jednoduchej doby návratnosti uvádzame príklad zodpovedajúci<br />
jednému z častých spôsobov prípravy teplej vody v rodinných domoch u nás.<br />
Modelový príklad - návratnosť v porovnaní s elektrickým ohrevom vody<br />
V tomto prípade uvažujeme so základným solárnym systémom určeným na ohrev<br />
teplej vody s dvoma kolektormi a 200-litrovým zásobníkom, ktorý nahradí 60 percent<br />
ročnej spotreby elektrickej energie na ohrev vody. Energetický zisk štandardného kolektora<br />
(2 m 2 ) sa pohybuje medzi 700 až 930 kWh ročne.<br />
investícia do solárneho systému<br />
energetický zisk štand. kolektora<br />
ročná produkcia energie<br />
cena elektriny v r. 2009*<br />
ročná úspora<br />
jednoduchá doba návratnosti<br />
životnosť systému<br />
2 324 € vrátane DPH<br />
800 kWh<br />
2 x 800 kWh<br />
0,12 €/kWh<br />
2 x 800 kWh x 0,12 € = 192 € / rok<br />
2 324 / 192 = 12,1 rokov<br />
25 až 30 rokov<br />
* cena je vrátane DPH, predstavuje priemer z roku 2009 vypočítaný z taríf: D2 Západoslovenskej<br />
energetiky, D2 Stredoslovenskej energetiky a Východoslovenskej energetiky<br />
Väčšina certifikovaných systémov má životnosť 25 až 30 rokov, preto po uplynutí<br />
12 rokov od namontovania pripravuje solárny systém teplú vodu takmer úplne zadarmo<br />
ešte 15 až 20 rokov. Jediné náklady na jeho prevádzku predstavuje zanedbateľná<br />
údržba a napájanie čerpadla, ktorého príkon v závislosti od výrobcu a systému sa<br />
pohybuje od 40 W do 65 W. Celý systém teda nespotrebuje viac elektriny ako bežná<br />
žiarovka.<br />
Návratnosť investície<br />
Je potrebné si uvedomiť, že solárne systémy sú jednou z možností prípravy teplej vody<br />
či podpory vykurovania a možnosť výpočtu návratnosti investície je tu len vďaka dosiahnutým<br />
úsporám v porovnaní s klasickými zdrojmi tepla. Klasický kotol či iný zdroj tepla<br />
v rodinnom dome alebo inej budove považujeme za nutnú investíciu, preto nikoho nenapadne<br />
zamýšľať sa nad jeho návratnosťou, pretože nijaká nie je. Solárne systémy pritom<br />
prinášajú značné úspory, vďaka ktorým po vrátení investície využívame získanú energiu<br />
takmer zadarmo. Životnosť kvalitných systémov je 25 až 30 rokov (okrem bojlerov na<br />
pitnú vodu a obehových čerpadiel), preto sú slnečné kolektory dobrou investíciou do<br />
budúcnosti menej závislej od vývoja cien klasických palív. Nie je však možné všeobecne<br />
stanoviť čas návratnosti investície do solárneho systému, keďže závisí od mnohých<br />
36 37
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
PRÍKLADY VYUŽÍVANIA SOLÁRNEJ ENERGIE<br />
Rodinný dom v Bratislave<br />
O tom, že množstvo slnečného žiarenia u nás je dostatočné nielen na ohrev bazénovej<br />
či pitnej vody, ale aj na podporu vykurovania, svedčí jeden z mnohých príkladov inštalácie<br />
solárneho systému z Bratislavy. V tomto prípade slnečné kolektory slúžia v lete<br />
na ohrev bazénovej vody a ohrev pitnej vody dokonca naraz pre dva rodinné domy a vo<br />
vykurovacej sezóne počas slnečných dní podporujú nízkoteplotný vykurovací systém.<br />
Majiteľ pôvodného domu sa rozhodol pre toto riešenie po konzultácií s montážnou<br />
firmou, keďže susedný dom postavila jeho široko rozvetvená rodina. Majiteľ tak myslí<br />
na budúcnosť a zbavuje sa prílišnej závislosti od cien zemného plynu, ktorý používa na<br />
vykurovanie a ohrev vody. V rozhodovaní majiteľa však zohral rolu aj pozitívny postoj<br />
k ochrane životného prostredia.<br />
Využívanie slnečnej energie pre ohrev<br />
bazénovej vody, pitnej body a podporu<br />
vykurovania v Bratislave.<br />
Celkovo 22 južne orientovaných kolektorov<br />
je pomocou rozvodných potrubí napojených<br />
na centrálne zásobníky vykurovania s objemom<br />
2 x 500 litrov a zásobníky na prípravu<br />
ohriatej pitnej vody s objemom 2 x 400 litrov.<br />
Prebytky tepla sú použité na ohrev interiérového<br />
bazénu s objemom 25 m 3 .<br />
Pole kolektorov sa správa ako centrálny<br />
zdroj energie. Jednotlivé spotrebiče (zásobníky<br />
vykurovacej i pitnej vody aj výmenník<br />
pre ohrev bazéna) odoberajú energiu<br />
zo zdroja podľa potreby a v prípade nedostatku<br />
slnečnej energie doplňujú energiu<br />
z lokálnych zdrojov (v tomto prípade z kotlov ústredného kúrenia v každom dome).<br />
Celý systém ovládajú elektronické regulátory. Výhodou jedného poľa kolektorov je jeho<br />
rovnomerné zaťaženie a maximálne využitie počas celého roka. Systém v okruhu vykurovania<br />
pracuje tak, že ak je voda v zásobníku zohriata pomocou slnečných kolektorov<br />
na dostatočnú teplotu (ak je teplota vyššia ako teplota vracajúcej sa vody z okruhu<br />
kúrenia), využíva sa na ohrev vody v okruhu vykurovania (ventil prepne cirkuláciu cez<br />
zásobník). Ak teplota nie je dostatočná, ventil uzavrie prietok vody cez zásobník a voda<br />
sa ohrieva plynovým kotlom.<br />
Majiteľ domu a solárneho systému dosahuje vďaka väčšej kolektorovej ploche zaujímavé<br />
energetické zisky aj v zime. Počas slnečných dní dosahovali teploty v zásobníku<br />
teplej vody dokonca až 60°C aj napriek vonkajším teplotám pod bodom mrazu. Zaujímavosťou<br />
je aj experiment, počas ktorého majiteľ v lete úplne odstavil kotol na zemný<br />
plyn a všetok ohrev teplej vody nechal na solárny systém. Počas dvoch mesiacov bol<br />
tak nútený zapnúť kotol len raz. Navyše, oba domy sú vybavené dobre navrhnutým podlahovým<br />
vykurovaním, ktoré pracuje s najnižšími možnými teplotami (okolo 32 stupňov),<br />
čo je oveľa menej ako pri klasických vykurovacích systémoch. Preto tu využívanie<br />
slnečnej energie prináša ďalšie úspory nákladov na vykurovanie. Majiteľ je spokojný<br />
s dosiahnutým vysokým komfortom bývania aj s vedomím, že napomáha znižovanie<br />
záťaže životného prostredia spaľovaním fosílnych palív.<br />
Energeticky úsporný rodinný dom na strednom Slovensku<br />
Opisované riešenie využitia slnečnej energie v kombinácii s tepelným čerpadlom<br />
v rodinnom dome nie je síce celkom typické a široko využiteľné, ale napriek tomu je<br />
zaujímavé a skúsenosti získané jeho prevádzkou sú veľmi cenné pre ďalšie inštalácie.<br />
Zastavaná plocha rodinného domu spolu so zimnou záhradou je 135 m 2 . Obytná plocha<br />
je približne 240 m 2 , vrátane podkrovia. Obvodové múry tvoria porézne dierované tehly<br />
o hrúbke 45 cm, spájané perlitovou maltou. Navyše sú z interiérovej strany obložené<br />
25 mm hrubou vrstvou heraklitových dosák. Strecha je zaizolovaná 250 mm hrubou<br />
vrstvou minerálnej izolácie, pričom medzi krokvami je 150 mm a pod krokvami 100 mm<br />
a z interiérovej strany je prekrytá sádrokartónovými doskami. Podlaha prízemia je zaizolovaná<br />
150 mm a podkrovia 70 mm hrubou vrstvou tvrdého polystyrénu. Na oknách<br />
vrátane zimnej záhrady sú použité izolačné dvojsklá plnené argónom s antireflexnou<br />
vrstvou.<br />
Celkový pohľad na RD s vákuovými plochými<br />
slnečnými kolektormi Heliostar<br />
400 V integrovanými do strešného plášťa<br />
a fotovoltické panely umiestnené<br />
v predĺžení strechy skleníka.<br />
Na sedlovej streche orientovanej na juho-juho-západ<br />
je umiestnených 28 m 2 plochých<br />
vákuových kolektorov Heliostar 400 V. Letné<br />
prebytky tepla sú využívané na ohrev exteriérového<br />
bazénu, prípadne sa odvádzajú<br />
do zemného kolektora tepelného čerpadla.<br />
Deficit slnečného žiarenia v zimnom období<br />
kompenzuje tepelné čerpadlo zem-voda.<br />
Zdrojom nízkopotenciálového tepla preň je<br />
jednak zemný kolektor (rúrky v zemi) a jednak<br />
nízkopotenciálové teplo zo slnečných<br />
kolektorov. Rúrky zemného kolektora sú<br />
uložené v navezenej vlhkej ílovitej pôde bez<br />
prístupu spodnej vody.<br />
Oba zdroje tepla, slnečné kolektory i tepelné<br />
čerpadlo sú napojené na centrálny<br />
zásobník tepla. Je to zaizolovaná sklolaminátová nádrž s výškou cca 6 m a objemom<br />
5 000 l, ktorá prechádza približne stredom domu oboma podlažiami. V osi zásobníka<br />
je umiestnená stratifikačná rúra, do ktorej je zaústený výstup zo slnečných kolektorov<br />
i tepelného čerpadla. Vďaka nej sa vstupujúca voda nemieša s vodou v zásobníku, ale<br />
ukladá sa podľa teploty v jednotlivých horizontoch. Voda s nižšou teplotou prúdi do<br />
spodných častí zásobníka, s vyššou teplotou do vrchných (stratifikácia). Ohriata pitná<br />
voda sa získava z 250 l bojlera, ktorý je umiestnený nad centrálnym zásobníkom tepla<br />
a je s ním gravitačne prepojený. Toto riešenie umožňuje ohrev pitnej vody bez nárokov<br />
na reguláciu. Vďaka relatívne malému objemu bojlera na ohriatu pitnú vodu je vylúčené<br />
nebezpečné poškodenie zdravia legionelami. Prípadný doohrev zabezpečuje elektrická<br />
odporová špirála v hornej časti bojlera zo zabudovaným termostatickým spínačom.<br />
Odber vody s potrebnou teplotou do vykurovacieho systému riadia dva elektroventily<br />
ovládané regulátorom umiestnené v rôznych výškach centrálneho zásobníka tepla.<br />
Odber vykurovacej vody zo zásobníka sa začína vždy z nižšieho, chladnejšieho horizontu<br />
cez ventil V2. V prípade, že teplota vykurovacej vody je nižšia ako požadovaná,<br />
regulátor uzavrie ventil V2 a otvorí ventil V1, ktorý je umiestnený vo vyššom, teplejšom<br />
horizonte zásobníka tepla. Teplota vykurovacej vody sa riadi podľa vonkajšej teploty<br />
(ekvitermická regulácia). Individuálne teploty sa dajú nastaviť v každej miestnosti<br />
termostatickými ventilmi stenového vykurovania. Stenové vykurovanie je súčasťou<br />
38 39
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
všetkých obvodových stien domu. Má malú tepelnú zotrvačnosť, a preto je ním možné<br />
rýchlo regulovať tepelný príkon. Dobre sa dopĺňa s podlahovým vykurovaním, ktoré je<br />
nainštalované na celom prízemí a aj v kúpeľni na prvom poschodí. Keďže je súčasťou<br />
masívnych keramických podláh, má naopak značnú tepelnú zotrvačnosť a predstavuje<br />
tak prakticky dodatočný tepelný akumulátor.<br />
Ďalšou výhodou takto koncipovaného vykurovacieho systému je možnosť zabezpečenia<br />
potrebného vykurovacieho výkonu aj pri veľmi nízkych teplotách vstupnej vody. To<br />
zvyšuje účinnosť práce slnečných kolektorov a tepelného čerpadla pri zaistení veľmi<br />
dobrej tepelnej pohody obyvateľov domu.<br />
Všetky obehové čerpadlá sú napojené cez menič prúdu na elektrický akumulátor<br />
s kapacitou 2 x 125 Ah, ktorý je pripojený na fotovoltické panely s výkonom 660 Wp.<br />
Večer alebo v období nízkeho výkonu fotovoltiky sa systém automaticky prepne na<br />
vonkajšiu elektrickú sieť. Toto riešenie popri úspore elektrickej energie na pohon čerpadiel<br />
zabezpečuje aj úplnú nezávislosť solárneho systému od vonkajších energetických<br />
zdrojov, pretože v dobe najvyššej intenzity slnečného žiarenia je aj výkon fotovoltických<br />
panelov najväčší.<br />
umiestnený v hornej časti centrálneho zásobníka tepla je 100-percentnou poistkou<br />
pre prípad zlyhania ostatných zdrojov tepla. Zjednodušená hydraulická schéma celého<br />
energetického systému domu je na nasledujúcom obrázku.<br />
Záložný zdroj elektrickej energie ďalej umožňuje:<br />
a) pracovať s nižšími tlakmi v primárnom solárnom okruhu bez nebezpečia vyvarenia<br />
teplonosnej kvapaliny v kolektore v prípade výpadku obehového čerpadla. Nízky tlak<br />
a vylúčenie vysokých teplôt umožňuje aj priame spojenie solárneho okruhu s plastovými<br />
rúrkami zemného kolektora tepelného čerpadla. Práca bez výmenníka tepla<br />
výrazne zvyšuje účinnosť prenosu nízkopotenciálneho solárneho tepla v zimnom<br />
období do zemného kolektora, z ktorého sa počas noci dá tepelným čerpadlom efektívnejšie<br />
transformovať na vyšší využiteľný teplotný potenciál. Naopak, v zimnom<br />
období teplota teplonosnej kvapaliny vystupujúcej zo zemného kolektora a vstupujúcej<br />
do slnečných kolektorov býva okolo bodu mrazu. Pri týchto podmienkach sú<br />
účinnosť, čas prevádzky a teda aj výkon slnečných kolektorov podstatne vyššie, ako<br />
pri práci v štandardných podmienkach. Je treba zdôrazniť, že na takýto spôsob práce<br />
sú vhodné iba vákuové kolektory. Iba tu nedochádza ku kondenzácii vodných pár<br />
v kolektore v prípade, že teplota absorbéra je nižšia ako teplota okolia.<br />
b) predĺžiť interval výmen, prípadne vôbec nevymieňať teplonosnú kvapalinu. Je známe,<br />
že životnosť teplonosných kvapalín a najmä inhibítorov korózie v nich obsiahnutých,<br />
je závislá hlavne od frekvencie a stupňa ich prehrievania v slnečných kolektoroch.<br />
Pre daný účel však nebola vhodná v solárnych systémoch štandardne<br />
používaná teplonosná kvapalina na báze propylénglykolu, pretože pri teplotách pod<br />
bodom mrazu má príliš vysokú viskozitu. Tento nedostatok bol čiastočne eliminovaný<br />
použitím teplonosnej kvapaliny, ktorej základnou zložkou je mravčan draselný.<br />
Elektronický regulátor má program, ktorý v prípade zvýšenia intenzity slnečného žiarenia<br />
cez deň umožní návrat z nabíjania spotrebiča s nižšou teplotnou úrovňou na spotrebič<br />
s vyššou teplotnou úrovňou, napríklad v lete z bazénu na zásobník tepla, resp.<br />
v zime zo zemného kolektora na zásobník tepla.<br />
Vďaka relatívne veľkému objemu centrálneho zásobníka tepla a malým tepelným stratám<br />
rodinného domu pracuje tepelné čerpadlo iba v noci a spotrebováva lacnejší tzv.<br />
nočný prúd. V rodinnom dome sú ešte ďalšie dva doplnkové zdroje tepla. Kozub v<br />
obývacej izbe slúži hlavne na občasné spríjemnenie zimných večerov. Elektrický kotol<br />
Zjednodušená hydraulická schéma celého energetického systému domu.<br />
Rodinný dom využíva najmä na jar a jeseň teplo zo zimnej záhrady. Aby bola obývateľná<br />
aj v lete, popri prirodzenej vertikálnej výmene vzduchu sú presklené plochy zimnej<br />
záhrady v dolnej časti a v streche clonené popínavými listnatými rastlinami. Na jeseň<br />
listy opadajú a šikmé zimné slnečné lúče môžu nerušene vnikať do interiéru zimnej<br />
záhrady a čiastočne aj do obývacích priestorov rodinného domu.<br />
Systém zásobovania rodinného domu teplom bol kompletne ukončený až koncom roku<br />
2003, keď bola pripojená fotovoltika a tepelné čerpadlo. Dovtedy sa spotreba energie<br />
na vykurovanie a prípravu teplej vody pohybovala na úrovni 8 000 kWh/rok.<br />
Treba si uvedomiť, že z hľadiska výšky merných investičných nákladov na jednotku<br />
získaného tepla kombinácia slnečných kolektorov s tepelným čerpadlom nie je obvykle<br />
tým najlepším riešením. Samostatný solárny systém resp. samostatné tepelné čerpadlo<br />
doplnené plynovým alebo elektrickým dohrevom prípadne kotlom na biomasu sú<br />
z hľadiska investičných nákladov vo väčšine prípadov výhodnejším riešením. Na druhej<br />
strane však existujú špecifické prípady, kde je kombinácia slnečných kolektorov a tepelného<br />
čerpadla zmysluplná najmä tam, kde je väčšia spotreba tepla aj v letnom období<br />
(napr. exteriérový bazén pri rodinnom dome alebo priemyselné teplo). Aké vysoké<br />
budú merné investičné náklady, bude do značnej miery závisieť aj do kvality projektu.<br />
40 41
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Využívanie slnečnej energie v komunálnej energetike<br />
Sídlisko Hliny v Žiline<br />
O tom, že slnečné kolektory na strechách<br />
rodinných domov nie sú zďaleka jediným<br />
možným spôsobom využitia energie Slnka<br />
svedčí aj príklad centrálneho zásobovania<br />
teplom zo Žiliny. Na sídlisku Hliny je od novembra<br />
2003 nainštalovaných 132 kolektorov<br />
v hodnote približne 2,5 milióna Sk (830<br />
000 eur), ktoré predhrievajú pitnú vodu vo<br />
výmenníkovej stanici s maximálnou projektovanou<br />
teplotou na výstupe zo solárneho<br />
zásobníka 35°C. V dňoch s vysokou intenzitou<br />
slnečného žiarenia a malou spotrebou<br />
teplej vody teplota často presahovala túto<br />
hodnotu a výnimkou neboli dni, keď dosiahla<br />
až 50°C. Táto prevádzka je dôkazom<br />
výhodnosti využívania slnečnej energie aj pre bytové domy a sídliská. Zároveň ukazuje,<br />
že sa na tento účel oplatí použiť dlhodobé pôžičky, ktoré sa splácajú z dosiahnutých<br />
úspor energie.<br />
Cena za 1 m 2 kolektorovej plochy bola približne 315€ bez zásobníkov. Doba montáže<br />
kolektorového systému bola 1 týždeň.<br />
miesto<br />
Žilina, sídlisko Hliny, tepelná<br />
výmenníková stanica<br />
prevádzkovateľ výmenníkovej stanice Bytterm, a.s., Žilina<br />
dodávateľ solárneho systému<br />
Thermosolar Žiar, s.r.o.<br />
počet namontovaných kolektorov 132<br />
kolektorová plocha 264 m 2<br />
technológia<br />
– typ kolektorov<br />
– tepelný zisk 1 kolektora<br />
– sklon kolektorov<br />
– objem zásobníkov<br />
Sídlisko Hliny – 132 kolektorov umiestnených<br />
na streche tepelnej výmenníkovej<br />
stanice.<br />
Heliostar 300<br />
917 kWh / rok<br />
30°<br />
4 m 3 a 6 m 3<br />
ročná produkcia tepla rok 2005: 121 000 kWh, rok 2006:<br />
119 000 kWh, rok 2007: 106 000 kWh<br />
účel a využitie<br />
príprava ohriatej pitnej vody pre 470 bytov,<br />
materskú školu, obchod a práčovňu<br />
návratnosť investície<br />
7 – 10 rokov (skracuje sa s rastom cien<br />
palív)<br />
spôsob financovania<br />
dlhodobý komerčný úver bez akejkoľvek<br />
podpory zo strany štátu či EÚ<br />
Bytový dom v Šali<br />
Medzi prvé väčšie inštalácie solárneho systému na panelákoch patrí bytový dom v Šali-<br />
Veča. Systém bol uvedený do prevádzky v októbri 2005. V bytovom dome je 104 bytových<br />
jednotiek a 330 osôb. Priemerná denná spotreba teplej úžitkovej vody je 8 000 l/<br />
deň. Bytový dom má samostatný zdroj tepla – plynovú kotolňu. Pre potreby prípravy<br />
teplej úžitkovej vody sa na zdroji tepla ráta s výkonom 100 kW. Pre účely akumulácie<br />
ohriatej vody je v plynovej kotolni osadený zásobník teplej vody s objemom 3 600 l.<br />
miesto<br />
Šaľa – Veča, ul. Nivy II., bytový dom<br />
prevádzkovateľ výmenníkovej stanice Spoločenstvo vlastníkov bytov na ul.<br />
Nivy II, Šaľa Veča<br />
dodávateľ solárneho systému<br />
Herz, s.r.o.<br />
počet namontovaných kolektorov 25<br />
kolektorová plocha 50 m 2<br />
technológia<br />
– typ kolektorov<br />
– tepelný zisk 1 kolektora<br />
– sklon kolektorov<br />
– objem zásobníkov<br />
ročná produkcia tepla<br />
účel a využitie<br />
návratnosť investície<br />
spôsob financovania<br />
CS 100 F<br />
1002 kWh/rok (Wurzburg pri pokrytí<br />
slnečným žiarením 40%)<br />
45°<br />
3 600 l<br />
4 692 kWh.<br />
ohrev pitnej vody<br />
7-10 rokov<br />
komerčný úver bez podpory štátu či<br />
fondov EÚ<br />
Požiadavkou investora bolo využívať slnečnú<br />
energiu na ohrev, prípadne predohrev<br />
teplej vody. Navrhnutých 25 kolektorov<br />
je inštalovaných v piatich kolektorových<br />
poliach. Na akumuláciu slnečnej energie<br />
slúžia dve navzájom prepojené akumulačné<br />
nádoby. V prvej nádobe je umiestnená<br />
pružná vlnitá rúra z ušľachtilej ocele, druhá<br />
nádoba slúži čisto len na akumuláciu slnečnej<br />
energie. Na oddelenie kolektorového<br />
(primárneho) okruhu od akumulačného (sekundárneho)<br />
bol navrhnutý doskový výmenník tepla. Obeh vody na primárnej strane<br />
výmenníka zabezpečuje obehové čerpadlo umiestnené v solárnej stanici CS30, obeh<br />
vody na sekundárnej strane zabezpečuje obehové čerpadlo umiestnené v doplnkovej<br />
sade. Zabezpečovacie zariadenia sú umiestnené na primárnu aj sekundárnu stranu<br />
výmenníka. Reguláciu solárneho systému zabezpečuje solárny regulátor CS 1.2.<br />
V spodnej časti prvého zásobníka sa sníma teplota vody. Ak je rozdiel teplôt na snímači<br />
teploty v kolektorovom poli a snímači v prvom zásobníku väčší ako nastavený (napr.<br />
6 K), zapínajú sa obe obehové čerpadlá. Ohriata vody z kolektorového poľa prechádza<br />
cez výmenník tepla, vstupuje do druhého zásobníka, prechádza cez prvý zásobník<br />
42 43
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
a vracia sa do kolektorového poľa. Ohrev vody prebieha nasledovne: do prvého akumulačného<br />
zásobníka vstupuje studená voda, ktorá preteká cez pružnú vlnitú rúru<br />
z ušľachtilej ocele, pričom dochádza k jej ohrevu a vstupuje do existujúceho zásobníka<br />
teplej vody. Tento proces prebieha len pri odbere teplej vody. V prípade nízkej vstupnej<br />
teploty ohriatej vody vstupujúcej do zásobníka teplej vody dochádza k jej doohrevu<br />
plynovým kotlom.<br />
Ekocentrum Drieňok Teplý Vrch<br />
Využívanie slnečnej energie je ekonomicky<br />
mimoriadne výhodné všade tam, kde je<br />
spotreba teplej vody vysoká a rovnomerne<br />
rozložená v priebehu dňa. Tomuto vyhovujú<br />
najmä budovy s väčším počtom odberateľov<br />
teplej vody – penzióny, hotely, plavárne<br />
a iné rekreačné zariadenia a športoviská.<br />
Keďže ceny klasických palív využívaných<br />
v týchto zariadeniach boli v minulosti nízke,<br />
z ekonomického hľadiska nebolo komerčne<br />
zaujímavé investovať do slnečných kolektorov.<br />
Dnes je situácia iná, neustály rast<br />
cien zemného plynu pomáha racionálnemu hospodáreniu s energiou. Príkladom využitia<br />
energie Slnka je inštalácia v účelovom zariadení Slovenskej agentúry životného prostredia<br />
na Teplom Vrchu.<br />
miesto<br />
Stredisko environmentálnej výchovy<br />
Drieňok - Teplý Vrch, hotel a rekreačné<br />
zariadenia<br />
dodávateľ<br />
Thermosolar Žiar, s.r.o.,<br />
počet namontovaných kolektorov 49<br />
kolektorová plocha 98 m 2<br />
technológia – typ kolektorov Heliostar 300<br />
ročná produkcia tepla<br />
51 450 kWh<br />
účel a využitie<br />
príprava ohriatej pitnej vody a ohrev<br />
interiérového bazénu pre účelové vzdelávacie<br />
zariadenie Slovenskej agentúry<br />
životného prostredia<br />
návratnosť investície<br />
6-8 rokov<br />
spôsob financovania<br />
účelovo viazané prostriedky<br />
Využívanie slnečnej energie v priemyselnej sfére<br />
Priemyselná budova v Žiari nad Hronom<br />
Objekt sa nachádza v areáli ZSNP v Žiari nad Hronom. V čase výstavby solárneho<br />
systému v ňom bola strojárska výroba. Charakter výroby si vyžadoval značné množstvo<br />
teplej vody na hygienické účely. Kolektory<br />
sú inštalované v 7 blokoch po 13<br />
kusov na rovnej streche na pomocnej oceľovej<br />
konštrukcii, ktorá umožňuje ochrániť<br />
mäkkú strešnú krytinu pred mechanickým<br />
poškodením. Keďže v čase realizácie bolo<br />
prostredie veľmi prašné, bol nainštalovaný<br />
aj systém na oplachovanie kolektorov. Ten<br />
však nakoniec nikdy nebolo potrebné použiť,<br />
lebo na očistenie krycieho skla stačia<br />
občasné zrážky.<br />
miesto<br />
ZSNP a.s. Žiar nad Hronom<br />
dodávateľ<br />
Miroslav Matuška, AQUA-SOLÁR Žiar<br />
nad Hronom<br />
počet namontovaných kolektorov 91<br />
kolektorová plocha 182 m 2<br />
technológia – typ kolektorov<br />
Heliostar 202 N<br />
ročná produkcia tepla<br />
96 400 kWh<br />
účel a využitie<br />
celoročná príprava 12 000 l<br />
teplej úžitkovej vody denne<br />
v prevádzke od 1995<br />
Solárny systém na bitúnku v Rimavskej Sobote<br />
V decembri 2008 úspešne prešiel kolaudačným konaním solárny systém na bitúnku<br />
v Rimavskej Sobote. Za jeho vybudovaním stojí spoločná iniciatíva vedenia Ústavu<br />
na výkon trestu odňatia slobody (ÚVTOS) v Želiezovciach, pod ktoré bitúnok spadá<br />
a Energetického centra Bratislava. V Rimavskej Sobote tak mohla spoločnosť ECBA<br />
vybudovať prvú veľkú inštaláciu plochých vákuových kolektorov na Slovensku. Na bitúnku<br />
sa porážajú najmä ošípané (25 000 ročne), ale aj ovce či hovädzí dobytok nielen<br />
z produkcie otvoreného oddelenia, ale aj<br />
z civilného sektora.<br />
Špecifikom tohto solárneho systému je<br />
použitie plochých vákuových kolektorov,<br />
ktoré sa vyrábajú v Žiari nad Hronom,<br />
u nás ako v jedinej krajine na svete. Ich požívanie<br />
je odporúčané v priemyselných aplikáciách,<br />
teda tam, kde sú nároky na vyššiu<br />
teplotu oproti štandardným kolektorom.<br />
V prevádzke bitúnku doteraz slúžil na vykurovanie<br />
a ohrev vody kotol na zemný plyn<br />
44 45
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
s výkonom 235 kW. Spotreba zemného plynu sa v závislosti od využitia kapacity bitúnku<br />
pohybuje od 15 do 30 tisíc m 3 ročne. Vďaka solárnemu systému sa očakávajú<br />
úspory okolo 8 350 m 3 zemného plynu za rok.<br />
Solárny systém pozostáva z kolektorového poľa – dvoch radov s 30 kolektormi, rozvodných<br />
potrubí, dvoch 5 m 3 zásobníkových nádrží na teplú vodu a meracích a regulačných<br />
zariadení. Ohrev vody je zásobníkový prostredníctvom externého výmenníka<br />
tepla Danfoss.<br />
Projekt sa zrealizoval vďaka dotácii 2,2 milióna Sk z Environmentálneho fondu. Ročne<br />
sa usporí 16,5 tony CO 2<br />
a výrazne klesnú aj emisie NO x<br />
, keďže doplnkový zdroj spaľuje<br />
zemný plyn.<br />
Denná potreba 10 m 3 teplej vody na umývanie porážaných zvierat a na ostatné technológie<br />
sa tak nemusela ohrievať z pôvodných 10°C na potrebných 50 až 72°C, čím sa<br />
rapídne znížila potreba tepla na dohriatie z plynového kotla.<br />
miesto<br />
dodávateľ<br />
počet namontovaných kolektorov 60<br />
kolektorová plocha 105,6 m 2<br />
technológia<br />
ročná produkcia tepla<br />
Bitúnok Rimavská Sobota<br />
Thermosolar Žiar, s.r.o.,<br />
Heliostar 400 V<br />
80 000 kWh<br />
využitie<br />
celoročná príprava 10 000 l technologickej<br />
vody denne<br />
v prevádzke od 2008<br />
Palisol - Slnečná energia v zdravotníckych zariadeniach<br />
Projekt financovaný v rámci blokového grantu z Finančného mechanizmu EHP a Nórskeho<br />
finančného mechanizmu, ktorého súčasťou je aj táto publikácia.<br />
Na Hospic sv. Františka z Assisi v Palárikove bol nainštalovaný solárny systém, ktorý sa<br />
stal pilotným projektom na Slovensku. Jeho súčasťou je aj monitorovanie a vyhodnocovanie<br />
cez internet s prístupom širokej odbornej i laickej verejnosti.<br />
Hospic sv. Františka z Assisi pre 25 ťažko postihnutých klientov, ktorí potrebujú<br />
24-hodinovú nepretržitú starostlivosť.<br />
Zariadenia tohto typu majú mimoriadne<br />
vysokú spotrebu teplej vody. Pred<br />
inštaláciou solárnych kolektorov vyrábali<br />
teplú vodu v kotloch na zemný<br />
plyn.<br />
Kolektory sú nainštalované na fasáde<br />
objektu pomocou markízy, ktorá zároveň<br />
slúži ako tieniaci doplnok na terase<br />
hospicu počas horúcich letných dní.<br />
Bližšie informácie o projekte a on-line<br />
monitorovanie výroby tepla nájdete<br />
na www.palisol.sk.<br />
miesto<br />
dodávateľ<br />
počet namontovaných kolektorov<br />
Hospic sv. Františka z Asissi, Palárikovo<br />
ECBA, s.r.o.<br />
8 kolektorov<br />
kolektorová plocha 20,1 m 2<br />
technológia – typ kolektorov<br />
Schüco – SchücoSol Premium Line<br />
ročná produkcia tepla<br />
očakávaná produkcia 11 000 kWh (úspora<br />
približne 1150 m 3 plynu)<br />
účel a využitie<br />
celoročná príprava 1500 l teplej vody<br />
denne<br />
v prevádzke od august 2009<br />
DODÁVATEĽSKÉ FIRMY SOLÁRNYCH SYSTÉMOV NA SLOVENSKU<br />
Thermo|solar Žiar, s.r.o<br />
Na vartičke, P.O.Box 55<br />
965 01 Žiar nad Hronom<br />
Slovenská republika<br />
Tel.: +421-45-6016080<br />
Fax: +421-45-6722844<br />
info@thermosolar.sk<br />
www.thermosolar.sk<br />
Viessmann, s.r.o.<br />
Vajnorská 142<br />
831 04 Bratislava<br />
Tel: +421/2/4446 2286-7<br />
Fax: +421/2/4464 1361<br />
viessmann@viessmann.sk<br />
www.viessmann.sk<br />
Schüco International KG<br />
Tomášikova 17<br />
821 01 Bratislava<br />
Tel.: + 421 2 48 2696 01<br />
Fax: + 421 2 48 2696 11<br />
schueco@schueco.sk<br />
www.schueco.com/web/sk/<br />
Buderus, s.r.o.<br />
Vajnorská 137<br />
831 04 Bratislava 3<br />
Tel: 02/4445 6960, 4445 8447<br />
Fax: 02/4425 5420<br />
buderus@buderus.sk<br />
www.buderus.sk<br />
Herz, s.r.o.<br />
Šustekova 16, P.O.BOX 8,<br />
85005 Bratislava 55<br />
Tel: 02 / 62411909, 6241 1910<br />
Fax: 02 / 6241 1825<br />
Mobil: 0907 / 799 550<br />
office@herz-sk.sk<br />
www.herz-sk.sk<br />
UNIVENTA, s.r.o.<br />
Vyšný Kubín 2<br />
026 01 Dolný Kubín<br />
Tel.: 043 / 586 51 33<br />
Fax: 043 / 586 44 15<br />
GSM: 0911 577 778<br />
info@univenta.sk<br />
www.univenta.sk<br />
Firmy zabezpečujúce montáž a servis ich systémov nájdete na ich www stránkach.<br />
46 47
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
FOTOVOLTIKA<br />
Fotovoltika všeobecne<br />
Fotovoltický jav objavil v roku 1839 Edmund Bequerel, ktorý si všimol, že pôsobením<br />
slnečného žiarenia je pri určitých elektrochemických konfiguráciách možné vyrábať<br />
elektrickú energiu. Fotovoltický jav sa však začal využívať pre priamu premenu energie<br />
slnečného žiarenia na elektrickú energiu až v roku 1954.<br />
Princíp spočíva v tom, že fotón dopadajúci na polovodičovú štruktúru s PN prechodom<br />
excituje elektrón a vytvorí tak dva nositele elektrického prúdu: voľný elektrón a dieru.<br />
Solárne články sa skladajú z dvoch kremíkových vrstiev. Horná vrstva kremíka je polovodič<br />
typu N (vodivosť sprostredkujú elektróny), dolná vrstva kremíka je polovodič typu<br />
P (vodivosť sprostredkujú tzv. diery). Keď do blízkosti PN prechodu prenikne fotón,<br />
dôjde k fotoefektu a uvoľnené elektróny začnú prechádzať do hornej vrstvy. Elektróny<br />
v spodnej vrstve začnú preskakovať z jedného atómu na druhý, aby zaplnili prázdne<br />
miesta. Voľné elektróny v hornej vrstve sa odvádzajú z článku do elektrického obvodu,<br />
do ktorého je solárny článok vsadený. Takto vzniká v obvode elektrický prúd, kým na<br />
solárny článok dopadá svetlo. Elektrická energia sa týmto spôsobom vyrába nehlučne,<br />
bez akýchkoľvek pohyblivých súčastí a bez vedľajších produktov. Fotovoltický systém<br />
pracuje automaticky, bez obsluhy a veľkých nárokov na údržbu.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Fotovoltický článok alebo slnečný článok je veľkoplošná polovodičová súčiastka, ktorá<br />
pomocou fotoelektrického javu priamo konvertuje svetelnú energiu na elektrickú. Niekedy<br />
sa výraz solárny článok či slnečný článok vyčleňuje pre zariadenia špeciálne určené<br />
na získavanie energie zo slnečného žiarenia, zatiaľ čo termín fotovoltický článok je<br />
všeobecne používaný termín.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Sériovým alebo aj paralelným elektrickým<br />
prepojením solárnych článkov vzniká po<br />
ich zapuzdrení fotovoltický panel. Sériovým<br />
zapojením fotovoltických článkov do<br />
fotovoltických panelov sa zvyšuje napätie,<br />
pričom všetkými fotovoltickými článkami<br />
prechádza rovnaký prúd. Ak však slnečné<br />
žiarenie nedopadá na všetky články rovnomerne,<br />
tieto články produkujú prúdy s rôznou<br />
intenzitou. To znamená, že celý panel<br />
bude dodávať len taký prúd, aký produkuje<br />
najhoršie osvetlený fotovoltický článok.<br />
Panel musí zaistiť hermetické zapuzdrenie solárnych článkov, musí zaisťovať dostatočnú<br />
mechanickú a klimatickú odolnosť (napr. voči silnému vetru, krupobitiu, mrazu<br />
a pod.).<br />
Pretože výkon článkov závisí pochopiteľne od okamžitého slnečného žiarenia, ich výkon<br />
sa udáva sa ako špičkový (watt-peak, Wp). Pri dopadajúcom žiarení s intenzitou<br />
1 000 W/m 2 a pri povrchovej teplote 25°C má článok s plochou 1 m 2 a s účinnosťou<br />
17 percent výkon 170 Wp.<br />
<br />
<br />
Fotovoltické panely vyrábajú<br />
elektrinu ako jednosmerný<br />
prúd. S využitím<br />
fotovoltických článkov<br />
v malom rozsahu sa stretávame<br />
na každom kroku.<br />
Najčastejšie ide o zariadenia,<br />
ktoré vyžadujú na<br />
svoju činnosť minimálne<br />
množstvo energie, napr.<br />
kalkulačky, náramkové hodinky,<br />
záhradné svietidlá. Malé fotovoltické články sa používajú na prevádzku verejných<br />
telefónnych automatov. Už dnes sa často využívajú aj na osvetlenie autobusových zastávok,<br />
diaľničných odpočívadiel, dopravných značiek, a všade tam, kde nie je elektrina<br />
bežne dostupná. V ostatnom období sa ma Slovensku významne rozvíja aj budovanie<br />
fotovoltických elektrární, ktoré dodávajú elektrinu priamo do verejnej rozvodnej siete.<br />
Umožnil to zákon o obnoviteľných zdrojoch energie.<br />
História praktického použitia fotovoltických článkov sa začína v 50. rokoch v USA pre<br />
potreby kozmického výskumu. Využitie slnečnej energie bol jediný dostupný systém,<br />
akým bolo možné vo vesmírnych podmienkach vyrábať elektrickú energiu (okrem štiepenia<br />
jadra). Prvý raz fotovoltický panel v kozme použili v roku 1958.<br />
Materiály používané na výrobu fotovoltických článkov<br />
Kremík (Si)<br />
Je to najdlhšie používaný a tiež najrozšírenejší materiál na výrobu fotovoltických článkov.<br />
Na rozdiel od iných materiálov sa netreba obávať jeho vyčerpania pretože vo forme<br />
oxidov predstavuje druhý (po kyslíku) najrozšírenejší prvok zemskej kôry. Je to<br />
štvrtá najpoužívanejšia surovina na svete, na výrobu solárnych panelov sa však využíva<br />
48 49
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
približne iba 1 percento z tohto množstva.<br />
Používa sa v niekoľkých podobách.<br />
Monokryštalický kremík<br />
Bol prvý materiál ktorý sa začal využívať<br />
v praxi. Jeho účinnosť premeny sa zo začiatku<br />
pohybovala okolo 6 percent. Od roku<br />
1954 do roku 1975 sa v tomto smere nedosiahol<br />
takmer žiadny pokrok. Výskum sa<br />
vtedy orientoval predovšetkým na vesmírne<br />
použitie. Od roku 1975 až do roku 1980<br />
sa túto hodnotu podarilo posunúť len o pár<br />
percent a hodnota 17 percent bola považovaná<br />
za neprekonateľnú. Celkový pokrok v týchto rokoch brzdil tiež fakt, že vedci sa<br />
sústredili skôr na znižovanie cien ako na zvyšovanie účinnosti. V osemdesiatych rokoch<br />
sa stav výrazne zmenil a výsledkom bola účinnosť 35,2 percenta, ktorú dosiahla<br />
v roku 1992 Pekinská akadémia vied. Dnes sa v bežnej výrobe dosahujú účinnosti<br />
13-17 percent. Monokryštalický kremík je však stále príliš drahým materiálom, a tak<br />
sa výskumníci orientujú na výrobu materiálu s nižšou čistotou. Dosiahla by sa tým<br />
menšia energetická náročnosť výroby a teda aj výrazné zníženie ceny. Monokryštál sa<br />
používa tam, kde nie je možné, aby mali panely príliš veľké rozmery. Najčastejšie je to<br />
v kozmických aplikáciách alebo v prípadoch, keď budúceho majiteľa neodrádza značne<br />
vyššia cena.<br />
Antireflexný náter<br />
Pretože je čistý kremík lesklý, môže odrážať až 35 percent slnečného svetla. Na zmenšenie<br />
hodnoty strateného slnečného svetla sa na kremíkové doštičky používa antireflexný<br />
náter. Najbežnejšie používané sú oxid titánu a oxid kremičitý, hoci sa používajú<br />
aj iné. Jednou z metód je prirodzená reakcia kremíka s kyslíkom alebo dusíkatými<br />
plynmi za vzniku oxidu kremičitého alebo nitridu kremičitého.<br />
Zapuzdrenie článkov<br />
Dokončené solárne články sa zapuzdrujú zaliatím do kremíkového kaučuku alebo polyvinyl<br />
acetátu. Zapuzdrené solárne články sú umiestnené do hliníkového rámu, ktorý<br />
má mylarový alebo tedlarový zadný kryt a sklenný alebo plastový kryt.<br />
Polykryštalický kremík<br />
Stále viac sa ako vstupný materiál vďaka svojej nižšej výrobnej cene (odpadá proces<br />
ťaženia monokryštálu) využíva polykryštalický kremík aj napriek tomu, že dosahovaná<br />
účinnosť je v porovnaní s monokryštalickým kremíkom nižšia. Laboratórne solárne<br />
články dosahujú účinnosť 18,5 percenta, v podmienkach hromadnej výroby však<br />
nepresahujú 14 percent. Doštičky polokryštalického kremíka majú štvorcový tvar<br />
a sú rezané z odlievaného kremíkového ingotu. V priebehu tuhnutia taveniny dochádza<br />
k tvorbe rôzne veľkých a rôzne orientovaných kryštálov. Polykryštalická štruktúra materiálu<br />
dodáva týmto článkom charakteristický vzhľad.<br />
Multikryštalický kremík<br />
Je to vlastne odroda polykryštalického kremíka. Je podstatne lacnejší ako monokryštalický<br />
a v praxi dosahuje celkom dobrú účinnosť 12- až 14 percent. Aby nevznikali straty<br />
pri prechode elektrónov rozhraním medzi kryštálmi, je snahou vyrábať multikryštalický<br />
kremík s čo najväčšími kryštálmi. Účinnosť tohto materiálu sa dá zvýšiť chemickou<br />
úpravou vodíkom.<br />
Amorfný kremík<br />
Ide o materiál, ktorý nemá kryštalickú štruktúru ani príliš veľkú čistotu, je chemicky<br />
upravený vodíkom, čo zlepšuje jeho vlastnosti. Tento druh kremíka sa využíva v tenkovrstvých<br />
solárnych článkoch, jeho výhodou je nízka cena a fakt, že pri výrobe stačí<br />
jeho menšie množstvo. Značná časť energie slnečného žiarenia sa absorbuje už vo<br />
vrstve tenšej ako 1µm. Hydrogenizovaný amorfný kremík sa tiež veľmi ľahko kombinuje<br />
s inými materiálmi ako napríklad uhlík, dusík, cín, germánium a tým sa vytvárajú<br />
zliatiny s rôznymi šírkami zakázaného pásma energie. Materiál sa zvykne nanášať na<br />
lacné podklady ako sklo, plast, oceľ. Jeho účinnosť je bohužiaľ dosť nízka - v praxi okolo<br />
4 - 8 percent. To ho predurčuje na použitie v zariadeniach s malou spotrebou energie<br />
ako sú kalkulačky a hodinky. Je dobré si uvedomiť, že práve pri takýchto zariadeniach<br />
by použitie drahých materiálov predražilo výrobky natoľko, že by sa ich výroba vôbec<br />
neoplatila.<br />
Arzenid gália (GaAs)<br />
Obsadil druhé miesto vo využití pre výrobu fotovoltických článkov. Výskum a vývoj<br />
tohto materiálu prebiehajú už dlhé roky, znevýhodňuje ho však vyššia cena a aj niektoré<br />
ďalšie vlastnosti, medzi ktorými dominuje predovšetkým značne väčšia krehkosť.<br />
V priemere dosahuje účinnosť okolo 18 percent.<br />
Arzenid gália má ale aj svoje nezanedbateľné prednosti. Pri zvýšenej teplote (napr.<br />
100 °C) vykazuje len veľmi malé zníženie účinnosti. V tom sa líši od kremíka, kde je<br />
pokles účinnosti už pri takýchto relatívne nízkych teplotách výrazný. To znamená, že<br />
jeho použitie bude veľmi výhodné pri vysokoefektívnych koncentračných článkoch. Pri<br />
takomto postupe bude potrebné oveľa menej drahého GaAs. Nie je totiž nutné inštalovať<br />
veľkoplošné solárne jednotky, ale len pomocou odrazu sústrediť viac slnečného<br />
žiarenia na menšiu plochu. Ani pri takto zvýšenej koncentrácii nestráca GaAs svoju<br />
účinnosť, kým kremík pri takejto koncentrácii slnečného žiarenia nevyhovuje. Ďalšia<br />
výhoda GaAs vyplýva z jeho väčšej hustoty, tá umožňuje výrobu oveľa tenších článkov<br />
(cca o 60 percent) bez zníženia ich pohltivosti. Ďalší vývoj v oblasti umožní pravdepodobne<br />
použitie tohto materiálu v kombinácii z hliníkom, takéto články sľubujú zvýšenie<br />
účinnosti nad 40,7 percenta.<br />
Telurid kademnatý (CdTe)<br />
Pripravuje sa chemickou reakciou kadmia a telúru. Tieto články patria do skupiny tenkovrstvových<br />
solárnych článkov. Tento materiál je považovaný za veľmi nádejný. Keďže<br />
však jeho výskum trvá relatívne krátko, významné miesto v solárnej energetike zatiaľ<br />
neobsadil. Má veľkú šírku zakázaného pásma a veľmi dobrú schopnosť absorpcie. Bohužiaľ<br />
sú kadmium a telúr v zemskej kôre málo zastúpené a tak sa s týmito článkami<br />
dá počítať predovšetkým v spotrebnej elektronike, telekomunikačných a navigačných<br />
zariadeniach. Vďaka vynikajúcim absorpčným vlastnostiam je možné CdTe používať vo<br />
veľmi tenkých vrstvách (1,2 až 1,5 µm).<br />
Sulfid kedemnatý (CdS)<br />
Tento materiál sa v kombinácii s Cu 2<br />
S uplatnil predovšetkým v kozmických aplikáciách<br />
a to vďaka svojej nízkej hmotnosti. Účinnosť viac ako 10 percent sa podarilo dosiahnuť<br />
pomerne jednoduchými a lacnými postupmi, napriek tomu sa však tento materiál<br />
nepovažuje za perspektívny pre jeho nízku stabilitu. Nádejná sa však javí kombinácia<br />
50 51
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
s teluridom kademnatým. V USA už boli vyrobené takéto články s účinnosťou presahujúcou<br />
10 percent.<br />
KOMPONENTY FOTOVOLTICKÝCH SYSTÉMOV<br />
Solárne panely<br />
Solárny panel je hlavná (a zároveň najdrahšia) časť fotovoltického systému. Dnes sa<br />
najviac používajú panely s článkami na báze kremíka. Podľa použitých článkov je možné<br />
rozdeliť panely na 3 skupiny:<br />
• amorfné<br />
• monokryštalické<br />
• polykryštalické<br />
Amorfné panely sa vyznačujú relatívne nízkou cenou, ale aj podstatne nižšou účinnosťou<br />
(4-8 percent) v porovnaní a polykryštalickými alebo monokryštalickými panelmi.<br />
Sú vhodné tam, kde nie je dôležité, že zaberú približne štvornásobnú plochu oproti<br />
panelom s kryštalickou technológiou. Sú aplikovateľné ako tzv. fotovoltická fasáda, kde<br />
plnia funkciu vonkajšieho obkladu stavby a zároveň produkujú elektrickú energiu, alebo<br />
na použitie vo veľkých fotovoltických elektrárňach, kde nie je potrebná úspora plochy.<br />
Monokryštalické panely sa vyrábajú z článkov z jedného kryštálu kremíka. Z uvedených<br />
typov sa vyznačujú najvyššou účinnosťou (13-17 percent), určitou nevýhodou môže byť<br />
tvar článku, ktorý neumožňuje optimálne využitie plochy panelu. Cena a životnosť sú<br />
rovnaké ako v prípade polykryštalickej technológie.<br />
Polykryštalické panely sú osadené článkami s mierne nižšou účinnosťou oproti monokryštalickej<br />
technológii (10 -14 percent), majú tvar štvorca modrosivej farby.<br />
Invertor (DC/AC striedač, menič)<br />
Fotovoltické panely produkujú jednosmerný prúd, ktorý sa musí premeniť na striedavý<br />
prúd používaný v elektrickej distribučnej sieti. Na tento účel slúžia striedače (invertory,<br />
meniče). Striedač je v podstate srdcom celého fotovoltického systému. Podľa veľkosti<br />
systému a podľa technických podmienok prevádzkovateľa distribučnej sústavy dodávateľ<br />
FV elektrárne zvolí jenofázový (230V) alebo trojfázový (400V) invertor.<br />
V záujme maximálnej efektivity fotovoltického systému je potrebné, aby účinnosť striedača<br />
bola čo najvyššia, kvalitné výrobky dosahujú účinnosť 95- a viac percent. Menič<br />
je vhodné inštalovať v blízkosti FV panelov, aby boli straty v jednosmernom rozvode<br />
prúdu čo najmenšie. Preto sa meniče vyrábajú aj vo vyhotovení pre vonkajšie prostredie.<br />
Väčšina striedačov umožňuje monitoring parametrov fotovoltického systému pomocou<br />
prepojenia s počítačom (USB, RS232/485, LAN) a následnú vizualizáciu zberu údajov.<br />
Rozvádzač NN pre pripojenie do elektrickej siete<br />
V záujme dodržania bezpečnostných a technických noriem je potrebné nainštalovať do<br />
fotovoltického systému nízkonapäťový elektrický rozvádzač, ktorý zabezpečí správnu<br />
a bezpečnú integráciu fotovoltického systému do elektrickej siete.<br />
Montážny a kotviaci materiál<br />
Fotovoltické panely je možné inštalovať prakticky na akýkoľvek priestor s vhodnou orientáciou<br />
(viac v kapitole Fotovoltika všeobecne). Pre správnu a bezpečnú montáž sa používajú<br />
špeciálne nosné konštrukcie pre ploché a šikmé strechy a inštaláciu na zem.<br />
TYPY INŠTALÁCIÍ<br />
Systémy pripojené na sieť, „on-grid“<br />
V podmienkach Slovenska, kde elektrická rozvodná sieť poskytuje kvalitné a neprerušované<br />
dodávky elektrickej energie, nie je hlavným motívom pripojenia fotovoltického<br />
systému nedostatok<br />
elektrickej energie, ale<br />
ekologický prínos, úspora a hlavne<br />
zisk z predaja elektrickej energie.<br />
Systémy on-grid fungujú celkom<br />
automaticky vďaka mikroprocesorovému<br />
riadeniu sieťového striedača,<br />
ktorý premení jednosmerný prúd<br />
z panelov na striedavý, na ktorý sú<br />
spotrebiče v domácnosti konštruované.<br />
Pripojenie k sieti podlieha<br />
schvaľovaciemu riadeniu distribučných<br />
spoločností, pričom je nutné<br />
dodržať dané technické parametre.<br />
Ostrovné systémy, „off-grid“<br />
Na odľahlých miestach bez prípojky elektrickej energie predstavuje ostrovný systém<br />
často jediný možný variant bezobslužnej výroby elektriny.<br />
Ostrovný systém nemá pripojenie do elektrickej siete. Ostrovné systémy sa líšia veľkosťou<br />
od hodiniek alebo kalkulačky až po odľahlé budovy alebo kozmické lode.<br />
Podľa povahy elektrických spotrebičov, resp. nárokov užívateľa môžu ostrovné systémy<br />
obsahovať batérie, pre akumuláciu energie,<br />
čím je zabezpečená dodávka elektriny aj<br />
v nočných, resp. večerných hodinách.<br />
Fotovoltický systém môže pracovať v tzv.<br />
hybridnom režime, kde hlavne v zimnom období,<br />
keď je produkcia energie z FV systému<br />
obmedzená, je k systému možné pripojiť elektrocentrálu.<br />
Takéto riešenie je vhodné použiť aj<br />
v prípade, keď potrebujeme k systému pripojiť<br />
zariadenie s veľkým príkonom.<br />
Slnečná elektráreň<br />
Existujú dva základné princípy premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Sú to:<br />
• solárne fotovoltické systémy - elektrárne<br />
• solárne koncentračné termické elektrárne<br />
Solárne fotovoltické systémy<br />
Na základe inštalovaného výkonu rozoznávame:<br />
• domáce solárne systémy s výkonom niekoľko W, resp. kW, ktoré zásobujú domácnosti<br />
jednosmerným prúdom cez batérie, používajú sa na osvetlenie a malé spotrebiče<br />
• väčšie strešné solárne systémy s výkonom niekoľko kW, ktoré okrem zásobovania<br />
domácností dodávajú prebytky elektriny (striedavý prúd) do verejnej siete.<br />
• solárne elektrárne s výkonom niekoľko MW, ktoré dodávajú celú výrobu do verejnej<br />
siete.<br />
52 53
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Solárne koncentračné termické elektrárne<br />
Pracujú na princípe koncentrácie slnečných lúčov zrkadlami do malej plochy (ohniska),<br />
kde sa vzniknuté veľké teplo využíva na generovanie pary a výrobu elektriny.<br />
Na koncentráciu slnečného žiarenia sa používajú tri základné typy:<br />
• lineárne parabolické zrkadlá - koncentrujú slnečné žiarenie do rúrky, ktorá sa nachádza<br />
v ohnisku reflektora. V rúrke prúdi olej, ktorý sa zahrieva až na 400 °C a teplo je<br />
použité na výrobu pary a pre turbínu spojenú s elektrickým generátorom.<br />
• tanierové parabolické zrkadlá - koncentrujú slnečné žiarenie do absorbéra umiestneného<br />
v ohnisku taniera. Kvapalina (olej) sa tu zohreje na 650 °C a teplo sa využíva<br />
na výrobu pary pre malú parnú turbínu s elektrickým generátorom.<br />
• termálne solárne veže - okolo veže sú do kruhu rozložené zrkadlá ktoré sú natáčané<br />
vždy smerom k Slnku a koncentrujú slnečné lúče do zberača (kotol) umiestneného<br />
na veži. Teplota tu dosiahne vyše 1 000 °C. Teplo sa prostredníctvom termooleja<br />
privádza do parogenerátora, kde sa vyrába para pre pohon turbíny spojenej<br />
s elektrickým generátorom.<br />
Na základe stavebného, architektonického a funkčného vzťahu fotovoltika – budova<br />
existujú tri hlavné kategórie opisujúce spôsob inštalácie FV panelov:<br />
• FV panely v otvorenej polohe – prevažne FV panely umiestnené na rámových<br />
konštrukciách na plochých strechách – nízka miera integrácie,<br />
• FV panely v tesnej blízkosti iných konštrukcií – FV panely ako súčasť fasádnych<br />
či strešných plášťov alebo fotovoltické tieniace prvky a systémy – vysoká miera<br />
integrácie,<br />
• FV panely na rozhraní vonkajšieho a vnútorného prostredia – najmä polopriehľadná<br />
(semitransparentná) fotovoltika ako súčasť výplní otvorov – maximálna miera<br />
integrácie.<br />
Integrácia fotovoltických systémov do budov<br />
Ak sú fotovoltické prvky umiestnené na vhodnej ploche obvodového plášťa budovy,<br />
elektrina sa vyrába priamo v mieste spotreby, čím sa minimalizujú straty v prenosových<br />
sústavách. Zároveň vzrastá energetická sebestačnosť objektu, čo je v dnešnej<br />
dobe neistého trhu s energiou nespornou výhodou.<br />
Fotovoltiku možno uplatniť aj v sídelných celkoch, kde spolu s ďalšími obnoviteľnými<br />
zdrojmi energie napĺňa koncept tzv. mikrosietí, čiže územne ohraničených energetických<br />
sústav s požadovanou mierou nezávislosti. Moderne navrhnutý fotovoltický (FV)<br />
systém pre budovu slúži nielen na produkciu elektrickej energie, ale ako plnohodnotný<br />
stavebný prvok zastáva aj ďalšie tradičné stavebné funkcie. Vzťah fotovoltika – budova<br />
sa tak odohráva na troch úrovniach:<br />
• stavebné začlenenie a architektonický súlad fotovoltiky s budovou,<br />
• technologické začlenenie do energetických sústav budovy,<br />
• energetická nadväznosť na krivku potreby elektrickej energie v budove.<br />
V množstve FV inštalácií, najmä ak je vyrobená elektrina určená na predaj, hrá ďalšiu<br />
významnú rolu ekonomika projektu (náklady na výstavbu, úverovanie, poistenie,<br />
dotácie, výkupná cena, predpokladaný čas prevádzky, údržba a obnova, odstránenie<br />
a recyklácia).<br />
Spôsoby začlenenia<br />
Najčastejšie spôsoby začlenenia FV prvkov do budov sú znázornené na obr. 1.<br />
<br />
Schematické znázornenie spôsobov integrácie FV systémov do budov: a – šikmá<br />
strecha, b – plochá strecha, c – fasáda, d – tenkovrstvové FV systémy na veľké<br />
strešné plochy, e – priemyselné aplikácie, f – polopriehľadné FV systémy pre átriá<br />
a výplne otvorov, g – vonkajšie tieniace systémy<br />
FV panely ako náhrada strešnej krytiny<br />
pasívneho domu<br />
Semitransparentné FV systémy ako výplňový<br />
prvok ľahkého obvodového plášťa<br />
átria, Aachen, Nemecko<br />
Plánovanie systému<br />
Typický FV systém tvorí rad vzájomne prepojených prvkov. Jeho jadrom sú FV panely<br />
generujúce jednosmerný elektrický prúd. Sériovo-paralelne pospájané panely upevnené<br />
na podpornej konštrukcii tvoria FV pole. Jednosmerný prúd sa z panelov privádza<br />
do DC/AC striedačov, ktoré ho premieňajú na striedavý. Ten sa cez rozvádzač systému<br />
rozvádza do elektrickej siete budovy. Súčasťou systému môžu byť aj akumulátory.<br />
Pri plánovaní FV systému treba uviesť do súladu zamýšľané riešenie s miestnymi špecifickými<br />
podmienkami. K základným vstupným informáciám potrebným pre návrh<br />
systému patria:<br />
• znalosť miestnych podmienok – množstvo dostupného slnečného žiarenia, odstupová<br />
vzdialenosť a výška susedných budov a ďalších potenciálnych zdrojov tienenia,<br />
sila vetra a množstvo snehových zrážok (dimenzovanie podpornej konštrukcie<br />
a kotevných prvkov),<br />
• zamýšľaná forma inštalácie FV panelov – umiestnenie na budove (sklon a orientácia),<br />
geometria inštalácie, voľba podpornej konštrukcie a spôsobu kotvenia,<br />
• charakteristiky jednotlivých prvkov systému – počet a typ FV panelov, elektrické<br />
pospájanie, nominálne výkonové parametre FV panelov a striedačov, životnosť,<br />
• spôsob využitia produkovanej energie – priama spotreba, skladovanie pomocou<br />
akumulátorov, predaj do elektrickej siete alebo kombinácia týchto spôsobov.<br />
54 55
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Koľko to stojí?<br />
Keby ste mali záujem o inštaláciu fotovoltickej elektrárne na váš rodinný dom prípadne<br />
na iný objekt, pripravili sme pre Vás orientačné prepočty. Upozorňujeme, že ide<br />
len o modelový prepočet jednoduchej strešnej inštalácie v optimálnych podmienkach<br />
(orientácia panelov na juh, optimálny sklon panelov, bez tienení od iných objektov počas<br />
dňa a pod.). Pri výpočte sme uvažovali s využitím fotovoltickej technológie na báze<br />
monokryštalického kremíka s účinnosťou 14,1 percenta a stratami systému 11 percent<br />
(straty v kábloch, v meničoch atď.).<br />
V závislosti od dvoch najdôležitejších faktorov ako je aktuálna výkupná cena elektriny<br />
určená každoročne výnosom Úradu pre reguláciu sieťových odvetví (ÚRSO) a výšky investície,<br />
je vysoký predpoklad, že na budúci rok (2011) už tento výpočet nebude platiť.<br />
• Investičné náklady sa v súčasnosti (rok 2010) pohybujú v rozmedzí 3,50 – 5,50 €/<br />
Wp. Dnes už vieme s istotou potvrdiť, že predovšetkým zásluhou každoročne sa<br />
znižujúcich cien fotovoltických panelov budú náklady na celý systém postupne<br />
klesať.<br />
• Výkupná cena elektriny zo slnečnej energie s celkovým inštalovaným výkonom zariadenia<br />
do 100 kW vrátane v roku 2010, ktorú stanovil ÚRSO výnosom č.7/2009,<br />
je 430,72 eur/MWh. Cena je garantovaná na 15 rokov.<br />
investícia rok 2010 2 000 € 3 800 € 9 300 € 18 000 € 35 000 €<br />
inštalovaný výkon (kWp) 0,5 1,0 2,5 5,0 10,0<br />
plocha (m 2 ) 5 10 25 50 100<br />
mesto<br />
ideálny sklon (°) 35<br />
produkcia<br />
(kWh/ prvý<br />
rok)<br />
Bratislava<br />
530 1060 2600 5310 10620<br />
zisk (€ prvý rok) 238 476 1189 2379 4 58<br />
návratnosť (rok) 8,8 8,6 8,4 8,1 7,9<br />
mesto<br />
ideálny sklon (°) 36<br />
produkcia<br />
(kWh/ prvý<br />
rok)<br />
Košice<br />
503 1006 2515 5030 10060<br />
zisk (€ prvý rok) 225 451 1 127 2 253 4507<br />
návratnosť (rok) 9,3 9,1 8,9 8,6 8,4<br />
mesto<br />
ideálny sklon (°) 36<br />
produkcia<br />
(kWh/ prvý<br />
rok)<br />
Žilina<br />
476 952 2380 4760 9520<br />
zisk (€ prvý rok) 213 426 1066 2132 4265<br />
návratnosť (rok) 9,9 9,2 8,9 8,7 8,4<br />
PRÍKLADY VYUŽÍVANIA FOTOVOLTIKY<br />
Fotovoltická elektráreň na streche spoločnosti Solar-NED, s.r.o.<br />
Spoločnosť Solar-NED, s.r.o. sa môže pochváliť realizáciou a prevádzkovaním prvého<br />
FV generátora on-grid (napojeného na sieť) v Slovenskej republike.<br />
Generátor bol nainštalovaný a napojený na lokálnu sieť NN 22. 12. 2006. Jeho softvérové<br />
vyhodnocovanie a meranie začalo 8. 01. 2007.<br />
Podľa skúseností spoločnosti s celkovou prípravou na realizáciu je nutné si v úvodnej<br />
fáze zabezpečiť:<br />
a) podanie žiadosti distribučnej spoločnosti – dva až tri vyplnené formuláre žiadosti<br />
o pripojenie, výpis z katastrálnej mapy, situačné zakreslenie stavby v dvoch mierkach,<br />
krátky popis výroby zariadenia<br />
Čas potrebný na vybavenie žiadosti: minimálne tri mesiace (záleží od distribučnej spoločnosti)<br />
b) po schválení žiadosti a dodaní podmienok pripojenia treba vypracovať<br />
realizačný projekt (to platí pre malé FVE na strechách RD) a podať na schválenie<br />
prevádzkovateľovi distribučnej siete so súhlasným stanoviskom stavebného<br />
úradu pre ohlásenie drobnej stavby od príslušného obecného úradu.<br />
Doba trvania odobrenia projektu: najmenej tri mesiace (závisí od distribučnej spoločnosti)<br />
miesto Solar-NED, s.r.o., Pri mlyne 10, 831 07<br />
Bratislava<br />
dodávateľ fotovoltického systému Solar-NED, s.r.o., tel.: 00421 2 48204014<br />
e-mail: eko@solarned.sk<br />
počet namontovaných panelov 20<br />
plocha panelov 31,5 m 2<br />
technológia<br />
– typ panelov<br />
– výkon panela<br />
– inštalovaný výkon<br />
amorfný, Mitsubushi MA100T2<br />
100 Wp<br />
2,0 kWp<br />
ročná produkcia elektriny 2 430 kWh v roku 2007<br />
v prevádzke od koncom roka 2006<br />
účel a využitie<br />
výroba elektrickej energie na predaj do<br />
distribučnej siete<br />
návratnosť investície<br />
7-10 rokov<br />
spôsob financovania<br />
vlastné prostriedky<br />
Podrobnejšie a najmä aktuálne cenové ponuky vypracujú firmy zaoberajúce sa montážou<br />
v elektrární. Ich zoznam nájdete na ďalších stránkach tejto publikácie.<br />
56 57
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Fotovoltická elektráreň na streche<br />
fary v Novej Lesnej<br />
Najtypickejším a najvhodnejším spôsobom<br />
využitia slnečnej energie na výrobu<br />
elektriny rodinných domov je umiestnenie<br />
fotovoltických panelov na streche.<br />
Na fare v Novej Lesnej je na rovnej streche<br />
od 1. júla 2009 nainštalovaných 24<br />
panelov s celkovou plochou 30,66 m 2 .<br />
Táto prevádzka je dôkazom vhodnosti<br />
využívania slnečnej energie pre rodinné<br />
domy aj na severe Slovenska.<br />
Ročná výroba elektriny vo FVE Solar-Ned od spustenia prevádzky do marca 2010<br />
Prehľad mesačnej výroby - roky 2007, 2008 a 2009:<br />
Prehľad ročnej výroby<br />
- roky 2007, 2008 a 2009:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Energetický výnos FV elektrárne<br />
za rok 2008 bol 1113 kWh/ kWp<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Energetický výnos FV elektrárne<br />
za rok 2007 bol 1215 kWh/ kWp<br />
<br />
Energetický výnos FV elektrárne<br />
za rok 2009 bol 1075kWh/ kWp<br />
miesto<br />
Nová Lesná<br />
dodávateľ fotovoltického systému Selz, s.r.o., Beňakovce 66, Košice -<br />
okolie 044 42<br />
návrh fotovoltického systému Generm, s.r.o., Gogoľova 18<br />
851 01 Bratislava,<br />
počet namontovaných panelov 24<br />
plocha panelov 30,66 m 2<br />
technológia<br />
– typ panelov<br />
– striedač<br />
– výkon panela<br />
– inštalovaný výkon<br />
– sklon panelov<br />
ročná produkcia elektriny<br />
Schüco, SMG-1, monokryštalické,<br />
s účinnosťou 14,5%<br />
SMA SUNNY BOY 4000 TL<br />
185 Wp<br />
4,5 kWp<br />
35°<br />
4292 kWh (očakávaná), od 1. 7. 2009 do<br />
28. 3. 2010: 2329 kWh<br />
v prevádzke od júl 2009<br />
účel a využitie<br />
výroba elektrickej energie na predaj<br />
do distribučnej siete<br />
návratnosť investície<br />
11 rokov<br />
spôsob financovania<br />
stavebné sporenie 1/2 (stavebný úver),<br />
vlastné zdroje 1/2<br />
<br />
<br />
58 59
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Fotovoltická elektráreň na streche organizácie UNDP v Bratislave<br />
Ideálnu orientáciu rovnej strechy svojej administratívnej<br />
budovy v centre Bratislavy<br />
využilo pracovisko Regionálneho centra<br />
Rozvojového programu OSN (United Nations<br />
Development Programme – UNDP) pre<br />
Európu a Spoločenstvo nezávislých štátov<br />
v Bratislave na vybudovanie fotovoltickej<br />
elektrárne. Sto sedemdesiat amorfných<br />
tenkovrstvových fotovoltických panelov<br />
typu Kaneka K60 japonskej výroby bude<br />
ročne produkovať približne 10 500 kWh<br />
elektriny, ktorá sa odvedie do distribučnej<br />
siete.<br />
Pre bratislavské Regionálne centrum UNDP tento krok prinesie výnos z produkcie<br />
elektrickej energie v hodnote približne 5 000 eur ročne pri výkupnej cene vyrobenej<br />
elektrickej energie, ktorá je 0,43072 eura/kWh. Zapojením do verejnej siete<br />
každoročne odbremení táto fotovoltická elektráreň ovzdušie o 8500 kg emisií oxidu<br />
uhličitého (CO 2<br />
), 17 kg oxidu siričitého (SO 2<br />
) a 17 kg oxidov dusíka (NO x<br />
). Výrobca<br />
panelov garantuje, že celkový inštalovaný výkon článkov nepoklesne po<br />
12 rokoch prevádzky pod 90 percent a po 25 rokoch pod 80 percent.<br />
Prevádzku elektrárne spustili začiatkom roka 2010. FVE vyhodnocujú a monitorujú cez<br />
internet (http://solarpanel.undp.sk/html/en/index.sk).<br />
Návratnosť celkovej investície 47 300 eur z vlastných zdrojov sa očakáva do 10 rokov.<br />
miesto Bratislava, Grösslingova č.35<br />
dodávateľ fotovoltického systému Energocom, s.r.o., Žižkova 6, 040 11<br />
Košice<br />
počet namontovaných panelov 170<br />
plocha panelov 161,56 m 2<br />
technológia<br />
– typ panelov<br />
– výkon panela<br />
– inštalovaný výkon<br />
– sklon panelov<br />
ročná produkcia elektriny<br />
tenkovrstvový fotovoltický<br />
panel Kaneka K60<br />
60 Wp<br />
10,2 kWp<br />
35°<br />
10 500 kWh<br />
v prevádzke od január 2010<br />
účel a využitie<br />
výroba elektrickej energie na predaj do<br />
distribučnej siete<br />
návratnosť investície<br />
10 rokov<br />
spôsob financovania<br />
vlastné zdroje<br />
Na obrázku je zobrazený celkový pohľad na montáž elektrárne, hliníková konštrukcia<br />
a invertor (menič jednosmerného prúdu na striedavý)<br />
FVE na streche Matematicko-fyzikálnej fakulty UK v Bratislave<br />
Najväčšia strešná fotovoltická elektráreň na Slovensku je na streche Matematicko -<br />
fyzikálnej fakulty UK v Mlynskej doline v Bratislave.<br />
V systéme je použitých celkom 459 FV panelov typu SOLON BLUE 220 z polykryštalického<br />
kremíka (účinnosť článkov do 14,3 percenta) s celkovým výkonom 101 385<br />
Wp rozdelených do 17 sekcií: E1 – E17. Každá z týchto zostáv (E1 až E17) je pripojená<br />
k svojmu striedaču (Fronius typ IG 60HV), ktorý vyrobenú elektrickú energiu dodáva<br />
do siete. FV panely sú umiestnené na streche objektu orientovanej južným smerom<br />
pod uhlom 35° na vlastnej kovovej nosnej konštrukcii ukotvenej do strechy objektu.<br />
V jednom z panelov je integrovaný snímač teploty a osvitu panelov.<br />
miesto<br />
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky<br />
UK, Katedra experimentálnej fyziky<br />
Mlynská dolina F2, 842 48 Bratislava,<br />
tel: 02/60 29 54 66<br />
dodávateľ fotovoltického systému Solartec, s.r.o., Rožnov pod Radhoštěm<br />
počet namontovaných panelov 459<br />
plocha panelov 752,76 m 2<br />
technológia<br />
– typ panelov<br />
– výkon panela<br />
– inštalovaný výkon<br />
– sklon panelov<br />
ročná produkcia elektriny<br />
polykryštalické články typu<br />
SOLON BLUE 220<br />
220 Wp<br />
100 kWp<br />
35°<br />
očakavaných 120 000 kWh<br />
v prevádzke od máj 2009<br />
účel a využitie<br />
experimentálno–výuková elektráreň<br />
návratnosť investície<br />
do 8 rokov<br />
spôsob financovania<br />
dotácia<br />
60 61
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Materiály, ktoré nám poskytol prof. RNDr. Peter Kúš, DrSc. z Katedry experimentálnej<br />
fyziky, dávajú informáciu o reálnych hodnotách produkcie elektriny za posledný rok.<br />
mesiac<br />
Produkcia<br />
el. energie<br />
kWh<br />
máj 09 8 200<br />
jún 09 12 400<br />
júl 09 15 600<br />
august 09 14 700<br />
september 09 12 500<br />
október 09 7 600<br />
november 09 3 200<br />
december 09 2 200<br />
január 10 2 700<br />
február 10 5 200<br />
marec 10 7 800<br />
92 100<br />
Prehľad výroby elektrickej energie v období máj 2009 - marec 2010<br />
!<br />
62 63
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
FIRMY ZAOBERAJÚCE SA FOTOVOLTIKOU NA SLOVENSKU<br />
Schüco International KG<br />
Tomášikova 17<br />
821 01 Bratislava<br />
tel.: + 421 2 48 2696 01<br />
fax: + 421 2 48 2696 11<br />
schueco@schueco.sk<br />
www.schueco.com/web/sk/<br />
Energocom, s.r.o.,<br />
Žižková 6, 040 11 Košice<br />
tel.: +421 55 622 5904<br />
office@energocom.sk<br />
www.energocom.sk<br />
Brema Sk, s.r.o.<br />
Podhradská cesta 4<br />
038 52 Sučany<br />
tel.: + 421 2 48 2696 01<br />
solar@brema.sk<br />
www.brema-solar.sk<br />
ASV SOLAR, s.r.o.<br />
Púchovská 8<br />
831 06 Bratislava<br />
tel.: +421 905 564 529<br />
info@asvsolar.sk<br />
www.asvsolar.sk<br />
Solar-NED, s.r.o.<br />
Pri mlyne 10<br />
831 07 Bratislava<br />
tel.: +421 2 482040-14, -10<br />
eko@solarned.sk<br />
www.solarned.sk<br />
GENERM, s.r.o.<br />
Gogoľova 18<br />
851 01 Bratislava<br />
tel.: +421 905 86 22 15<br />
office@generm.com<br />
www.generm.com<br />
ECODUC ® , a.s.<br />
Kpt. Nálepku 3.<br />
934 01 Levice<br />
tel.: +421 36 6313 638<br />
ecoduc@ecoduc.sk<br />
www.ecoduc.eu<br />
Vzhľadom na to, že nie je možné obsiahnuť všetky spoločnosti, ponúkame vám internetové<br />
odkazy, na ktorých sa môžete dozvedieť viac :<br />
www.skrea.sk<br />
http://www.123dodavatel.sk/produkty/alternativne-kurenie<br />
MOŽNOSTI FINANCOVANIA<br />
Záujemcovia o inštalovanie solárneho resp. fotovoltického systému majú okrem vlastných<br />
zdrojov aj ďalšie možnosti, ako financovať investície. Môžu to byť granty alebo<br />
komerčné zdroje. Keďže investície sú vďaka usporenej energii v porovnaní s konvenčnými<br />
zdrojmi tepla návratné, nie je problém využiť služby jednej z bánk.<br />
V roku 2009 spustilo ministerstvo hospodárstva Program vyššieho využitia biomasy<br />
a slnečnej energie v domácnostiach, v rámci ktorého je možnosť získať dotácie na<br />
solárne kolektory a tak ušetriť časť peňazí potrebných na vybudovanie solárneho systému.<br />
Informácie o aktuálnych podmienkach a výšky dotácií poskytuje webová stránka<br />
Slovenskej inovačnej a energetickej agentúry www.siea.gov.sk.<br />
Výška dotácie v roku 2010 je pre slnečné kolektory určená:<br />
• 200 € za m 2 nainštalovaných slnečných kolektorov v rozsahu najviac 8 m 2<br />
absorpčnej plochy vrátane v rodinnom dome,<br />
• 50 € za 1 m 2 nainštalovaných slnečných kolektorov v rozsahu nad 8 m 2<br />
absorpčnej plochy v rodinnom dome,<br />
• 100 € za 1 m 2 nainštalovaných slnečných kolektorov v bytovom dome; najvyššia<br />
dotácia je v rozsahu najviac 3 m 2 na každý byt v bytovom dome.<br />
Inštalované zariadenia musia spĺňať stanovené technické parametre. Pre slnečné<br />
kolektory je to certifikát Solar Keymark a od 2010 aj minimálny energetický zisk<br />
(525 kWh/rok vztiahnutý na jeden m 2 ).<br />
Okrem toho sú projekty využívania slnečnej energie podporované aj Environmentálnym<br />
fondom, nezávislým od štátneho rozpočtu, ale len na verejnoprospešné účely;<br />
podpora je určená najmä obciam.<br />
Komerčné financovanie<br />
Dnes už nie je pre človeka so stálym príjmom problém uchádzať sa o úver z ktorejkoľvek<br />
banky pôsobiacej na našom trhu. Ak je klient ochotný ručiť za úver svojou nehnuteľnosťou,<br />
vo väčšine prípadov je najvhodnejší a tiež najlacnejší hypotekárny úver, ktorý je oproti<br />
spotrebným úverom výhodný svojou cenou. Úroková sadzba sa pohybuje okolo 4,5 až<br />
5 percent. Medzi nevýhody hypotekárnych úverov, patrí ručenie nehnuteľnosťou a rôzne<br />
poplatky a náklady spojené so získaním hypoteky. Ak klient nechce ručiť vlastnou nehnuteľnosťou,<br />
má k dispozícii aj účelové a bezúčelové spotrebné úvery, ktoré však majú<br />
kratšiu lehotu splatnosti a vyššiu úrokovú sadzbu. Rozdiel medzi nimi je v tom, že pri účelovom<br />
úvere musí klient banke dokladovať, že peniaze použil na stanovený účel (investícia<br />
do solárneho systému), zatiaľ čo pri bezúčelovom úvere banka vypláca peniaze priamo na<br />
účet klienta, pravdaže po splnení podmienok a schválení úveru. Jednotlivé banky sa svojimi<br />
úverovými službami líšia, či už vo výške úrokových sadzieb alebo spôsobom požadovaného<br />
ručenia. Bližšie informácie vám určite radi poskytnú pracovníci každej banky.<br />
Na financovanie investície do solárneho systému je možné použiť aj stavebné sporenie.<br />
Stavebné sporiteľne ponúkajú pre svojich klientov aj zaujímavú možnosť čerpať<br />
lacný a dostupný úver, ktorý možno získať v stanovenom čase sporenia. Existuje aj<br />
rýchlejšia cesta, tzv. medziúver, o ktorý možno teoreticky požiadať okamžite po uzavretí<br />
zmluvy, ale úroky a poplatky sú potom samozrejme vyššie.<br />
64 65
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Grantové prostriedky<br />
Je potrebné si uvedomiť, že grantové prostriedky podliehajú zdĺhavej a často byrokratickej<br />
kontrole a podmienky ich prideľovania sa často menia. V nasledujúcom prehľade<br />
uvádzame podporné schémy platné v roku 2010.<br />
Investičná pomoc:<br />
• štrukturálne fondy 2007 - 2013,<br />
• iné programy a fondy (Program vyššieho využitia biomasy a slnečnej energie<br />
v domácnostiach, SLOVSEFF II)<br />
Štrukturálne fondy EÚ<br />
Zo štrukturálnych fondov Európskej únie sa na Slovensku na podporu využívania slnečnej<br />
energie zameriavajú dve opatrenia. Jedno je určené pre podnikateľský sektor,<br />
druhé pre štátny a verejný sektor. Ide o tzv. nenávratný finančný príspevok, o ktorý<br />
je potrebné uchádzať sa v rámci výziev na predkladanie projektov zverejňovaných<br />
Ministerstvom hospodárstva SR a Ministerstvom životného prostredia SR. Mnohých<br />
záujemcov často odrádza zdĺhavý, nákladný a byrokratický proces prípravy žiadosti<br />
o príspevok a samotného projektu. Na druhej strane, možnosť získať až 65 percent<br />
z oprávnených nákladov projektu v prípade malých a stredných podnikov, či až 95 percent<br />
v prípade verejnej správy, nie je zanedbateľná.<br />
Prehľad štrukturálnych fondov na investičnú pomoc pri výstavbe OZE<br />
Operačný program Životné prostredie<br />
3.2. Minimalizácia nepriaznivých vplyvov zmeny klímy vrátane podpory obnoviteľných<br />
zdrojov energie (cca 209 mil. eur)<br />
– zariadenia na výrobu elektriny VÚ-KVET (vysokoúčinná kombinovaná výroba<br />
elektriny a tepla) len v kombinácii so zmenou palivovej základne pri výrobe<br />
tepla.<br />
Operačný program Konkurencieschopnosť a hospodársky rast<br />
2.1. Zvyšovanie energetickej efektívností na strane výroby aj spotreby a zavádzanie<br />
progresívnych technológií v energetike (cca 144 mil. eur),<br />
– výstavba nových, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny<br />
VÚ-KVET,<br />
– výstavba nových, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny<br />
z obnoviteľných zdrojov energie (s výnimkou využívania veternej energie).<br />
Operačný program Bratislavský kraj<br />
2.1.2 Podpora zavádzania a využívania progresívnych technológií v MSP (cca 23,6<br />
mil. eur)<br />
– výstavba nových, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny<br />
VÚ-KVET,<br />
– výstavba nových, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny<br />
z obnoviteľných zdrojov energie (s výnimkou využívania veternej energie).<br />
Uvádzame krátky prehľad podmienok uchádzania sa o podporu zo štrukturálnych<br />
fondov EÚ, bližšie informácie je potrebné hľadať priamo na príslušnom ministerstve.<br />
Budúcnosť závisí najmä od podmienok čerpania európskych fondov v rozpočtovom<br />
období EÚ 2007-2013.<br />
Opatrenie 1.4. - Podpora úspor energie a využitia obnoviteľných energetických zdrojov<br />
Na aký účel možno žiadať pomoc?<br />
úspory energie, kombinovaná výroba elektriny a tepla, využívanie obnoviteľných<br />
energetických zdrojov, t. j. výstavba, modernizácia alebo rekonštrukcia malých vodných<br />
elektrární, zariadení na energetické využitie biomasy, zariadení na využitie slnečnej<br />
energie, zariadení na využitie geotermálnej energie, zariadení na využitie<br />
veternej energie.<br />
Kto môže žiadať o pomoc?<br />
podnikatelia<br />
Forma pomoci:<br />
nenávratný finančný príspevok.<br />
Výška spolufinancovania z vlastných zdrojov:<br />
50 percent z oprávnených nákladov (35 percent malé a stredné podniky).<br />
Oprávnené kraje:<br />
všetky, okrem Bratislavského<br />
Poskytovateľ pomoci / Riadiaci orgán<br />
Ministerstvo hospodárstva SR,<br />
www.economy.gov.sk<br />
Vykonávateľ / Sprostredkovateľský orgán, bližšie informácie<br />
Slovenská inovačná a energetická agentúra,<br />
Bajkalská 27, 827 99 Bratislava 27<br />
tel.: 02/58248 111, fax: 02/5342 1019<br />
www.siea.gov.sk<br />
Opatrenie 2.2. Zlepšenie a rozvoj infraštruktúry na ochranu ovzdušia<br />
Na aký typ projektov možno žiadať pomoc?<br />
okrem iných na budovanie zariadení na výrobu tepla alebo teplej úžitkovej vody zameraných<br />
na zmenu palivovej základne v prospech environmentálne a energeticky<br />
prijateľnejších palív pre jeden objekt alebo malú skupinu objektov. Ide predovšetkým<br />
o používanie obnoviteľných zdrojov energie, a to využívanie biomasy, solárnych systémov,<br />
resp. ich kombinácia.<br />
Kto môže žiadať o pomoc?<br />
štátna a verejná správa, podnikatelia.<br />
Forma pomoci:<br />
nenávratný finančný príspevok.<br />
Minimálna výška pomoci:<br />
neobmedzená<br />
Výška spolufinancovania z vlastných zdrojov:<br />
minimálne 5 percent z vlastných zdrojov, zvyšok úver, prípadne úverový prísľub<br />
66 67
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Oprávnené kraje:<br />
všetky, okrem Bratislavského<br />
Poskytovateľ a vykonávateľ pomoci, bližšie informácie:<br />
Ministerstvo životného prostredia SR,<br />
Sekcia zahraničnej pomoci a záležitostí EÚ<br />
Odbor riadenia programov<br />
Námestie Ľ. Štúra 1<br />
812 35 Bratislava<br />
tel.: 02 / 59562617, 59562315<br />
www.enviro.gov.sk<br />
Environmentálny fond<br />
Environmentálny fond vznikol v roku 2005 na podporu ochrany životného prostredia.<br />
Fond nie je napojený na štátny rozpočet, finančné príspevky získava najmä z poplatkov<br />
a pokút za nedodržiavanie environmentálnych predpisov a noriem a iných príspevkov.<br />
Uvádzame len oblasti týkajúce sa obnoviteľných energetických zdrojov.<br />
Na aký typ projektov možno žiadať pomoc?<br />
okrem iných aj na podporu výroby tepla a teplej úžitkovej vody prostredníctvom nízkoemisných<br />
zdrojov (zmena paliva, zmena technológie spaľovania) a podporu výroby<br />
tepla a teplej vody prostredníctvom využívania obnoviteľných zdrojov (napr. biomasa,<br />
solárne systémy, tepelné čerpadlá, resp. ich kombinácia). Projekty musia mať<br />
verejnoprospešný charakter.<br />
Kto môže žiadať o pomoc?<br />
fyzické osoby, právnické osoby, štátny a verejný sektor, obce, neziskové organizácie,<br />
združenia a asociácie<br />
Forma pomoci:<br />
dotácia (neplatí pre podnikateľov), zvýhodnený úver<br />
Oprávnené regióny:<br />
celé Slovensko<br />
Poskytovateľ a vykonávateľ pomoci:<br />
Environmentálny fond, Bukureštská 4, 813 26 Bratislava.<br />
Bližšie informácie v pracovných dňoch v čase od 8.00 do 15.00:<br />
tel.: 02/57783116<br />
fax. 02/57783216<br />
e-mailom - lobotkova@envirofond.sk<br />
www.envirofond.sk<br />
LEGISLATÍVA<br />
Podmienky pripojenia, ako aj legislatívne usporiadanie pre odpredaj elektrickej energie<br />
z fotovoltickej elektrárne sú uzákonené zákonom č.309/2009 Z. z.<br />
Zákon č. 309/2009 Z. z. o podpore OZE a VÚ-KVET<br />
Podpora pre elektrinu vyrobenú z OZE a VÚ-KVET (vysoko účinnej kombinovanej výroby<br />
elektriny a tepla) je zabezpečená (§ 3 zákona č. 309/2009 Z. z.):<br />
a) prednostným:<br />
pripojením zariadenia na výrobu elektriny do regionálnej distribučnej siete,<br />
prístupom do sústavy,<br />
prenosom elektriny, distribúciou elektriny a dodávkou elektriny,<br />
b) odberom elektriny prevádzkovateľom regionálnej distribučnej siete, do ktorej je<br />
zariadenie výrobcu elektriny pripojené priamo alebo prostredníctvom miestnej<br />
distribučnej sústavy za cenu elektriny na straty,<br />
c) doplatkom,<br />
d) prevzatím zodpovednosti za odchýlku prevádzkovateľom regionálnej distribučnej<br />
sústavy.<br />
Prehľadná tabuľka podpory výroby elektriny z obnoviteľných zdroj a VÚ-KVET<br />
Typ<br />
zariadenia<br />
na výrobu<br />
elektriny z<br />
Výkon<br />
zariadenia<br />
MW)<br />
Prednostné<br />
pripojenie<br />
do regionálnej<br />
distribučnej<br />
siete<br />
Prednostný<br />
prístup<br />
do sústavy,<br />
prenos,<br />
distribúcia<br />
a dodávka<br />
OZE < 0 - 1 > áno bez<br />
VÚ-KVET<br />
obmedzenia<br />
OZE áno bez<br />
VÚ-KVET<br />
obmedzenia<br />
OZE < 4 - 10 > áno bez<br />
VÚ-KVET<br />
obmedzenia<br />
veterných<br />
elektrární<br />
< 4 - 15 > áno bez<br />
obmedzenia<br />
OZE<br />
VÚ-KVET<br />
< 15 - 125 > áno bez<br />
obmedzenia<br />
VÚ-KVET < 125 - áno bez<br />
s podielom 200 ><br />
obmedzenia<br />
OZE v palive<br />
viac ako 20%<br />
Odber<br />
elektriny<br />
za cenu<br />
elektriny<br />
na straty<br />
bez obmedzenia<br />
Doplatok<br />
Dĺžka<br />
trvania<br />
Prevzatie<br />
zodpovednosti<br />
za<br />
odchýlku<br />
15 rokov bez obmedzenia<br />
15 rokov 15 rokov 15 rokov<br />
15 rokov 15 rokov nie<br />
15 rokov 15 rokov nie<br />
15 rokov 15 rokov nie<br />
15 rokov 15 rokov nie<br />
68 69
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Možnosti využívania slnečnej energie<br />
Spôsob využitia OZE Prijímateľ pomoci Mechanizmus<br />
výroba elektriny<br />
výroba tepla<br />
zákon č. 309/2009 Z. z.<br />
domácnosti<br />
SLOVSEFF II (domácnosti<br />
v bytových domoch)<br />
verejný sektor zákon č. 309/2009 Z. z.<br />
zákon č. 309/2009 Z. z.<br />
štrukturálne fondy 2007 -<br />
súkromný sektor<br />
2013<br />
SLOVSEFF II<br />
domácnosti<br />
Program vyššieho využívania<br />
biomasy a slnečnej<br />
energie v domácnostiach<br />
SLOVSEFF II (domácnosti<br />
v bytových domoch)<br />
verejný sektor štrukturálne fondy 2007 -<br />
2013<br />
štrukturálne fondy 2007 -<br />
súkromný sektor<br />
2013<br />
SLOVSEFF II<br />
Novela Zákona o energetike 656/2004 Z. z. 142/2010 Z. z.<br />
Podľa najnovšej novely Zákona o energetike (142/2010), musia všetky zariadenia na<br />
výrobu elektriny zo slnka žiadať o Osvedčenie súladu investičného zámeru s energetickou<br />
politikou štátu od Ministerstva hospodárstva SR. Toto nariadenie sa týka všetkých<br />
fotovoltických solárnych inštalácií okrem tých, ktoré budú umiestnené na budovách<br />
a budú mať výkon najviac 100 kW.<br />
Ak chce výrobca elektriny zo slnka žiadať o osvedčenie od Ministerstva hospodárstva<br />
SR (MH SR), musí mať zároveň platné osvedčenie od Slovenskej elektrizačnej a prenosovej<br />
sústavy (SEPS, a.s.). Tá však v decembri 2009 vydávanie povolení pre fotovoltiku<br />
zastavila. Doteraz platný zákon hovoril o potrebe povolení od MH SR a SEPS pre energetické<br />
zariadenia na báze OZE (vrátane slnečnej energie) s inštalovaným výkonom<br />
nad 1MW. Schválenie novely Zákona o energetike v parlamente v kombinácii s týmto<br />
ustanovením od SEPS budú znamenať, že na Slovensku nebudú v najbližších rokoch<br />
postavené slnečné elektrárne s výkonom nad 100 kW.<br />
Zdroje<br />
Iliaš, I. a kol. 2006. Možnosti využívania slnečnej energie. Bratislava: Energetické<br />
centrum Bratislava, 2006<br />
Program vyššieho využitia biomasy a slnečnej energie v domácnostiach 2009,<br />
Program Ministerstva hospodárstva SR vytvorený na základe uznesenia vlády SR<br />
č. 383/2007 k návrhu Stratégie vyššieho využitia obnoviteľných zdrojov energie v SR<br />
Ing. Zdeněk Macháček, Z., Staněk, K., 2007 Integrácia fotovoltaických systémov do<br />
budov, http://www.asb.sk/stavebnictvo/technologie/integracia-fotovoltaickych-systemov-do-budov-1198.html,<br />
31. 3. 2009<br />
Henze, A., Hillebrand, W. 2000 Elektrický proud ze slunce, Fotovoltika v praxi. HEL.<br />
2000<br />
Mapky na stranách 14-15 dodala spoločnosť GeoModel, s.r.o.<br />
Zaujímavé internetové zdroje informácií:<br />
European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF) – www.estif.org.<br />
Energy Information Administration: http://www.eia.doe.gov/<br />
Slovak RE Agency http://www.skrea.sk/<br />
Slovenská inovačná a energetická agentúra SIEA, www.siea.gov.sk<br />
Snímky a grafické podklady z Wikipédie (sk.wikipedia.org alebo www.wikimedia.<br />
org): Kristina Walter, de:Freedom_Wizard, AndrewBuck, F5ZV, ChNPP, KVDP, Rainer<br />
Lippert., Stephan Kambortaki<br />
70 71