Fotovoltaika na rodinný dom – ako funguje, skúsenosti a aká je približná cena?

Fotovoltické solárne panely na rodinnom dome sú čoraz bežnejšie. Mnohí majitelia domov už využívajú fotovoltaiku pre domácnosti na zníženie účtov za elektrinu a zvýšenie energetickej nezávislosti. Ak zvažujete vlastnú fotovoltaiku, iste vás zaujíma, ako fotovoltaika funguje v praxi, aká je približná cena fotovoltaiky pre rodinný dom a aké sú reálne skúsenosti používateľov. V tomto článku sa pozrieme na všetky podstatné aspekty – od princípu fungovania, cez typy systémov (on-grid, off-grid, hybrid), ceny, až po dotácie, návratnosť investície a najčastejšie mýty

Ako funguje fotovoltaika na dome?

Fotovoltaický systém premieňa slnečné žiarenie na elektrickú energiu, ktorú môžete využiť vo svojej domácnosti. Základné komponenty takejto domácej fotovoltaickej elektrárne sú:

• Solárne panely: Fotovoltické (PV) panely umiestnené na streche alebo pozemku zachytávajú slnečné svetlo. Sú zložené z fotovoltaických článkov (najčastejšie kremíkových), ktoré pri dopade svetla generujú jednosmerný elektrický prúd (DC). Panely fungujú aj za čiastočne zamračenej oblohy – vyrobia menej energie, no úplne sa nevypnú. Výkon panelov sa udáva v kilowatt-peak (kWp), čo je maximálny výkon za ideálnych podmienok. V našich podmienkach vyrobí 1 kWp panelov približne 1 000 – 1 100 kWh elektriny ročne, v závislosti od regiónu, orientácie a sklonu panelov (na juhu Slovenska a pri ideálnom sklone to môže byť aj okolo 1 200 kWh).
• Menič napätia (invertor): Solárne panely dodávajú jednosmerný prúd, ktorý však bežné domáce spotrebiče nedokážu priamo využiť. Invertor preto konvertuje jednosmerný prúd (DC) na striedavý prúd (AC) s parametrami 230 V/50 Hz, ktorý je kompatibilný s našou elektrickou sieťou a spotrebičmi. Ide o „srdce“ celého systému – moderné meniče zároveň riadia chod elektrárne, monitorujú výrobu a spotrebu, a pri hybridných systémoch aj manažujú nabíjanie/vybíjanie batérií. Invertor býva najviac namáhaný komponent, životnosť kvalitných meničov je obvykle 10–15 rokov (výrobcovia často poskytujú základnú záruku 5–10 rokov, s možnosťou predĺženia).
• Batéria (pri hybridných/off-grid systémoch): Voliteľnou súčasťou fotovoltaiky je úložisko energie – najčastejšie lítiová batéria s kapacitou rádovo niekoľko kWh. Batériové úložisko umožňuje uchovať prebytočnú solárnu energiu vyrobenú cez deň a využiť ju neskôr (napr. večer alebo v noci, keď panely nevyrábajú). V on-grid systémoch batéria zvyčajne nie je prítomná (prípadne je veľmi malá len na krátkodobé vyrovnávanie výkyvov), kým v hybridných systémoch je kľúčovým prvkom.
• Montážna konštrukcia a elektroinštalácia: Panely musia byť bezpečne upevnené – na šikmých strechách sa montujú na hliníkové nosné lišty kotvené do krovu, na plochých strechách často na zaťažené konštrukcie (bez nutnosti prerazenia hydroizolácie). Súčasťou dodávky býva aj všetka kabeláž, ističe, rozvádzač a prepäťové ochrany potrebné na bezpečnú prevádzku. V rámci inštalácie sa tiež zvyčajne mení aj elektromer za štvorkvadrantný (ak preteká elektrina do distribučnej siete to je zodpovednosť príslušného prevádzkovateľa distribučnej sústavy) a zapojí sa inteligentný merač (smart meter) na meranie výroby a dodávky.

Princíp fungovania: Počas slnečného dňa panely generujú elektrinu. Tá primárne napája spotrebiče v dome (svetlá, chladnička, elektronika, čerpadlá, atď.). Všetko, čo panely vyrobiť nedokážu (napríklad ráno alebo večer, keď je výkon nižší), si domácnosť automaticky doberie zo siete od distribučnej spoločnosti. Naopak, ak panely vyrábajú viac, než momentálne v dome spotrebujete, prebytočná elektrina odteká do distribučnej siete (v on-grid režime) alebo do batérie (v hybridnom režime). Distribučná sieť tak v podstate slúži ako záložný zdroj alebo „virtuálna batéria“ – odoberiete z nej energiu, keď slnko nesvieti, a dodáte do nej prebytky počas silného slnka. Je dôležité vedieť, že on-grid fotovoltika nefunguje počas výpadku siete – ak by vypadla verejná elektrina (blackout), on-grid invertor sa z bezpečnostných dôvodov automaticky vypne, takže hoci máte panely, počas výpadku by ste nemali elektrinu. Tomu sa dá predísť práve použitím hybridného systému s batériou a záložným režimom.

On-grid, off-grid a hybridné systémy – aký je medzi nimi rozdiel?

Pri návrhu solárneho systému pre rodinný dom je kľúčové zvoliť správny typ zapojenia. Rozlišujeme tri základné kategórie: on-grid (sieťový), off-grid (ostrovný) a hybridný systém. Líšia sa v pripojení na distribučnú sieť a v použití batérií:

• On-grid fotovoltický systém (sieťový): Je to najbežnejšie riešenie fotovoltaiky pre domácnosti. Systém je pripojený k verejnej elektrickej sieti a neobsahuje batériu. Elektrina z panelov sa cez invertor priamo spotrebúva v domácnosti, prebytky automaticky odchádzajú do siete. Keď panely nevyrábajú (napr. v noci), dom čerpá elektrinu zo siete ako zvyčajne. Výhodou on-grid systému je relatívne nižšia cena a jednoduchšia inštalácia (neplatíte za batérie a drahší hybridný menič). Nevýhodou je, že nefunguje pri výpadku prúdu a že prebytky odovzdávate do siete často bez finančnej náhrady alebo len za minimálnu výkupnú cenu (záleží od podmienok vášho dodávateľa elektriny). Mnoho dodávateľov v SR zatiaľ neumožňuje efektívne „predávať“ malým domácim elektrárňam elektrinu do siete, takže cieľom on-grid systému je hlavne maximalizovať vlastnú spotrebu vyrobenej energie. To dosiahnete vhodným dimenzovaním elektrárne a prispôsobením spotreby – napríklad spúšťaním práčky, umývačky riadu či ohrevu vody v bojleri počas obeda, keď je výroba na maxime. Správne navrhnutý on-grid systém vám pokryje značnú časť ročnej spotreby elektriny a zvyšok doberiete zo siete.

Pre rodinné domy s prístupom k sieti je on-grid najpopulárnejšia voľba. Je ideálna, ak chcete znížiť účty za elektrinu s čo najnižšou počiatočnou investíciou. V praxi dnes väčšina inštalácií na rodinných domoch funguje práve on-grid. Cena on-grid fotovoltaiky je nižšia než pri hybridnom systéme, keďže neplatíte za batérie. Ak však uvažujete aj o zálohe pri výpadkoch, alebo chcete uložiť prebytky na neskôr, oplatí sa zvážiť hybrid.

• Off-grid fotovoltický systém (ostrovný): V off-grid režime nie je dom vôbec pripojený k distribučnej sieti. Celý objekt je napájaný výlučne z fotovoltiky – cez deň priamo z panelov, a keď nesvieti slnko, tak z batérií. Tento systém teda vyžaduje vysokokapacitné batérie, ktoré udržia domácnosť v chode cez noc a počas viacdňového zlého počasia. Off-grid invertor (alebo kombinácia invertora a samostatného regulátora nabíjania) riadi tok energie medzi panelmi, batériami a spotrebičmi. Ak sú batérie prázdne a slnko nesvieti, domácnosť zostane bez elektriny – preto off-grid majitelia často majú aj záložný generátor (napr. benzínovú alebo naftovú elektrocentrálu) pre núdzové situácie.

Pre koho má off-grid zmysel? Úprimne, na miestach kde existuje prípojka na sieť, sa ekonomicky off-grid neoplatí. Batérie a celý systém by museli byť predimenzované na najhoršie prípady (dlhé zimné obdobie bez slnka), čo výrazne zvyšuje náklady a tiež priebežné starosti (batérie majú obmedzenú životnosť, vyžadujú údržbu a občasnú výmenu). Off-grid riešenie sa hodí najmä pre odľahlé objekty bez elektrickej prípojky – napríklad horské chaty, odľahlé chalupy, alebo ak chcete byť úplne nezávislí „za každú cenu“. Pre bežný rodinný dom so sieťou by off-grid fotovoltaika znamenala neúmerne vysokú investíciu a riziko, že v nepriaznivých podmienkach nebude pokrývať spotrebu. Väčšina domácností preto volí radšej on-grid alebo hybridný systém, prípadne menší ostrovný systém používajú len na špecifický účel (napr. samostatné panely iba na ohrev vody v bojleri či bazéne – to je tiež forma ostrovného systému, ktorá však nezasahuje do elektroinštalácie domu).

• Hybridný fotovoltický systém (kombinovaný): Hybrid kombinuje to najlepšie z on-grid aj off-grid sveta. Dom je pripojený k sieti, ale zároveň má k dispozícii batériové úložisko. Kľúčovým prvkom je hybridný menič, ktorý zvláda inteligentne distribuovať energiu:
  – Počas slnečného dňa: Panely napájajú dom a nabíjajú batériu; až keď je batéria plne nabitá a stále je prebytok, tak ide do siete (prípadne sa dá prebytok využiť na ohrev vody, bazéna a pod., aby sa do siete posielalo minimum).
  – Večer alebo v noci: Keď panely nevyrábajú, domácnosť čerpá energiu z batérie, takže môže bežať na solárnu energiu aj po západe slnka.
  – Ak je batéria vybitá: Ak by sa batéria vyčerpala (napr. nadránom) a panely ešte nevyrábajú, systém sa plynulo prepne a dom čerpá elektrinu zo siete. Keď potom opäť výjde slnko, začne najprv napájať dom a dobíjať batériu.
  
  Výhodou hybridného systému je vyššia miera sebestačnosti – viete využiť výrazne väčšiu časť solárnej energie, ktorú si vyrobíte, lebo ju neodovzdáte do siete ale uskladníte. Zároveň pri výpadku elektriny fungujete ďalej (hybridné meniče majú tzv. back-up režim, ktorý pri odpojení verejnej siete izoluje dom a napája ho z batérií a panelov). Nevýhodou sú vyššie náklady – batérie sú drahé a aj samotný hybridný menič stojí viac než bežný on-grid menič.

Odporúčanie: Hybridný fotovoltický systém je ideálny, ak máte rozpočet na vyššiu investíciu a chcete dosiahnuť maximálnu nezávislosť od dodávateľa elektriny. Uvažujte nad ním, ak napríklad často vypadáva elektrina vo vašej lokalite a potrebujete záložný zdroj, alebo ak väčšinu energie spotrebujete mimo denného svetla (typicky večer, v noci – vtedy batéria pomôže pokryť túto spotrebu). Mnoho zákazníkov volí hybrid aj s výhľadom do budúcnosti – môžu začať napríklad bez batérie alebo s menšou batériou teraz a časom ju rozšíriť, keď ceny akumulátorov klesnú. Navyše, moderné trendy ako V2H (Vehicle-to-Home) v budúcnosti umožnia využívať na uskladnenie energie aj batériu elektromobilu – váš elektrický automobil tak môže slúžiť ako ďalšie úložisko pre domácu fotovoltaiku. Hybridný systém vám dáva flexibilitu na takéto prepojenia.

Pre väčšinu rodinných domov dnes odporúčame on-grid alebo hybridné riešenie. Ak máte sieťovú prípojku, off-grid nedáva ekonomický zmysel (iba v špeciálnych prípadoch). On-grid fotovoltika pokryje bežné potreby a je najdostupnejšia. Ak však rozpočet dovoľuje, hybridná fotovoltaika je perspektívne riešenie do budúcnosti – poskytne vám čiastočnú nezávislosť a lepšie využitie solárnej energie, čo oceníte pri ďalšom raste cien energií.

Koľko stojí fotovoltaika pre rodinný dom? (Priemerné náklady a dotácie)

Cena domácej fotovoltaiky závisí od jej veľkosti (počtu a kvality panelov), typu systému (on-grid vs. hybrid), použitých technológií a náročnosti inštalácie. V súčasnosti sa cena kompletného on-grid systému na kľúč pre rodinný dom pohybuje približne v týchto rámcoch:

• Menší systém (~3 kW): približne 2500 € – 4000 € po odpočítaní štátnej dotácie pre domácnosť.
• Stredný systém (~8 kW): okolo 3500 € – 5000 € (orientačne) s dotáciou.
• Väčší systém (~ 10 kW): zhruba 5300 € – 10 000 € celková cena po uplatnení dotácie.

Uvedené sumy sú orientačné a platia pre on-grid systémy bez batérií. Ako reálny príklad: 8 kW on-grid fotovoltika na kľúč (cca 19 kusov monokryštalických panelov, menič 8 kW) môže stáť u nás od 3305€ (podľa konkrétnych podmienok montáže) po odrátaní dotácie.

A čo hybridné systémy s batériou? Tam treba počítať s vyššími nákladmi. Batériové úložisko s kapacitou napríklad 10 kWh môže stáť ďalších 3 700 – 4 000 € navyše. Kompletný 10 kW hybridný systém bez batérie po odrátaní dotácie môže stáť u nás od 5 015 €.

Zhrnuté, hybridná fotovoltaická elektráreň prináša väčší komfort a pripravenosť. Aj keď dnes nemusíte naplno využiť všetky jej možnosti, zajtra sa môžu hodiť. Mnoho klientov ATA Green, s.r.o. preto volí hybridné invertory aj v prípadoch, že zatiaľ batériu neinštalujú – majú tzv. “battery-ready” systém, ktorý funguje ako on-grid, ale v budúcnosti k nemu jednoducho doplnia akumulátor.

Aké typy solárnych panelov odporúčame (a výhody bifaciálnych panelov)

Na trhu je množstvo značiek a druhov fotovoltických panelov. Pre bežného zákazníka môžeme panely rozdeliť podľa technológie na monokryštalické, polykryštalické a tenkovrstvé. Drvivá väčšina moderných inštalácií dnes využíva monokryštalické solárne panely – tie typicky spoznáte podľa rovnomerne tmavej (čiernej alebo tmavomodrej) farby buniek. Monokryštalické panely majú vysokú účinnosť (15–22%) a dlhú životnosť. Polykryštalické (svetlejšie modré, s „kryštálikovou“ textúrou) boli populárne pred pár rokmi pre nižšiu cenu, ale dnes už monokryštalické vďaka pokroku zlacneli natoľko, že poly sa takmer nepoužívajú – pri rovnakom výkone majú väčší rozmer a o trochu nižšiu účinnosť. Tenkovrstvé panely (napr. z telúr-cadmia alebo amorfného kremíka) sa na rodinné domy dávajú veľmi zriedka – využívajú sa skôr v špeciálnych prípadoch (napr. na fasádach, kde je integrovaný solárny fasádny panel, alebo na veľmi nekvalitne orientované plochy). Čiže voľba je v zásade mono vs. poly, a tu jasne vyhrávajú monokryštalické panely.

Pri monokryštalických paneloch existujú tiež rôzne technológie vylepšenia: PERC (pasivated emitter rear cell) – zvýšenie účinnosti pridaním odraznej vrstvy, half-cut (polovičné články) – panel je delený na dve polovice s paralelným zapojením, čím sa znižujú straty a lepšie zvláda tieňovanie, bifaciálne panely – a práve tie stoja za zmienku.

Bifaciálne solárne panely dokážu absorbovať svetlo z oboch strán panelu – z prednej (smerom k slnku) aj zo zadnej (odrazom od povrchu za panelom). Klasické panely majú zozadu nepriehľadnú fóliu, bifaciálne sú z oboch strán presklené a články sú viditeľné z oboch strán. Výhoda je zrejmá: ak dopadá svetlo aj odzadu (typicky odraz od zeme, strechy alebo steny), panel ho využije a vyrobí viac energie.

Odporúčanie panelov: V ATA Green, s.r.o. najčastejšie montujeme osvedčené monokryštalické panely od popredných výrobcov (Tier-1 kvalita). Pre bežné inštalácie na šikmých strechách s južnou orientáciou sú výbornou voľbou monofaciálne (jednostranné) panely s vysokou účinnosťou, pretože sú cenovo výhodnejšie a v týchto podmienkach aj tak zadná strana veľa svetla neuvidí. Bifaciálne panely radi odporučíme v prípadoch, keď to dáva zmysel – napríklad na ploché strechy, kde sa panely umiestnia na konštrukcie a pod nimi je svetlá hydroizolačná fólia (tam vedia získať pár percent výkonu naviac), alebo pri zemných inštaláciách (panely na zemi nad svetlým povrchom). Taktiež ak niekomu záleží na životnosti, sklo-sklo bifaciálny modul je veľmi robustný. Vždy však sledujeme pomer cena/výkon – ak bifaciálny panel stojí o dosť viac a prínos by bol len pár percent, možno bude rozumnejšie pridať jeden panel navyše než zaplatiť za bifaciálnu technológiu. Preto návrh typu panelov robíme individuálne.

Okrem technológie je dôležitá aj veľkosť a výkon panelov: dnes už bežne jeden panel má výkon 400–500 Wp. Na 5 kW elektráreň teda potrebujete cca 10–13 panelov. Pri starších 250 W paneloch by to bolo 20 panelov – čiže pokrok výkonu znižuje potrebný počet a plochu. Moderné panely majú štandardizovanú veľkosť okolo 1×1,7 metra (± pár cm), takže s tým treba rátať pri priestore na streche.

Záver

Ak ste sa dočítali až sem, pravdepodobne o fotovoltike vážne uvažujete. Na záver teda praktická rada: výber realizačnej firmy spravte s rozvahou. Hľadajte skúsenosti, referencie, pýtajte sa na detaily ponuky. Dobrá firma vám otvorene povie plusy aj mínusy, navrhne riešenie na mieru a postará sa o vás aj po montáži. Spoločnosť ATA Green, s.r.o. má bohaté skúsenosti v oblasti fotovoltiky pre rodinné domy aj firmy – radi zodpovieme vaše otázky a pomôžeme vám na ceste k vlastnej solárnej elektrárni. Fotovoltaika na rodinný dom dnes už nie je luxus, ale rozumná investícia, ktorá sa vám vráti v podobe nižších účtov a pocitu energetickej slobody. Nechajte slnko pracovať pre vás a pridajte sa k stovkám spokojných domácností, ktoré už využívajú energiu zo slnka vo svoj prospech!