fbpx

Ostrovní systémy: Nezávislost na elektrické síti0

Ostrovní systémy byly prvními typy fotovoltaických systémů, které se v České republice začaly při nástupu fotovoltaiky využívat. Co to jsou ostrovní systémy a jak fungují? Kde se nejlépe uplatní? Z jakých druhů ostrovních systémů si dnes můžete vybrat a co je potřeba k jejich instalaci?

Fotovoltaika je způsob získávání elektřiny z obnovitelného zdroje energie, v tomto případě ze slunečního záření. Existují dva základní způsoby užití fotovoltaiky v praxi: systémy nezávislé na rozvodné síti (grid-off), kterým se také říká ostrovní systémy, a systémy připojené k síti (grid-on). Na počátku vývoje fotovoltaických systémů v ČR stojí malé ostrovní systémy, které se využívaly v místech bez připojení k rozvodné síti (pro rekreační chaty či drobné elektrické spotřebiče např. k napájení měřících a komunikačních zařízení).

„Ke stavbě solární elektrárny je ideální sedlová střecha orientovaná na jih s možným odklonem na východ či západ cca 10–15 % a sklonem střechy 35–45 %.“

Ostrovní systémy jsou druhem fotovoltaické elektrárny, která není propojena s distribuční elektrickou sítí. Ostrovní provoz se využívá zejména na odlehlých místech, kam nevede elektrické vedení, nebo by zde zavedení elektrické přípojky bylo složité a ekonomicky náročné – často náročnější než pořízení samotné sluneční elektrárny – případně v mobilních instalacích (samoty, rodinné domky mimo inženýrské sítě, chalupy, karavany, jachty, horské chaty apod.).

Taková solární elektrárna funguje samostatně bez vnější elektrické sítě a vyrábí energii pouze pro spotřebu svého majitele. Čeho je zapotřebí k její instalaci? Kromě instalace fotovoltaických panelů (které převádějí sluneční energii na stejnosměrný elektrický proud) a regulátoru dobíjení, lze podle individuálních požadavků kladených na ostrovní systém nainstalovat další komponenty: akumulátory (ve variantách s akumulací), střídač (ve variantě vyrábějící  střídavé napětí 230 V). Protože žádná ze součástí elektrárny neobsahuje pohyblivé části, je taková fotovoltaická elektrárna prakticky bezúdržbová a její životnost se počítá na několik desítek let.

Ostrovní systémy nejsou propojeny s distribuční elektrickou sítí, fungují totiž samostatně
Ostrovní systémy nejsou propojeny s distribuční elektrickou sítí, fungují totiž samostatně

Ke stavbě solární elektrárny se využívají především vhodné střešní plochy. Instalace na střeše je nejvýhodnější i po stránce bezpečnosti, protože odpadají náklady na ostrahu elektrárny. Ideální je sedlová střecha orientovaná na jih s možným odklonem na východ či západ cca 10–15 % a sklonem střechy 35–45 %, avšak i elektrárna orientovaná na západ či východ se vyplatí. Vyrobí jen o 20 % méně energie než elektrárna orientovaná na jih.

Ostrovní systémy: Různé možnosti zapojení

V závislosti na tom, co od ostrovního systému očekáváte a potřebujete, existuje několik typů zapojení. Asi největší problém je rozdílná účinnost při různém osvitu slunce. U instalací připojených do sítě se tento problém řešit nemusí (vzhledem k prodeji přebytků), ale u ostrovních systémů nepřipojených do sítě je třeba volit tzv. střední cestu v poměru výkon – cena.

Z hlediska poměru výkon – cena mohou nastat dva případy:

1. den – noc: Řešením přebytku elektřiny je její akumulace do baterie.
2. léto – zima: Elektrárna se buď naprojektuje na letní osvit a tím se sníží její cena, avšak v zimě nebudete moci využít všechna zařízení co v létě (v některých případech to ani není potřebné, např. letní chaty, jachty apod.). A nebo se naprojektuje na zimní osvit, což radikálně navýší instalovaný výkon, který však v létě nebude využitý. A navýší také pořizovací náklady, neboť s rostoucím výkonem roste i cena.

Následující graf ukazuje závislost roční doby na výkonu:

 
Růžová – předpoklad výroby podle PV GIS na zkušební elektrárně
Zelená – skutečná výroba v roce 2009 na zkušební elektrárně

Typy ostrovních systémů

Ostrovní systémy lze instalovat v širokém rozmezí výkonů od malých instalací na zahradních chatkách až po velké instalace pro velké rodiné domy. Mohou být koncipovány na 12 nebo 24 V stejnosměrného napětí nebo na 230 V střídavého napětí.

Ostrovní systémy se tak dělí do následujících kategorií:

a) s přímým napájením (12/24 V) = nejlevnější a nejjednodušší systémy
Používají se tam, kde je potřeba mít funkční zařízení jen po dobu dostatečné intenzity slunečního záření. Jedná se pouze o propojení solárního modulu a spotřebiče; spotřebič pak funguje pouze v době dostatečného slunečního osvitu. Tento ostrovní systém se využívá např. pro čerpadlo na zavlažování, napájení ventilátorů k odvětrání uzavřených prostor atd. Fotovoltaický panel je zapojený přes regulátor napětí přímo na spotřebič 12/24 V.

 

b) s akumulací energie do baterie (12/24 V)
Používají se tam, kde je elektřina potřebná i v době bez slunečního osvitu Z tohoto důvodu mají tyto ostrovní systémy speciální akumulátorové baterie, konstruované pro pomalé nabíjení i vybíjení. Baterie skladuje elektrickou energii na dobu bez slunečního svitu. Optimální dobíjení a vybíjení baterie je zajištěno elektronickým regulátorem. Cena se v tomto případě navyšuje o akumulátory, ale tato varianta nabízí daleko větší komfort. Vzhledem k tomu, že v podstatě všechny domácí spotřebiče se dělají i ve variantě na 12/24 V (TV, lednička, vařič, varná konvice atd.), toto řešení zajistí poměrně vysoký komfort za rozumnou cenu.

 

c) s akumulací (230 V/50 Hz)
Podobná varianta jako předchozí, ale obsahuje navíc střídač. Cena se navýší právě o tento střídač. Střídač upraví stejnosměrný elektrický proud, vzniklý při fotovoltaickém jevu, na běžný střídavý proud s kmitočtem 50 Hz k napájení běžných síťových spotřebičů. Pokud je objekt vybaven elektrickými spotřebiči na 230 V, jeví se tato varianta jako rozumnější. Navíc může kombinovat napětí 12/24 V a 230 V.

Výběr a projektování ostrovního systému

Při výběru vhodného ostrovního systému je třeba především správně propočíst, kolik energie budete pro svoje spotřebiče potřebovat a podle toho dimenzovat kapacitu akumulátorů a počet použitých panelů. Velkou výhodou je, že na rozdíl od fotovoltaických elektráren zapojených do sítě lze ostrovní systémy prakticky libovolně v čase rozšiřovat a doplňovat (pokud je k dispozici dostatečná plocha pro fotovoltaické panely).

Při projektování a dimenzování výkonu ostrovního systému je tedy nutné vzít v potaz, kolik spotřebičů o jakém celkovém příkonu budete používat, kolik hodin denně a ve kterou roční dobu. Důležité jsou dvě hodnoty:
1. maximální příkon všech spotřebičů
2. celková denní spotřeba

Modelový příklad dimenzování potřebného výkonu

Spotřebič
Příkon [W]
Kusů
Doba provozu denně [hod]
Zářivkové svítidlo
16
2
2
LED svítidlo
1
1
3
TV 32 cm
50
1
3
Rádio
20
1
4

Celkový maximální příkon: 103 W
Celková denní spotřeba: 297 Wh

Doba provozu roční:
Výkon sluneční elektrárny spočítáte podle toho, zda bude provozována celý rok, či jen v létě. Jelikož doba osvitu v zimě klesá, musí se navýšit celkový výkon systému.

Doba provozu denní:
Někdy (zejména u chat) je požadován pouze víkendový provoz. V takovém případě může být nižší výkon panelů, ale větší akumulační kapacita baterií.

Ceny ostrovních systémů závisí na požadovaném výkonu a kapacitě akumulátorů. Na chatě, kde chcete o víkendech svítit a sledovat televizi 3 hodiny denně, vám může stačit systém v ceně kolem 20 000 Kč bez DPH. Systém pro velký rodinný dům může stát několik set tisíc.

O společnosti JOYCE ČR, s.r.o.

Firma JOYCE ČR, s.r.o., byla založena v roce 1996. Její divize JOYCE Energie se zaměřuje na pokročilé využívání energie slunečního záření s nasazením nejmodernějších dostupných technologií. Je autorizovaným distributorem špičkových fotovoltaických panelů značky ASEC pro Českou republiku a Slovensko. Navrhne vhodný grid-off (ostrovní) fotovoltaický systém s ideálním výkonem vzhledem k jeho časovému využití. Provádí instalace ostrovních systémů všech velikostí na klíč za použití kvalitních panelů ASEC s vysokou účinností a garancí na požadovaný výkon. Vyřídí také veškerou administrativu. Na realizacích spolupracuje se svými prověřenými partnery s působností po celém území ČR a SR. JOYCE ČR, s.r.o., divize JOYCE Energie, zajišťuje i komplexní realizace grid-on solárních elektráren, zejména střešní instalace různých velikostí, od rodinných domků po velké výrobní haly. Dosud zrealizovala a dodala komponenty pro fotovoltaické elektrárny o celkovém výkonu více než 12 MWp.

Více informací najdete na stránkách www.joyce-energie.cz

Profilový obrázek

Autor: Komerční sdělení