Pokud jste majitelem domu, pravděpodobně jste už přemýšleli nad plusy a mínusy solárních panelů. Solární elektrárna na střeše vašeho domu může snížit váš dopad na životní prostředí a snížit měsíční náklady na energii. A to bez ohledu na to, zda vás trápí emise oxidu uhličitého, vaše finance nebo obojí (nebo ani jedno z toho). Pokud máte dostatek znalostí, snadno zvládnete stavbu solární elektrárny svépomocí. Zjistěte, co všechno potřebujete vědět.
Moje výchozí situace
Pro instalaci solární elektrárny na náš rodinný dům jsem se rozhodl na začátku roku 2022. O fotovoltaice jsme doma mluvili už delší dobu, ale konečným impulsem byla Ruská invaze na Ukrajinu a naše obavy o stabilitu dodávek zemního plynu.
Zemním plynem doma nejen topíme, ale také ohříváme teplou užitkovou vodu. K topení máme alternativu v podobě akumulačního krbu, ale v ohřevu vody jsme plně závislí na plynu. Tuto závislost jsme se rozhodli odbourat.
Na začátku jsem neměl žádné znalosti. Nevěděl jsem, jaký je rozdíl mezi ostrovním a on-grid systémem, protože jsem tyto termíny nikdy předtím neslyšel. Přesto jsem se rozhodl pro montáž solární elektrárny svépomocí a uspěl jsem.
V tomto článku se nedozvíte, jestli právě vy montáž solární elektrárny svépomocí zvládnete. Ani v něm nedokážu vysvětlit všechnu potřebnou teorii. Nejsem na to ten pravý. Článek slouží jako rozcestník na místa, odkud jsem čerpal informace.
Vzpomínám si, jak jsem na úplném začátku tápal, kde vlastně začít. Informací kolem byla spousta a všechny byly nové. Ale nebojte se, společně se těmito informacemi prokoušeme a i když se třeba pro montáž solární elektrárny svépomocí nerozhodnete, budete mít dostatek znalostí pro komunikaci s montážní firmou.
Videa
Existují 2 YouTube kanály, které jsou považovány za klasiku a jejich shlédnutí je výborný začátek.
Pak bych doporučil několik jednotlivých videí od různých autorů. Možná za tu dobu, vydali ještě něco dalšího užitečného a zajímavého.
- Jak se připravit na výběr fotovoltaiky / solární elektrárny? | Electro Dad
- Instalace fotovoltaiky svépomocí? | Electro Dad
- Vše o fotovoltaických panelech s doc. Vaňkem (VUT v Brně) | Electro Dad
- Ampérákova fotovoltaická elektrárna 6. generace na Vidlákovo kanálu.
- Proč nepoužívat AC vypínače s DC napětím | TO220
Následující videa si můžete nechat na později, třeba až budete rozhodnuti, že montáž solární elektrárny svépomocí je ta správná volba.
- Přehled háků pro fotovoltaiku.
- Montáž FVE na střechu
- Sériové a paralelní zapojení panelů. Ukázka „leap frog“ zapojení panelů.
- Ochrana FVE před bleskem. Po shlédnutí tohoto videa nejspíš budete mít strach provozovat FVE bez hromosvodu a zároveň nebudete chtít vytvoření hromosvodu jen tak nikomu svěřit.
- Vliv zapojení polarity jističe na jeho funkci
- Případně zkuste #fotovoltaika na YouTube
Videí je velká spousta, ale ne všechno je kvalitní a většinou se tam opakují stále stejné informace. Ohledně zapojení elektrické části jsem toho moc nenašel. Vím, že je to těžké posoudit, ale přemýšlejte nad tím, od koho se učíte.
Kde a jaké komponenty koupit
Střešní háky
Solární panely se na střechu připevňují různými způsoby. Vždy záleží na tom, jakou máte střechu. Většina e-shopů má jen několik nejčastěji používaných typů. Jako úplný začátečník jsem nevěděl, jaké všechny komponenty jsou k dispozici. Výborný přehled střešních háků a solárních profilů pro různé typy střech najdete v produktovém katalogu firmy Krajiczech.
Pokud máte na střeše pálené nebo betonové tašky, podívejte se na video přehled háků pro fotovoltaiku. Já byl po shlédnutí videa rozhodnutý pro ty nejlepší (a nejdražší) háky Fischer. Po pár dnech jsem došel k tomu, že je to zbytečná investice a koupil Střešní hák H06A – tašková krytina, 3 x nastavitelný. Rozhodnutí vůbec nelituji, s montáží nebyly vůbec žádné problémy, tak se jich nemusíte bát. Uvedený odkaz nespíš není úplně nejlevnější prodejce, ale v té době byly skladem. Ostatně, na problém, že něco není skladem určitě narazíte několikrát.
Hliníkové profily
Budete potřebovat celkem 3 druhy profilů. Vyplatí se vzít metráž a díly si nařezat pokosovou pilou s nějakým multicut kotoučem, který zvládá hliník. Díry pak snadno vyvrtáte na stojanové vrtačce. Já si pro vyšší přesnost vytiskl 2 přípravky pro vrtání děr.
Všechny profily můžete koupit přímo u výrobce, firmy Alupa, na jejich e-shopu ehlinik.cz.
Spojovací materiál
Všechny šrouby používejte z nerezavějící oceli, velmi dobrý výběr mají na https://www.inerez.cz/. Nakoupil jsem tam, protože měli i pastu na závity. Nerez závity se můžou snadno zadřít. Tomuto zatuhnutí nerezového spoje se říká studený svár a řešit to na střeše je zbytečná kompilace. Určitě pastu na závity použijte!
Elektro instalace
Prostup kabelů z půdy nad tašky
O tomto tématu se mi nepodařilo nají téměř žádné informace. Žádné fotky, videa, ani texty. Pokud o něčem víte, napište mi prosím do komentářů. Z nedostatku informací usuzuji, že to každý bastlí, jak se dá a moc se tím raději nechlubí. V diskuzích jsem zaznamenal následující přístupy.
- Existují prostupové tašky, přímo dělané pro vyvedení kabelů. Podle toho, že se na e-shopech moc neobjevují, soudím, že je téměř nikdo nepoužívá. Považuji je za nejelegantnější a zároveň nejdražší řešení.
- Jako náhrada za prostupovou tašku se používá větrací taška. Té se odstraní mřížka a vše se vyvede větracím otvorem ven.
- Další používanou variantou je vyvedení kabelu vedle střešního háku. Když už tašku brousíte pro střešní hák, odbrousíte větší díru a tou vyvedete solární kabel. Vždy použijte chráničku jako mechanickou ochranu proti prodření izolace solárního kabelu.
Já jsem solární kabely natáhl v chráničce, nepoužívaným komínem. Vyvedení jsem udělal až nad střešní krytinou. Venkovní část jsem udělal z odpadní trubky a kolínkem jsem vývod zahnul dolů tak, aby do něj nepršelo. Pro ukončení jsem použil vícevývodovou smršťovací hlavici. Je UV odolná měla by mít dostatečnou mechanickou odolnost. Každým vývodem jsem protáhl jeden vodič (plus, mínus a uzemnění).
Hlídač izolačního stavu
Norma ČSN 33 2000-7-712 ed.2 pro fotovoltaické systémy požaduje instalaci hlídače izolačního stavu. Konkrétně se v normě píše:
712.421.101.1 Hlídač izolačního stavu (IMD) musí být instalován, mimo případů použití článku 412.421.101.2, k ověření izolačního stavu DC strany po celou dobu životnosti cyklu PV pole.
POZNÁMKA: Hlídač izolačního stavu (IMD) vyhovující EN 61557*8 tuto funkci zajišťuje.
Monitorovací funkce může být poskytována měničem s integrovaným hlídačem izolačního stavu, který je také schopen zjišťovat poruchy izolace.
ČSN 33 2000-7-712 ed.2 Elektrické instalace nízkého napětí – Část 7-712: Zařízení jednoúčelová a ve zvláštních objektech – Fotovoltaické (PV) systémy
Jak nastavit hlídač izolačního stavu se dozvíte v článku a webu elektropumysl.cz.
V mé instalaci jsem použil hlídač izolačního stavu EMR6-R250-A-1 EATON ELECTRIC
Rozváděč
Rozváděč pro solární elektrárnu použijte co největší, jaký můžete. I když to teď nevypadá, komponenty v rozváděči budou přibývat. Pokud se vám do místa instalace vejde, nebojte se použít například tento typ.
- OEZ RZB-N-6S198 na 198 DIN modulů s montáží na zeď
- OEZ RZB-Z-6S198 na 198 DIN modulů k zapuštění do zdi
Ochrana proti přepětí
Tady žádné konkrétní doporučení nemám. Ke studiu jsem použil následující zdroje informací.
- https://www.saltek.eu/katalogy-brozury
- http://www.kniska.eu/
- https://www.citel.cz/download/Brozura_o_fotovoltaice_2014_CZ.pdf
Bojler
Až do teď jsme užitkovou vodu ohřívali plynovým kondenzačním kotlem, takže bojler patří mezi komponenty naší solární elektrárny.
Firma Dražice vyrábí řadu bojlerů připravenou pro použití s fotovoltaickými panely. Jedná se o OHŘÍVAČ VODY OKCE 2/2 KW A 2/4 KW. Bojler obsahuje 2 navzájem oddělené topné spirály. Každá z nich má svůj provozní termostat.
Jednu spirálu můžete připojit k elektrické síti a na termostatu nastavit minimální teplotu. Druhou spirálu připojíte přes střídač k fotovoltaickým panelům a na termostatu nastavíte maximální teplotu. Pokud bude svítit slunce, vodu ohřejete ze solární energie. Pokud bude delší dobu zataženo, připojení k elektrické sít vám zajistí teplou vodu, ale nebudete ji ohřívat na zbytečně vysokou teplotu.
Výše zmíněný bojler, s přípravou na fotovoltaiku, bohužel nebyl k dispozici, takže jsem koupil běžný typ pouze s jednou spirálou a přepínání budu muset ještě vyřešit přepínačem sítí.
Ohřev vody pomocí solárních panelů
V mojí instalaci, jsem se rozhodl vyrobenou energii použít pouze pro ohřev teplé vody. Tomu je přizpůsoben i měnič a věnuji mu samostatný blok. Jako vždy existuje několik řešení, které se liší cenou, náročností i bezpečností.
Varianta 1
Použít DC spirálu a ohřívat vodu přímo z panelů, bez střídače. Nejlevnější řešení, ale také nejméně bezpečné. Nemůžete použít vestavěný termostat v bojleru (protože je AC), pokud se někde objeví problém a chytne tam DC oblouk, bude hořet až do západu slunce. Tuto variantu důrazně nedoporučuji.
Varianta 2
Postavit si vlastní střídač. Touto cestou jsem šel i já. Všechny dostupné konstrukce mají nějaké mínusy nebo kompromisy. Nejčastěji používané konstrukce jsou:
- V mé fotovoltaické elektrárně jsem použil Siton 210 – má komunikační datový výstup, takže šel velmi snadno integrovat do Home Assistanta. Mám tak skvělý přehled o tom, jak elektrárna vyrábí. Kód potřebný k integraci Sitonu najde na GitHub.
- Na regulátoru BEL se mi nelíbilo, že vytvořený AC výstup má kmitočet 121 Hz. Termostat bojleru je testovaný na 50 Hz, což může představovat určité bezpečnostní riziko. Regulátor BEL také neposílá žádná data ven, takže ho nepřipojíte do chytré domácnosti.
- MPPT regulátor Oplocý je jedna z prvních konstrukcí, na kterou všichni navazují. Neposílá žádná data ven, takže ho nepřipojíte do chytré domácnosti.
Varianta 3
Koupit si nějaký střídač pro použití s bojlerem. Existují i další výrobci, než níže uvedení, jako například Kerberos, ale jejich cena už začíná někde jinde.
- MPPT regulátory od SolarEco
- Sestavený Regulátor BEL
- MPP regulátor MARKO D
- ECO Solar Boost MPPT-3000 PRO
Přípravky pro montáž solární elektrárny svépomocí
Všechny konektory, kterými je pospojována DC část, musí být nerozebíratelné bez nástroje. Nástroj si můžete buď koupit nebo vytisknout.
Pro vrtání děr do Z a Omega profilů jsem si vymodeloval 2 přípravky pro stojanovou vrtačku. Díky nim jsem otvory do profilů vyvrtal opravdu přesně. Zejména u OMEGA profilu je důležité vyvrtání otvoru do středu profilu.
Užitečné odkazy
Články a návody
- Halda aktuálních a neustále se rozšiřujících informací o stavbě solární elektrárny na blogu Martina Hubáčka
- Rozdíl mezi hybridní all-in-one FVE a modulárním řešení
- Vliv sklonu a natočení panelů na vyrobenou energii
- Předělání 3f spirály bojleru
- Brožura GWL – Než objednáte solární elektrárnu pro váš rodinný dům
- Zásady protipožárního zabezpečení střešních instalací FVE
- Secondhand přebytků z nových nebo výměn starých solárních systémů
Výpočty
Pravděpodobně vás zajímá, kolik energie vaše plánovaná solární elektrárna dokáže vyrobit. Zde je několik nejpoužívanějších nástrojů a kalkulaček.
- PGIS – PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM – poskytuje informace o solárním záření a vypočítá předpokládanou výrobu energie a návratnost fotovoltaických systémů pro jakékoli místo v Evropě
- O něco jednodušší a více vizuální kalkulačka výkonu solární elektrárny
- Ještě jedna kalkulačka výkonu solární elektrárny
- Předpověď osvitu pro fotovoltaické zdroje v ČR
- Aktuální cena za výkup elektrické energie na burze
Tipy a triky pro montáž solární elektrárny svépomocí
Všichni montážníci brousí tašky přímo na střeše. Mně se osvědčila taktika – jeden nahoře na střeše obkreslí pozici háku a druhý si odnese tašku dolů, kde ji vybrousí. Než přijde s taškou zpět, ten první má namontovaný a obkreslený druhý hák.
Střecha nemusí být orientovaná jen na jih. Východní a západní orientace střechy může být někdy výhodou. Celkově sice vyrobíte o něco méně, než při orientaci panelů na jih, ale zase vyrábíte v době, kdy energii potřebujete (ráno a odpoledne). Aktualizace po 4 měsících provozu (4.1.2023) – jsem rád, že jsem nezvolil původně plánované osazení východní strany střechy. Dost se u nás vyskytují ranní mlhy a teď během podzimu mlha mizela až po poledni. Západní umístění v těchto podmínkách považuji za výrazně lepší, než orientace na východ.
Pokud plánujete montovat solární panely na rovnou střechu pomocí šikmé konstrukce, nezapomeňte konstrukci ze zadní strany „uzavřít“. Pokud konstrukci necháte otevřenou, podtlak, který se za panely při silném větru vytvoří, může celou konstrukci i panely poškodit nebo zbořit.
K rozměření prostoru na střeše vám většinou stačí jedna kvalitní fotografie střechy, ze které rozeznáte jednotlivé tašky. Prostor, který máte k dispozici si pak snadno spočítáte podle velikosti jedné tašky. Z fotografií si také můžete udělat představu o pohybu stínu po střeše.
Komponenty, které budou venku (nejen na přímém slunci), musí být UV stabilní. Plasty, které nejsou UV stabilní, časem degradují a rozpadají se po několika letech. Pozor si dejte například u chrániček, ty je možné dodatečně omotat hliníkovou lepící páskou, která se používá pro vzduchotechniku nebo klimatizace.
Jedna z nejčastějších příčin požárů PV instalací je poškozená izolace DC vedení. Narozdíl od AC výboje se DC výboj nemá tendenci sám zhášet. V USA je proto na domovních instalacích povinný Arc-Fault Detection. Některé lepší PV Inventory ho mají už v sobě.
Cena
Kromě radosti z dobře odvedené práce, je jedním z hlavních lákadel každého kutilského projektu možnost ušetřit peníze. Pokud se rozhodnete pro stavbu solární elektrárny svépomocí, nebudete muset platit za znalosti nebo práci někoho jiného. Zároveň to ale znamená, že nezbytné znalosti musíte mít vy. A získat je, vám zabere spoustu času.
Moje solární elektrárna v tuto chvíli slouží pouze k ohřevu užitkové vody v bojleru a je složena z následujících položek. Uvedené ceny pochází z období duben – srpen 2022.
| 7x Solární panel Canadian Solar 375Wp | 32 334 Kč |
| Střešní háky, spojovací materiál, hliníkové profily | 12 611 Kč |
| DC odpojovač, přepěťová ochrana, kabely, konektory, rozváděč, chráničky, … | 7 000 Kč |
| Siton 210 | 8 685 Kč |
| Hlídač izolačního stavu | 8 600 Kč |
| Celkem | 69 230 Kč |
Výše uvedená cena 70 000,- Kč není úplně konečná. S vlastní stavbou se pojí další, velmi individuální, náklady. My doma neměli elektrický bojler a s jeho montáží jsem dělal drobné stavební úpravy. Stejně tak jsem koupil ještě jeden elektrický rozváděč, který budu montovat. Celková cena se tak vyšplhala lehce přes 100 tisíc.
Detailnější rozpis nákladů mám uložený ve sdílené Google tabulce.
Zkušenosti z poptávání FVE u montážních firem
Sám osobní zkušenosti nemám, ale líbil se mi tento příspěvek (odkaz odebrán 13.9.2023 v rámci distancování se od sociální sítě X), ze kterého jsem si vypsal několik zásadních bodů.
- Většina obchodníků, a někteří montážníci, FVE moc nerozumí. Poptávka po FVE je velká a kvalitních lidí moc není.
- Téměř nikdo vám FVE nepřizpůsobí vašim požadavkům. Všichni mají řešení a projekt, který nabízí a montují. Optimalizace pro zákazníka neexistuje.
- Firmy slíbí víc zakázek, než dokáží realizovat.
- Odbornější dotazy nejsou schopni zodpovědět.
- Dodávají jiný HW, než je v nabídce, protože je nedostatek dílů.
- Tlačí na odsouhlasení a podpis smlouvy co nejdříve. (Od příštího týdne zdražujeme, utíkají vám termíny instalace, a podobně.)
Časová osa studia a stavby solární elektrárny
Někdo se možná budete smát, že mi to vše trvalo dlouho, ale i tak si myslím, že jsem to vše stihl rychleji, než když bych si objednal firmu. Píšu to sem, ať máte představu o tom, že se v případě montáže solární elektrárny svépomocí nevydáváte na snadnou a rychlou cestu.
- Začátek dubna 2022 – začínám studovat všechny možné materiály ohledně solárních elektráren. Koukám na videa, pročítám forum.mypower.cz, získávám informace v práci od zkušenějšího kolegy. Denně trávím studiem několik hodin.
- 27.4.2022 – mám pocit, že všude kolem propukl solární boom a obávám se, že bude nedostatek panelů. Jako první položku mé solární elektrárny jsem objednal 7 solárních panelů Canadian Solar.
- 30.4.2022 – zahájil jsem stavební úpravy pro vedení kabelů a umístění bojleru.
- 5.5.2022 – začínám číst kníška.eu, abych si dostudoval něco ohledně ochrany panelů před bleskem. Kdybych si měl oznámkovat výsledky studia, tak si dám čtyři mínus. Ochrana před bleskem je pro mě hodně složité téma a po několika týdnech a pokusech jsem to vzdal. Nicméně několik částí (hlavně ohledně ochrany FVE jsem četl několikrát).
- 18.5.2022 – mám doma veškerý montážní materiál pro upevnění panelů na střechu (háky, šrouby, profily).
- 22.5.2022 – nařezal jsem hliníkové profily a vyvrtal do nic díry.
- 28.5.2022 – na střeše je 18 háků a na nich 4 profily pro montáž solárních panelů.
- začátek června – stále trávím studiem několik hodin denně, objednávám přepěťovky, kabely, chráničky, rozváděče.
- 11.6. – 14.7.2022 – stavební úpravy, vysekal jsem díry do zdi, natáhnul jsem chráničky z půdy do sklepa, zasekal rozvaděč, natahal nové rozvody vody, odpad pro bojler a zase to všechno zazdil.
- 27.7.2022 – přišroubovali jsme 7 solárních panelů na střechu
- 1.8.2022 – začínám stavět Siton210
- 30.8.2022 – po týdenní dovolené jsem Siton210 otestoval v laboratoři. Vše funguje na první dobrou.
- 1.9.2022 – dorazil bojler Dražice OKCE 200.
- 3.9.2022 – solární elektrárna začala vyrábět.
Tím prozatím končí můj příběh stavby solární elektrárny. Na závěr pro vás mám ještě jednu důležitou informaci. Pokud se jednou do stavby pustíte a úspěšně ji dokončíte, budete chtít víc a víc. Stejně tak i já v tuto chvíli přemýšlím nad přidáním dalších panelů, potom přijdou baterie a pak zase panely…
Ať už budete stavět solární elektrárnu svépomocí nebo si objednáte u nějaké montážní firmy, přeji vám minimum komplikací a šťastnou volbu.
