Níže uvedený obsah je psán pro laickou veřejnost a proto jsou některé termíny psány neodborně, nicméně vyjadřují svou formou podstatu fungování FVE.
Uvedeme si základní údaje, které nás mohou motivovat pro zřízení zdroje EE pro vlastní nezávislost a snížení nákladů na nákup energie z distribuční sítě. Například v lokalitě mého bydliště, tj. ve Středočeském kraji lze očekávat roční výrobu fotovoltaické elektrárny (FVE) v rozmezí přibližně 950–1050 kWh až 1100 kWh na 1 instalovaný kWp (kilowatt-peak) výkonu za rok. Střední Čechy mají velmi dobré podmínky, s průměrným úhrnem slunečního záření 1026–1054 kWh/m².
Orientační přehled výroby podle velikosti systému, čerpaný ze statistik:
- Malá FVE (cca 3,5 kWp): Vyrobí přibližně 3 000 – 3 500 kWh za rok.
- Běžná rodinná FVE (5-6 kWp): Vyrobí přibližně 5 000 – 6 000 kWh za rok.
- Větší FVE (10 kWp): Vyrobí přibližně 10 000 – 11 000 kWh (10-11 MWh) za rok.
Orientace a sklon: Ideálně na jih se sklonem 30–35 stupňů.
Když se rozhlédneme po okolních domech, vidíme na střechách solární panely, když jedeme po silnici vidíme často velká „solární pole“. Co ale dělat v případě, že střecha má nevyhovující orientaci a výtěžnost z FVE by byla nízká, oproti tomu máme vhodný kus pozemku pro výstavbu FVE. Pak můžeme postavit domácí FVE:
- stacionární = panely jsou umístěny na jednoduché konstrukci pod požadovaným úhlem
- s možností sledování slunce a vytěžení maxima ze soustavy, dá se dělit na varianty:
- single axis – jednoosý systém (nejjednodušší), řídící elektronika sleduje pohyb slunce po obloze a nastaví tak panely pro maximální výtěžnost
- dual axis – užitečný systém pro všechna roční období vzhledem k jeho možnosti náklonu ve dvou osách – složitější konstrukce
Základem sestavy je konstrukce na které jsou umístěny solární panely. Tomuto spojení panelů se obecně říká „string“
Popíšeme si základní jednoosý string pro variantu se sledováním slunce:
Návrh prezentuje string o počtu 11 /max 12, viz níže/ solárních bifaciálních*) panelů, celková délka stringu je cca 13 bm, string se otáčí v jedné ose za sluncem, jako vidíme například zde: jednoosý systém sledování slunce
*) Bifaciální, znamená, že dokáže „zpracovat“ světlo z obou stran. Z hlediska celkové efektivity, bereme-li základní hledisko poměr cena (v tomto případě nákupní) /výkon, se jedná o panely s výkonem cca 650-660 W. Níže uvedené hodnoty panelů se vesměs týkají toho nejlepšího co lze na českém trhu najít, a to solárních panelů AIKO-A660-MDE72Dw série Stellar 3N+72. Špička ve fotovoltaice s výkonem 660 W a vysokou účinností 24,4 %. Díky pokročilé technologii N-Type ABC nabízí panel optimální výkon i při částečném stínění. Bifaciální provedení s dvojitým sklem zajišťuje vynikající odolnost a extrémní životnost. Produkt je podpořen 30letou zárukou na lineární výkon.
To co panely vyprodukují musí někam přejít, aby bylo zpracováno. O to se stará zařízení s obecným názvem „střídač“. Pro rezidentní použití se většinou jedná o střídače s hodnotou 10-20 kW. V dalším textu se hodnoty a výpočty budou právě věnovat této kategorii střídačů.
Střídač má pro jednotlivé stringy vstupy, v propagačních materiálech se hovoří o zkratce (MPPT). Obecně je počet MPPT vstupů 2-3 . Každý MPPT vstup je u střídačů omezen, obecně se jedná o hodnotu 800-1000 V
Tak a teď „spojíme“ string a střídač dohromady a zjistíme odpověď na otázku počet panelů na jeden string na jeden vstup MPPT.
Vezmeme to obráceně. Výrobce střídače nám uvádí, že doporučená hodnota na jeden MPPT je např. 800V na vstupu. Tuto hodnotu musíme rozdělit mezi jednotlivé panely s jistou rezervou. Vezmeme-li tedy výše uvedené panely AIKO, tak výrobce uvádí, že jejich napětí naprázdno je cca 54,2V = dostáváme se k důležitému faktoru, kterým je Voc (z anglického „Open Circuit Voltage“) = maximální napětí, které solární článek nebo modul může produkovat, když není připojen k žádnému zatížení (napětí, které může článek generovat, když prochází nulovým proudem)
- Voc závisí na materiálu článku, jeho teplotě a intenzitě osvětlení. V praxi, větší intenzita slunečního světla obvykle znamená vyšší napětí naprázdno.
- Voc není napětím, při kterém solární článek nebo panel produkuje svůj maximální výstupní výkon. K dosažení maximálního výkonu je potřeba určité kombinace napětí a proudu. V rámci praktického využití se napětí naprázdno používá při návrhu solárních systémů, zejména při výběru a konfiguraci střídačů a dalšího zařízení.
- Voc Je to důležitý parametr pro hodnocení maximálního napětí systému, zejména v podmínkách nízkých teplot = obecně se musí k výrobcově udané hodnotě Voc připočítat rezerva v % a to dle umístění panelu v zeměpisných podmínkách.
- Základní pravidla pro rezervu:
Zimní mrazy: Napětí
uvedené na štítku panelu je měřeno při 25 °C. Za mrazivého, slunečného dne může napětí vzrůst o 10–15 % i více oproti nominální hodnotě.
Bezpečnostní rezerva: Při návrhu stringu (řetězce panelů) je nutné počítat s rezervou alespoň 15–20 % nad maximální povolené vstupní napětí střídače/regulátoru.
Zpět k základnímu výpočtu:
1 panel = 54,2V + rezerva 15% = 62,3V // 11 panelů = 11 x 62,3 = 685 V = OK? ne úplně, protože jsme si popsali bifaciální panely a ty mají schopnost zvýšit hodnotu produkce až o 27% v TOP podmínkách. Ale výrobce nás uklidnil a hodnotu VoC nezměnil ani při zvýšení výkonu +10%. Takže skutečně můžeme použít 11 panelů, maximálně 12 (12 x 62,3 = 748V) na vstup MPPT 800V.
Pokud má střídač 2 MPPT postavíme dva stringy o 11 panelech s celkovým výkonem 22 x 650W (bifaciálních až 720W) = 14,3kWp až 15,8kWp a možná i více 🙂
Navíc použijeme pomocníky v optimalizaci (již optimalizovaného panelu). Výrobce AIKO nerozporuje použití dalších pomocných zařízení pro optimalizaci jako jsou optimizéry od firmy Tigo. Základní optimizéry:
Tigo TS4-A-O = pro panely s hodnotou výkonu do 700W (pro bifaciální panely kolem 625W)
Tigo TS4-X-O = pro panely s hodnotou výkonu do 800W, tato verze je vhodnější pro výše zmíněné panely kdy jejich hodnota v režimu bifaciálního provozu může vzrůst k hodnotě nad 700W
Někdo musí optimizéry řídit a komunikovat s nimi a tím je:
Tigo Access Point (TAP) + Cloud Connect Advanced (CCA)
TAP = zlepšuje správu dat vašeho solárního systému díky bezproblémové komunikaci s moduly TS4 a zařízeními retrofit. TAP výrazně zvyšuje úroveň zabezpečení při deaktivaci na úrovni modulu. V kombinaci se zařízením Cloud Connect Advanced (CCA) nabízí TAP nepřekonatelný přehled o vašem fotovoltaickém systému.
CCA = umožňuje získat cenné informace o výkonnosti modulů. Je centrem pro data z produktů Tigo O, S a M. Propojuje se se střídačem. Aktuální a historická data z CCA lze zobrazit v platformě Tigo Energy Intelligence. CCA je k dispozici jako přídavná sada nebo integrovaná se střídači. Podporují ji všichni hlavní světoví výrobci stringových střídačů a modulů. Univerzální datalogger, který pracuje spolu se zařízeními TAP.
Střídač – existuje mnoho polemik o tom zda vysokonapěťový systém (dále jen VN) nebo nízkonapěťový systém (dále jen NN). Všechny tyto úvahy vedou k tomu, že pro komerční domácí (rezidentní) použití je vhodnější NN systém, pro průmyslovější využití VN. Obecně je NN levnější z hlediska pořízení a dlouhodobě udržitelnější ( v praxi si po letech dokáže běžně zručný uživatel vyměnit sám doma vadný bateriový článek) u VN to nejde a musí to dělat odborný servis.
V současné době osobně preferuji střídače Deye SUN v řadě 10-20kW. Jedná se o nízkonapěťové střídače. Umožňují připojit bateriové boxy pro obecné napětí 48V.
Od podzima 2026 snad již budou dostupné střídače Growatt v modelové řady WIT 4-15K-HU (doposud nemají certifikaci pro připojení do distribuční sítě).
Ke střídači napojíme bateriový box ideálně s kapacitou 16kW a více , dají se dnes pořídít od Kč 36 000,-
Tak a postavíme konstrukci :
- Ocelová konstrukce z jeklů, ukotvená betonovými pláty (nebo zabetonované patky do země)
- Vykopání kanálu pro pro položení vodičů od stringů a komunikační kabely = napájení TAPu /Tigo/
- Uložení kabelů do chrániček pro optické kabely nebo PE trubka (2 stringy = 4 vodiče) do 30m průměr 6mm, pro bifaciály je doporučeno 10mm (o moc dražší to není) vejdou se do PE32
- Uložení panelů na konstrukci, připojení jednotek Tigo TS4 + TAP
- Usazení Single axis lineárních pohonů = 2 až 3 pohony / string + pomocná otočná ložiska 4 kusy
- Usazení řídící jednotky pro sledování pohybu slunce
- Usazení střídače na zdi, připojení jednotky Tigo CCA
- Usazení bateriových boxů a připojení ke střídači
- Usazení rozvodné skříně pro osazení jistících a řídících prvků
- Propojení elektroměru s rozvodnou skříní a střídačem
- Revize atd.
