Slnko k službám

Andrej Fáber, Igor Iliaš a kolektív
Slnko k službám
Slnko
k službám
možnosti využitia slnečnej energie
Slnko
k službám
možnosti využitia slnečnej energie
ISBN 798-80-969646-1-1
Andrej Fáber, Igor Iliaš a kolektív

Energetické centrum Bratislava
Slnko
k službám
Možnosti využívania slnečnej energie
2010

ÚVOD
Človek už dávno zistil, že žiarivé slnko prispieva k dobrej nálade. Nebude trvať dlho,
kým sa mnohým zlepší nálada zistením, že pekný slnečný deň im práve ušetril časť
peňazí alebo dokonca finančne prispel do ich rozpočtu pri získavaní energie. Slnko ako
elegantný finančný zdroj bude stále viac a viac žiadané.
Nároky na spotrebu energie neustále rastú. Prináša to so sebou daň v podobe nepriaznivých
dôsledkov na životné prostredie. Stále dôraznejšie sa ozývajú hlasy, ktoré
vyzývajú k energetickým úsporám a k hľadaniu alternatív k tradičnému spôsobu prípravy
teplej vody, tepla či výroby elektriny. Veľký potenciál sa skrýva v domácnostiach.
A práve slnko ako nevyčerpateľný zdroj nám ponúka takúto možnosť. Ako získať teplo
a elektrinu, za ktoré vám nikto nepošle faktúru a ktorých využívanie nemá negatívny
vplyv na životné prostredie, vám poradí táto publikácia.
Dnes je na trhu k dispozícii široký výber aplikácií, ktoré umožňujú vhodne využiť energiu
zo slnka. Cieľom tejto knihy je poukázať na časť z nich so zameraním na rodinné
domy a sčasti aj verejný a súkromný sektor.
V slovenských klimatických podmienkach je dôležité mať stále na zreteli, že využitie
slnečnej energie je len alternatívnym zdrojom. To znamená, že pre plné pokrytie potreby
energie je nutná kombinácia s iným zdrojom. Napriek tomu sa využitie slnečnej
energie stáva dynamicky rozvíjajúcou oblasťou a o jej prínose k ochrane životného
prostredia sa nedá pochybovať.
Licenčná poznámka:
Táto publikácia vyšla s podporou verejných zdrojov a preto považujeme za prirodzené,
že jej obsah je na nekomerčné účely k dispozícii každému, kto knihu korektne uvedie
ako zdroj informácií. Výnimkou sú ilustrácie; ich autori si vyhradzujú niektoré alebo
všetky práva.
Túto publikáciu ste mohli dostať k dispozícii od Energetického centra Bratislava alebo
partnerov, ktorí sa na jej vzniku podieľali. Ktokoľvek iný vám ju dáva, sa snaží len priživiť
na našom dobrom mene a na našej práci. Buďte pri komunikácii s takýmto „podnikateľom“
veľmi opatrní.
Publikácia je rozdelená do dvoch hlavných častí. Prvá časť sa venuje solárnej technike
– získavaniu tepla zo slnka, druhá fotovoltike – výrobe elektrickej energie. V závere sa
dozviete o podporných finančných a dotačných mechanizmoch aj o súčasnej legislatíve
v oblasti obnoviteľných zdrojov energie, medzi ktoré slnečná energia patrí.
Publikácia je súčasťou projektu PALISOL (Propagácia a aplikácia solárnych systémov
v zdravotníckych zariadeniach), ktorý je spolufinancovaný z Finančného
mechanizmu Európskeho hospodárskeho spoločenstva, Nórskeho finančného
mechanizmu a štátneho rozpočtu Slovenskej republiky.
Autori: Igor Iliaš, Andrej Fáber a kol.
Vydalo: Energetické centrum Bratislava v roku 2010
Zodpovedný redaktor: Vojtech Hollan
Grafická úprava: Filip Jánoš
ISBN 798-80-969646-1-1
Kontakt: Energetické centrum Bratislava, Ambrova 35, 831 01 Bratislava
tel.: 02 / 593 000 91, fax: 02 / 593 000 97, e-mail: office@ecb.sk, www.ecb.sk
Ing. Andrej Fáber, Energetické centrum Bratislava

OBSAH
Použité skratky, jednotky a pojmy 7
Definície použitých pojmov 8
SLNEČNÁ ENERGIA 10
Slnečné žiarenie 11
VYUŽÍVANIE SLNEČNEJ ENERGIE 13
Dôvody pre využitie 13
KLIMATICKÉ PODMIENKY SLOVENSKA 13
Spôsoby pasívneho využívania slnečnej energie 16
SOLÁRNY TRH VO SVETE, EurÓPSKEJ ÚNII A NA SLOVENSKU 19
Situácia vo svete 19
Situácia v Európskej únii 19
Situácia na Slovensku 21
História 21
Súčasnosť 21
TEPELNÉ SOLÁRNE SYSTÉMY 22
Komponenty tepelných solárnych systémov 23
Slnečné kolektory a absorbéry 23
Bojlery na teplú vodu 27
Potrubné rozvody 28
Expanzné nádoby 28
Obehové čerpadlá 28
Regulácia 28
Spotreba energie v domácnosti 29
Úspory 29
MONTÁŽ SOLÁRNEHO ZARIADENIA 29
Kritériá výberu vhodného typu kolektorov 30
Dimenzovanie 30
Príprava teplej vody 31
Podpora vykurovania budov 32
Ohrev vody v bazénoch 32
Priemyselné teplo 32
Umiestnenie a orientácia kolektorov 32
Spôsoby upevnenia kolektorov 33
Obsluha a údržba solárneho systému 34
Plusy solárnych systémov 34
Slabé stránky systémov využívajúcich tepelnú slnečnú energiu 35
EKONOMICKÉ ZHODNOTENIE SYSTÉMOV 36
Návratnosť investície 36
Modelový príklad - návratnosť v porovnaní s elektrickým ohrevom vody 37
PRÍKLADY VYUŽÍVANIA SOLÁRNEJ ENERGIE 38
Rodinný dom v Bratislave 38
Energeticky úsporný rodinný dom na strednom Slovensku 39
Využívanie slnečnej energie v komunálnej energetike 42
Sídlisko Hliny v Žiline 42
Bytový dom v Šali 43
Ekocentrum Drieňok, Teplý Vrch 44
Využívanie slnečnej energie v priemyselnej sfére 45
Priemyselná budova v Žiari nad Hronom 45
Solárny systém na bitúnku v Rimavskej Sobote 45
Palisol - Slnečná energia v zdravotníckych zariadeniach 46
DODÁVATEĽSKÉ FIRMY SOLÁRNYCH SYSTÉMOV NA SLOVENSKU 47
FOTOVOLTIKA 48
Fotovoltika všeobecne 48
Materiály použité na výrobu fotovoltických článkov 49
KOMPONENTY FOTOVOLTICKÝCH SYSTÉMOV 52
Solárne panely 52
Invertor (DC/AC striedač, menič) 52
Rozvádzač NN pre pripojenie do elektrickej siete 52
Montážny a kotviaci materiál 52
TYPY INŠTALÁCIÍ 53
Systémy pripojené k sieti, „on-grid“ 53
Ostrovné systémy, „off -grid“ 53
Slnečná elektráreň 53
Solárne koncentračné termické elektrárne 54
Integrácia fotovoltických systémov do budov 54
Spôsoby začlenenia 54
Plánovanie systému 55
Koľko to stojí? 56

Možnosti využívania slnečnej energie
PRÍKLADY VYUŽÍVANIA FOTOVOLTIKY 57
Fotovoltická elektráreň na streche spoločnosti Solar-NED, s.r.o. 57
Fotovoltická elektráreň na streche fary v Novej Lesnej 59
Fotovoltická elektráreň na streche organizácie UNDP v Bratislave 60
Fotovoltická elektráreň na streche Matematicko - fyzikalnej fakulty UK 61
FIRMY ZAOBERAJÚCE SA FOTOVOLTIKOU NA SLOVENSKU 64
MOŽNOSTI FINANCOVANIA 65
Komerčné financovanie 65
Grantové prostriedky 66
Štrukturálne fondy EÚ 66
Prehľad štrukturálnych fondov pre investičnú pomoc pri výstavbe OZE 66
Environmentálny fond 68
LEGISLATÍVA 69
Zákon č. 309/2009 Z. z. o podpore OZE a VÚ-KVET 69
Skratky
Novela Zákona o energetike 656/2004 Z. z. 142/2010 Z. z. 70
POUŽITÉ SKRATKY, JEDNOTKY A POJMY
DPH – daň z pridanej hodnoty
EÚ – Európska únia
FV – fotovoltika, fotovoltický
NN – nízke napätie
OZE – obnoviteľné zdroje energie
UK – Univerzita Komenského
Jednotky
predpona značka násobok
Kilo k 10 3
Mega M 10 6
Giga G 10 9
Tera T 10 12
Peta P 10 15
Eta E 10 18
Jednotky SI
veličina jednotka značka prevod
výkon Watt W 1W = 1J/s
práca Joule J 1J = 1Nm
energia Joule J 1J = 1Ws
množstvo tepla Wattsekunda Ws 1Ws = kg.m 2 /s
energia Kilowatthodina kWh 1kWh = 3,6 MJ
tlak Pascal Pa 1Pa = 1N/m 2
K
MW e
MW t
Kelvin
Megawatt (inštalovaný elektrický výkon)
Megawatt (inštalovaný tepelný výkon)
7

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Definície použitých pojmov
Energia | (označovaná ako E) je vo fyzike schopnosť fyzikálnej sústavy konať prácu
(W), čiže práca uložená vo fyzikálnej sústave. Inými slovami je to miera všetkých foriem
pohybu hmoty.
Obnoviteľné zdroje energie (OZE) | efektívne využívajú prírodné zdroje ako slnečné
žiarenie, vietor, dážď, morské vlny a geotermálne teplo, ktoré sa prirodzene obnovujú.
Technológie obnoviteľných zdrojov energie zahŕňajú slnečnú energiu, energiu vetra,
energiu vody, biomasu a napokon v doprave biopalivá.
Energetický zisk | množstvo energie získanej z daného systému za určité časové
obdobie, teda vykonaná práca, väčšinou sa udáva v kWh za rok.
Energetická účinnosť | energetická účinnosť slnečného kolektora je definovaná ako
pomer intenzity tepelného toku odoberaného z kolektora k príkonu, t. j. intenzite slnečného
žiarenia dopadajúceho na priehľadný kryt kolektora. Energetická účinnosť je
jednoznačne určená veľkosťou optických strát, ktoré sú prakticky nezávislé od teploty
a veľkosťou tepelných strát (smerom do okolia kolektora), ktoré sú závislé od rozdielu
teplôt povrchu absorbéra a vzduchu v okolí kolektora.
Slnečné žiarenie | slnečné žiarenie obsahuje elektromagnetické žiarenie s rôznymi
vlnovými dĺžkami. Pre aktívne využívanie slnečnej energie je dôležitá časť spektra približne
od 0,3 do 3 µm. Slnečné spektrum zahŕňa malý podiel ultrafialového žiarenia
(0,28 – 0,38 µm), ktoré je pre ľudské oko neviditeľné a predstavuje asi 2 percentá spektra.
Viditeľné svetlo má vlnové dĺžky od 0,38 do 0,78 µm a predstavuje asi 49 percent
spektra. Zvyšok tvorí infračervené žiarenie s vlnovými dĺžkami 0,78 – 3,0 µm.
Svetlo | svetlo je elektromagnetické žiarenie, ktoré je vďaka svojej vlnovej dĺžke viditeľné
ľudským okom. Tri základné vlastnosti svetla (a elektromagnetického vlnenia
vôbec) sú svietivosť (amplitúda), farba (frekvencia) a polarizácia (uhol vlnenia).
Lom svetla | v rôznych prostrediach sa svetlo šíri rôznou rýchlosťou. Keď svetlo prechádza
rozhraním medzi takýmito dvomi rôznymi prostrediami, spomaľuje sa (alebo
zrýchľuje) a podlieha lomu.
Optická účinnosť | je maximálna účinnosť kolektora, keď sa stredná teplota absorbéra
rovná teplote okolia, t. j. z kolektora sa neodoberá žiadne teplo.
Potreba tepla | množstvo energie, ktorú musí vykurovací systém v budove dodať za
jeden rok pre všetky vykurované priestory (kilowatthodiny na štvorcový meter a rok).
Používa sa, keď sa domy alebo budovy klasifikujú podľa potreby tepla. Potreba tepla
pozostáva z potreby tepla na transmisiu (strata tepla obvodovými stenami, oknami
a strechou) a z potreby tepla na vetranie.
Fotovoltika | je oblasť technológie a výskumu týkajúca sa aplikácie fotovoltických
článkov. Slovo „photovoltaic“ sa skladá zo slov „photo“ čo znamená svetlo, svetelný
a „voltaic“ čo znamená napätie, napäťový.
Polovodiče | sú materiály s (elektrickým) odporom väčším od vodičov, ale menším od
izolantov. Nositeľmi elektrického náboja v nich sú elektróny, respektíve diery. Diery
sú vlastne atómy, ktoré stratili jeden zo svojich elektrónov. Preto sú nositeľmi kladného
náboja. Elektrón mohli stratiť tak, že prijali energiu dostačujúcu na jeho uvoľnenie
z atómového obalu. Ak sa v blízkosti diery vyskytne ďalší elektrón, dochádza k rekombinácii,
čiže elektrón dieru „zaplní“. V takomto prípade teda polovodič stratí jeden voľný
nosič náboja.
Fotovoltický článok | je veľkoplošná polovodičová súčiastka (s podobnou vnútornou
štruktúrou ako fotodióda), ktorá priamo konvertuje svetelnú energiu na elektrickú pomocou
fotoelektrického javu.
Fotoelektrický jav | alebo fotoelektrický efekt alebo fotoefekt je experimentálne pozorovaný
jav, pri ktorom svetlo vhodnej vlnovej dĺžky po dopade na kov alebo polovodič
vyráža z atómov látky elektróny, ktoré sa potom voľne pohybujú v látke a zvyšujú jej
vodivosť (vnútorný fotoelektrický jav) alebo opustia látku (vonkajší fotoelektrický jav).
Jav sa využíva napríklad pri konštrukcii fotodiódy, fototranzistora, alebo fotovoltického
článku.
Kremík (Si) | je najdlhšie používaný a tiež najrozšírenejší materiál na výrobu fotovoltických
článkov. Na rozdiel od iných materiálov sa netreba obávať jeho vyčerpania,
pretože sa nachádza takmer všade. Je to štvrtá najpoužívanejšia surovina na svete, na
výrobu solárnych panelov sa však využíva približne iba 1 percento z tohto množstva.
Používa sa v niekoľkých podobách.
Zakázané pásmo | je pásmo medzi dvoma energetickými hladinami v atóme. Na prekonanie
tohto pásma je potrebné elektrónu dodať určitú energiu, potom môže elektrón
prestúpiť na vyššiu energetickú hladinu. Ak je energie dodaný dostatok, aby sa elektrón
z väzby atómu uvoľnil úplne, potom sa stáva voľným a je teda nosičom elektrického
náboja. Vďaka tomuto javu môže polovodič viesť prúd. Šírka zakázaného pásma
preto priamo ovplyvňuje jeho kvalitu.
Wp (Watt peak) | je jednotka nominálneho vrcholového výkonu fotovoltického panela.
Ide o výkon fotovoltického panela pri štandardnom výkonnostnom teste (s parametrami:
osvit 1000 W/m 2 , teplota 25°C).
Invertor | tiež striedač alebo menič, je zariadenie na zmenu jednosmerného prúdu na
striedavý prúd výkonovými elektronickými prvkami.
Bojler | je zásobník ohriatej pitnej vody určenej na bežnú spotrebu v domácnosti (umývanie
riadu, hygiena a pod.).
Zásobník tepla | sa líši od bojlera tým, že v ňom nie je uskladnená chemicky upravená
pitná voda, ale voda určená pre vykurovací systém.
8 9

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
SLNEČNÁ ENERGIA
Slnko ako jedna z hviezd našej galaxie predstavuje vysoko stabilný a vysoko výkonný
energetický zdroj, bez ktorého by sa život na Zemi nezaobišiel. Energia Slnka má pôvod
vo fúznej protón-neutrónovej reakcii. Reakcia nastáva pri teplotách až 14 miliónov °C,
zatiaľ čo povrchová teplota Slnka dosahuje v priemere „len“ 6 000 °C.
Množstvo dopadajúcej slnečnej energie na Zem je takmer 14 000-krát väčšie, ako celá
energia spotrebúvaná ľudstvom v súčasnosti. Energia neustále dodávaná Slnkom na
Zem predstavuje 180 000 TW, v kontraste s tým predstavuje celková energetická potreba
ľudstva len približne 13 TW. Na hranicu zemskej atmosféry pri kolmom dopade slnečných
lúčov dopadá približne 1 360 W energie na jeden meter štvorcový. Tento údaj
zvykneme označovať ako slnečná konštanta. Kolísanie intenzity slnečného žiarenia je
spôsobené najmä eliptickou dráhou Zeme okolo Slnka. Z energetického hľadiska ide
teda o mimoriadne zaujímavú možnosť získavania energie. Jej obmedzené využívanie
je spôsobené technologickými a ekonomickým problémami, ale aj koristníckym správaním
sa ľudskej civilizácie, ktorá čerpá najľahšie dostupné prírodné zdroje bez ohľadu
na budúce generácie.
Slnečná konštanta = 1 360 W/m 2 na úrovni hranice zemskej stratosféry.
Slnečné žiarenie
Slnečná energia dopadá na zemský povrch vo forme slnečného žiarenia. Slnečné žiarenie
sa po dopade na zemský povrch premieňa na iné formy energie:
• na tepelnú energiu; takýmto spôsobom sa ohrieva zemský povrch – pôda, voda
i vzduch;
• na mechanickú energiu - takto vznikajú vzdušné prúdy;
• na chemickú energiu; ktorá sa prostredníctvom fotosyntézy viaže v rastlinách
a iných organizmoch.
Intenzita slnečného žiarenia sa prechodom cez atmosféru znižuje, a to práve vďaka
premene žiarenia na jednotlivé formy energie a tiež vďaka rozptylu na jednotlivých
časticiach atmosféry. Na zemskom povrchu preto registrujeme tri základné druhy slnečného
žiarenia – priame slnečné žiarenie, rozptýlené (difúzne) žiarenie a žiarenie odrazené
buď od zemského povrchu alebo iných objektov. Všetky tieto zložky, zastúpené
v rôznej miere, vnímame voľným okom a sme schopní ich využiť pomocou slnečných
kolektorov.
Pozrime sa bližšie na to, čo sa deje s priamym slnečným žiarením počas prechodu
zemskou atmosférou a pri dopade na povrch Zeme. Intenzita priameho slnečného
žiarenia na hranici zemskej atmosféry je približne 1 360 W/m 2 . Z toho atmosférou na
zemský povrch prenikne pri najpriaznivejších podmienkach približne 1 000 W/m 2 . Rozptylom
priameho žiarenia na oblakoch a nečistotách v atmosfére a odrazom od terénu
vzniká difúzne žiarenie. Súčet priameho a difúzneho žiarenia sa označuje ako globálne
žiarenie.
Graf: Zastúpenie jednotlivých druhov žiarenia počas roka na Slovensku.
V strednej Európe v závislosti od ročného obdobia a stavu atmosféry môže intenzita
globálneho žiarenia v poludňajších hodinách kolísať od 100 do 1 000 W/m 2 . Pomer priameho
a difúzneho žiarenia je závislý od geografických a mikroklimatických podmienok.
Difúzne žiarenie v strednej Európe tvorí v celoročnom priemere 50-70 percent z globálneho
žiarenia, pričom v zime dosahuje až 90-percentný podiel. To je jeden z dôvodov,
prečo je použitie plochých kolektorov pre nízkoteplotné aplikácie výhodnejšie ako použitie
koncentrujúcich kolektorov, ktoré sú schopné spracovať iba priame žiarenie.
10 11

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Rozptyl slnečného žiarenia v atmosfére.
Zložky slnečného žiarenia pri povrchu
Zeme.
V našich zemepisných podmienkach
to znamená, že energia dopadajúca na
vodorovnú plochu 1 m 2 dosahuje hodnotu
1000 až 1250 kWh/rok (približne
5 GJ). Je to rovnaké množstvo energie,
aké obsahuje približne 150 m 3 zemného
plynu. Z toho vyplýva, že teoreticky
by sme pri stopercentnej účinnosti
využitia tejto energie z plochy 3 x 3,3
metra mohli získať dostatok energie
na pokrytie celoročnej spotreby tepla
a teplej vody v priemernej slovenskej
domácnosti. Bariéru pre takéto využitie
nepredstavuje len nerealizovateľná
stopercentná účinnosť zariadenia, ale
aj odchýlky v množstve dopadajúceho
žiarenia v priebehu roka a jeho energetickej
hustote. Hustota slnečného
žiarenia je totiž mnohonásobne nižšia
ako v prípade spaľovania fosílnych palív.
Na druhej strane je však toto žiarenie
homogénnejšie rozložené ako
zásoby klasických palív na Zemi.
Najväčší podiel pri získavaní energie
prostredníctvom slnečných kolektorov
majú priame a difúzne žiarenie, ktorých
intenzita sa počas roka v súvislosti
so striedaním ročných období mení.
Samozrejme, najviac slnečnej energie
získame v letných mesiacoch, keď je
intenzita slnečného svitu najvyššia.
Maximum slnečného žiarenia u nás
zaznamenávame v júni, minimum na
prelome decembra a januára. Z denného
hľadiska vo všeobecnosti platí,
že najviac žiarenia dopadá na Zem na
poludnie, keď je poloha Slnka na oblohe
najvyššia a cesta prechádzajúceho
slnečného žiarenia cez atmosféru je
najkratšia. Tým dochádza k najmenšiemu
rozptylu a absorpcii žiarenia
v atmosfére.
VYUŽÍVANIE SLNEČNEJ ENERGIE
Ľudstvo využíva slnečnú energiu pre svoje potreby od nepamäti. Okrem spomínanej
slnečnej energie viazanej v potrave či fosílnych alebo obnoviteľných formách energie
sa v poslednej dobe vraciame k najjednoduchším spôsobom využitia energie Slnka –
priamemu ohrevu či k solárnej architektúre. Vo všeobecnosti môžeme túto energiu
využívať aktívne pomocou slnečných kolektorov alebo fotovoltických článkov alebo
pasívne tak, že prispôsobíme naše bývanie slnečnému žiareniu využitím solárnej
architektúry.
Využívanie
slnečného
žiarenia
Možnosti využívania
slnečnej energie.
Dôvody pre využitie
Aktívne
Pasívne
Energia získaná zo slnka je v prvom rade prakticky nevyčerpateľný, bezpečný a obnoviteľný
zdroj energie prístupný počas väčšej časti roka. Využívanie energie Slnka prispieva
k trvaloudržateľnému spôsobu života a nezaťažuje budúce generácie. Jej samotné
využívanie nemá nijaké negatívne vplyvy na životné prostredie počas celej životnosti
technologického zariadenia (v našich podmienkach 20 až 30 rokov). Solárne zariadenia
renomovaných výrobcov sú dnes technicky vyzreté a v Európe miliónkrát osvedčené.
Užívateľ navyše získa istotu konštantnej ceny tepla počas celej životnosti. Takúto istotu
nemôže zaručiť ani štát, ani žiadna iná spoločnosť. Pomocou slnečných kolektorov si
môže pripravovať teplú vodu každý sám a zväčšiť tak svoju nezávislosť od dodávok
energie monopolnými dodávateľmi. Majiteľ domu využívajúceho slnečnú energiu získa
istotu konštantných cien tepla v časovom horizonte 25 až 30 rokov.
KLIMATICKÉ PODMIENKY SLOVENSKA
Príprava tepla
a teplej vody
Výroba elektriny
Ploché a trubicové
kvapalinové kolektory
a bazénové absorbéry
Teplovzdušné kolektory
Fotovoltické články
Solárno-termické
elektrárne
Premena slnečného žiarenia zachyteného konštrukciami
budovy na teplo (ekoarchitektúra, slnečné domy...)
Možnosti využívania slnečnej energie sú, samozrejme, dané množstvom dopadajúceho
slnečného žiarenia počas roka. Najlepšie podmienky preto majú krajiny s tropickým
či subtropickým podnebím. Napriek tomu má využívanie slnečnej energie zmysel aj
v štátoch s oveľa chladnejším podnebím ako máme na Slovensku. Svedčia o tom príklady
zo Škandinávie. Rakúsko, s veľmi podobnými klimatickými podmienkami ako má
Slovensko, je z pohľadu napríklad celkovej plochy inštalovaných slnečných kolektorov
na štvrtom mieste v rámci Európskej únie (rok 2007).
12 13

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Z pohľadu využívania slnečnej energie prostredníctvom slnečných kolektorov nie je veľký rozdiel
medzi jednotlivými regiónmi Slovenska. Najviac slnečného žiarenia zaznamenávame počas
celého roka na juhu Slovenska, najmenej na Orave a Kysuciach. Rozdiel medzi najchladnejšími
a najteplejšími regiónmi v množstve dopadajúcej energie je približne 15 percent.
Ako príklad malých rozdielov medzi severom a juhom uvádzame sumárny prehľad denného
a ročného množstva slnečného žiarenia dopadajúceho na 1 m 2 za rok v Komárne
a v Kysuckom Novom Meste.
Príklad množstva dopadajúceho slnečného žiarenia na 1 m 2 optimálne sklonenej plochy.
Komárno
Kysucké Nové Mesto
mesiac
množstvo žiarenia
pri optimálnom
sklone
(Wh / m 2 .deň)
mesiac
množstvo žiarenia
pri optimálnom
sklone
(Wh / m 2 .deň)
január 1476 január 1442
február 2368 február 2263
marec 3507 marec 3246
apríl 4777 apríl 4156
máj 5318 máj 4715
jún 5586 jún 4662
júl 5930 júl 5059
august 5331 august 4519
september 4542 september 3657
október 3250 október 2926
november 1751 november 1563
december 1107 december 1066
celoročný priemer 3752 celoročný priemer 3278
rozdiel: 13 percent
Odchýlka predstavuje len 13 percent. Rozdiely sú však najväčšie v lete, keď máme aj
tak obvykle prebytok slnečného tepla. Viac, než na región, je preto dôležité zamerať
sa na samotné umiestnenie kolektorov na vhodnom, nezatienenom a južne orientovanom
mieste. Problematické môžu byť tiež úzke doliny s častou inverziou, ktorá sa
prejavuje hmlistým počasím brániacim prieniku slnečných lúčov.
Hoci pre solárny systém a jeho energetický zisk je najdôležitejším kritériom množstvo
dopadajúceho žiarenia, na účinnosť kolektorov má nezanedbateľný vplyv aj teplota
okolitého prostredia. Čím vyšší je teplotný rozdiel medzi okolitou teplotou vzduchu
a teplotou absorbéra, tým nižšia je účinnosť kolektora.
© GeoModel, s.r.o.
14 15

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Spôsoby pasívneho využívania slnečnej energie
Rozmiestnenie jednotlivých miestností a ich orientácia je dôležitým prvkom z hľadiska
tepelných ziskov a strát budovy. Takzvaná solárna architektúra môže v budovách
prispieť k úsporám energie, ktorú je potrebné vynaložiť na vykurovanie, až pätnástimi
percentami. Hlavnou zásadou je orientovať všetky veľké okná na juh. Takto navrhnutá
stavba spotrebuje až o 25 percent energie na vykurovanie menej, ako dom, ktorý je
orientovaný na východ, či západ. Ďalšou zásadou je umiestňovať obytné priestory (obývacie
a detské izby) na juh a ostatné časti (kuchyňa, kúpeľňa, skladovacie priestory,
chodba) v severných častiach domu, či bytu. Veľké, na juh orientované okná je potrebné
kombinovať s tieniacimi prvkami, ktoré v lete zabránia nadmernému prehriatiu
miestností.
Okrem toho solárna architektúra využíva rôzne prvky ako sú napríklad presklené balkóny
a lodžie či strešné okná.
Zimná záhrada je jednou z častí domu,
ktorá plne využíva slnečnú energiu. Funguje
ako dodatočná izolačná vrstva. Slnečné žiarenie
vyhrieva presklený priestor, čím sa znižujú
tepelné straty budovy. Vzduch, ktorý sa
v týchto priestoroch predohreje, sa dá použiť
na dokurovanie ostatných miestností.
Inou možnosťou zníženia tepelných strát je
špeciálna fólia, ktorá sa nanesie na vonkajšie
sklá. Fólia v lete umožní udržať v byte
dobré teplotné podmienky, pretože zmierňuje
oslnenie miestností. Naopak, v zime
presvetlí interiér potrebným prirodzeným
svetlom. Presklené fasády a zimné záhrady
patria medzi moderné prvky súčasnej
architektúry a ich použitie umocňuje moderný
vzhľad budov.
Presklené balkóny a lodžie sú v bežných
panelákových bytoch jedinou možnosťou,
ako využiť slnko pasívnym spôsobom vo
Zimná záhrada
svoj prospech. V zimných mesiacoch sa
takto dosiahne nezanedbateľná úspora tepla.
Presklená lodžia či balkón funguje na rovnakom princípe ako zimná záhrada: dodatočne
izoluje, vyhrieva presklený priestor a predohrieva vzduch. Takéto balkóny okrem toho
zväčšujú úžitkovú plochu bytu a izolujú dom od vonkajšieho hluku a prachu. Aby boli
využiteľné aj v lete, treba rátať s vhodnou tieniacou technikou a prirodzeným vetraním.
Ďalšou z možností, ako pasívne využívať slnečnú energiu, je eko-architektúra domov
s obytným podkrovím so strešnými oknami. Z energetického hľadiska je bývanie
pod šikmou strechou veľmi výhodné. Väčšina nových rodinných domov má obytné
podkrovie. Ich majitelia volia túto atraktívnu a zdravú formu bývania najmä pre špecifickú
atmosféru, ktorú vytvárajú šikmé steny v kombinácii so záplavou slnka, svetla
a nádherného výhľadu do okolia. Skutočnosť, že takéto domy sú energeticky menej
náročné, si však uvedomuje málokto. Preto si dovolíme zdôrazniť fakty, ktoré hovoria
v prospech takejto architektúry.
Z hľadiska energetickej bilancie má dom so šikmou strechou a strešnými oknami vo
väčšine prípadov vyšší zisk zo slnečnej energie a zároveň dosahuje nižšie tepelné
straty v porovnaní s domom s plochou strechou. Prízemný dom s plochou strechou
s rovnakou obytnou plochou vykazuje energetickú bilanciu až o 19 percent horšiu oproti
domu so šikmou strechou. Ak je dom s plochou strechou poschodový, jeho energetická
bilancia je stále o 7 percent horšia, ako pri dome s obytným podkrovím.
Bratislava
Košice
Prípad 1 zisk zo slnečnej energie 1 159 kWh 1 384 kWh
celkové tepelné straty 5 583 kWh 6 548 kWh
energetická bilancia - 4 424 kWh - 5 164 kWh
zvýšenie energetických strát - -
Prípad 2 zisk zo slnečnej energie 976 kWh 1 154 kWh
celkové tepelné straty 5 709 kWh 6 702 kWh
energetická bilancia - 4 733 kWh - 5 548 kWh
zvýšenie energetických strát * 7 % 7 %
Prípad 3 zisk zo slnečnej energie 976 kWh 1 154 kWh
* v porovnaní s prípadom 1.
celkové tepelné straty 6 231 kWh 7 286 kWh
energetická bilancia - 5 256 kWh - 6 132 kWh
zvýšenie energetických strát * 19 % 19 %
Zošikmené steny podkrovia zmenšujú objem vykurovaného priestoru asi o 20 až 25
percent. Presný výpočet, koľko energie tým ušetríme, by bol vzhľadom na množstvo
iných faktorov veľmi komplikovaný. Vo všeobecnosti však platí, že náklady na vykurovanie
útulnejších podkrovných miestností sú v porovnaní s klasickými priestormi nižšie.
Priestor pod šikmou strechou býva zvyčajne presvetlený strešnými oknami, ktoré
vzhľadom na lepšiu orientáciu k smeru slnečných
lúčov dávajú podstatne viac svetla
ako fasádne okná. Záplava slnka a svetla je
vlastne to, čím je bývanie v podkroví zaujímavejšie
a príjemnejšie. Fakt, že užívatelia
podkroví zapínajú svetlo možno aj o hodinu
neskôr a počas zimných rán ho vypínajú o
hodinu skôr, si málokto uvedomuje. Na druhej
strane v zimných mesiacoch môže byť
problém s odstraňovaním snehu zo strešných
okien. Sneh môže miestnosť zatieniť,
Obývačka v podkroví
v tom prípade je potrebné svietiť celý deň.
16 17

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
V porovnaní s fasádnym oknom má okno osadené v šikmej streche najväčšiu výhodu
v tom, že má podstatne vyšší tepelný zisk zo slnečnej energie. Väčšina ľudí si myslí,
že každé pridané okno prináša ďalšie tepelné straty. V prípade strešného okna to však
nemusí byť pravda. Ak napríkla strešné okno veľkosti 78x140 cm s nízkymi tepelnými
stratami osadíme na južnú stranu strechy so sklonom 45°, vo vhodných klimatických
podmienkach vykazuje plusovú energetickú bilanciu. V Bratislave je to napr. +18 kWh/
m 2 a v Košiciach +3 kWh/m 2 . Z toho vyplýva, že v rámci vykurovacieho obdobia cez
takéto okno viac energie získame ako stratíme. Šikmo osadené izolačné dvojité sklo
takto prispieva k „vyhrievaniu“ miestnosti. Treba pritom zdôrazniť, že tento jav nastáva
neustále počas dňa, teda aj keď je pod mrakom. Majitelia rodinných domov s podkrovím
by určite potvrdili, že v podkroví majú vždy teplejšie ako na prízemí a keď iní už
v prechodnom období kúria, oni ešte nemusia.
Vyšší zisk tepla však nemusí byť vždy
výhodou, čo platí najmä v horúcich letných
mesiacoch. Preto aj v tomto prípade treba
rátať s tieniacou technikou.
SOLÁRNY TRH VO SVETE, EurÓPSKEJ ÚNII A NA SLOVENSKU
Situácia vo svete
Globálny solárny trh ovláda Čína, ktorá mala v roku 2008 75-percentný podiel na celosvetovom
predaji vo výške približne 19 000 MW solárnej kapacity. Nemecko zvýšilo
tržby zo 672 MW na 1334 MW a má druhý najvyšší predaj s dvadsatinovým podielom.
USA majú 922 MW a 4-percentný podiel vo svete. Viac, než 1 percento ešte dosahujú
aj Turecko a Austrália.
Kombinácia strešných okien a slnečných
kolektorov na jednej streche.
Z hľadiska celkového architektonického tvaru
domu s obytným podkrovím je výhodou
aj fakt, že strešné okná a slnečné kolektory
niektorých výrobcov sa dajú navzájom kombinovať
do ľubovoľných zostáv. Nasledovný
príklad vás určite presvedčí, že slnečné kolektory
môžu vyzerať decentne na každej
streche.
Aktívne využívanie slnečnej energie
Aktívne solárne systémy sa odlišujú od pasívnych tým, že využívanie energie slnečného
žiarenia nenastáva priamo, ale prostredníctvom fotovoltických článkov premieňajúcich
slnečné žiarenie na elektrinu alebo slnečných kolektorov či bazénových absorbérov,
ktoré pohlcujú slnečné žiarenie a premieňajú ho na teplo.
Situácia v Európskej únii
Európska únia (EÚ) ako celok je z viac, ako 50 percent závislá od dovozu primárnych
energetických zdrojov (z politicky či ekonomicky nie veľmi stabilných regiónov). Ďalším
vplyvom na energetickú stratégiu EÚ sú prijaté záväzky v oblasti ochrany ovzdušia.
Preto sa snahy EÚ v oblasti energie sústreďujú najmä na energetickú efektívnosť
a využívanie obnoviteľných zdrojov energie, ktorých potenciál v jednotlivých členských
krajinách nie je zanedbateľný. EÚ sa snaží riešiť svoju závislosť od dovozu primárnych
zdrojov energie najmä podporou využívania domácich - obnoviteľných zdrojov energie
a kladie na túto prioritu naozaj veľký dôraz. Jednoznačnými lídrami podľa počtu nainštalovaných
kolektorov sú Nemecko, Rakúsko a Grécko, ale v prepočte na jedného
obyvateľa vedie Cyprus, kde je až 90 percent všetkých domov vybavených slnečnými
kolektormi.
18 19

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Celková plocha slnečných kolektorov v krajinách EÚ v roku 2008 (m 2 );
Zdroj: ESTIF.
Krajina
Celková inštalovaná
plocha slnečných
kolektorov v m 2
Rakúsko AT 3 240 330
Belgicko BE 268 947
Bulharsko BG 31 600
Švajčiarsko CH 593 980
Cyprus CY 693 200
Česká republika CZ 165 100
Nemecko DE 11 094 000
Dánsko DK 418 280
Estónsko EE 1 970
Španielsko ES 1 411 166
Fínsko FI 25 293
Francúzsko FR 1 624 100
Grécko GR 3 868 200
Maďarsko HU 25 250
Írsko IE 74 400
Taliansko IT 1 606 230
Lotyšsko LT 4 290
Luxembursko LU 22 500
Litva LV 7 150
Malta MT 35 360
Holandsko NL 363 341
Poľsko PL 365 676
Portugalsko PT 318 950
Rumunsko RO 94 300
Švédsko SE 289 207
Slovinsko SI 137 300
Slovensko SK 95 250
Veľká Británia UK 385 920
EÚ + Švajčiarsko 27 261 289
Situácia na Slovensku
Slovensko dováža 90 percent primárnych energetických zdrojov. Malo by teda mať
eminentný záujem na využití vlastných, najmä obnoviteľných zdrojov energie. Situácia
sa postupne mení s celosvetovým trendom rastu cien fosílnych palív. Neustále zvyšovanie
cien zemného plynu u nás núti hľadať alternatívy prípravy tepla na ohrev vody či
vykurovanie, kde práve slnečná energia poskytuje zaujímavé možnosti.
História
V návrhu energetickej politiky z dielne Ministerstva hospodárstva SR z roku 2005 sa
píše, že v polovici 90. rokov sa v SR namontovalo 500 až 700 m 2 kolektorov oproti
2 000 až 3 000 m 2 z konca 80. rokov. Na túto úroveň sa SR opäť dostala až v roku 2000
a počet inštalovaných kolektorov ďalej rýchlo rástol až do začiatku roku 2003. V roku
2003 boli slnečné kolektory preradené do zvýšenej sadzby DPH a to aj v prípade, že
boli súčasťou stavebnej dodávky. To kolektory znevýhodnilo voči fosílnym energetickým
zdrojom a zrejme bolo jednou z príčin stagnácie ich montáže.
V roku 1997 sme v SR aktívne využívali približne 30 000 m 2 slnečných kolektorov,
prevažne ako zdroj tepla na prípravu teplej vody a ohrev vody v bazénoch. Pri týchto
podmienkach využívania je ich výkon na úrovni 500 kWh/m 2 za rok, čo predstavuje
15 GWh tepla ročne.
Súčasnosť
Podľa kvalifikovaných odhadov bolo v roku 2008 na Slovensku nainštalovaných celkom
95 tisíc m 2 kolektorovej plochy. Predpokladá sa, že inštalácia slnečných kolektorov
v nasledujúcich rokoch bude dosahovať viac ako 15 000 m 2 ročne. Na Slovensku existuje
jeden z najväčších európskych výrobcov slnečných kolektorov vysokej kvality, väčšina
jeho produkcie však smeruje na export. Okrem toho majú u nás pobočky významné
zahraničné firmy ponúkajúce vykurovaciu techniku vrátane kompletných solárnych
systémov. Skúsená montážna firma dokáže namontovať jednoduchý systém na ohrev
vody v rodinnom dome v ideálnych podmienkach aj za jeden deň. V roku 2009 ministerstvo
hospodárstva spustilo Program vyššieho využitia biomasy a slnečnej energie
v domácnostiach, v rámci ktorého je možnosť získať dotácie na solárne systémy.
Nárast celkovej plochy slnečných kolektorov na Slovensku v rokoch 2003 - 2008 (m 2 )
20
21

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
TEPELNÉ SOLÁRNE SYSTÉMY
Solárne systémy sa najčastejšie používajú na ohrev vody, na vykurovanie bazénov,
skleníkov a podobne. Je možné ich využiť aj na podporu vykurovania, takéto použitie je
vhodné iba pre budovy, ktoré využívajú nízkoteplotné vykurovacie systémy (podlahové,
stropné, či stenové) a sú kvalitne zateplené, t.j. ich tepelné straty sú na úrovni nízkoenergetických
stavieb. V našich klimatických podmienkach je kombinácia s ďalším
zdrojom vykurovania nevyhnutná. Najčastejšie sa používa plynový kotol alebo kotol
na tuhé palivo. Vykurovacia voda ohriata pomocou slnečných kolektorov sa môže využiť
aj v systémoch ústredného vykurovania či centrálneho zásobovania teplom (CZT).
Vo všeobecnosti slnečné kolektory pokryjú 50-70 percent ročnej potreby teplej vody
v domácnosti, v lete takmer úplne a v prechodnom období a v zime zabezpečia jej
predohrev. Okrem sektoru bytovej výstavby a rodinných domov predstavujú ďalšiu
potenciálnu sféru aplikácie solárnych tepelných zariadení objekty občianskej vybavenosti
(nemocnice, sanatóriá, školy, hotely). Inou možnosťou sú napr. otvorené a kryté
bazény, drobné prevádzkarne služieb, reštaurácie, poľnohospodárske podniky a najmä
potravinársky priemysel.
Je potrebné uvedomiť si, že slnečné kolektory sú len jednou z častí solárnych systémov.
Solárny systém na ohrev vody sa skladá z týchto komponentov:
• slnečné kolektory s upevňovacími konštrukciami;
• spájacie potrubia s izoláciami;
• zásobník teplej vody (bojler) s výmenníkom tepla;
• obehové čerpadlo s armatúrami;
• regulačná jednotka;
• expanzná nádoba.
Solárny systém na ohrev teplej
vody v rodinnom dome.
K samotnej premene energie
slnečného žiarenia na teplo slúžia
kolektory (1), ktorých základom
je absorbér zachytávajúci
slnečné žiarenie. Absorbér je
spolu s tepelnou izoláciou vložený
do vane, ktorá by mala mať
nízku hmotnosť, veľkú mechanickú
pevnosť, odolnosť voči
korózii a vodotesnosť. Priehľadný
kryt kolektora zabezpečuje
jeho tepelnú izoláciu z prednej
strany. Tá má znížiť straty tepla,
ale umožniť prestup slnečného
žiarenia. Teplo sa prostredníctvom
teplonosnej kvapaliny
(nemrznúca zmes) odvádza cez
spájacie potrubia (2) do zásobníka
teplej vody (bojlera) (3),
v ktorom výmenník (4) ohreje
vodu. Elektrické vyhrievacie
teleso, prípadne iný zdroj tepla
(kotol, prípojka ústredného vykurovania) (5) dohrieva vodu počas zamračených dní.
Elektronické ovládanie (6) zabezpečuje automatickú prevádzku, vypína a zapína obehové
čerpadlo (7), optimalizuje prietok teplonosnej kvapaliny. Expanzná nádoba (8)
udržuje rovnomerný tlak v systéme. Teplá voda slúži na bežné použitie v domácnosti v
kúpeľni (9) či na umývanie riadu a pod.
Solárny systém teda aktívne využíva slnečnú energiu a transformuje ju na teplo. Kolektor,
spojovacie potrubie a spotrebič tvoria základ solárneho zariadenia. Pod spotrebičom
rozumieme zásobník (bojler) na teplú vodu, bazén, vykurovací systém alebo iný
spôsob využitia tepelnej energie. Kompletný solárny ohrev obsahuje ešte elektronickú
reguláciu, expanznú nádobu, obehové čerpadlo a celý rad ďalších armatúr, ktoré sú
potrebné na bezpečnú a spoľahlivú prevádzku slnečných kolektorov.
Slnko však poskytuje energiu v nízkej koncentrácii a veľmi nerovnomerne počas rôznych
ročných období a taktiež rozdielne vo dne a v noci. V súčasnosti sa vo svete najviac
presadzujú solárne zariadenia na výrobu nízkopotencionálového tepla (s teplotou
do 100 °C), s využitím plochých slnečných kolektorov. Nerovnomernosť dodávky slnečnej
energie sa najmä v okrajových mesiacoch roka eliminuje prídavným výmenníkom
tepla, ktorý je pripojený na kotol ústredného vykurovania alebo elektrickou odporovou
špirálou, prípadne obidvoma spôsobmi súčasne.
Komponenty tepelných solárnych systémov
Slnečné kolektory a absorbéry
Slnečný kolektor je plocha, ktorá zachytáva slnečné žiarenie a premieňa ho na teplo.
Ústredným prvkom kolektora je absorbér, v ktorom dochádza k samotnej premene.
Teplo sa prostredníctvom vedenia tepla v absorbéri prenáša na teplonosné médium,
ktoré preteká v rúrkach absorbéra a následne sa prepravuje do zásobníka (bojlera). Aby
absorbér mohol túto úlohu optimálne splniť, pozostáva z dobre vodivého kovového
plechu (meď alebo hliník) a zo selektívnej konverznej vrstvy, ktorá musí vykazovať čo
najvyššiu absorpčnú schopnosť (pohltivosť) slnečného žiarenia a má mať minimálnu
emisivitu (vyžarovanie tepla).
Kolektory
Ploché kolektory
Vákuové kolektory
Koncentrujúce kolektory
Plastové absorbéry na ohrev bazénovej vody
Trubicové vákuové kolektory
Ploché vákuové kolektory
22 23

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Druhy slnečných kolektorov
Orientácia kolektorov solárneho zariadenia v strednej Európe využívaného celoročne
je najvhodnejšia smerom na juh, pod uhlom 45°. Tento uhol môže byť menší, ak
chceme systém viac využiť v letných mesiacoch a väčší ak chceme systém viac využiť
v zimných mesiacoch.
Absorbéry z umelej hmoty
na ohrev bazénovej vody
Plastové absorbéry sa vzhľadom k ich obmedzenej
odolnosti proti tlaku a teplotám
používajú najmä na ohrev bazénovej vody,
keďže požadovaná teplota je len o málo
vyššia ako teplota prostredia. V tomto
prípade nie je potrebný kryt, pretože tok
tepla z absorbéra do okolia nie je veľký
a kryt by uberal príliš veľa slnečnej energie.
Takéto kolektory skladajúce sa len
z prepojených absorbérov bývajú inštalované
na plochú strechu, vhodnejšie
a jednoduchšie je riešenie s mierne
šikmou strechou. Pretože bazénové absorbéry
sú z nehrdzavejúceho materiálu,
môžu sa využívať v jednookruhových
systémoch, kde chlórovaná voda z bazénu poháňaná obehovým čerpadlom preteká
priamo absorbérom – nie je teda potrebné oddeliť solárny okruh od bazénovej vody.
Ak je k dispozícii filtračné čerpadlo, môže byť použité i pre solárny okruh. Predpokladom
je dostatočný výkon čerpadla. Kolektory z umelých hmôt sú v prevádzke len
v lete a je potrebné ich vyprázdniť pred prvými mrazmi. Absorpčná plocha má byť
50-100 percent z povrchovej plochy bazéna.
Ploché kolektory
Na ohrev vody a v rastúcej miere aj na
účely podpory vykurovania sa využívajú
v prevažnej miere ploché kolektory. Plochý
kolektor sa skladá z plášťa kolektora
(väčšinou v podobe hliníkovej vane), absorbéra,
tepelnej izolácie z minerálnej vlny
a priehľadného krytu. Absorbér býva vyrobený
z medeného alebo hliníkového
plechu so solárnym lakom alebo selektívnou
povrchovou vrstvou, vďaka ktorej takmer úplne premieňa slnečné žiarenie na teplo.
Používané sklo má byť chudobné na železo a odolné voči krupobitiu. Slnečné žiarenie
prechádza krycím sklom a dopadá na absorbér, v ktorom dochádza k ohrevu teplonosnej
kvapaliny. Podobný efekt môžeme cítiť napríklad v skleníku alebo v lete v aute, avšak na
rozdiel od interiéru skleníka či auta z kolektora teplo odvádza teplonosná kvapalina.
Bežne dostupné ploché kolektory vykazujú priemernú ročnú účinnosť okolo 50 percent.
Pre inštalácie slnečných kolektorov sa štandardne používa sklon 45°, pri ktorom
je využitie intenzity slnečného žiarenia optimálne. Ploché kolektory sa používajú na prípravu
teplej vody a na podporu vykurovania. Pre nízke straty tepla a menší počet spo-
Optické a tepelné straty štandardného plochého kolektora.
Vákuové kolektory
jovacích miest smeruje trend skôr k väčším
modulom, ktoré sa montujú do strechy.
Integrácia plochých
kolektorov do strechy
Na rozdiel od bazénových plastových absorbérov
sú ploché kolektory vhodné pre
ohrev vody v bazéne najmä v prípade, ak
má byť okrem bazénu zásobovaný aj iný
spotrebič, ako napr. príprava teplej vody či
podpora vykurovania
Vákuové kolektory bývajú väčšinou z výrobno-technických dôvodov vyhotovené vo
forme radu trubíc. Pás absorbéra pokrytý selektívnou vrstvou zvyšujúcou absorbčnú
schopnosť je upevnený v sklenej trubici, ktorá nepohlcuje takmer nijaké žiarenie a je
tepelne odolná. Tepelné straty sú podstatne redukované pomocou vákua vzniknutého
odsatím vzduchu z priestoru medzi absorbérom a sklenenou trubicou. Vákuum obmedzuje
vedenie tepla, čiže tepelné straty prúdením (konvekciou), výrazne znižuje aj
straty spôsobené tepelnou vodivosťou vzduchu.
Vákuový trubicový kolektor
Vákuové trubicové kolektory je možné rozdeliť na
kolektory s priamym prúdením a kolektory pracujúce
podľa princípu tepelnej trubice (heat-pipe). Pri
kolektoroch s priamym prúdením preteká teplonosné
médium od rozdeľovača ku koncu rúry, odoberá
teplo absorbéra, ktorý sa nachádza vo vákuu
a tečie opäť do zberača. Prednosťou kolektorov
s priamym prúdením je, že nevyžadujú ani minimálny
sklon kolektorov. V prípade kolektorov
pracujúcich na princípe tepelnej trubice sa v rúre
nachádza kvapalina, ktorá sa odparuje pri nízkej
teplote (väčšinou alkohol). Táto para stúpa v rúre
až na horný koniec, na ktorom je umiestnený malý
24 25

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
výmenník tepla. Na tomto výmenníku tepla (kondenzátore) para kondenzuje a odovzdáva
svoje teplo nepriamo teplonosnému médiu. Odtekajúca kvapalina sa opäť zohrieva,
vyparuje a kolobeh začína
od začiatku. Aby tento kolobeh
fungoval, kolektor
musí mať sklon minimálne
30°. Veľkou prednosťou
tohto systému je, že kolektor
je vlastnou konštrukciou
bezpečný proti prehriatiu,
pretože po úplnom vyparení
kvapaliny – teda keď sa
Rez trubicou vákuového kolektora.
neuskutočňuje odber tepla
– sa kolobeh zastaví.
Medzi nevýhody vákuových kolektorov
patria vyššie merné investičné náklady
na jednotku získaného tepla. Vďaka vákuu
dosahujú vyššiu účinnosť a vyššie teploty,
na druhej strane sú náročnejšie na výrobu
a teda aj drahšie. Keďže na jednotku plochy,
ktorú zaberajú na streche s nimi nemožno
pri ohreve pitnej vody získať vyššie ročné
tepelné výnosy oproti kvalitným plochým
kolektorom, nachádzajú vákuové kolektory
využitie najmä v technologických procesoch
s teplotou pripravovanej vody nad
60°C a pri solárnej podpore vykurovania.
Prvenstvo v oblasti technologickej realizácie vákuových
kolektorov v podobe vákuových plochých kolektorov
patrí Slovensku. Ploché vákuové kolektory
v sebe spájajú výhody plochých kolektorov a vákua
ako tepelnej izolácie. Avšak z ekonomického hľadiska
ich lepšie výkonové parametre, ľudovo povedané,
nestoja za to, aby sa nimi ohrievala pitná voda na
bežné využitie v rodinnom dome, na to postačia klasické
ploché kolektory.
Koncentrujúce kolektory
Koncentrujúce kolektory sústreďujú priame slnečné
žiarenie pomocou valcových alebo parabolických
zrkadiel na potrubie alebo pomocou kruhových zrkadiel
do jedného ohniska. Tým sa dajú dosiahnuť
vysoké teploty. Takéto kolektory sa používajú najmä
v solárnych elektrárňach na ohrev pracovnej látky na
vysokú teplotu (250 až 800°C).
Vákuový plochý kolektor.
Jedným z príkladov je solárny
parabolický žľabový systém.
Bojlery na teplú vodu
Energia, ktorú ponúka slnko, sa nedá regulovať a iba zriedka je vo vzájomnom súlade
so spotrebou tepla. Z toho dôvodu je potrebné solárnu energiu akumulovať. Bojler
na teplú vodu akumuluje teplo a dovoľuje skladovať teplú vodu pred jej využitím. Od
klasických zásobníkov sa líši najmä väčším objemom, pretože solárne systémy pracujú
s nízkopotenciálovým teplom a preto potrebujú väčšie objemy na akumuláciu tepla.
Obsahuje výmenník tepla napojený na solárny okruh, ktorý odovzdáva teplo získané
z kolektorov a ohrieva vodu, prípadne v kombinovaných systémoch aj druhý výmenník
tepla zabezpečujúci doohrev vody z klasického systému.
Najčastejším konštrukčným tvarom je stojatý, štíhly valcový oceľový zásobník, ktorý
umožňuje ukladanie vody vo vrstvách s rôznymi teplotami. Pretože je v neustálom kontakte
s pitnou, chemicky upravenou vodou je jeho vnútro ošetrené ochrannou vrstvou,
ktorá je odolná voči korózii a spĺňa požiadavky potravinárskych predpisov. Používajú sa
teplotám odolávajúce smaltové vrstvy až po cenovo výhodné potiahnutia plastom, ktoré
sú však citlivejšie na vyššie teploty. Dôležité je z času na čas skontrolovať funkčnú spôsobilosť
protikoróznej ochrany, ktorá zabraňuje hrdzaveniu oceľového zásobníka.
Energia získaná kolektorom alebo vykurovacím kotlom sa väčšinou odovzdáva vode
pomocou pevne namontovaného rúrového registra, takzvaného výmenníka tepla
z hladkých rúr, alebo prostredníctvom výmenníka tepla s rebrovanými rúrami. Tieto
môžu byť podľa potreby namontované pomocou príruby aj dodatočne. Solárny výmenník
tepla má byť v zásobníku uložený čo najnižšie, výmenník tepla pre prikurovanie
kotlom ústredného vykurovania v hornej tretine. Toto usporiadanie zabezpečí energeticky
úspornú prípravu teplej vody s požadovanými teplotami.
Úniku tepla zamedzuje tepelná izolácia
hrubá minimálne 50 mm. Izolácia musí
priliehať na zásobník tesne, aby nemohla
vzniknúť cirkulácia vzduchu spôsobujúca
ochladzovanie zásobníka. Straty tepla
môže spôsobiť aj smerom nahor vyčnievajúci
odber teplej vody. Preto musí byť vybavený
takzvaným termosifónom (kus rúry
v tvare U) prípadne musí byť aspoň vedený
vodorovne. Termosifón zabraňuje „rúrkovej“
cirkulácií vody, ktorá stúpa v rúre nahor,
na stene potrubia sa opäť ochladzuje a
popri stene klesá späť do zásobníka.
Pre zabezpečenie čo najnižších strát tepla
a nízkych investičných nákladov pozostávajú
zásobníky teplej vody z jednej
nádrže. Okrem toho by mali byť z energetických
dôvodov umiestnené podľa
možností v budove (aby tepelné straty,
Bojlery slúžiace na uskladňovanie
teplej vody – s jedným a s dvoma výmenníkmi
tepla.
ktoré sa vyskytujú napriek najlepšej tepelnej izolácií, boli privádzané do budovy). Naopak,
v lete je vhodné zabezpečiť prevetrávanie tohto priestoru. Pre ich umiestnenie
obvykle postačí bežná výška miestnosti (väčšinou výška pivničného priestoru).
26 27

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Potrubné rozvody
Rozvody predstavujú v obvyklých prípadoch medené rúrky s priemerom 18 až 22 mm
(v závislosti od veľkosti kolektorového poľa), ktoré sa spolu s dvojžilovým káblom (0,75
až 1,5 mm²) pre pripojenie snímača teploty v kolektore vedú v jednej inštalačnej šachte,
prípadne v nepoužívanom ťahu komína, z miestnosti technického zariadenia domu
až po solárne zariadenie. Aby sa predišlo stratám, je potrebné potrubia po celej dĺžke
zabezpečiť teplu odolnou (až 180°C) izoláciou s hrúbkou minimálne 20 mm.
Expanzné nádoby
Expanzná nádoba je nevyhnutným prvkom solárneho systému. Musí byť namontovaná
do dobre tepelne izolovaného solárneho okruhu a musí byť dimenzovaná tak, aby mohla
prijať celý objem teplonosnej kvapaliny obsiahnutý v slnečných kolektoroch. Spojenie
expanznej nádoby s kolektorom musí byť neuzatvárateľné, pričom nádrž zachytáva
zmeny objemu solárnej kvapaliny, ktoré sú vyvolané zmenami teploty.
Obehové čerpadlá
Obehové čerpadlo má spotrebovať čo najmenej energie, preto je potrebné predchádzať
predimenzovaniu jeho výkonu. Čerpadlá, ktoré ponúkajú výrobcovia zriadení
v rámci hotových systémov, majú dostatočné výkonové rozpätie. Pomocou troch až
štyroch prepínateľných výkonových stupňov možno prietok zvoliť tak, aby pri maximálnom
výkone kolektora – pri silnom slnečnom žiarení – vznikol teplotný rozdiel medzi
prítokom a spätným tokom asi 8 – 12°C pri strednom stupni, takže v prípade potreby
sa môže ešte prepnúť smerom nahor alebo nadol. Príkon obehového čerpadla obvykle
nie je väčší než 65 W.
Elektronický regulátor.
Regulácia
Ovládanie solárneho systému je u väčšiny
výrobcov zabezpečené pomocou
elektronického regulátora, ktorý zabezpečí
komfortné, pohodlné a najmä jednoduché
nastavenie a prevádzku celého
systému.
Spotreba energie v domácnosti
Ak sa zamýšľame nad možnosťou využívať energiu slnka pomocou solárneho systému,
na jeho správne dimenzovanie je v prvom rade potrebné zistiť, akú máme spotrebu
teplej vody, prípadne tepla v domácnosti. Všetky spomínané spôsoby využívania slnečnej
energie prinášajú nezanedbateľné úspory nákladov, či už na prípravu teplej vody
alebo na vykurovanie. Keďže na Slovensku stále vynakladáme na energiu v domácnosti
viac, ako v iných európskych štátoch, otázka úspor energie by mala byť nepochybne
jednou z prvoradých pre každú rozumne hospodáriacu domácnosť.
Celková spotreba energie v priemernej štvorčlennej domácnosti za rok sa pohybuje okolo
80 GJ, v čom je zahrnutá spotreba
energie potrebná na vykurovanie
a prípravu teplej vody aj elektrická
energia. Podiel spotreby elektriny
môže byť aj vyšší, ak sa teplá voda
pripravuje v elektrickom zásobníkovom
alebo prietokovom ohrievači
alebo, keď je v letnom období
v prevádzke klimatizácia.
Graf: Približné rozdelenie ročnej
spotreby energie v domácnosti.
Úspory
Výška dosiahnutých úspor závisí od systému ohrevu vody či vykurovania, s ktorým
solárny systém porovnávame. Ak sú momentálne náklady na prípravu teplej vody či vykurovanie
vysoké pre neefektívny zdroj vykurovania či drahé palivo, aj finančné úspory
budú vysoké. Vo všeobecnosti môžeme so solárnym systémom ušetriť:
• 50 až 75 percent nákladov v prípade prípravy teplej vody;
• do 30 percent nákladov v prípade podpory vykurovania;
• 80 až 100 percent nákladov v prípade ohrevu vody v bazéne.
Nezanedbateľný je tiež fakt, že pri slnečnom ohreve sa do atmosféry neuvoľňujú žiadne
emisie spôsobujúce skleníkový efekt a zmeny klímy. Jeden funkčný kolektor s plochou
2 m 2 ušetrí 500 až 1 000 kg oxidu uhličitého (CO 2
) za rok.
MONTÁŽ SOLÁRNEHO ZARIADENIA
Ideálna chvíľa na montáž solárneho zariadenia je pri výstavbe domu alebo výmene
kotla. Predovšetkým novostavba, ale aj rekonštrukcia strechy alebo fasády sú vhodnou
príležitosťou pre cenovo priaznivé naprojektovanie a inštaláciu solárneho zariadenia.
Ak integrujete kolektory priamo do strechy, ušetríte časť strešnej krytiny. Aj keď nenamontujete
solárne zariadenie hneď, je vhodné už v tejto chvíli myslieť na stúpacie
potrubie z pivnice až po strechu. Takto značne znížite náklady na budúcu montáž solárneho
zariadenia. Namiesto obyčajného zásobníka teplej vody si hneď kúpte solárny
zásobník. Tým môžete znížiť náklady na zásobník, pretože nebudete musieť investovať
dvakrát.
28 29

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Ak pôvodný systém vykurovania dospel ku koncu svojej životnosti, výmena vykurovacieho
zariadenia ponúka zvlášť priaznivý okamih na inštaláciu solárneho systému,
pretože početné, pri tom spolupôsobiace efekty prispievajú k podstatnému zníženiu
nákladov. Ak investujete do moderného vykurovania so solárnym zariadením, ide
o trvalú investíciu na najbližších 20 až 25 rokov, ktorá môže dlhodobo znížiť náklady na
vykurovanie domu až o 30 percent (v závislosti od potreby energie na vykurovanie, od
veľkosti kolektorovej plochy a od aktuálnych cien energie).
Kritériá výberu vhodného typu kolektorov
Rozhodujúcim kritériom použitia jednotlivých typov kolektorov je účel ich využívania.
Nekryté absorbéry (prevažne plastové) ohrievajú vodu iba na teplotu o niekoľko stupňov
vyššiu, ako je teplota okolia, teda sú efektívne iba v prípade použitia na sezónny
ohrev vody v bazénoch. Drahé vákuové rúrové kolektory majú opodstatnenie najmä
v tých prípadoch, kde sa vyžaduje ohrev na vysoké teploty (napr. technologické účely,
konvenčné vykurovacie systémy), alebo tam, kde je intenzita slnečného žiarenia nízka
(napr. severná Európa). Plochý slnečný kolektor s kvalitnou selektívnou konverznou
vrstvou je vhodný na celoročnú prípravu teplej vody a nízkoteplotné vykurovanie
v prechodnom období v stredných a vyšších zemepisných šírkach (stredná a severná
Európa). V prípade podpory vykurovania je vhodné prebytky tepla v letnom období
využívať na ohrev vody v bazéne.
Špecifický charakter
má priebeh účinnostnej
krivky plochého
vákuového kolektora.
Jeho optická účinnosť
je približne rovnaká
ako u plochých kolektorov
s priehľadným
krytom (80 percent),
ale ďalší priebeh krivky
v oblasti vyšších teplôt
teplonosnej kvapaliny
Výber vhodného kolektora podľa účinnostných kriviek.
v absorbéri sa pohybuje
medzi vákuovým
rúrovým kolektorom
a plochým so selektívnym
povrchom absorbéra. Je to dané najmä skutočnosťou, že vákuový plochý kolektor
pracuje v oblasti tlakov, kde sa už neuplatňujú straty prúdením, ale na rozdiel od vákuových
rúrových kolektorov sa tu stále uplatňujú straty vedením tepla v silno zriedenom vzduchu.
Dimenzovanie
Hoci existuje celý rad zložitých dimenzačných výpočtov, bežný užívateľ si v našich
podmienkach vystačí s niekoľkými jednoduchými pravidlami :
• v prípade prípravy teplej vody je potrebné rátať s 1 až 1,5 m 2 kolektorovej plochy
na 1 osobu a 80 až 120 litrov objemu zásobníka na 1 kolektor.
• v prípade ohrevu bazénovej vody bude kolektorová plocha predstavovať 40 až 60 percent
plochy vonkajšieho nekrytého bazéna, a 80 až 100 percent v prípade vnútorného bazéna.
• v prípade podpory vykurovania je plocha kolektorov úmerná 20 až 25 percentám
vykurovanej plochy.
Príprava teplej vody
Ekonomicky prijateľným spôsobom môžeme slnečnými kolektormi v ročnom priemere
ušetriť 60 až 75 percent energie potrebnej na prípravu teplej vody v domácnosti. Slnečné
teplo na prípravu teplej vody je možné výhodne využívať všade tam, kde je veľká
spotreba teplej vody, ako napríklad v nemocniciach a sociálnych zariadeniach, zariadeniach
cestovného ruchu, práčovniach, čistiarňach, v poľnohospodárstve a podobne.
V rodinných domoch pomocou štandardných kolektorov bežne dosahujeme vodu
s teplotou 45 až 60°C.
Pre dimenzovanie solárnych systémov na ohrev teplej vody je rozhodujúca očakávaná
spotreba vody v domácnosti. Tá závisí od správania sa a zvykov jednotlivých jej členov.
Samozrejme, ľudia zvyknutí kúpať sa každý deň, spotrebujú viac, ako tí, ktorým stačí
sprcha.
Hodnoty pre odhadnutie dennej spotreby teplej vody (na osobu a deň).
Spotreba teplej vody
(litre)
Teplota (°C)
umývanie riadu 12 -18 50
umývanie rúk 2 - 5 40
umývanie hlavy 10 – 15 40
sprchovanie 30 – 60 40
kúpeľ 120 – 180 40
kúpeľ – veľká vaňa 250 - 400 40
Spotreba teplej vody (45°C) rôznych užívateľov.
obytné domy
športové zariadenia
pohostinstvá,
reštaurácie
zdravotnícke
zariadenia
Nízka spotreba
vody
(litre)
Stredná spotreba
vody
(litre)
Vysoká spotreba
vody
(litre)
na osobu
a deň
30 45 60
na jednu
30 45 60
sprchu
na jedno
10 25 45
miesto
na jedno lôžko 30 50 100
na jednu
30 45 60
sprchu
Ak vieme, aká je denná spotreba teplej vody, môžeme si zvoliť objem zásobníka. Ten
má byť 2 až 2,5 násobkom dennej spotreby, aby bola pokrytá aj špička spotreby a zároveň
aj preklenutie zamračených dní.
30 31

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Približné dimenzovanie solárnych systémov na ohrev vody podľa počtu členov
domácnosti.
počet užívateľov
– členov domácnosti
kolektorová plocha
(m 2 )
objem zásobníka (bojlera)
na teplú vodu (litre)
2-3 3 - 4 200
3-4 5 - 6 300
4-5 6 - 7 400
Podpora vykurovania budov
Treba zdôrazniť, že ekonomicky zmysluplne sa solárnym zariadením nedá zabezpečiť
stopercentné pokrytie energetických potrieb rodinného domu na jeho vykurovanie.
Veľkosť kolektorového poľa a teda aj jeho výkon sú v tomto prípade podstatne väčšie.
Solárne vykurovanie môže kryť približne 15 až 30 percent ročných energetických potrieb
dobre izolovaného a nízkoteplotným vykurovacím systémom (podlahové, stenové
alebo stropné vykurovanie) vybaveného objektu.
Využitie plochých kolektorov na ohrev vody,
podporu vykurovania a ohrev bazénu.
Ohrev vody v bazénoch
Pri využívaní slnečnej energie sa stretávame
s istým energetickým paradoxom.
Najmenšia intenzita slnečného žiarenia
nastáva v zimnom období, v čase, keď
potrebujeme najviac tepla. V lete je to naopak.
Využitie tohto tepla sa najčastejšie
rieši ohrevom vody v bazénoch, čím sa
kúpanie v ňom stáva príjemnejšie a predĺži
sa tak kúpacia sezóna.
Priemyselné teplo
V priemysle nachádzajú solárne systémy
uplatnenie najmä v oblastiach, kde sa využíva
teplo do 100°C, ako napríklad pivovary, bitúnky, konzervárne, cukrovary a podobne.
V najbližších rokoch sa dá očakávať rast významu, v oblastiach solárneho chladenia
a prípravy pitnej vody.
Umiestnenie a orientácia kolektorov
Z hľadiska možnosti inštalácie solárnych
zariadení na ohrev pitnej vody sú akceptovateľné
všetky rodinné domy bez ohľadu
na typ a orientáciu striech, keďže malý
počet kolektorov (3 ks) je možné v prípade
nevhodne orientovanej sedlovej strechy
inštalovať na južne orientovanú fasádu. Pri
viac, ako 4-podlažných domoch, je dostupná
plocha strechy pripadajúca na bytovú
jednotku príliš malá pre inštaláciu dostatočného
počtu slnečných kolektorov a použité
vykurovacie systémy sú väčšinou nevhodné
na spojenie so solárnym zariadením.
Na Slovensku sú slnečné kolektory najčastejšie montované priamo na šikmú strechu
budovy. Okrem toho je možné umiestniť ich na rovnú strechu či priamo na pozemnú
pevnú konštrukciu. Dôležitá je dĺžka potrubia od kolektorov k zásobníku, ktoré by malo
byť čo najkratšie.
Najvhodnejšia orientácia v našich klimatických podmienkach je juh, s možnou odchýlkou
45° na východ alebo západ. Okrem toho je potrebné dbať na to, aby sa na kolektor
v zime nedostal sneh z nejakého stromu či inej budovy. Ideálny sklon kolektorov by
mal byť 45 – 50°. Ak uvažujeme s využitím len v lete, ideálny sklon je 20-30°, pre zimné
mesiace platí najväčší tepelný zisk pri sklone 60°.
Kolektory montované na šikmú stechu
(nie sú súčasťou krytiny).
Z montáže kolektorov na fasádu Hospica
sv. Františka z Asissi v rámci projektu
Palisol.
Upevnenie kolektorov pomocou nosnej
konštrukcie.
Spôsoby upevnenia kolektorov
Existuje niekoľko spôsobov upevnenia kolektorov.
K dispozícií sú riešenia pre všetky
typy striech a bežných strešných krytín, na
zvislú stenu aj pre integráciu do strešnej
krytiny. Najčastejšie používaným je inštalácia
na šikmú strechu. Ani rovné strechy
nepredstavujú problém, v tomto prípade sa
kolektory upevňujú pomocou špeciálnych
nosných konštrukcií.
Vďaka modernej stavebnej technike (pultové
strechy namiesto sedlových striech) sa
v prípade novo budovaných rodinných
domov čoraz viac používajú montáže na
strechu. V porovnaní s kolektorom integrovaným
do strechy je kolektor na streche
neustále vystavený vplyvom povetria, čo
vyžaduje primerane odolnú nosnú konštrukciu.
Nosná konštrukcia slúži na optimálne
a spoľahlivé upevnenie kolektorov na
zvolenom mieste. Väčšinou sú vyhotovené
z hliníkových profilov, čo zaručuje ich dlhú
životnosť a plnú recyklovateľnosť.
Už dávno sú preč časy, keď sa kolektory
montovali na budovu výlučne len pre získavanie
energie. Dnes preberajú kolektory
aj rôznorodé dodatočné funkcie, ako sú
ochrana proti poveternostným vplyvom,
zatienenie, tepelná izolácia a predstavujú
nový architektonický kompozičný prvok.
Solárny priemysel už na tieto trendy zareagoval
a ponúka optimálne riešenia pre
architektonicky sympatické integrovanie
kolektorov do striech a fasád.
Kolektory sa dajú veľmi jednoducho a rýchlo
zabudovať do krytiny ako takzvané „integ-
32 33

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Montáž kolektorov pomocou žeriavu.
rované veľkoplošné kolektory“. Pritom sa
jednotlivé moduly s plochou až do 16 m²
montujú do pokrytia strechy odstránením
strešnej krytiny a tesným pripojením pomocou
oplechovania, ktoré zhotoví klampiar
alebo ho namontuje dodávateľ solárneho
zariadenia. Pri nových stavbách vzniká dodatočná
cenová úspora, pretože nie je potrebné
kupovať strešnú krytinu zodpovedajúcu
veľkosti kolektorovej plochy. Na montáž väčších
kolektorových modulov je nevyhnutný
žeriav.
Slabé stránky systémov využívajúcich tepelnú slnečnú energiu
Nesmieme však zabúdať ani na slabé stránky systémov využívajúcich slnečnú energiu.
Hoci návratnosť investície sa s rastom cien energie a palív pomaly, ale isto skracuje,
investičné náklady sú stále pomerne vysoké. Systémy sú najefektívnejšie v oblasti
teplôt do 100°C, čo ich predurčuje najmä na prípravu teplej vody. V prípade využitia aj
na prípravu tepla pre vykurovanie je potrebná kombinácia s iným zdrojom vykurovania,
pričom najlepšie sa uplatnia najmä pri nízkoteplotných systémoch vykurovania (napr.
podlahové alebo stenové vykurovanie). Mnohí záujemcovia očakávajú, že so slnečnými
kolektormi pokryjú celú svoju potrebu tepla. Bohužiaľ, solárne systémy sa bez
doplnkového zdroja nezaobídu, keďže v stredoeurópskych podmienkach nie sú schopné
zabezpečiť ekonomicky efektívnym spôsobom celú potrebu tepla na vykurovanie
a prípravu teplej vody.
U nás zatiaľ najmenej používaným spôsobom je integrácia kolektorov do fasády
budovy. Fasádne kolektory sa stávajú súčasťou vonkajšieho plášťa a preberajú funkciu
ochrany proti poveternostným vplyvom a funkciu utesnenia obvodového plášťa budovy.
Fasádne kolektory bez zadného odvetrávania dodatočne prispievajú k zníženiu
tepelných strát spôsobených prestupom tepla, pretože absorbéry sa v zime zohrievajú
aj pri nízkom slnečnom žiarení a tak redukujú teplotné rozdiely medzi vnútorným
priestorom a vonkajšou stenou.
Obsluha a údržba solárneho systému
Napriek tomu, že solárne tepelné zariadenia nevyžadujú takmer žiadnu údržbu, pravidelná
kontrola, zvlášť pri veľkých zariadeniach, je predpokladom dosiahnutia predpovedaných
prínosov a vysokej životnosti solárneho systému. Kontrolu a údržbu systému zabezpečuje
v pravidelných intervaloch každá seriózna dodávateľská firma podľa pokynov výrobcu, podľa
možnosti na jar počas slnečného dňa. Montážna firma po ukončení montáže v rodinnom
dome kompletne odskúša celý systém a nastaví parametre elektronického regulátora.
Nový majiteľ dostane informácie o prevádzke, obsluhe a základnej údržbe systému, ktorá
pozostáva najmä z kontroly pracovného tlaku, nastavenia otáčok obehového čerpadla
podľa sezóny a celkovej vizuálnej kontroly systému. V prípade poklesu tlaku v systéme je
potrebné doplniť teplonosnú kvapalinu alebo kontaktovať montážnu firmu. Elektronický
regulátor zabezpečuje automatickú prevádzku systému. Jeho pracovné parametre nastavila
montážna firma, nevyžaduje žiadne zásahy. Je potrebné ho chrániť pred vniknutím
vody a prepätím. Majiteľ by mal tiež dbať o to, aby nedošlo k mechanickému namáhaniu
medených potrubí a vznik neštandardných situácií vždy konzultovať s montážnou firmou.
Po približne 6 rokoch prevádzky treba vymeniť teplonosnú kvapalinu.
Na jednotlivé časti systému platia záručné podmienky stanovené ich výrobcami
a dodávateľmi. Väčšina serióznych výrobcov štandardne poskytuje minimálne 10-ročnú
záruku na kolektory a 5 rokov na zásobníky vody. Na montážne práce poskytuje každý
seriózny zhotoviteľ niekoľkoročnú záruku (väčšinou 3 roky).
Plusy solárnych systémov
Systémy využívajúce slnečnú energiu na prípravu tepla pracujú s relatívne vysokou
účinnosťou pri veľmi nízkych prevádzkových nákladoch počas celej životnosti, ktorá
dosahuje až 30 rokov. Užívateľ, ktorý si nainštaloval takýto systém, získal možnosť
prípravy teplej vody počas väčšej časti roka takmer úplne zadarmo a nezávisle od
neustále sa zvyšujúcich cien bežne využívaných palív. Nezanedbateľná je tiež otázka
ochrany životného prostredia.
silné stránky
konštantná cena tepla počas
20 – 30 ročnej životnosti
decentralizovaná výroba tepla – nižšia závislosť
od dodávateľov tepla a rastu cien
palív
žiadne negatívne ekologické vplyvy počas
celej životnosti
slabé stránky
relatívne vysoké investičné náklady
systémy sú najefektívnejšie v oblasti
teplôt do 100°C
potreba doplnkových energetických
zdrojov, pretože systémy nepokryjú spotrebu
tepla počas celého roka, v našich
podmienkach je ekonomicky zmysluplný
stupeň pokrytia celoročných energetických
potrieb na prípravu teplej vody okolo
60 percent
zanedbateľné prevádzkové náklady problémy s inštaláciou na pamiatkovo
chránených budovách
možnosť stopercentnej recyklácie
použitých konštrukčných materiálov
relatívne vysoká účinnosť
(30-60 percent)
bez nárokov na nové zastavané plochy
vzájomná doplniteľnosť s inými OZE
veľký potenciál zvýšenia využitia solárneho
tepla v oblasti akumulácie a solárneho
chladenia
krátky čas energetickej amortizácie
technologická zrelosť
34 35

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
EKONOMICKÉ ZHODNOTENIE SYSTÉMOV
Ceny solárnych zostáv (aj vďaka dotáciám) každoročne klesajú, napriek tomu sa stále
bežný Slovák nad inštaláciou solárnych zostáv nezamýšľa. Situácia sa však postupne
mení k lepšiemu s celosvetovým trendom rastu cien klasických palív. Neustále zvyšovanie
cien zemného plynu nás núti šetriť a hľadať alternatívy prípravy tepla na ohrev
vody či vykurovanie. Investícia do vhodného solárneho systému prináša významné
úspory, ktoré do značnej miery vyvažujú vysoké počiatočné náklady. V nasledujúcej tabuľke
uvádzame prehľad cien jednotlivých solárnych systémov ponúkaných na našom
trhu (bez montáže).
Ceny solárnych systémov na Slovenskom trhu v roku 2010
solárny
systém
zostava
pre ohrev
pitnej
vody
kolektorová
plocha
objem
zásobníka
(bojler)
možnosť
kombinácie
s iným
zdrojom
vykurovania
odporúčaný
počet osôb
cena
v eur
(vrátane
DPH)
2 x 2 m 2 200 l áno 2-3 2 324
3 x 2 m 2 300 l 3-4 2 846
cena
v eur
(vrátane
DPH)
pri získaní dotácie
cena
v eur
(vrátane
DPH)
Výrobca 1 Výrobca 2 Výrobca 3
2 x 2 m 2 300 l áno 2-3 2 875 2 900
3 x 2 m 2 400 l áno 3-5 2 980
Z ekonomického hľadiska sú podľa nezávislých porovnávacích testov najefektívnejšie
systémy na ohrev teplej vody. Potvrdzujú to aj porovnávacie testy vykonávané
v sledovaných testovacích domoch. V porovnávaní sa berie do úvahy najmä dosiahnutý
výkon (ročná úspora energie, stupeň využitia, množstvo teplej vody), zohľadňuje
sa prevádzka a údržba, ekologické aspekty a energetická amortizácia, bezpečnosť či
jednoduchosť montáže. Z porovnávacích testov vyplýva, že merné investičné náklady
sú 2,3-krát vyššie v prípade kombinovaných systémov ako pri systémoch určených
len na ohrev teplej vody. Pri podpore vykurovania je podmienkou akej-takej ekonomickej
výhodnosti nízkoteplotný vykurovací systém (napr. podlahové vykurovanie) a dom
s nízkymi tepelnými stratami.
faktorov, ako typ a výrobca kolektorov a príslušných zariadení, doterajší spôsob prípravy
teplej vody a vykurovania, ceny tepla, zemného plynu či iných palív a podobne.
Pre ilustráciu výpočtu jednoduchej doby návratnosti uvádzame príklad zodpovedajúci
jednému z častých spôsobov prípravy teplej vody v rodinných domoch u nás.
Modelový príklad - návratnosť v porovnaní s elektrickým ohrevom vody
V tomto prípade uvažujeme so základným solárnym systémom určeným na ohrev
teplej vody s dvoma kolektormi a 200-litrovým zásobníkom, ktorý nahradí 60 percent
ročnej spotreby elektrickej energie na ohrev vody. Energetický zisk štandardného kolektora
(2 m 2 ) sa pohybuje medzi 700 až 930 kWh ročne.
investícia do solárneho systému
energetický zisk štand. kolektora
ročná produkcia energie
cena elektriny v r. 2009*
ročná úspora
jednoduchá doba návratnosti
životnosť systému
2 324 € vrátane DPH
800 kWh
2 x 800 kWh
0,12 €/kWh
2 x 800 kWh x 0,12 € = 192 € / rok
2 324 / 192 = 12,1 rokov
25 až 30 rokov
* cena je vrátane DPH, predstavuje priemer z roku 2009 vypočítaný z taríf: D2 Západoslovenskej
energetiky, D2 Stredoslovenskej energetiky a Východoslovenskej energetiky
Väčšina certifikovaných systémov má životnosť 25 až 30 rokov, preto po uplynutí
12 rokov od namontovania pripravuje solárny systém teplú vodu takmer úplne zadarmo
ešte 15 až 20 rokov. Jediné náklady na jeho prevádzku predstavuje zanedbateľná
údržba a napájanie čerpadla, ktorého príkon v závislosti od výrobcu a systému sa
pohybuje od 40 W do 65 W. Celý systém teda nespotrebuje viac elektriny ako bežná
žiarovka.
Návratnosť investície
Je potrebné si uvedomiť, že solárne systémy sú jednou z možností prípravy teplej vody
či podpory vykurovania a možnosť výpočtu návratnosti investície je tu len vďaka dosiahnutým
úsporám v porovnaní s klasickými zdrojmi tepla. Klasický kotol či iný zdroj tepla
v rodinnom dome alebo inej budove považujeme za nutnú investíciu, preto nikoho nenapadne
zamýšľať sa nad jeho návratnosťou, pretože nijaká nie je. Solárne systémy pritom
prinášajú značné úspory, vďaka ktorým po vrátení investície využívame získanú energiu
takmer zadarmo. Životnosť kvalitných systémov je 25 až 30 rokov (okrem bojlerov na
pitnú vodu a obehových čerpadiel), preto sú slnečné kolektory dobrou investíciou do
budúcnosti menej závislej od vývoja cien klasických palív. Nie je však možné všeobecne
stanoviť čas návratnosti investície do solárneho systému, keďže závisí od mnohých
36 37

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
PRÍKLADY VYUŽÍVANIA SOLÁRNEJ ENERGIE
Rodinný dom v Bratislave
O tom, že množstvo slnečného žiarenia u nás je dostatočné nielen na ohrev bazénovej
či pitnej vody, ale aj na podporu vykurovania, svedčí jeden z mnohých príkladov inštalácie
solárneho systému z Bratislavy. V tomto prípade slnečné kolektory slúžia v lete
na ohrev bazénovej vody a ohrev pitnej vody dokonca naraz pre dva rodinné domy a vo
vykurovacej sezóne počas slnečných dní podporujú nízkoteplotný vykurovací systém.
Majiteľ pôvodného domu sa rozhodol pre toto riešenie po konzultácií s montážnou
firmou, keďže susedný dom postavila jeho široko rozvetvená rodina. Majiteľ tak myslí
na budúcnosť a zbavuje sa prílišnej závislosti od cien zemného plynu, ktorý používa na
vykurovanie a ohrev vody. V rozhodovaní majiteľa však zohral rolu aj pozitívny postoj
k ochrane životného prostredia.
Využívanie slnečnej energie pre ohrev
bazénovej vody, pitnej body a podporu
vykurovania v Bratislave.
Celkovo 22 južne orientovaných kolektorov
je pomocou rozvodných potrubí napojených
na centrálne zásobníky vykurovania s objemom
2 x 500 litrov a zásobníky na prípravu
ohriatej pitnej vody s objemom 2 x 400 litrov.
Prebytky tepla sú použité na ohrev interiérového
bazénu s objemom 25 m 3 .
Pole kolektorov sa správa ako centrálny
zdroj energie. Jednotlivé spotrebiče (zásobníky
vykurovacej i pitnej vody aj výmenník
pre ohrev bazéna) odoberajú energiu
zo zdroja podľa potreby a v prípade nedostatku
slnečnej energie doplňujú energiu
z lokálnych zdrojov (v tomto prípade z kotlov ústredného kúrenia v každom dome).
Celý systém ovládajú elektronické regulátory. Výhodou jedného poľa kolektorov je jeho
rovnomerné zaťaženie a maximálne využitie počas celého roka. Systém v okruhu vykurovania
pracuje tak, že ak je voda v zásobníku zohriata pomocou slnečných kolektorov
na dostatočnú teplotu (ak je teplota vyššia ako teplota vracajúcej sa vody z okruhu
kúrenia), využíva sa na ohrev vody v okruhu vykurovania (ventil prepne cirkuláciu cez
zásobník). Ak teplota nie je dostatočná, ventil uzavrie prietok vody cez zásobník a voda
sa ohrieva plynovým kotlom.
Majiteľ domu a solárneho systému dosahuje vďaka väčšej kolektorovej ploche zaujímavé
energetické zisky aj v zime. Počas slnečných dní dosahovali teploty v zásobníku
teplej vody dokonca až 60°C aj napriek vonkajším teplotám pod bodom mrazu. Zaujímavosťou
je aj experiment, počas ktorého majiteľ v lete úplne odstavil kotol na zemný
plyn a všetok ohrev teplej vody nechal na solárny systém. Počas dvoch mesiacov bol
tak nútený zapnúť kotol len raz. Navyše, oba domy sú vybavené dobre navrhnutým podlahovým
vykurovaním, ktoré pracuje s najnižšími možnými teplotami (okolo 32 stupňov),
čo je oveľa menej ako pri klasických vykurovacích systémoch. Preto tu využívanie
slnečnej energie prináša ďalšie úspory nákladov na vykurovanie. Majiteľ je spokojný
s dosiahnutým vysokým komfortom bývania aj s vedomím, že napomáha znižovanie
záťaže životného prostredia spaľovaním fosílnych palív.
Energeticky úsporný rodinný dom na strednom Slovensku
Opisované riešenie využitia slnečnej energie v kombinácii s tepelným čerpadlom
v rodinnom dome nie je síce celkom typické a široko využiteľné, ale napriek tomu je
zaujímavé a skúsenosti získané jeho prevádzkou sú veľmi cenné pre ďalšie inštalácie.
Zastavaná plocha rodinného domu spolu so zimnou záhradou je 135 m 2 . Obytná plocha
je približne 240 m 2 , vrátane podkrovia. Obvodové múry tvoria porézne dierované tehly
o hrúbke 45 cm, spájané perlitovou maltou. Navyše sú z interiérovej strany obložené
25 mm hrubou vrstvou heraklitových dosák. Strecha je zaizolovaná 250 mm hrubou
vrstvou minerálnej izolácie, pričom medzi krokvami je 150 mm a pod krokvami 100 mm
a z interiérovej strany je prekrytá sádrokartónovými doskami. Podlaha prízemia je zaizolovaná
150 mm a podkrovia 70 mm hrubou vrstvou tvrdého polystyrénu. Na oknách
vrátane zimnej záhrady sú použité izolačné dvojsklá plnené argónom s antireflexnou
vrstvou.
Celkový pohľad na RD s vákuovými plochými
slnečnými kolektormi Heliostar
400 V integrovanými do strešného plášťa
a fotovoltické panely umiestnené
v predĺžení strechy skleníka.
Na sedlovej streche orientovanej na juho-juho-západ
je umiestnených 28 m 2 plochých
vákuových kolektorov Heliostar 400 V. Letné
prebytky tepla sú využívané na ohrev exteriérového
bazénu, prípadne sa odvádzajú
do zemného kolektora tepelného čerpadla.
Deficit slnečného žiarenia v zimnom období
kompenzuje tepelné čerpadlo zem-voda.
Zdrojom nízkopotenciálového tepla preň je
jednak zemný kolektor (rúrky v zemi) a jednak
nízkopotenciálové teplo zo slnečných
kolektorov. Rúrky zemného kolektora sú
uložené v navezenej vlhkej ílovitej pôde bez
prístupu spodnej vody.
Oba zdroje tepla, slnečné kolektory i tepelné
čerpadlo sú napojené na centrálny
zásobník tepla. Je to zaizolovaná sklolaminátová nádrž s výškou cca 6 m a objemom
5 000 l, ktorá prechádza približne stredom domu oboma podlažiami. V osi zásobníka
je umiestnená stratifikačná rúra, do ktorej je zaústený výstup zo slnečných kolektorov
i tepelného čerpadla. Vďaka nej sa vstupujúca voda nemieša s vodou v zásobníku, ale
ukladá sa podľa teploty v jednotlivých horizontoch. Voda s nižšou teplotou prúdi do
spodných častí zásobníka, s vyššou teplotou do vrchných (stratifikácia). Ohriata pitná
voda sa získava z 250 l bojlera, ktorý je umiestnený nad centrálnym zásobníkom tepla
a je s ním gravitačne prepojený. Toto riešenie umožňuje ohrev pitnej vody bez nárokov
na reguláciu. Vďaka relatívne malému objemu bojlera na ohriatu pitnú vodu je vylúčené
nebezpečné poškodenie zdravia legionelami. Prípadný doohrev zabezpečuje elektrická
odporová špirála v hornej časti bojlera zo zabudovaným termostatickým spínačom.
Odber vody s potrebnou teplotou do vykurovacieho systému riadia dva elektroventily
ovládané regulátorom umiestnené v rôznych výškach centrálneho zásobníka tepla.
Odber vykurovacej vody zo zásobníka sa začína vždy z nižšieho, chladnejšieho horizontu
cez ventil V2. V prípade, že teplota vykurovacej vody je nižšia ako požadovaná,
regulátor uzavrie ventil V2 a otvorí ventil V1, ktorý je umiestnený vo vyššom, teplejšom
horizonte zásobníka tepla. Teplota vykurovacej vody sa riadi podľa vonkajšej teploty
(ekvitermická regulácia). Individuálne teploty sa dajú nastaviť v každej miestnosti
termostatickými ventilmi stenového vykurovania. Stenové vykurovanie je súčasťou
38 39

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
všetkých obvodových stien domu. Má malú tepelnú zotrvačnosť, a preto je ním možné
rýchlo regulovať tepelný príkon. Dobre sa dopĺňa s podlahovým vykurovaním, ktoré je
nainštalované na celom prízemí a aj v kúpeľni na prvom poschodí. Keďže je súčasťou
masívnych keramických podláh, má naopak značnú tepelnú zotrvačnosť a predstavuje
tak prakticky dodatočný tepelný akumulátor.
Ďalšou výhodou takto koncipovaného vykurovacieho systému je možnosť zabezpečenia
potrebného vykurovacieho výkonu aj pri veľmi nízkych teplotách vstupnej vody. To
zvyšuje účinnosť práce slnečných kolektorov a tepelného čerpadla pri zaistení veľmi
dobrej tepelnej pohody obyvateľov domu.
Všetky obehové čerpadlá sú napojené cez menič prúdu na elektrický akumulátor
s kapacitou 2 x 125 Ah, ktorý je pripojený na fotovoltické panely s výkonom 660 Wp.
Večer alebo v období nízkeho výkonu fotovoltiky sa systém automaticky prepne na
vonkajšiu elektrickú sieť. Toto riešenie popri úspore elektrickej energie na pohon čerpadiel
zabezpečuje aj úplnú nezávislosť solárneho systému od vonkajších energetických
zdrojov, pretože v dobe najvyššej intenzity slnečného žiarenia je aj výkon fotovoltických
panelov najväčší.
umiestnený v hornej časti centrálneho zásobníka tepla je 100-percentnou poistkou
pre prípad zlyhania ostatných zdrojov tepla. Zjednodušená hydraulická schéma celého
energetického systému domu je na nasledujúcom obrázku.
Záložný zdroj elektrickej energie ďalej umožňuje:
a) pracovať s nižšími tlakmi v primárnom solárnom okruhu bez nebezpečia vyvarenia
teplonosnej kvapaliny v kolektore v prípade výpadku obehového čerpadla. Nízky tlak
a vylúčenie vysokých teplôt umožňuje aj priame spojenie solárneho okruhu s plastovými
rúrkami zemného kolektora tepelného čerpadla. Práca bez výmenníka tepla
výrazne zvyšuje účinnosť prenosu nízkopotenciálneho solárneho tepla v zimnom
období do zemného kolektora, z ktorého sa počas noci dá tepelným čerpadlom efektívnejšie
transformovať na vyšší využiteľný teplotný potenciál. Naopak, v zimnom
období teplota teplonosnej kvapaliny vystupujúcej zo zemného kolektora a vstupujúcej
do slnečných kolektorov býva okolo bodu mrazu. Pri týchto podmienkach sú
účinnosť, čas prevádzky a teda aj výkon slnečných kolektorov podstatne vyššie, ako
pri práci v štandardných podmienkach. Je treba zdôrazniť, že na takýto spôsob práce
sú vhodné iba vákuové kolektory. Iba tu nedochádza ku kondenzácii vodných pár
v kolektore v prípade, že teplota absorbéra je nižšia ako teplota okolia.
b) predĺžiť interval výmen, prípadne vôbec nevymieňať teplonosnú kvapalinu. Je známe,
že životnosť teplonosných kvapalín a najmä inhibítorov korózie v nich obsiahnutých,
je závislá hlavne od frekvencie a stupňa ich prehrievania v slnečných kolektoroch.
Pre daný účel však nebola vhodná v solárnych systémoch štandardne
používaná teplonosná kvapalina na báze propylénglykolu, pretože pri teplotách pod
bodom mrazu má príliš vysokú viskozitu. Tento nedostatok bol čiastočne eliminovaný
použitím teplonosnej kvapaliny, ktorej základnou zložkou je mravčan draselný.
Elektronický regulátor má program, ktorý v prípade zvýšenia intenzity slnečného žiarenia
cez deň umožní návrat z nabíjania spotrebiča s nižšou teplotnou úrovňou na spotrebič
s vyššou teplotnou úrovňou, napríklad v lete z bazénu na zásobník tepla, resp.
v zime zo zemného kolektora na zásobník tepla.
Vďaka relatívne veľkému objemu centrálneho zásobníka tepla a malým tepelným stratám
rodinného domu pracuje tepelné čerpadlo iba v noci a spotrebováva lacnejší tzv.
nočný prúd. V rodinnom dome sú ešte ďalšie dva doplnkové zdroje tepla. Kozub v
obývacej izbe slúži hlavne na občasné spríjemnenie zimných večerov. Elektrický kotol
Zjednodušená hydraulická schéma celého energetického systému domu.
Rodinný dom využíva najmä na jar a jeseň teplo zo zimnej záhrady. Aby bola obývateľná
aj v lete, popri prirodzenej vertikálnej výmene vzduchu sú presklené plochy zimnej
záhrady v dolnej časti a v streche clonené popínavými listnatými rastlinami. Na jeseň
listy opadajú a šikmé zimné slnečné lúče môžu nerušene vnikať do interiéru zimnej
záhrady a čiastočne aj do obývacích priestorov rodinného domu.
Systém zásobovania rodinného domu teplom bol kompletne ukončený až koncom roku
2003, keď bola pripojená fotovoltika a tepelné čerpadlo. Dovtedy sa spotreba energie
na vykurovanie a prípravu teplej vody pohybovala na úrovni 8 000 kWh/rok.
Treba si uvedomiť, že z hľadiska výšky merných investičných nákladov na jednotku
získaného tepla kombinácia slnečných kolektorov s tepelným čerpadlom nie je obvykle
tým najlepším riešením. Samostatný solárny systém resp. samostatné tepelné čerpadlo
doplnené plynovým alebo elektrickým dohrevom prípadne kotlom na biomasu sú
z hľadiska investičných nákladov vo väčšine prípadov výhodnejším riešením. Na druhej
strane však existujú špecifické prípady, kde je kombinácia slnečných kolektorov a tepelného
čerpadla zmysluplná najmä tam, kde je väčšia spotreba tepla aj v letnom období
(napr. exteriérový bazén pri rodinnom dome alebo priemyselné teplo). Aké vysoké
budú merné investičné náklady, bude do značnej miery závisieť aj do kvality projektu.
40 41

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Využívanie slnečnej energie v komunálnej energetike
Sídlisko Hliny v Žiline
O tom, že slnečné kolektory na strechách
rodinných domov nie sú zďaleka jediným
možným spôsobom využitia energie Slnka
svedčí aj príklad centrálneho zásobovania
teplom zo Žiliny. Na sídlisku Hliny je od novembra
2003 nainštalovaných 132 kolektorov
v hodnote približne 2,5 milióna Sk (830
000 eur), ktoré predhrievajú pitnú vodu vo
výmenníkovej stanici s maximálnou projektovanou
teplotou na výstupe zo solárneho
zásobníka 35°C. V dňoch s vysokou intenzitou
slnečného žiarenia a malou spotrebou
teplej vody teplota často presahovala túto
hodnotu a výnimkou neboli dni, keď dosiahla
až 50°C. Táto prevádzka je dôkazom
výhodnosti využívania slnečnej energie aj pre bytové domy a sídliská. Zároveň ukazuje,
že sa na tento účel oplatí použiť dlhodobé pôžičky, ktoré sa splácajú z dosiahnutých
úspor energie.
Cena za 1 m 2 kolektorovej plochy bola približne 315€ bez zásobníkov. Doba montáže
kolektorového systému bola 1 týždeň.
miesto
Žilina, sídlisko Hliny, tepelná
výmenníková stanica
prevádzkovateľ výmenníkovej stanice Bytterm, a.s., Žilina
dodávateľ solárneho systému
Thermosolar Žiar, s.r.o.
počet namontovaných kolektorov 132
kolektorová plocha 264 m 2
technológia
– typ kolektorov
– tepelný zisk 1 kolektora
– sklon kolektorov
– objem zásobníkov
Sídlisko Hliny – 132 kolektorov umiestnených
na streche tepelnej výmenníkovej
stanice.
Heliostar 300
917 kWh / rok
30°
4 m 3 a 6 m 3
ročná produkcia tepla rok 2005: 121 000 kWh, rok 2006:
119 000 kWh, rok 2007: 106 000 kWh
účel a využitie
príprava ohriatej pitnej vody pre 470 bytov,
materskú školu, obchod a práčovňu
návratnosť investície
7 – 10 rokov (skracuje sa s rastom cien
palív)
spôsob financovania
dlhodobý komerčný úver bez akejkoľvek
podpory zo strany štátu či EÚ
Bytový dom v Šali
Medzi prvé väčšie inštalácie solárneho systému na panelákoch patrí bytový dom v Šali-
Veča. Systém bol uvedený do prevádzky v októbri 2005. V bytovom dome je 104 bytových
jednotiek a 330 osôb. Priemerná denná spotreba teplej úžitkovej vody je 8 000 l/
deň. Bytový dom má samostatný zdroj tepla – plynovú kotolňu. Pre potreby prípravy
teplej úžitkovej vody sa na zdroji tepla ráta s výkonom 100 kW. Pre účely akumulácie
ohriatej vody je v plynovej kotolni osadený zásobník teplej vody s objemom 3 600 l.
miesto
Šaľa – Veča, ul. Nivy II., bytový dom
prevádzkovateľ výmenníkovej stanice Spoločenstvo vlastníkov bytov na ul.
Nivy II, Šaľa Veča
dodávateľ solárneho systému
Herz, s.r.o.
počet namontovaných kolektorov 25
kolektorová plocha 50 m 2
technológia
– typ kolektorov
– tepelný zisk 1 kolektora
– sklon kolektorov
– objem zásobníkov
ročná produkcia tepla
účel a využitie
návratnosť investície
spôsob financovania
CS 100 F
1002 kWh/rok (Wurzburg pri pokrytí
slnečným žiarením 40%)
45°
3 600 l
4 692 kWh.
ohrev pitnej vody
7-10 rokov
komerčný úver bez podpory štátu či
fondov EÚ
Požiadavkou investora bolo využívať slnečnú
energiu na ohrev, prípadne predohrev
teplej vody. Navrhnutých 25 kolektorov
je inštalovaných v piatich kolektorových
poliach. Na akumuláciu slnečnej energie
slúžia dve navzájom prepojené akumulačné
nádoby. V prvej nádobe je umiestnená
pružná vlnitá rúra z ušľachtilej ocele, druhá
nádoba slúži čisto len na akumuláciu slnečnej
energie. Na oddelenie kolektorového
(primárneho) okruhu od akumulačného (sekundárneho)
bol navrhnutý doskový výmenník tepla. Obeh vody na primárnej strane
výmenníka zabezpečuje obehové čerpadlo umiestnené v solárnej stanici CS30, obeh
vody na sekundárnej strane zabezpečuje obehové čerpadlo umiestnené v doplnkovej
sade. Zabezpečovacie zariadenia sú umiestnené na primárnu aj sekundárnu stranu
výmenníka. Reguláciu solárneho systému zabezpečuje solárny regulátor CS 1.2.
V spodnej časti prvého zásobníka sa sníma teplota vody. Ak je rozdiel teplôt na snímači
teploty v kolektorovom poli a snímači v prvom zásobníku väčší ako nastavený (napr.
6 K), zapínajú sa obe obehové čerpadlá. Ohriata vody z kolektorového poľa prechádza
cez výmenník tepla, vstupuje do druhého zásobníka, prechádza cez prvý zásobník
42 43

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
a vracia sa do kolektorového poľa. Ohrev vody prebieha nasledovne: do prvého akumulačného
zásobníka vstupuje studená voda, ktorá preteká cez pružnú vlnitú rúru
z ušľachtilej ocele, pričom dochádza k jej ohrevu a vstupuje do existujúceho zásobníka
teplej vody. Tento proces prebieha len pri odbere teplej vody. V prípade nízkej vstupnej
teploty ohriatej vody vstupujúcej do zásobníka teplej vody dochádza k jej doohrevu
plynovým kotlom.
Ekocentrum Drieňok Teplý Vrch
Využívanie slnečnej energie je ekonomicky
mimoriadne výhodné všade tam, kde je
spotreba teplej vody vysoká a rovnomerne
rozložená v priebehu dňa. Tomuto vyhovujú
najmä budovy s väčším počtom odberateľov
teplej vody – penzióny, hotely, plavárne
a iné rekreačné zariadenia a športoviská.
Keďže ceny klasických palív využívaných
v týchto zariadeniach boli v minulosti nízke,
z ekonomického hľadiska nebolo komerčne
zaujímavé investovať do slnečných kolektorov.
Dnes je situácia iná, neustály rast
cien zemného plynu pomáha racionálnemu hospodáreniu s energiou. Príkladom využitia
energie Slnka je inštalácia v účelovom zariadení Slovenskej agentúry životného prostredia
na Teplom Vrchu.
miesto
Stredisko environmentálnej výchovy
Drieňok - Teplý Vrch, hotel a rekreačné
zariadenia
dodávateľ
Thermosolar Žiar, s.r.o.,
počet namontovaných kolektorov 49
kolektorová plocha 98 m 2
technológia – typ kolektorov Heliostar 300
ročná produkcia tepla
51 450 kWh
účel a využitie
príprava ohriatej pitnej vody a ohrev
interiérového bazénu pre účelové vzdelávacie
zariadenie Slovenskej agentúry
životného prostredia
návratnosť investície
6-8 rokov
spôsob financovania
účelovo viazané prostriedky
Využívanie slnečnej energie v priemyselnej sfére
Priemyselná budova v Žiari nad Hronom
Objekt sa nachádza v areáli ZSNP v Žiari nad Hronom. V čase výstavby solárneho
systému v ňom bola strojárska výroba. Charakter výroby si vyžadoval značné množstvo
teplej vody na hygienické účely. Kolektory
sú inštalované v 7 blokoch po 13
kusov na rovnej streche na pomocnej oceľovej
konštrukcii, ktorá umožňuje ochrániť
mäkkú strešnú krytinu pred mechanickým
poškodením. Keďže v čase realizácie bolo
prostredie veľmi prašné, bol nainštalovaný
aj systém na oplachovanie kolektorov. Ten
však nakoniec nikdy nebolo potrebné použiť,
lebo na očistenie krycieho skla stačia
občasné zrážky.
miesto
ZSNP a.s. Žiar nad Hronom
dodávateľ
Miroslav Matuška, AQUA-SOLÁR Žiar
nad Hronom
počet namontovaných kolektorov 91
kolektorová plocha 182 m 2
technológia – typ kolektorov
Heliostar 202 N
ročná produkcia tepla
96 400 kWh
účel a využitie
celoročná príprava 12 000 l
teplej úžitkovej vody denne
v prevádzke od 1995
Solárny systém na bitúnku v Rimavskej Sobote
V decembri 2008 úspešne prešiel kolaudačným konaním solárny systém na bitúnku
v Rimavskej Sobote. Za jeho vybudovaním stojí spoločná iniciatíva vedenia Ústavu
na výkon trestu odňatia slobody (ÚVTOS) v Želiezovciach, pod ktoré bitúnok spadá
a Energetického centra Bratislava. V Rimavskej Sobote tak mohla spoločnosť ECBA
vybudovať prvú veľkú inštaláciu plochých vákuových kolektorov na Slovensku. Na bitúnku
sa porážajú najmä ošípané (25 000 ročne), ale aj ovce či hovädzí dobytok nielen
z produkcie otvoreného oddelenia, ale aj
z civilného sektora.
Špecifikom tohto solárneho systému je
použitie plochých vákuových kolektorov,
ktoré sa vyrábajú v Žiari nad Hronom,
u nás ako v jedinej krajine na svete. Ich požívanie
je odporúčané v priemyselných aplikáciách,
teda tam, kde sú nároky na vyššiu
teplotu oproti štandardným kolektorom.
V prevádzke bitúnku doteraz slúžil na vykurovanie
a ohrev vody kotol na zemný plyn
44 45

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
s výkonom 235 kW. Spotreba zemného plynu sa v závislosti od využitia kapacity bitúnku
pohybuje od 15 do 30 tisíc m 3 ročne. Vďaka solárnemu systému sa očakávajú
úspory okolo 8 350 m 3 zemného plynu za rok.
Solárny systém pozostáva z kolektorového poľa – dvoch radov s 30 kolektormi, rozvodných
potrubí, dvoch 5 m 3 zásobníkových nádrží na teplú vodu a meracích a regulačných
zariadení. Ohrev vody je zásobníkový prostredníctvom externého výmenníka
tepla Danfoss.
Projekt sa zrealizoval vďaka dotácii 2,2 milióna Sk z Environmentálneho fondu. Ročne
sa usporí 16,5 tony CO 2
a výrazne klesnú aj emisie NO x
, keďže doplnkový zdroj spaľuje
zemný plyn.
Denná potreba 10 m 3 teplej vody na umývanie porážaných zvierat a na ostatné technológie
sa tak nemusela ohrievať z pôvodných 10°C na potrebných 50 až 72°C, čím sa
rapídne znížila potreba tepla na dohriatie z plynového kotla.
miesto
dodávateľ
počet namontovaných kolektorov 60
kolektorová plocha 105,6 m 2
technológia
ročná produkcia tepla
Bitúnok Rimavská Sobota
Thermosolar Žiar, s.r.o.,
Heliostar 400 V
80 000 kWh
využitie
celoročná príprava 10 000 l technologickej
vody denne
v prevádzke od 2008
Palisol - Slnečná energia v zdravotníckych zariadeniach
Projekt financovaný v rámci blokového grantu z Finančného mechanizmu EHP a Nórskeho
finančného mechanizmu, ktorého súčasťou je aj táto publikácia.
Na Hospic sv. Františka z Assisi v Palárikove bol nainštalovaný solárny systém, ktorý sa
stal pilotným projektom na Slovensku. Jeho súčasťou je aj monitorovanie a vyhodnocovanie
cez internet s prístupom širokej odbornej i laickej verejnosti.
Hospic sv. Františka z Assisi pre 25 ťažko postihnutých klientov, ktorí potrebujú
24-hodinovú nepretržitú starostlivosť.
Zariadenia tohto typu majú mimoriadne
vysokú spotrebu teplej vody. Pred
inštaláciou solárnych kolektorov vyrábali
teplú vodu v kotloch na zemný
plyn.
Kolektory sú nainštalované na fasáde
objektu pomocou markízy, ktorá zároveň
slúži ako tieniaci doplnok na terase
hospicu počas horúcich letných dní.
Bližšie informácie o projekte a on-line
monitorovanie výroby tepla nájdete
na www.palisol.sk.
miesto
dodávateľ
počet namontovaných kolektorov
Hospic sv. Františka z Asissi, Palárikovo
ECBA, s.r.o.
8 kolektorov
kolektorová plocha 20,1 m 2
technológia – typ kolektorov
Schüco – SchücoSol Premium Line
ročná produkcia tepla
očakávaná produkcia 11 000 kWh (úspora
približne 1150 m 3 plynu)
účel a využitie
celoročná príprava 1500 l teplej vody
denne
v prevádzke od august 2009
DODÁVATEĽSKÉ FIRMY SOLÁRNYCH SYSTÉMOV NA SLOVENSKU
Thermo|solar Žiar, s.r.o
Na vartičke, P.O.Box 55
965 01 Žiar nad Hronom
Slovenská republika
Tel.: +421-45-6016080
Fax: +421-45-6722844
info@thermosolar.sk
www.thermosolar.sk
Viessmann, s.r.o.
Vajnorská 142
831 04 Bratislava
Tel: +421/2/4446 2286-7
Fax: +421/2/4464 1361
viessmann@viessmann.sk
www.viessmann.sk
Schüco International KG
Tomášikova 17
821 01 Bratislava
Tel.: + 421 2 48 2696 01
Fax: + 421 2 48 2696 11
schueco@schueco.sk
www.schueco.com/web/sk/
Buderus, s.r.o.
Vajnorská 137
831 04 Bratislava 3
Tel: 02/4445 6960, 4445 8447
Fax: 02/4425 5420
buderus@buderus.sk
www.buderus.sk
Herz, s.r.o.
Šustekova 16, P.O.BOX 8,
85005 Bratislava 55
Tel: 02 / 62411909, 6241 1910
Fax: 02 / 6241 1825
Mobil: 0907 / 799 550
office@herz-sk.sk
www.herz-sk.sk
UNIVENTA, s.r.o.
Vyšný Kubín 2
026 01 Dolný Kubín
Tel.: 043 / 586 51 33
Fax: 043 / 586 44 15
GSM: 0911 577 778
info@univenta.sk
www.univenta.sk
Firmy zabezpečujúce montáž a servis ich systémov nájdete na ich www stránkach.
46 47

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
FOTOVOLTIKA
Fotovoltika všeobecne
Fotovoltický jav objavil v roku 1839 Edmund Bequerel, ktorý si všimol, že pôsobením
slnečného žiarenia je pri určitých elektrochemických konfiguráciách možné vyrábať
elektrickú energiu. Fotovoltický jav sa však začal využívať pre priamu premenu energie
slnečného žiarenia na elektrickú energiu až v roku 1954.
Princíp spočíva v tom, že fotón dopadajúci na polovodičovú štruktúru s PN prechodom
excituje elektrón a vytvorí tak dva nositele elektrického prúdu: voľný elektrón a dieru.
Solárne články sa skladajú z dvoch kremíkových vrstiev. Horná vrstva kremíka je polovodič
typu N (vodivosť sprostredkujú elektróny), dolná vrstva kremíka je polovodič typu
P (vodivosť sprostredkujú tzv. diery). Keď do blízkosti PN prechodu prenikne fotón,
dôjde k fotoefektu a uvoľnené elektróny začnú prechádzať do hornej vrstvy. Elektróny
v spodnej vrstve začnú preskakovať z jedného atómu na druhý, aby zaplnili prázdne
miesta. Voľné elektróny v hornej vrstve sa odvádzajú z článku do elektrického obvodu,
do ktorého je solárny článok vsadený. Takto vzniká v obvode elektrický prúd, kým na
solárny článok dopadá svetlo. Elektrická energia sa týmto spôsobom vyrába nehlučne,
bez akýchkoľvek pohyblivých súčastí a bez vedľajších produktov. Fotovoltický systém
pracuje automaticky, bez obsluhy a veľkých nárokov na údržbu.
Fotovoltický článok alebo slnečný článok je veľkoplošná polovodičová súčiastka, ktorá
pomocou fotoelektrického javu priamo konvertuje svetelnú energiu na elektrickú. Niekedy
sa výraz solárny článok či slnečný článok vyčleňuje pre zariadenia špeciálne určené
na získavanie energie zo slnečného žiarenia, zatiaľ čo termín fotovoltický článok je
všeobecne používaný termín.
Sériovým alebo aj paralelným elektrickým
prepojením solárnych článkov vzniká po
ich zapuzdrení fotovoltický panel. Sériovým
zapojením fotovoltických článkov do
fotovoltických panelov sa zvyšuje napätie,
pričom všetkými fotovoltickými článkami
prechádza rovnaký prúd. Ak však slnečné
žiarenie nedopadá na všetky články rovnomerne,
tieto články produkujú prúdy s rôznou
intenzitou. To znamená, že celý panel
bude dodávať len taký prúd, aký produkuje
najhoršie osvetlený fotovoltický článok.
Panel musí zaistiť hermetické zapuzdrenie solárnych článkov, musí zaisťovať dostatočnú
mechanickú a klimatickú odolnosť (napr. voči silnému vetru, krupobitiu, mrazu
a pod.).
Pretože výkon článkov závisí pochopiteľne od okamžitého slnečného žiarenia, ich výkon
sa udáva sa ako špičkový (watt-peak, Wp). Pri dopadajúcom žiarení s intenzitou
1 000 W/m 2 a pri povrchovej teplote 25°C má článok s plochou 1 m 2 a s účinnosťou
17 percent výkon 170 Wp.
Fotovoltické panely vyrábajú
elektrinu ako jednosmerný
prúd. S využitím
fotovoltických článkov
v malom rozsahu sa stretávame
na každom kroku.
Najčastejšie ide o zariadenia,
ktoré vyžadujú na
svoju činnosť minimálne
množstvo energie, napr.
kalkulačky, náramkové hodinky,
záhradné svietidlá. Malé fotovoltické články sa používajú na prevádzku verejných
telefónnych automatov. Už dnes sa často využívajú aj na osvetlenie autobusových zastávok,
diaľničných odpočívadiel, dopravných značiek, a všade tam, kde nie je elektrina
bežne dostupná. V ostatnom období sa ma Slovensku významne rozvíja aj budovanie
fotovoltických elektrární, ktoré dodávajú elektrinu priamo do verejnej rozvodnej siete.
Umožnil to zákon o obnoviteľných zdrojoch energie.
História praktického použitia fotovoltických článkov sa začína v 50. rokoch v USA pre
potreby kozmického výskumu. Využitie slnečnej energie bol jediný dostupný systém,
akým bolo možné vo vesmírnych podmienkach vyrábať elektrickú energiu (okrem štiepenia
jadra). Prvý raz fotovoltický panel v kozme použili v roku 1958.
Materiály používané na výrobu fotovoltických článkov
Kremík (Si)
Je to najdlhšie používaný a tiež najrozšírenejší materiál na výrobu fotovoltických článkov.
Na rozdiel od iných materiálov sa netreba obávať jeho vyčerpania pretože vo forme
oxidov predstavuje druhý (po kyslíku) najrozšírenejší prvok zemskej kôry. Je to
štvrtá najpoužívanejšia surovina na svete, na výrobu solárnych panelov sa však využíva
48 49

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
približne iba 1 percento z tohto množstva.
Používa sa v niekoľkých podobách.
Monokryštalický kremík
Bol prvý materiál ktorý sa začal využívať
v praxi. Jeho účinnosť premeny sa zo začiatku
pohybovala okolo 6 percent. Od roku
1954 do roku 1975 sa v tomto smere nedosiahol
takmer žiadny pokrok. Výskum sa
vtedy orientoval predovšetkým na vesmírne
použitie. Od roku 1975 až do roku 1980
sa túto hodnotu podarilo posunúť len o pár
percent a hodnota 17 percent bola považovaná
za neprekonateľnú. Celkový pokrok v týchto rokoch brzdil tiež fakt, že vedci sa
sústredili skôr na znižovanie cien ako na zvyšovanie účinnosti. V osemdesiatych rokoch
sa stav výrazne zmenil a výsledkom bola účinnosť 35,2 percenta, ktorú dosiahla
v roku 1992 Pekinská akadémia vied. Dnes sa v bežnej výrobe dosahujú účinnosti
13-17 percent. Monokryštalický kremík je však stále príliš drahým materiálom, a tak
sa výskumníci orientujú na výrobu materiálu s nižšou čistotou. Dosiahla by sa tým
menšia energetická náročnosť výroby a teda aj výrazné zníženie ceny. Monokryštál sa
používa tam, kde nie je možné, aby mali panely príliš veľké rozmery. Najčastejšie je to
v kozmických aplikáciách alebo v prípadoch, keď budúceho majiteľa neodrádza značne
vyššia cena.
Antireflexný náter
Pretože je čistý kremík lesklý, môže odrážať až 35 percent slnečného svetla. Na zmenšenie
hodnoty strateného slnečného svetla sa na kremíkové doštičky používa antireflexný
náter. Najbežnejšie používané sú oxid titánu a oxid kremičitý, hoci sa používajú
aj iné. Jednou z metód je prirodzená reakcia kremíka s kyslíkom alebo dusíkatými
plynmi za vzniku oxidu kremičitého alebo nitridu kremičitého.
Zapuzdrenie článkov
Dokončené solárne články sa zapuzdrujú zaliatím do kremíkového kaučuku alebo polyvinyl
acetátu. Zapuzdrené solárne články sú umiestnené do hliníkového rámu, ktorý
má mylarový alebo tedlarový zadný kryt a sklenný alebo plastový kryt.
Polykryštalický kremík
Stále viac sa ako vstupný materiál vďaka svojej nižšej výrobnej cene (odpadá proces
ťaženia monokryštálu) využíva polykryštalický kremík aj napriek tomu, že dosahovaná
účinnosť je v porovnaní s monokryštalickým kremíkom nižšia. Laboratórne solárne
články dosahujú účinnosť 18,5 percenta, v podmienkach hromadnej výroby však
nepresahujú 14 percent. Doštičky polokryštalického kremíka majú štvorcový tvar
a sú rezané z odlievaného kremíkového ingotu. V priebehu tuhnutia taveniny dochádza
k tvorbe rôzne veľkých a rôzne orientovaných kryštálov. Polykryštalická štruktúra materiálu
dodáva týmto článkom charakteristický vzhľad.
Multikryštalický kremík
Je to vlastne odroda polykryštalického kremíka. Je podstatne lacnejší ako monokryštalický
a v praxi dosahuje celkom dobrú účinnosť 12- až 14 percent. Aby nevznikali straty
pri prechode elektrónov rozhraním medzi kryštálmi, je snahou vyrábať multikryštalický
kremík s čo najväčšími kryštálmi. Účinnosť tohto materiálu sa dá zvýšiť chemickou
úpravou vodíkom.
Amorfný kremík
Ide o materiál, ktorý nemá kryštalickú štruktúru ani príliš veľkú čistotu, je chemicky
upravený vodíkom, čo zlepšuje jeho vlastnosti. Tento druh kremíka sa využíva v tenkovrstvých
solárnych článkoch, jeho výhodou je nízka cena a fakt, že pri výrobe stačí
jeho menšie množstvo. Značná časť energie slnečného žiarenia sa absorbuje už vo
vrstve tenšej ako 1µm. Hydrogenizovaný amorfný kremík sa tiež veľmi ľahko kombinuje
s inými materiálmi ako napríklad uhlík, dusík, cín, germánium a tým sa vytvárajú
zliatiny s rôznymi šírkami zakázaného pásma energie. Materiál sa zvykne nanášať na
lacné podklady ako sklo, plast, oceľ. Jeho účinnosť je bohužiaľ dosť nízka - v praxi okolo
4 - 8 percent. To ho predurčuje na použitie v zariadeniach s malou spotrebou energie
ako sú kalkulačky a hodinky. Je dobré si uvedomiť, že práve pri takýchto zariadeniach
by použitie drahých materiálov predražilo výrobky natoľko, že by sa ich výroba vôbec
neoplatila.
Arzenid gália (GaAs)
Obsadil druhé miesto vo využití pre výrobu fotovoltických článkov. Výskum a vývoj
tohto materiálu prebiehajú už dlhé roky, znevýhodňuje ho však vyššia cena a aj niektoré
ďalšie vlastnosti, medzi ktorými dominuje predovšetkým značne väčšia krehkosť.
V priemere dosahuje účinnosť okolo 18 percent.
Arzenid gália má ale aj svoje nezanedbateľné prednosti. Pri zvýšenej teplote (napr.
100 °C) vykazuje len veľmi malé zníženie účinnosti. V tom sa líši od kremíka, kde je
pokles účinnosti už pri takýchto relatívne nízkych teplotách výrazný. To znamená, že
jeho použitie bude veľmi výhodné pri vysokoefektívnych koncentračných článkoch. Pri
takomto postupe bude potrebné oveľa menej drahého GaAs. Nie je totiž nutné inštalovať
veľkoplošné solárne jednotky, ale len pomocou odrazu sústrediť viac slnečného
žiarenia na menšiu plochu. Ani pri takto zvýšenej koncentrácii nestráca GaAs svoju
účinnosť, kým kremík pri takejto koncentrácii slnečného žiarenia nevyhovuje. Ďalšia
výhoda GaAs vyplýva z jeho väčšej hustoty, tá umožňuje výrobu oveľa tenších článkov
(cca o 60 percent) bez zníženia ich pohltivosti. Ďalší vývoj v oblasti umožní pravdepodobne
použitie tohto materiálu v kombinácii z hliníkom, takéto články sľubujú zvýšenie
účinnosti nad 40,7 percenta.
Telurid kademnatý (CdTe)
Pripravuje sa chemickou reakciou kadmia a telúru. Tieto články patria do skupiny tenkovrstvových
solárnych článkov. Tento materiál je považovaný za veľmi nádejný. Keďže
však jeho výskum trvá relatívne krátko, významné miesto v solárnej energetike zatiaľ
neobsadil. Má veľkú šírku zakázaného pásma a veľmi dobrú schopnosť absorpcie. Bohužiaľ
sú kadmium a telúr v zemskej kôre málo zastúpené a tak sa s týmito článkami
dá počítať predovšetkým v spotrebnej elektronike, telekomunikačných a navigačných
zariadeniach. Vďaka vynikajúcim absorpčným vlastnostiam je možné CdTe používať vo
veľmi tenkých vrstvách (1,2 až 1,5 µm).
Sulfid kedemnatý (CdS)
Tento materiál sa v kombinácii s Cu 2
S uplatnil predovšetkým v kozmických aplikáciách
a to vďaka svojej nízkej hmotnosti. Účinnosť viac ako 10 percent sa podarilo dosiahnuť
pomerne jednoduchými a lacnými postupmi, napriek tomu sa však tento materiál
nepovažuje za perspektívny pre jeho nízku stabilitu. Nádejná sa však javí kombinácia
50 51

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
s teluridom kademnatým. V USA už boli vyrobené takéto články s účinnosťou presahujúcou
10 percent.
KOMPONENTY FOTOVOLTICKÝCH SYSTÉMOV
Solárne panely
Solárny panel je hlavná (a zároveň najdrahšia) časť fotovoltického systému. Dnes sa
najviac používajú panely s článkami na báze kremíka. Podľa použitých článkov je možné
rozdeliť panely na 3 skupiny:
• amorfné
• monokryštalické
• polykryštalické
Amorfné panely sa vyznačujú relatívne nízkou cenou, ale aj podstatne nižšou účinnosťou
(4-8 percent) v porovnaní a polykryštalickými alebo monokryštalickými panelmi.
Sú vhodné tam, kde nie je dôležité, že zaberú približne štvornásobnú plochu oproti
panelom s kryštalickou technológiou. Sú aplikovateľné ako tzv. fotovoltická fasáda, kde
plnia funkciu vonkajšieho obkladu stavby a zároveň produkujú elektrickú energiu, alebo
na použitie vo veľkých fotovoltických elektrárňach, kde nie je potrebná úspora plochy.
Monokryštalické panely sa vyrábajú z článkov z jedného kryštálu kremíka. Z uvedených
typov sa vyznačujú najvyššou účinnosťou (13-17 percent), určitou nevýhodou môže byť
tvar článku, ktorý neumožňuje optimálne využitie plochy panelu. Cena a životnosť sú
rovnaké ako v prípade polykryštalickej technológie.
Polykryštalické panely sú osadené článkami s mierne nižšou účinnosťou oproti monokryštalickej
technológii (10 -14 percent), majú tvar štvorca modrosivej farby.
Invertor (DC/AC striedač, menič)
Fotovoltické panely produkujú jednosmerný prúd, ktorý sa musí premeniť na striedavý
prúd používaný v elektrickej distribučnej sieti. Na tento účel slúžia striedače (invertory,
meniče). Striedač je v podstate srdcom celého fotovoltického systému. Podľa veľkosti
systému a podľa technických podmienok prevádzkovateľa distribučnej sústavy dodávateľ
FV elektrárne zvolí jenofázový (230V) alebo trojfázový (400V) invertor.
V záujme maximálnej efektivity fotovoltického systému je potrebné, aby účinnosť striedača
bola čo najvyššia, kvalitné výrobky dosahujú účinnosť 95- a viac percent. Menič
je vhodné inštalovať v blízkosti FV panelov, aby boli straty v jednosmernom rozvode
prúdu čo najmenšie. Preto sa meniče vyrábajú aj vo vyhotovení pre vonkajšie prostredie.
Väčšina striedačov umožňuje monitoring parametrov fotovoltického systému pomocou
prepojenia s počítačom (USB, RS232/485, LAN) a následnú vizualizáciu zberu údajov.
Rozvádzač NN pre pripojenie do elektrickej siete
V záujme dodržania bezpečnostných a technických noriem je potrebné nainštalovať do
fotovoltického systému nízkonapäťový elektrický rozvádzač, ktorý zabezpečí správnu
a bezpečnú integráciu fotovoltického systému do elektrickej siete.
Montážny a kotviaci materiál
Fotovoltické panely je možné inštalovať prakticky na akýkoľvek priestor s vhodnou orientáciou
(viac v kapitole Fotovoltika všeobecne). Pre správnu a bezpečnú montáž sa používajú
špeciálne nosné konštrukcie pre ploché a šikmé strechy a inštaláciu na zem.
TYPY INŠTALÁCIÍ
Systémy pripojené na sieť, „on-grid“
V podmienkach Slovenska, kde elektrická rozvodná sieť poskytuje kvalitné a neprerušované
dodávky elektrickej energie, nie je hlavným motívom pripojenia fotovoltického
systému nedostatok
elektrickej energie, ale
ekologický prínos, úspora a hlavne
zisk z predaja elektrickej energie.
Systémy on-grid fungujú celkom
automaticky vďaka mikroprocesorovému
riadeniu sieťového striedača,
ktorý premení jednosmerný prúd
z panelov na striedavý, na ktorý sú
spotrebiče v domácnosti konštruované.
Pripojenie k sieti podlieha
schvaľovaciemu riadeniu distribučných
spoločností, pričom je nutné
dodržať dané technické parametre.
Ostrovné systémy, „off-grid“
Na odľahlých miestach bez prípojky elektrickej energie predstavuje ostrovný systém
často jediný možný variant bezobslužnej výroby elektriny.
Ostrovný systém nemá pripojenie do elektrickej siete. Ostrovné systémy sa líšia veľkosťou
od hodiniek alebo kalkulačky až po odľahlé budovy alebo kozmické lode.
Podľa povahy elektrických spotrebičov, resp. nárokov užívateľa môžu ostrovné systémy
obsahovať batérie, pre akumuláciu energie,
čím je zabezpečená dodávka elektriny aj
v nočných, resp. večerných hodinách.
Fotovoltický systém môže pracovať v tzv.
hybridnom režime, kde hlavne v zimnom období,
keď je produkcia energie z FV systému
obmedzená, je k systému možné pripojiť elektrocentrálu.
Takéto riešenie je vhodné použiť aj
v prípade, keď potrebujeme k systému pripojiť
zariadenie s veľkým príkonom.
Slnečná elektráreň
Existujú dva základné princípy premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Sú to:
• solárne fotovoltické systémy - elektrárne
• solárne koncentračné termické elektrárne
Solárne fotovoltické systémy
Na základe inštalovaného výkonu rozoznávame:
• domáce solárne systémy s výkonom niekoľko W, resp. kW, ktoré zásobujú domácnosti
jednosmerným prúdom cez batérie, používajú sa na osvetlenie a malé spotrebiče
• väčšie strešné solárne systémy s výkonom niekoľko kW, ktoré okrem zásobovania
domácností dodávajú prebytky elektriny (striedavý prúd) do verejnej siete.
• solárne elektrárne s výkonom niekoľko MW, ktoré dodávajú celú výrobu do verejnej
siete.
52 53

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Solárne koncentračné termické elektrárne
Pracujú na princípe koncentrácie slnečných lúčov zrkadlami do malej plochy (ohniska),
kde sa vzniknuté veľké teplo využíva na generovanie pary a výrobu elektriny.
Na koncentráciu slnečného žiarenia sa používajú tri základné typy:
• lineárne parabolické zrkadlá - koncentrujú slnečné žiarenie do rúrky, ktorá sa nachádza
v ohnisku reflektora. V rúrke prúdi olej, ktorý sa zahrieva až na 400 °C a teplo je
použité na výrobu pary a pre turbínu spojenú s elektrickým generátorom.
• tanierové parabolické zrkadlá - koncentrujú slnečné žiarenie do absorbéra umiestneného
v ohnisku taniera. Kvapalina (olej) sa tu zohreje na 650 °C a teplo sa využíva
na výrobu pary pre malú parnú turbínu s elektrickým generátorom.
• termálne solárne veže - okolo veže sú do kruhu rozložené zrkadlá ktoré sú natáčané
vždy smerom k Slnku a koncentrujú slnečné lúče do zberača (kotol) umiestneného
na veži. Teplota tu dosiahne vyše 1 000 °C. Teplo sa prostredníctvom termooleja
privádza do parogenerátora, kde sa vyrába para pre pohon turbíny spojenej
s elektrickým generátorom.
Na základe stavebného, architektonického a funkčného vzťahu fotovoltika – budova
existujú tri hlavné kategórie opisujúce spôsob inštalácie FV panelov:
• FV panely v otvorenej polohe – prevažne FV panely umiestnené na rámových
konštrukciách na plochých strechách – nízka miera integrácie,
• FV panely v tesnej blízkosti iných konštrukcií – FV panely ako súčasť fasádnych
či strešných plášťov alebo fotovoltické tieniace prvky a systémy – vysoká miera
integrácie,
• FV panely na rozhraní vonkajšieho a vnútorného prostredia – najmä polopriehľadná
(semitransparentná) fotovoltika ako súčasť výplní otvorov – maximálna miera
integrácie.
Integrácia fotovoltických systémov do budov
Ak sú fotovoltické prvky umiestnené na vhodnej ploche obvodového plášťa budovy,
elektrina sa vyrába priamo v mieste spotreby, čím sa minimalizujú straty v prenosových
sústavách. Zároveň vzrastá energetická sebestačnosť objektu, čo je v dnešnej
dobe neistého trhu s energiou nespornou výhodou.
Fotovoltiku možno uplatniť aj v sídelných celkoch, kde spolu s ďalšími obnoviteľnými
zdrojmi energie napĺňa koncept tzv. mikrosietí, čiže územne ohraničených energetických
sústav s požadovanou mierou nezávislosti. Moderne navrhnutý fotovoltický (FV)
systém pre budovu slúži nielen na produkciu elektrickej energie, ale ako plnohodnotný
stavebný prvok zastáva aj ďalšie tradičné stavebné funkcie. Vzťah fotovoltika – budova
sa tak odohráva na troch úrovniach:
• stavebné začlenenie a architektonický súlad fotovoltiky s budovou,
• technologické začlenenie do energetických sústav budovy,
• energetická nadväznosť na krivku potreby elektrickej energie v budove.
V množstve FV inštalácií, najmä ak je vyrobená elektrina určená na predaj, hrá ďalšiu
významnú rolu ekonomika projektu (náklady na výstavbu, úverovanie, poistenie,
dotácie, výkupná cena, predpokladaný čas prevádzky, údržba a obnova, odstránenie
a recyklácia).
Spôsoby začlenenia
Najčastejšie spôsoby začlenenia FV prvkov do budov sú znázornené na obr. 1.
Schematické znázornenie spôsobov integrácie FV systémov do budov: a – šikmá
strecha, b – plochá strecha, c – fasáda, d – tenkovrstvové FV systémy na veľké
strešné plochy, e – priemyselné aplikácie, f – polopriehľadné FV systémy pre átriá
a výplne otvorov, g – vonkajšie tieniace systémy
FV panely ako náhrada strešnej krytiny
pasívneho domu
Semitransparentné FV systémy ako výplňový
prvok ľahkého obvodového plášťa
átria, Aachen, Nemecko
Plánovanie systému
Typický FV systém tvorí rad vzájomne prepojených prvkov. Jeho jadrom sú FV panely
generujúce jednosmerný elektrický prúd. Sériovo-paralelne pospájané panely upevnené
na podpornej konštrukcii tvoria FV pole. Jednosmerný prúd sa z panelov privádza
do DC/AC striedačov, ktoré ho premieňajú na striedavý. Ten sa cez rozvádzač systému
rozvádza do elektrickej siete budovy. Súčasťou systému môžu byť aj akumulátory.
Pri plánovaní FV systému treba uviesť do súladu zamýšľané riešenie s miestnymi špecifickými
podmienkami. K základným vstupným informáciám potrebným pre návrh
systému patria:
• znalosť miestnych podmienok – množstvo dostupného slnečného žiarenia, odstupová
vzdialenosť a výška susedných budov a ďalších potenciálnych zdrojov tienenia,
sila vetra a množstvo snehových zrážok (dimenzovanie podpornej konštrukcie
a kotevných prvkov),
• zamýšľaná forma inštalácie FV panelov – umiestnenie na budove (sklon a orientácia),
geometria inštalácie, voľba podpornej konštrukcie a spôsobu kotvenia,
• charakteristiky jednotlivých prvkov systému – počet a typ FV panelov, elektrické
pospájanie, nominálne výkonové parametre FV panelov a striedačov, životnosť,
• spôsob využitia produkovanej energie – priama spotreba, skladovanie pomocou
akumulátorov, predaj do elektrickej siete alebo kombinácia týchto spôsobov.
54 55

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Koľko to stojí?
Keby ste mali záujem o inštaláciu fotovoltickej elektrárne na váš rodinný dom prípadne
na iný objekt, pripravili sme pre Vás orientačné prepočty. Upozorňujeme, že ide
len o modelový prepočet jednoduchej strešnej inštalácie v optimálnych podmienkach
(orientácia panelov na juh, optimálny sklon panelov, bez tienení od iných objektov počas
dňa a pod.). Pri výpočte sme uvažovali s využitím fotovoltickej technológie na báze
monokryštalického kremíka s účinnosťou 14,1 percenta a stratami systému 11 percent
(straty v kábloch, v meničoch atď.).
V závislosti od dvoch najdôležitejších faktorov ako je aktuálna výkupná cena elektriny
určená každoročne výnosom Úradu pre reguláciu sieťových odvetví (ÚRSO) a výšky investície,
je vysoký predpoklad, že na budúci rok (2011) už tento výpočet nebude platiť.
• Investičné náklady sa v súčasnosti (rok 2010) pohybujú v rozmedzí 3,50 – 5,50 €/
Wp. Dnes už vieme s istotou potvrdiť, že predovšetkým zásluhou každoročne sa
znižujúcich cien fotovoltických panelov budú náklady na celý systém postupne
klesať.
• Výkupná cena elektriny zo slnečnej energie s celkovým inštalovaným výkonom zariadenia
do 100 kW vrátane v roku 2010, ktorú stanovil ÚRSO výnosom č.7/2009,
je 430,72 eur/MWh. Cena je garantovaná na 15 rokov.
investícia rok 2010 2 000 € 3 800 € 9 300 € 18 000 € 35 000 €
inštalovaný výkon (kWp) 0,5 1,0 2,5 5,0 10,0
plocha (m 2 ) 5 10 25 50 100
mesto
ideálny sklon (°) 35
produkcia
(kWh/ prvý
rok)
Bratislava
530 1060 2600 5310 10620
zisk (€ prvý rok) 238 476 1189 2379 4 58
návratnosť (rok) 8,8 8,6 8,4 8,1 7,9
mesto
ideálny sklon (°) 36
produkcia
(kWh/ prvý
rok)
Košice
503 1006 2515 5030 10060
zisk (€ prvý rok) 225 451 1 127 2 253 4507
návratnosť (rok) 9,3 9,1 8,9 8,6 8,4
mesto
ideálny sklon (°) 36
produkcia
(kWh/ prvý
rok)
Žilina
476 952 2380 4760 9520
zisk (€ prvý rok) 213 426 1066 2132 4265
návratnosť (rok) 9,9 9,2 8,9 8,7 8,4
PRÍKLADY VYUŽÍVANIA FOTOVOLTIKY
Fotovoltická elektráreň na streche spoločnosti Solar-NED, s.r.o.
Spoločnosť Solar-NED, s.r.o. sa môže pochváliť realizáciou a prevádzkovaním prvého
FV generátora on-grid (napojeného na sieť) v Slovenskej republike.
Generátor bol nainštalovaný a napojený na lokálnu sieť NN 22. 12. 2006. Jeho softvérové
vyhodnocovanie a meranie začalo 8. 01. 2007.
Podľa skúseností spoločnosti s celkovou prípravou na realizáciu je nutné si v úvodnej
fáze zabezpečiť:
a) podanie žiadosti distribučnej spoločnosti – dva až tri vyplnené formuláre žiadosti
o pripojenie, výpis z katastrálnej mapy, situačné zakreslenie stavby v dvoch mierkach,
krátky popis výroby zariadenia
Čas potrebný na vybavenie žiadosti: minimálne tri mesiace (záleží od distribučnej spoločnosti)
b) po schválení žiadosti a dodaní podmienok pripojenia treba vypracovať
realizačný projekt (to platí pre malé FVE na strechách RD) a podať na schválenie
prevádzkovateľovi distribučnej siete so súhlasným stanoviskom stavebného
úradu pre ohlásenie drobnej stavby od príslušného obecného úradu.
Doba trvania odobrenia projektu: najmenej tri mesiace (závisí od distribučnej spoločnosti)
miesto Solar-NED, s.r.o., Pri mlyne 10, 831 07
Bratislava
dodávateľ fotovoltického systému Solar-NED, s.r.o., tel.: 00421 2 48204014
e-mail: eko@solarned.sk
počet namontovaných panelov 20
plocha panelov 31,5 m 2
technológia
– typ panelov
– výkon panela
– inštalovaný výkon
amorfný, Mitsubushi MA100T2
100 Wp
2,0 kWp
ročná produkcia elektriny 2 430 kWh v roku 2007
v prevádzke od koncom roka 2006
účel a využitie
výroba elektrickej energie na predaj do
distribučnej siete
návratnosť investície
7-10 rokov
spôsob financovania
vlastné prostriedky
Podrobnejšie a najmä aktuálne cenové ponuky vypracujú firmy zaoberajúce sa montážou
v elektrární. Ich zoznam nájdete na ďalších stránkach tejto publikácie.
56 57

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Fotovoltická elektráreň na streche
fary v Novej Lesnej
Najtypickejším a najvhodnejším spôsobom
využitia slnečnej energie na výrobu
elektriny rodinných domov je umiestnenie
fotovoltických panelov na streche.
Na fare v Novej Lesnej je na rovnej streche
od 1. júla 2009 nainštalovaných 24
panelov s celkovou plochou 30,66 m 2 .
Táto prevádzka je dôkazom vhodnosti
využívania slnečnej energie pre rodinné
domy aj na severe Slovenska.
Ročná výroba elektriny vo FVE Solar-Ned od spustenia prevádzky do marca 2010
Prehľad mesačnej výroby - roky 2007, 2008 a 2009:
Prehľad ročnej výroby
- roky 2007, 2008 a 2009:
Energetický výnos FV elektrárne
za rok 2008 bol 1113 kWh/ kWp
Energetický výnos FV elektrárne
za rok 2007 bol 1215 kWh/ kWp
Energetický výnos FV elektrárne
za rok 2009 bol 1075kWh/ kWp
miesto
Nová Lesná
dodávateľ fotovoltického systému Selz, s.r.o., Beňakovce 66, Košice -
okolie 044 42
návrh fotovoltického systému Generm, s.r.o., Gogoľova 18
851 01 Bratislava,
počet namontovaných panelov 24
plocha panelov 30,66 m 2
technológia
– typ panelov
– striedač
– výkon panela
– inštalovaný výkon
– sklon panelov
ročná produkcia elektriny
Schüco, SMG-1, monokryštalické,
s účinnosťou 14,5%
SMA SUNNY BOY 4000 TL
185 Wp
4,5 kWp
35°
4292 kWh (očakávaná), od 1. 7. 2009 do
28. 3. 2010: 2329 kWh
v prevádzke od júl 2009
účel a využitie
výroba elektrickej energie na predaj
do distribučnej siete
návratnosť investície
11 rokov
spôsob financovania
stavebné sporenie 1/2 (stavebný úver),
vlastné zdroje 1/2
58 59

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Fotovoltická elektráreň na streche organizácie UNDP v Bratislave
Ideálnu orientáciu rovnej strechy svojej administratívnej
budovy v centre Bratislavy
využilo pracovisko Regionálneho centra
Rozvojového programu OSN (United Nations
Development Programme – UNDP) pre
Európu a Spoločenstvo nezávislých štátov
v Bratislave na vybudovanie fotovoltickej
elektrárne. Sto sedemdesiat amorfných
tenkovrstvových fotovoltických panelov
typu Kaneka K60 japonskej výroby bude
ročne produkovať približne 10 500 kWh
elektriny, ktorá sa odvedie do distribučnej
siete.
Pre bratislavské Regionálne centrum UNDP tento krok prinesie výnos z produkcie
elektrickej energie v hodnote približne 5 000 eur ročne pri výkupnej cene vyrobenej
elektrickej energie, ktorá je 0,43072 eura/kWh. Zapojením do verejnej siete
každoročne odbremení táto fotovoltická elektráreň ovzdušie o 8500 kg emisií oxidu
uhličitého (CO 2
), 17 kg oxidu siričitého (SO 2
) a 17 kg oxidov dusíka (NO x
). Výrobca
panelov garantuje, že celkový inštalovaný výkon článkov nepoklesne po
12 rokoch prevádzky pod 90 percent a po 25 rokoch pod 80 percent.
Prevádzku elektrárne spustili začiatkom roka 2010. FVE vyhodnocujú a monitorujú cez
internet (http://solarpanel.undp.sk/html/en/index.sk).
Návratnosť celkovej investície 47 300 eur z vlastných zdrojov sa očakáva do 10 rokov.
miesto Bratislava, Grösslingova č.35
dodávateľ fotovoltického systému Energocom, s.r.o., Žižkova 6, 040 11
Košice
počet namontovaných panelov 170
plocha panelov 161,56 m 2
technológia
– typ panelov
– výkon panela
– inštalovaný výkon
– sklon panelov
ročná produkcia elektriny
tenkovrstvový fotovoltický
panel Kaneka K60
60 Wp
10,2 kWp
35°
10 500 kWh
v prevádzke od január 2010
účel a využitie
výroba elektrickej energie na predaj do
distribučnej siete
návratnosť investície
10 rokov
spôsob financovania
vlastné zdroje
Na obrázku je zobrazený celkový pohľad na montáž elektrárne, hliníková konštrukcia
a invertor (menič jednosmerného prúdu na striedavý)
FVE na streche Matematicko-fyzikálnej fakulty UK v Bratislave
Najväčšia strešná fotovoltická elektráreň na Slovensku je na streche Matematicko -
fyzikálnej fakulty UK v Mlynskej doline v Bratislave.
V systéme je použitých celkom 459 FV panelov typu SOLON BLUE 220 z polykryštalického
kremíka (účinnosť článkov do 14,3 percenta) s celkovým výkonom 101 385
Wp rozdelených do 17 sekcií: E1 – E17. Každá z týchto zostáv (E1 až E17) je pripojená
k svojmu striedaču (Fronius typ IG 60HV), ktorý vyrobenú elektrickú energiu dodáva
do siete. FV panely sú umiestnené na streche objektu orientovanej južným smerom
pod uhlom 35° na vlastnej kovovej nosnej konštrukcii ukotvenej do strechy objektu.
V jednom z panelov je integrovaný snímač teploty a osvitu panelov.
miesto
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
UK, Katedra experimentálnej fyziky
Mlynská dolina F2, 842 48 Bratislava,
tel: 02/60 29 54 66
dodávateľ fotovoltického systému Solartec, s.r.o., Rožnov pod Radhoštěm
počet namontovaných panelov 459
plocha panelov 752,76 m 2
technológia
– typ panelov
– výkon panela
– inštalovaný výkon
– sklon panelov
ročná produkcia elektriny
polykryštalické články typu
SOLON BLUE 220
220 Wp
100 kWp
35°
očakavaných 120 000 kWh
v prevádzke od máj 2009
účel a využitie
experimentálno–výuková elektráreň
návratnosť investície
do 8 rokov
spôsob financovania
dotácia
60 61

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Materiály, ktoré nám poskytol prof. RNDr. Peter Kúš, DrSc. z Katedry experimentálnej
fyziky, dávajú informáciu o reálnych hodnotách produkcie elektriny za posledný rok.
mesiac
Produkcia
el. energie
kWh
máj 09 8 200
jún 09 12 400
júl 09 15 600
august 09 14 700
september 09 12 500
október 09 7 600
november 09 3 200
december 09 2 200
január 10 2 700
február 10 5 200
marec 10 7 800
92 100
Prehľad výroby elektrickej energie v období máj 2009 - marec 2010
!
62 63

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
FIRMY ZAOBERAJÚCE SA FOTOVOLTIKOU NA SLOVENSKU
Schüco International KG
Tomášikova 17
821 01 Bratislava
tel.: + 421 2 48 2696 01
fax: + 421 2 48 2696 11
schueco@schueco.sk
www.schueco.com/web/sk/
Energocom, s.r.o.,
Žižková 6, 040 11 Košice
tel.: +421 55 622 5904
office@energocom.sk
www.energocom.sk
Brema Sk, s.r.o.
Podhradská cesta 4
038 52 Sučany
tel.: + 421 2 48 2696 01
solar@brema.sk
www.brema-solar.sk
ASV SOLAR, s.r.o.
Púchovská 8
831 06 Bratislava
tel.: +421 905 564 529
info@asvsolar.sk
www.asvsolar.sk
Solar-NED, s.r.o.
Pri mlyne 10
831 07 Bratislava
tel.: +421 2 482040-14, -10
eko@solarned.sk
www.solarned.sk
GENERM, s.r.o.
Gogoľova 18
851 01 Bratislava
tel.: +421 905 86 22 15
office@generm.com
www.generm.com
ECODUC ® , a.s.
Kpt. Nálepku 3.
934 01 Levice
tel.: +421 36 6313 638
ecoduc@ecoduc.sk
www.ecoduc.eu
Vzhľadom na to, že nie je možné obsiahnuť všetky spoločnosti, ponúkame vám internetové
odkazy, na ktorých sa môžete dozvedieť viac :
www.skrea.sk
http://www.123dodavatel.sk/produkty/alternativne-kurenie
MOŽNOSTI FINANCOVANIA
Záujemcovia o inštalovanie solárneho resp. fotovoltického systému majú okrem vlastných
zdrojov aj ďalšie možnosti, ako financovať investície. Môžu to byť granty alebo
komerčné zdroje. Keďže investície sú vďaka usporenej energii v porovnaní s konvenčnými
zdrojmi tepla návratné, nie je problém využiť služby jednej z bánk.
V roku 2009 spustilo ministerstvo hospodárstva Program vyššieho využitia biomasy
a slnečnej energie v domácnostiach, v rámci ktorého je možnosť získať dotácie na
solárne kolektory a tak ušetriť časť peňazí potrebných na vybudovanie solárneho systému.
Informácie o aktuálnych podmienkach a výšky dotácií poskytuje webová stránka
Slovenskej inovačnej a energetickej agentúry www.siea.gov.sk.
Výška dotácie v roku 2010 je pre slnečné kolektory určená:
• 200 € za m 2 nainštalovaných slnečných kolektorov v rozsahu najviac 8 m 2
absorpčnej plochy vrátane v rodinnom dome,
• 50 € za 1 m 2 nainštalovaných slnečných kolektorov v rozsahu nad 8 m 2
absorpčnej plochy v rodinnom dome,
• 100 € za 1 m 2 nainštalovaných slnečných kolektorov v bytovom dome; najvyššia
dotácia je v rozsahu najviac 3 m 2 na každý byt v bytovom dome.
Inštalované zariadenia musia spĺňať stanovené technické parametre. Pre slnečné
kolektory je to certifikát Solar Keymark a od 2010 aj minimálny energetický zisk
(525 kWh/rok vztiahnutý na jeden m 2 ).
Okrem toho sú projekty využívania slnečnej energie podporované aj Environmentálnym
fondom, nezávislým od štátneho rozpočtu, ale len na verejnoprospešné účely;
podpora je určená najmä obciam.
Komerčné financovanie
Dnes už nie je pre človeka so stálym príjmom problém uchádzať sa o úver z ktorejkoľvek
banky pôsobiacej na našom trhu. Ak je klient ochotný ručiť za úver svojou nehnuteľnosťou,
vo väčšine prípadov je najvhodnejší a tiež najlacnejší hypotekárny úver, ktorý je oproti
spotrebným úverom výhodný svojou cenou. Úroková sadzba sa pohybuje okolo 4,5 až
5 percent. Medzi nevýhody hypotekárnych úverov, patrí ručenie nehnuteľnosťou a rôzne
poplatky a náklady spojené so získaním hypoteky. Ak klient nechce ručiť vlastnou nehnuteľnosťou,
má k dispozícii aj účelové a bezúčelové spotrebné úvery, ktoré však majú
kratšiu lehotu splatnosti a vyššiu úrokovú sadzbu. Rozdiel medzi nimi je v tom, že pri účelovom
úvere musí klient banke dokladovať, že peniaze použil na stanovený účel (investícia
do solárneho systému), zatiaľ čo pri bezúčelovom úvere banka vypláca peniaze priamo na
účet klienta, pravdaže po splnení podmienok a schválení úveru. Jednotlivé banky sa svojimi
úverovými službami líšia, či už vo výške úrokových sadzieb alebo spôsobom požadovaného
ručenia. Bližšie informácie vám určite radi poskytnú pracovníci každej banky.
Na financovanie investície do solárneho systému je možné použiť aj stavebné sporenie.
Stavebné sporiteľne ponúkajú pre svojich klientov aj zaujímavú možnosť čerpať
lacný a dostupný úver, ktorý možno získať v stanovenom čase sporenia. Existuje aj
rýchlejšia cesta, tzv. medziúver, o ktorý možno teoreticky požiadať okamžite po uzavretí
zmluvy, ale úroky a poplatky sú potom samozrejme vyššie.
64 65

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Grantové prostriedky
Je potrebné si uvedomiť, že grantové prostriedky podliehajú zdĺhavej a často byrokratickej
kontrole a podmienky ich prideľovania sa často menia. V nasledujúcom prehľade
uvádzame podporné schémy platné v roku 2010.
Investičná pomoc:
• štrukturálne fondy 2007 - 2013,
• iné programy a fondy (Program vyššieho využitia biomasy a slnečnej energie
v domácnostiach, SLOVSEFF II)
Štrukturálne fondy EÚ
Zo štrukturálnych fondov Európskej únie sa na Slovensku na podporu využívania slnečnej
energie zameriavajú dve opatrenia. Jedno je určené pre podnikateľský sektor,
druhé pre štátny a verejný sektor. Ide o tzv. nenávratný finančný príspevok, o ktorý
je potrebné uchádzať sa v rámci výziev na predkladanie projektov zverejňovaných
Ministerstvom hospodárstva SR a Ministerstvom životného prostredia SR. Mnohých
záujemcov často odrádza zdĺhavý, nákladný a byrokratický proces prípravy žiadosti
o príspevok a samotného projektu. Na druhej strane, možnosť získať až 65 percent
z oprávnených nákladov projektu v prípade malých a stredných podnikov, či až 95 percent
v prípade verejnej správy, nie je zanedbateľná.
Prehľad štrukturálnych fondov na investičnú pomoc pri výstavbe OZE
Operačný program Životné prostredie
3.2. Minimalizácia nepriaznivých vplyvov zmeny klímy vrátane podpory obnoviteľných
zdrojov energie (cca 209 mil. eur)
– zariadenia na výrobu elektriny VÚ-KVET (vysokoúčinná kombinovaná výroba
elektriny a tepla) len v kombinácii so zmenou palivovej základne pri výrobe
tepla.
Operačný program Konkurencieschopnosť a hospodársky rast
2.1. Zvyšovanie energetickej efektívností na strane výroby aj spotreby a zavádzanie
progresívnych technológií v energetike (cca 144 mil. eur),
– výstavba nových, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny
VÚ-KVET,
– výstavba nových, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny
z obnoviteľných zdrojov energie (s výnimkou využívania veternej energie).
Operačný program Bratislavský kraj
2.1.2 Podpora zavádzania a využívania progresívnych technológií v MSP (cca 23,6
mil. eur)
– výstavba nových, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny
VÚ-KVET,
– výstavba nových, rekonštrukcia a modernizácia zariadení na výrobu elektriny
z obnoviteľných zdrojov energie (s výnimkou využívania veternej energie).
Uvádzame krátky prehľad podmienok uchádzania sa o podporu zo štrukturálnych
fondov EÚ, bližšie informácie je potrebné hľadať priamo na príslušnom ministerstve.
Budúcnosť závisí najmä od podmienok čerpania európskych fondov v rozpočtovom
období EÚ 2007-2013.
Opatrenie 1.4. - Podpora úspor energie a využitia obnoviteľných energetických zdrojov
Na aký účel možno žiadať pomoc?
úspory energie, kombinovaná výroba elektriny a tepla, využívanie obnoviteľných
energetických zdrojov, t. j. výstavba, modernizácia alebo rekonštrukcia malých vodných
elektrární, zariadení na energetické využitie biomasy, zariadení na využitie slnečnej
energie, zariadení na využitie geotermálnej energie, zariadení na využitie
veternej energie.
Kto môže žiadať o pomoc?
podnikatelia
Forma pomoci:
nenávratný finančný príspevok.
Výška spolufinancovania z vlastných zdrojov:
50 percent z oprávnených nákladov (35 percent malé a stredné podniky).
Oprávnené kraje:
všetky, okrem Bratislavského
Poskytovateľ pomoci / Riadiaci orgán
Ministerstvo hospodárstva SR,
www.economy.gov.sk
Vykonávateľ / Sprostredkovateľský orgán, bližšie informácie
Slovenská inovačná a energetická agentúra,
Bajkalská 27, 827 99 Bratislava 27
tel.: 02/58248 111, fax: 02/5342 1019
www.siea.gov.sk
Opatrenie 2.2. Zlepšenie a rozvoj infraštruktúry na ochranu ovzdušia
Na aký typ projektov možno žiadať pomoc?
okrem iných na budovanie zariadení na výrobu tepla alebo teplej úžitkovej vody zameraných
na zmenu palivovej základne v prospech environmentálne a energeticky
prijateľnejších palív pre jeden objekt alebo malú skupinu objektov. Ide predovšetkým
o používanie obnoviteľných zdrojov energie, a to využívanie biomasy, solárnych systémov,
resp. ich kombinácia.
Kto môže žiadať o pomoc?
štátna a verejná správa, podnikatelia.
Forma pomoci:
nenávratný finančný príspevok.
Minimálna výška pomoci:
neobmedzená
Výška spolufinancovania z vlastných zdrojov:
minimálne 5 percent z vlastných zdrojov, zvyšok úver, prípadne úverový prísľub
66 67

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Oprávnené kraje:
všetky, okrem Bratislavského
Poskytovateľ a vykonávateľ pomoci, bližšie informácie:
Ministerstvo životného prostredia SR,
Sekcia zahraničnej pomoci a záležitostí EÚ
Odbor riadenia programov
Námestie Ľ. Štúra 1
812 35 Bratislava
tel.: 02 / 59562617, 59562315
www.enviro.gov.sk
Environmentálny fond
Environmentálny fond vznikol v roku 2005 na podporu ochrany životného prostredia.
Fond nie je napojený na štátny rozpočet, finančné príspevky získava najmä z poplatkov
a pokút za nedodržiavanie environmentálnych predpisov a noriem a iných príspevkov.
Uvádzame len oblasti týkajúce sa obnoviteľných energetických zdrojov.
Na aký typ projektov možno žiadať pomoc?
okrem iných aj na podporu výroby tepla a teplej úžitkovej vody prostredníctvom nízkoemisných
zdrojov (zmena paliva, zmena technológie spaľovania) a podporu výroby
tepla a teplej vody prostredníctvom využívania obnoviteľných zdrojov (napr. biomasa,
solárne systémy, tepelné čerpadlá, resp. ich kombinácia). Projekty musia mať
verejnoprospešný charakter.
Kto môže žiadať o pomoc?
fyzické osoby, právnické osoby, štátny a verejný sektor, obce, neziskové organizácie,
združenia a asociácie
Forma pomoci:
dotácia (neplatí pre podnikateľov), zvýhodnený úver
Oprávnené regióny:
celé Slovensko
Poskytovateľ a vykonávateľ pomoci:
Environmentálny fond, Bukureštská 4, 813 26 Bratislava.
Bližšie informácie v pracovných dňoch v čase od 8.00 do 15.00:
tel.: 02/57783116
fax. 02/57783216
e-mailom - lobotkova@envirofond.sk
www.envirofond.sk
LEGISLATÍVA
Podmienky pripojenia, ako aj legislatívne usporiadanie pre odpredaj elektrickej energie
z fotovoltickej elektrárne sú uzákonené zákonom č.309/2009 Z. z.
Zákon č. 309/2009 Z. z. o podpore OZE a VÚ-KVET
Podpora pre elektrinu vyrobenú z OZE a VÚ-KVET (vysoko účinnej kombinovanej výroby
elektriny a tepla) je zabezpečená (§ 3 zákona č. 309/2009 Z. z.):
a) prednostným:
pripojením zariadenia na výrobu elektriny do regionálnej distribučnej siete,
prístupom do sústavy,
prenosom elektriny, distribúciou elektriny a dodávkou elektriny,
b) odberom elektriny prevádzkovateľom regionálnej distribučnej siete, do ktorej je
zariadenie výrobcu elektriny pripojené priamo alebo prostredníctvom miestnej
distribučnej sústavy za cenu elektriny na straty,
c) doplatkom,
d) prevzatím zodpovednosti za odchýlku prevádzkovateľom regionálnej distribučnej
sústavy.
Prehľadná tabuľka podpory výroby elektriny z obnoviteľných zdroj a VÚ-KVET
Typ
zariadenia
na výrobu
elektriny z
Výkon
zariadenia
MW)
Prednostné
pripojenie
do regionálnej
distribučnej
siete
Prednostný
prístup
do sústavy,
prenos,
distribúcia
a dodávka
OZE < 0 - 1 > áno bez
VÚ-KVET
obmedzenia
OZE áno bez
VÚ-KVET
obmedzenia
OZE < 4 - 10 > áno bez
VÚ-KVET
obmedzenia
veterných
elektrární
< 4 - 15 > áno bez
obmedzenia
OZE
VÚ-KVET
< 15 - 125 > áno bez
obmedzenia
VÚ-KVET < 125 - áno bez
s podielom 200 >
obmedzenia
OZE v palive
viac ako 20%
Odber
elektriny
za cenu
elektriny
na straty
bez obmedzenia
Doplatok
Dĺžka
trvania
Prevzatie
zodpovednosti
za
odchýlku
15 rokov bez obmedzenia
15 rokov 15 rokov 15 rokov
15 rokov 15 rokov nie
15 rokov 15 rokov nie
15 rokov 15 rokov nie
15 rokov 15 rokov nie
68 69

Možnosti využívania slnečnej energie
Možnosti využívania slnečnej energie
Spôsob využitia OZE Prijímateľ pomoci Mechanizmus
výroba elektriny
výroba tepla
zákon č. 309/2009 Z. z.
domácnosti
SLOVSEFF II (domácnosti
v bytových domoch)
verejný sektor zákon č. 309/2009 Z. z.
zákon č. 309/2009 Z. z.
štrukturálne fondy 2007 -
súkromný sektor
2013
SLOVSEFF II
domácnosti
Program vyššieho využívania
biomasy a slnečnej
energie v domácnostiach
SLOVSEFF II (domácnosti
v bytových domoch)
verejný sektor štrukturálne fondy 2007 -
2013
štrukturálne fondy 2007 -
súkromný sektor
2013
SLOVSEFF II
Novela Zákona o energetike 656/2004 Z. z. 142/2010 Z. z.
Podľa najnovšej novely Zákona o energetike (142/2010), musia všetky zariadenia na
výrobu elektriny zo slnka žiadať o Osvedčenie súladu investičného zámeru s energetickou
politikou štátu od Ministerstva hospodárstva SR. Toto nariadenie sa týka všetkých
fotovoltických solárnych inštalácií okrem tých, ktoré budú umiestnené na budovách
a budú mať výkon najviac 100 kW.
Ak chce výrobca elektriny zo slnka žiadať o osvedčenie od Ministerstva hospodárstva
SR (MH SR), musí mať zároveň platné osvedčenie od Slovenskej elektrizačnej a prenosovej
sústavy (SEPS, a.s.). Tá však v decembri 2009 vydávanie povolení pre fotovoltiku
zastavila. Doteraz platný zákon hovoril o potrebe povolení od MH SR a SEPS pre energetické
zariadenia na báze OZE (vrátane slnečnej energie) s inštalovaným výkonom
nad 1MW. Schválenie novely Zákona o energetike v parlamente v kombinácii s týmto
ustanovením od SEPS budú znamenať, že na Slovensku nebudú v najbližších rokoch
postavené slnečné elektrárne s výkonom nad 100 kW.
Zdroje
Iliaš, I. a kol. 2006. Možnosti využívania slnečnej energie. Bratislava: Energetické
centrum Bratislava, 2006
Program vyššieho využitia biomasy a slnečnej energie v domácnostiach 2009,
Program Ministerstva hospodárstva SR vytvorený na základe uznesenia vlády SR
č. 383/2007 k návrhu Stratégie vyššieho využitia obnoviteľných zdrojov energie v SR
Ing. Zdeněk Macháček, Z., Staněk, K., 2007 Integrácia fotovoltaických systémov do
budov, http://www.asb.sk/stavebnictvo/technologie/integracia-fotovoltaickych-systemov-do-budov-1198.html,
31. 3. 2009
Henze, A., Hillebrand, W. 2000 Elektrický proud ze slunce, Fotovoltika v praxi. HEL.
2000
Mapky na stranách 14-15 dodala spoločnosť GeoModel, s.r.o.
Zaujímavé internetové zdroje informácií:
European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF) – www.estif.org.
Energy Information Administration: http://www.eia.doe.gov/
Slovak RE Agency http://www.skrea.sk/
Slovenská inovačná a energetická agentúra SIEA, www.siea.gov.sk
Snímky a grafické podklady z Wikipédie (sk.wikipedia.org alebo www.wikimedia.
org): Kristina Walter, de:Freedom_Wizard, AndrewBuck, F5ZV, ChNPP, KVDP, Rainer
Lippert., Stephan Kambortaki
70 71