Mať možnosť vyrábať si sám elektrickú energiu láka mnohých majiteľov rodinných domov a chát, avšak mnohí sa potýkajú s nedostatkom financií na dobrú a výkonnú elektráreň. Alebo majú malú či nevhodne orientovanú strechu, na ktorú sa dostatočný počet panelov nezmestí. Je možné aj tak vlastnú elektrinu vyrábať a zmysluplne využívať v domácnosti?

V zásade nie je problém vyrábať elektrinu zo slnka, ale problém môže byť získať dostatočné množstvo elektrickej energie tak, aby bola použiteľná v domácnosti. Teda aby nebola obmedzovaná prevádzka elektrospotrebičov, aby netrpel komfort domácnosti a aby úspory na platbách za energiu boli reálne a dosiahnuteľné.

Pričom pod pojmom „dostatočné množstvo“ rozumieme jednak schopnosť elektrárne napájať spotrebiče potrebnú dobu ale aj schopnosť elektrárne zásobovať elektrinou spotrebiče s určitým príkonom. Uvediem pre názornosť príklady.

Ak máme elektrický bojler so špirálou 2000 W, tak elektráreň s meničom o maximálnom výkone 1000 W nebude schopná zohriať vodu. Respektívne v prípade odporových spotrebičov (bojler, olejový radiátor a podobne) to menič „potiahne“ , len všetko pôjde na nižší výkon, teda menej tepla, dlhšie zohrievanie. A trvalé zaťažovanie meniča, čo mu na životnosti nepridá. Elektrospotrebiče s elektromotormi sa pravdepodobne ani nerozbehnú so slabším meničom a ak áno, pri záťaži sa menič vypne na preťaženie.

Podobná situácia nastane, ak máme síce dostatočne výkonný menič na 230V aj s rezervou, ale elektráreň nedokáže poskytnúť príslušnú energiu. Darmo menič dá 2 kW do cirkulára, keď sám dostane len 1000 W z elektrárne, na tom dosky nenarežete.

Ďalší problém „slabej“ elektrárne je, že síce menič dá 2 kW, lebo má na to „šťavu“ ale nie dve hodiny, koľko treba na upečenie kuraťa v elektrickej rúre, takže obed si nepripravíte, a nedopečené kura jesť nechcete.

Aký kompromis batérií a panelov?

Z predchádzajúceho textu je jasné, že fotovoltickú elektráreň je potrebné navrhovať s ohľadom na spotrebiče, ktoré zamýšľate ňou napájať. Pritom vôbec nemusí byť pravidlom, že FVE musí napájať celú domácnosť. Ako v ostatných článkoch aj v tomto predpokladáme, že uvažujeme o ostrovnej solárnej elektrárni, bez pripojenia k distribučnej sieti, ktorá vám len komplikuje život. A bez ohľadu na propagačné materiály dodávateľov dotačných FVE alebo distribučných spoločností elektrickej energie, nedotačná ostrovná elektráreň alebo pripojenie len časti vašich objektov na vašu elektráreň vôbec nie je protizákonné.

Máte priestor na dostatok solárnych panelov

Strecha nemusí byť otočená len na juh, aby dávala dosť výkonu. Aj juhovýchod či juhozápad sú dobrou pozíciou, ideálna je kombinácia východ, juh a západ. Vtedy elektráreň, za predpokladu, že svieti, vyrába takmer celý deň. Ak je ráno zamračené a popoludní jasno, východ nedá veľa, zato juh a západ to potiahne. A naopak. Takže celková denná výroba môže byť viac, ako len panely otočené na juh.

Pričom dostatok panelov môže znamenať dostatok energie pre elektráreň. Slovko môže je dôležité, lebo to vždy nemusí byť tak. Výkon panelov závisí od osvetlenia, teda intenzity slnečného žiarenia, uhla a sklonu panelov voči slnku a tiež od hustoty oblačnosti a teploty vzduchu. Takže skupina dvadsiatich panelov povedzme 500 Wp individuálneho výkonu môže znamenať 10 000 W výkonu, ale len v ideálnych podmienkach. V praxi bude výkon zostavy kolísať niekde medzi 8 kW a 1 kW. A to ako v rámci jednotlivých mesiacov, tak kľudne aj v rámci jedného dňa. Záleží od aktuálneho počasia.

Takže za slnečného dňa môžete prevádzkovať so silným meničom všetky elektrospotrebiče v domácnosti a nebude problém ani s nedostatkom teplej vody ani s nedopečeným kuraťom. Keby aj náhle prišiel oblak, za pár minút je preč a krátkodobý pokles výkonu z panelov vykryje pripojený akumulátor. Ktorý nemusí byť veľký, keďže panely dávajú po väčšinu roka dostatočný výkon už od rána až do súmraku.

Keď je však oblačný deň a výkon panelov redukovaný, je potrebné zvážiť poradie zapínaných spotrebičov a najmä ich súčasný beh. Opäť príklad. Bežná automatická práčka po naplnení a zapnutí najprv zohrieva vodu v práčke, najčastejšie špirálou s príkonom 2000 W. A po zohriatí vody už len perie a pláka, na čo potrebuje príkon od 100 do 400 W. Ak si popri tom chcete uvariť kávu pomocou rýchlovarnej kanvice, ktorých príkony bývajú 2 kW, ale nezriedka aj 3 kW, tak by ste mali radšej počkať, kým práčka vodu zohreje. Kedy to bude, sa časom naučíte odhadovať, ale na začiatok vám pomôže monitoring, ktorý je súčasťou každej elektrárne. Nemusíte pozerať na „budíky“ priamo pri elektrárni, stačí v aplikácii na mobile alebo na tablete na stene v kuchyni, aby ste lepšie využívali svoju elektráreň a jej energiu bez plytvania aj bez preťažovania. Takisto s pečením koláča v elektrickej rúre by ste mali počkať, až sa dovarí obed na elektrickom variči, ak ho nevaríte na plynovom.

Ak nie je dosť miesta na inštaláciu solárnych panelov, potom máte jedinú možnosť.

Dostatočne veľký akumulátor FVE

Dosť energie pre menič a na naň pripojené elektrospotrebiče v domácnosti môže pochádzať aj z akumulátora. Výhoda takejto výroby elektrickej energie je to, že nezáleží na tom, či slnko svieti alebo nie. Teda je jedno, či je jasný deň alebo daždivo, prípadne či je noc. Dostatočne nabitý akumulátor poskytne dosť energie. Veľkosť akumulátora záleží od dvoch parametrov.

Aký veľký prúd má poskytovať

Teda aký výkon požadujeme od meniča pre spotrebiče. Parametrom je veľkosť prúdu z akumulátora dodávaného voči kapacite akumulátora. Čím je akumulátor menší a prúd väčší, tým horšie pre akumulátor, hoci sa vybíjací prúd môže nachádzať v rozmedzí udávanom výrobcom akumulátora. Malý akumulátor pri väčšom prúde sa zohrieva, tým rastie jeho vnútorný odpor a znižuje schopnosť dodávať prúd aj sa takto znižuje efektívna kapacita, teda výdrž akumulátora dodávať prúd do meniča. Čo je však najhoršie, výrazne to ovplyvňuje životnosť akumulátora. Jednoduchým zdvojnásobením jeho kapacity môžete napríklad dosiahnuť nie len predĺženie doby, počas ktorej dodáva prúd, ale aj predĺžiť jeho životnosť kľudne na päťnásobok pôvodnej hodnoty. A teda nemusíte meniť malý drahý akumulátor po troch rokoch jeho preťažovania, ale až po pätnástich jeho bežného používania. Za dvojnásobok ceny.

Ako dlho má prúd poskytovať

Teda ako dlho má akumulátor vydržať napájať menič pre domácnosť pri štandardnom využívaní elektrospotrebičov. Pri malom akumulátore a nejakom štandardnom počte solárnych panelov sa vám môže ľahko stať, že popoludní po návrate z práce zapnete spotrebiče v kuchyni aj kúpeľni, menič a akumulátor sú schopní energiu dodávať, ale po dvoch hodinách je po nej, baterka je takmer vybitá. Ale už je večer a panely zo strechy do elektrárne už nedodávajú žiadnu elektrinu. Čo teraz? Aj napriek investícii do svojej fotovoltickej elektrárne naďalej nakupujete elektrinu od dodávateľa.

Takže veľkosť akumulátora je potrebné dimenzovať na základe toho, aké spotrebiče a po ako dlhý čas má napájať. Niektoré malé elektrárne sú projektované tak, aby akumulátory boli schopné napájať domácnosť od súmraku do svitania, lebo sa počíta s ich opätovným nabíjaním z panelov po východe slnka. No ak ráno bude pršať? Preto niektorí majitelia elektrární osadzujú akumulátory takej veľkosti, aby vydržali napájať domácnosť dve noci a jeden deň medzi nimi s nepriaznivým počasím. A ak chcete „byť za vodou“, tak by ste mali zvládnuť tri takéto dni alebo, s úsporným opatrením v domácnosti, aj päť dní. Samozrejme od jari do jesene, lebo v zime je slnka málo a sebestačnosť je v zime enormne drahá záležitosť.

No to stále nie sú všetky parametre minimálneho akumulátora.

Aby solárne panely akumulátor nezničili

Tak ako je potrebná minimálna kapacita akumulátora, aby nebol zničený maximálnym požadovaným prúdom meniča pri výrobe elektrického napätia 230V pre domácnosť, tak je potrebné počítať aj s rizikom poškodenia akumulátora či zníženia jeho životnosti priveľkým nabíjacím prúdom. Teda situáciou, kedy je na streche veľa panelov, ale v strojovni malý akumulátor. Len málo regulátorov nabíjania dokáže celkový výkon zo strechy obmedzovať podľa želania majiteľa elektrárne, aby neprebíjal akumulátor. Zároveň to ale môže znamenať zníženie celkového výkonu elektrárne, teda aj obmedzenie pre menič. A načo ste potom dávali na strechu toľko panelov?

Takže výpočtom z pohľadu vyššie uvedených troch limitov dôjdeme k najmenšej vhodnej kapacite akumulátora. Čo neznamená, že nemôžeme osadiť väčšiu kapacitu. Technicky to ničomu nevadí, ani akumulátoru, ani meniču ani regulátoru s panelmi.

Optimálne riešenie FVE

Skutočne optimálne riešenie, aby vaša FVE dodávala elektrický prúd celej domácnosti 12 mesiacov do roka, 365 dní 24 hodín denne zrejme neexistuje. Respektívne neexistuje v rozumnom cenovom rozpätí. Je len málo solárnikov, ktorí majú elektrinu skutočne po celý rok, drvivá väčšina v zimných mesiacoch, hoci aj len pár dní v roku, elektrinu nakupuje od distribútora. Snehovú kalamitu, zasnežené panely, inverznú oblačnosť a iné prírodné úkazy nemožno vylúčiť a vtedy budete radi za 3% nominálneho výkonu z panelov. A réžia elektrárne, teda vlastná spotreba meniča, istenia a monitoringu môže hravo túto výrobu „zožrať“ pre seba, takže pre domácnosť toho veľa neostane.

Istým riešením je diverzifikovať nosiče energií. V lete môžete elektrinu využívať na varenie, pečenie, ohrev TÚV či bazéna, pohon klimatizácie a všakovakých civilizačných vymožeností, no s blížiacim sa zimným slnovratom je dobré niektoré aktivity presunúť k iným zdrojom. Napríklad variť a piecť na dreve v sporáku. Kúriť plynovým kotlom. A správať sa z pohľadu spotreby elektriny úsporne. Po februári sa už môžete zase „rozšupnúť“ a prestať využívať plyn či drevo. Pretože dôležité nie je ušetriť na elektrine, ale mať celkové náklady na všetky energie v domácnosti nízke. A v tom môže byť aj menšia solárna elektráreň veľmi významná.