Fotovoltika – vynikajúci spôsob ako šetriť zdravie náš všetkých, životné prostredie a Vaše financie Informácia pre záujemcov, ktorí sa chcú rozhodovať pre dobré riešenia
Obsah: Fotovoltika 1.
Čo to je?
2.
Prečo je to dobré?
3.
Oplatí sa to?
4.
Praktický príklad
5.
Je to naozaj bezpečná investícia?
6.
Technické riešenia a legislatíva
7.
Príklady inštalácii
pripravil: Juraj Hotový www.linkedin.com/in/jurajhotovy hotovy@vyuzislnko.sk tel: 0948 036 930 www.VyuziSlnko.sk Ing. Juraj Hotový je absolventom Fakulty elektrotechniky a informatiky, STU. Za svoju diplomovú prácu, zaoberajúcu sa materiálmi využívanými v tenkovrstvových fotovoltických článkoch, získal Cenu Aurela Stodolu, udelenú spoločnosťou Slovenské elektrárne ENEL, a.s. Svoj desaťročie trvajúci záujem o obnoviteľné zdroje energie, predovšetkým o oblasť fotovoltiky, mal možnosť rozvinúť aj počas svojho pôsobenia v Nemecku. Pracoval ako hosťujúci vedecký pracovník v poprednom výskumnom inštitúte pre fotovoltiku IEK5-Photovoltaik, Forschungszentrum Jülich GmbH. V poslednom čase sa začal intenzívnejšie venovať aj ďalšej oblasti svojho dlhodobého záujmu – elektromobilite.
Fotovoltický systém – čo to je?
fotovoltický systém zabezpečuje výrobu elektrickej energie priamou premenou zo solárnej energie
hlavne súčasti fotovoltického systému: fotovoltické panely = pracujú na báze fotovoltického javu, t.j. dopadajúci tok fotónov (svetlo) je priamo premenený na jednosmerný elektrický prúd invertor = mení jednosmerný elektrický prúd vyrobený vo fotovoltických paneloch na striedavý prúd použiteľný v elektrickej sieti budovy alebo vo verejnej elektrizačnej sústave
fotovoltika a iné obnoviteľné zdroje energie na rozdiel od tradičnej energetiky predstavujú taký spôsob výroby energie, ktorý je trvalo udržateľný - ekonomicky, sociálne aj environmentálne (viac na ďalších stranách)
Motivácia – prečo využívať fotovoltiku a iné obnoviteľné zdroje energie? Tradičné spôsoby výroby elektrickej energie majú výrazné negatívne dôsledky: 1. poškodzujú priamo ZDRAVIE nás všetkých: exhaláty pochádzajúce z energetiky (NOx, SOx, pevné častice a prchavé organické látky) postihujú celú populáciu v podobe výskytu respiračných, kardiovaskulárnych a rakovinových ochorení ako aj zvýšenej úmrtnosti. V Európe si znečistenie ovzdušia podľa odhadov ročne vyžiada 3 milióny dní práceneschopnosti a 420 000 predčasných úmrtí.1 Na Slovensku predčasne zomrie viac ako 5000 osôb kvôli znečisteniu ovzdušia pevnými časticami.2 Znečistenie ovzdušia je spôsobené predovšetkým energetikou a cestnou dopravou*. 2. poškodzujú ŽIVOTNÉ PROSTREDIE: emisie SOx a NOx zapríčiňujú kyslé dažde → poškodzovanie lesov → erózia pôdy → záplavy emisie skleníkových plynov (CO2, NOx, CH4,...) zapríčiňujú globálnu zmenu klímy → zvýšené náklady v celom hospodárstve (na odstraňovanie následkov prírodných katastrof, neúrody, klimatizáciu atď) Skutočnosť, že emisie pochádzajúce z tradičnej energetiky a dopravy majú priamy dopad na ľudské zdravie, je vo verejnosti málo známa. Rovnako sa podceňuje konsenzus vedeckej komunity ohľadom vplyvu ľudskej činnosti na globálne otepľovanie. Rozsiahla štúdia porovnávajúca zistenia viac ako 30 000 vedcov, ktorí sa vo svojich takmer 4 000 prácach (publikovaných medzi rokmi 1991 až 2011) zaoberali hľadaním príčiny globálneho otepľovania, ukázala, že až 97,1 % z týchto výskumných prác prišlo k záveru, že práve ľudská činnosť je zodpovedná za globálne otepľovanie.3 3. robia nás ekonomicky závislými: od energetických monopolov a neustále stúpajúcich cien energií od politicky nestabilných regiónov odkiaľ sa dováža drvivá väčšina energetických nosičov
1
http://europa.eu/rapid/press-release_MEMO-13-24_en.htm
2 http://acm.eionet.europa.eu/docs/ETCACC_TP_2009_1_European_PM2.5_HIA.pdf
(str.18, obr.9), http://www.cepta.sk/attachments/article/472/Tlacova%20sprava%20PM10_30.11.2011%20FINAL.pdf 3 http://iopscience.iop.org/1748-9326/8/2/024024/ *Doprava má tiež výrazne negatívne dopady na zdravie – pozrite ďalší slide.
Účinky znečisťujúcich látok na ľudské zdravie Spaľovaním fosílnych palív v energetike (elektrárne, teplárne, ale aj kotle v domácnostiach) rovnako aj v motorových vozidlách vznikajú zdraviu škodlivé látky. Ich vdychovanie má priame negatívne dopady na zdravie. Nasledujúca tabuľka popisuje ich vplyv na ľudské zdravie. Najvážnejšie dôsledky plynúce dopravy sa vyskytujú predovšetkým v mestách a v okolí frekventovaných ciest. pevné častice (PM)
súčasný stav
opakované prekračovanie povolených koncentrácii v ovzduší na väčšine meracích staníc v SR
rakovinové ochorenia
WHO potvrdilo karcinogénne účinky PM pochádzajúcich z naftových motorov
respiračné ochorenia
potvrdená spojitosť medzi zvýšeným výskytom bronchitických symptómov u žiakov a koncentráciou PM10 v triedach orientovaných do ulíc s frekventovanou premávkou
iné zdravotné komplikácie
kardiovaskulárne choroby, vplyv na nervovú a reprodukčnú sústavu; zvyšuje predčasnú úmrtnosť2
prchavé organické látky (VOC) z cestnej dopravy pochádza 80-85% benzénu v ovzduší, v mestách sú 1000-krát väčšie koncentrácie ako na vidieku mnohé sú vysokokarcinogénne: benzén, benzopyrén, formaldehyd, atď.2 v triedach orientovaných do frekventovaných ulíc boli zaznamenané mnohonásobne vyššie koncentrácie benzénu, pričom v takýchto triedach bol výskyt astmatických symptómov až o viac ako 40% vyšší ako v iných triedach7 benzén poškodzuje aj nervovú sústavu, krvotvorbu, imunitný systém a spôsobuje deformácie vývinu detí pred narodením2
oxidy dusíka (NOx)
prízemný O3
až 51% NOx v SR pochádza z dopravy, najvyššie koncentrácie sú pri frekventovaných cestách2
až 97 % obyvateľov miest v EÚ je vystavených koncentráciám presahujúcim referenčné hodnoty WHO
-
-
okrem zhoršenia respiračných ochorení7 zvyšuje pravdepodobnosť infekcií dýchacích ciest2
za prítomnosti ozónu vznikajú toxické a dráždivé dusíkaté látky
kardiovaskulárne choroby, zhoršenie alergických reakcií7, vplyv na pečeň, slezinu, krv2
zvyšuje predčasnú úmrtnosť2
- škodlivý O3 v prízemnej časti atmosféry je produktom chemickej reakcie nemetánových VOC látok a NOX [1]
SHMÚ (2011), http://www.shmu.sk/File/oko/rocenky/SHMU_Sprava_o_kvalite_ovzdusia_SR_2011.pdf European Environment Agency, http://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2012 [3] Central European Initiative (1999): Towards Sustainable Transport in the CEI Countries. Wien: Austrian Federal Ministry for Environment, Youth and Family, 1999. 65 s. ISBN 3-902 010-03-7 [4] SHMÚ; SAŽP: http://www1.enviroportal.sk/indikatory/detail.php?kategoria=99&id_indikator=581#2 [5] European Environment Agency, http://www.eea.europa.eu/pressroom/newsreleases/many-europeans-still-exposed-to [6] WHO - Svetová zdravotnícka organizácia, http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2012/pdfs/pr213_E.pdf [7] Zdroje: Mgr. Michal Jajcaj, Úrad verejného zdravotníctva Slovenskej republiky (2013) a projekt SEARCH: „Kvalita vnútorného prostredia v európskych školách; Prevencia a zníženie výskytu respiračných ochorení“ [2]
Motivácia – prečo využívať fotovoltiku a iné obnoviteľné zdroje energie? Naproti tomu, využívanie fotovoltiky (ale aj ďalších obnoviteľných zdrojoch energie): 1. nepoškodzuje ZDRAVIE:
produkcia zdraviu škodlivých látok je nulová
2. chráni ŽIVOTNÉ PROSTREDIE:
pri prevádzke nevznikajú žiadne skleníkové plyny ani iné látky poškodzujúce životné prostredie pri výrobe fotovoltických komponentov vznikajú skleníkové plyny, ale v neporovnateľne menšom množstve ako pri výrobe a prevádzke tradičných energetických zariadení
3. výrazne šetrí VAŠE FINANCIE a má ďalšie EKONOMICKÉ výhody:
výrazné zníženie nákladov za spotrebu el.energie fixácia nákladov za energiu na viac ako 20 rokov dopredu zvýšenie vlastnej energetickej sebestačnosti a nezávislosti od rastúcich cien energií výrobcom garantovaná životnosť panelov 25 a viac rokov; zanedbateľná údržba a nízke riziko poruchy systému alebo dodatočných nákladov podpora lokálnej ekonomiky/zamestnanosti a zvýšenie energickej sebestačnosti Slovenska podpora inovácií a odvetvia s tvorbou vyššej pridanej hodnoty
Motivácia – prečo využívať fotovoltiku? Už dnes je el. energia zo slnka lacnejšia ako tá zo siete!
→ jednoznačne sa FV systém oplatí všetkým budovám so spotrebou energie počas dňa: najmä firemné nehnuteľnosti – kancelárske budovy, výrobné/logistické haly a iné priemyselné objekty, obchody a nákupné centrá, poľnohospodárske budovy,...
→ v prípade rodinných domov je nutné vhodne dimenzovať systém tak, aby sa maximalizovala „vlastná spotreba“ priamo v dome, pretože pri súčasnej legislatívnej situácii to je hlavný faktor ovplyvňujúci ekonomickú návratnosť: cieľom je vyrobenú el. energiu v čo najväčšej miere spotrebovať okamžite v dome (nastavením odberu niektorých spotrebičov, elektrickým ohrevom vody v zásobníku) alebo uskladniť el. energiu v batériách na večerné použitie
Praktický príklad I. – FV systém pre objekt s odberom počas dňa TESLA model S: 0-100km za 3s, dojazd 500km
vnútri: sedadlá pre 5 dospelých a 2 deti; 17’dotykový panel
fotovoltický systém 10 kWp (40 FV panelov ~ 70 m2): - vyrába počas dňa el.energiu, ktorá sa v objekte hneď spotrebuje, pri nedostatku sa dokupuje zo siete - na poludnie výkon: max.10 kW - ročne vyrobí: min.10 000 kWh el. energie - cena: ~ 15 000 € bez DPH - návratnosť pod 11 rokov (ak je Vaša súčasná tarifa 0,14 €/kWh) - v mnohých prípadoch a pri zohľadnení celej doby životnosti FV systému, náklady na takto vyrobenú el.energia vychádzajú pod 0,10 €/kWh
Dlhodobý prenájom elektrických dodávok je výhodnejší ako prevádzka tradičnej flotily dodávok.
Ak použijete napr. 6000 kWh na nabíjanie elektrického auta, môžete ročne prejsť až 25 000 km !
NISSAN Leaf – jazdite iba za 2€/100km! www.greenway.sk
Praktický príklad II. – menší FV systém pre rodinný dom
menší fotovoltický systém 2 kWp (8 FV panelov ~ 15 m2): - vyrába počas dňa el.energiu, ktorá ak sa nespotrebuje hneď priamo v dome, tak sa predáva do siete - na poludnie výkon: max. 2 kW - ročne vyrobí: min. 2 000 kWh el. energie - cena: ~ 4 500 € s DPH - ročná úspora 150 – 300 € v závislosti od množstva vyrobenej el.energie, ktorá je spotrebovaná priamo v dome (najjednoduchší spôsob ako v dome zvýšiť okamžitú spotrebu el.energie vyrobenej FV systémom je elektrický ohrev vody v zásobníku počas dňa)
- FV systém využívaný v kombinácií s batériami znižuje dobu návratnosti o 1/3 až 1/2, počiatočná investícia je ale dvojnásobná
Súčasná legislatívna situácia - 2014 od 1.1.2014 sú dve možnosti ako prevádzkovať fotovoltické zdroje1,2:
klasický zdroj s výkonom od 0 do 30 kWp, ktorý musí byť na streche alebo fasáde domu, legislatívne je to podnikanie podľa energetického zákona (č. 251/2012 Z.z.) malý zdroj s výkonom do 10 kWp (max. 16 A na jednu fázu), podľa §4 sa musí vzdať doplatku a jeho prevázdka nie je podnikanie v elektroenergetike. Môže byť inštalovaný iba v domácnostiach s odberným miestom s tým, že ročné môže vyrobiť len 1,5 násobok minuloročnej spotreby → trocha menej byrokracie ako v minulosti
...ale žiaľ momentálne trvá nezákonný stav: distribučné spoločnosti nepripájajú malý zdroj s výkonom do 10 kWp s využitím dotácie: od konca 2015 budú môcť domácnosti využiť jednorázovú dotáciu zo štrukturálnych fondov, čím sa zrieknu akejkoľvek inej podpory3 zjednodušene: klasický zdroj: byrokracia, prebytok energie predáva do siete za cca 0,10 €/kWh malý zdroj: menej byrokracie, prebytok energie predáva do siete za cca 0,05 €/kWh malý zdroj s dotáciou: byrokraciu, inštaláciu aj komponenty môže zabezpečiť iba zhotoviteľ, t.j. firma s uzavretou zmluvou so SIEA3 Zdroje a viac informácii na: 1
http://www.sapi.sk/stop-stav-na-distribuckach/
2 http://www.energoforum.sk/sk/energetika/legislativa 3
https://www.stavazoslnka.sk/novinky/ako-ziskat-dotacie-na-instalaciu-obnovitelnych-zdrojov-energie-pre-domacnosti/
Technické riešenia FV systému riešenie A: on-grid
riešenie B: hybrid obojsmerné meranie
pripojené do siete
obojsmerné meranie FV panely
FV panely
sieť
sieť
kontrolér
AC/DC invertor
batérie
nepripojené do siete
ZLOŽITEJŠIE riešenie: vyrobená el.energia sa primárne využíva v budove, prebytok sa ukladá v batériách. El.energia uložená v batériách sa využíva najmä večer, po jej minutí sa el.energia kupuje zo siete.
riešenie C: off-grid
FV panely
kontrolér AC/DC invertor
dom
dom
KLASICKÉ riešenie: vyrobená el.energia sa primárne využíva v budove, prebytok sa dodáva do verejnej siete. V prípade nedostatku (najmä večer a ráno) sa el.energia kupuje zo siete.
FV panely
AC/DC invertor
dom
NAJJEDNODUCHŠIE tzv. plug&play riešenie: dostupné už od pár stoviek eur a bez byrokracie. Umožňuje využívať el.energiu počas dňa aj na chate, ktorá nemá el.prípojku. (Obdobné riešenie najnovšie pomáha aj v bežných domácnostiach znížiť náklady za el.energiu.)
batérie
riešenie D: off-grid s batériou AC/DC invertor
dom
Riešenie pre úplnú energetickú nezávislosť: dostatočne veľké FV systémy s batériami umožňujú non-stop využívať el.energiu bez nutnosti pripojenia k verejnej sieti. V prípade objektov s malou spotrebou energie (napr. chaty bez el.prípojky) je postačujúci malý systém.
Je to naozaj bezpečná investícia? - výrobcom FV panelov sú poskytované garancie na 25 rokov: po 10 rokoch garancia 90% a po 25 rokoch 80% pôvodné výkonu, pričom životnosť je predpovedaná na viac ako 30 rokov (inštalácie nemeckých/japonských modulov sú naozaj v úspešnej prevádzke už viac ako 25 rokov)
- spoľahlivosť, výkonnosť a dlhú životnosť je možné zabezpečiť svedomitým výberom: • kvalitného výrobcu • kvalitného zhotoviteľa • vhodnej technológie a optimálnym návrhom FV systému → preto je nutné venovať veľkú pozornosť výberu kvalitného výrobcu, správnej fotovoltickej technológie a zhotoviteľa: • výrobca FV komponentov: určite nie lacných nekvalitných čínskych producentov • zhotoviteľ (inštalačná firma): na základe referencií, mal by byť členom SAPI (Slovenská asociácia fotovoltického priemyslu) • výber výrobcu/technológie aj zhotoviteľa by mal posúdiť nezávislý odborník
Inštalácia fotovoltických (FV) panelov - jednoduchá a rýchla ...aj polopriepustné panely: - na strechy s ľubovoľnou orientáciou, sklonom aj zahnutím solárnu energiu využíva: IKEA, Amazon, Apple, Wal-mart, Andrea-shop v Šamoríne, nákupné centrum v Senci,..., americká armáda, nemecké, francúzske a japonské automobilky, nemecké železnice a mnoho ďalších...
30% energie v Google HQ je zo slnka
FV panely integrovanĂŠ do fasĂĄd a striech budov
www.schott.com www.masdarpv.com www.schueco.com
Prenosné panely s batériou – energia vždy po ruke
http://enerplex.biz www.iland-solar.com
Fotovoltické technológie - prehľad Fotovoltický panel sa skladá z viacerých menších fotovoltických článkov.
fotovoltický článok
monokryštalický Si:
polykryštalický Si:
156 x 156 mm2
tenkovrstvové panely: - amorfný/mikrokryštalický Si - CdTe - CIGS=CuInGaSe - organické polovodiče
fotovoltický panel
20+%
v ďalších prezentáciách: ako si správne zvoliť typ FV panelov,...
10% 1 až 5,7 m2