Môže slovenský dom celoročne fungovať len z energie zo slnka? Prepočet nám dal zaujímavú odpoveď

Ak si pod 100 % solárnym domom predstavíš strechu, ktorá za rok vyrobí toľko elektriny, koľko domácnosť spotrebuje, odpoveď je áno. Taký výsledok nie je na Slovensku technická exotika. Ak však od domu čakáš, že počas tmavého januárového týždňa nebude potrebovať jedinú kilowatthodinu zo siete, odpoveď sa zmení.

Úplnú solárnu sebestačnosť totiž neurčuje ročný súčet na displeji meniča. Rozhoduje najslabšie obdobie roka, najvyššia spotreba a množstvo energie, ktoré vieš odložiť z leta na zimu. Práve tu sa rozpadáva lákavá predstava, že stačí pridať pár panelov a jednu domácu batériu.

Ročný súčet vyzerá lepšie než realita

Zoberme si konkrétny model. Kalkulačka PVGIS od Spoločného výskumného centra Európskej komisie odhaduje, že strešná fotovoltika s výkonom 10 kWp, orientovaná na juh pod uhlom 35 stupňov pri Bratislave, vyrobí pri započítaní 14-percentných systémových strát približne 11,6 MWh elektriny ročne. To je dosť aj pre úsporný rodinný dom s tepelným čerpadlom a ročnou spotrebou 8 MWh.

Na papieri má taký dom pokrytie 145 % spotreby. Problém však odhalia mesačné čísla. Kým v júli dodá modelová elektráreň asi 1,39 MWh, v decembri iba 0,38 MWh. Za tri letné mesiace od júna do augusta vyrobí približne 4,03 MWh, za december, január a február iba 1,50 MWh.

PVGIS pritom počíta s dlhodobými meteorologickými dátami a ideálnou južnou orientáciou modelovej strechy. Komín, strom, východo-západná strecha, sneh či nevhodný sklon môžu výsledok zhoršiť. Rozdiel medzi letom a zimou však nezmizne ani pri dokonalej montáži.

Spotreba domu v tabuľke nie je slovenský priemer, ale zámerne transparentný redakčný model dobre zatepleného domu s tepelným čerpadlom. V zime rastie pre vykurovanie a ohrev vody, v lete klesá. Aj keď elektráreň za rok vyrobí o 3,6 MWh viac, počas novembra, decembra, januára a februára modelu spolu chýba približne 1,8 MWh.

Domáca batéria zachráni noc, nie celú zimu

Bežná fyzická batéria rieši najmä denný posun. Na obed uloží prebytok a večer ho vráti práčke, varnej doske, osvetleniu či tepelnému čerpadlu. Slovenská inovačná a energetická agentúra uvádza, že domáce úložisko zvyčajne pokryje spotrebu na jeden alebo dva dni. To je veľmi užitočné, no od sezónneho zásobníka má na míle ďaleko.

Ak by mal náš modelový dom preniesť iba vypočítaný zimný deficit z lepších mesiacov, potreboval by približne 1,8 MWh využiteľnej kapacity. Po započítaní strát, rezervy a dní s mimoriadne slabou výrobou ešte viac. To je rádovo stonásobok typickej domácej batérie s kapacitou 10 až 15 kWh.

A tým sa problém nekončí. Batéria stráca časť energie pri nabíjaní a vybíjaní, postupne degraduje a musí zostať v bezpečnom rozsahu nabitia. Ak príde niekoľko zamračených dní za sebou, fotovoltika nevyrába nulu, no výkon môže spadnúť na zlomok maxima. SIEA pri zatiahnutom zimnom dni uvádza približne 5 až 10 % maximálnej produkcie.

Úložisko s kapacitou 10 či 20 kWh preto výrazne zvýši vlastnú spotrebu a môže podržať vybrané okruhy pri výpadku, ak je systém na zálohovanie správne navrhnutý. Nevyrieši však presun júlového slnka do januára. Na to by si potreboval sezónne úložisko, ktoré je pri jednom rodinnom dome ekonomicky veľmi ťažko obhájiteľné.

Unsplash

Odpojenie od siete mení celý návrh

Dom pripojený do distribučnej siete sa navrhuje podľa očakávanej úspory a návratnosti. Ostrovný dom musí prežiť najhorší týždeň, nie priemerný rok. To vedie k extrémnemu predimenzovaniu panelov, batérie aj meniča, hoci väčšinu leta ich výkon nepotrebuješ.

Teoreticky môžeš zvýšiť fotovoltiku na 20 alebo 30 kWp, časť panelov postaviť strmšie pre lepšiu zimnú výrobu a pridať veľké úložisko. Strmší sklon dokáže zimnej bilancii pomôcť: v modeli PVGIS zvýšil uhol 60 stupňov výrobu za december až február približne o 11 % oproti 35 stupňom. Ročná výroba pritom mierne klesla. Ani tento zásah však nevyriešil viacdňové obdobie so slabým svetlom.

Taká elektráreň navyše potrebuje veľa miesta. SIEA ráta pri 3 kWp na južnej šikmej streche približne s 15 až 20 m². Pri 20 kWp sa teda bavíme orientačne o 100 až 130 m² nezatienenej plochy, pri rovnej streche ešte viac. K tomu pridaj technickú miestnosť, ochrany, riadenie a rozpočet, ktorý sa vzdiali bežnej domácej fotovoltike.

Ak je zdroj pripojený do distribučnej sústavy, vstupuje do hry aj administratíva. Západoslovenská distribučná označuje za malý zdroj zariadenie do 10,8 kW; pri fotovoltike sa posudzuje súčet menovitých výkonov meničov na strane striedavého napätia. Vyšší výkon sa už rieši v inom režime a konkrétnu kapacitu pripojenia musí potvrdiť distribučná spoločnosť.

Unsplash/Mischa Frank

Virtuálna batéria nevytvorí nezávislosť

Najjednoduchší spôsob, ako sa priblížiť k „100 % za rok“, je zostať pripojený do siete. Letné prebytky odovzdáš a v zime elektrinu odoberieš. Virtuálna batéria však nie je fyzické úložisko. Dodávateľ iba eviduje odovzdanú elektrinu alebo jej hodnotu a neskôr ju zohľadní podľa svojho cenníka a zmluvných podmienok.

SSE vo svojich aktuálnych otázkach a odpovediach priamo uvádza, že virtuálna batéria nemá vlastné úložisko. Inteligentný elektromer meria prebytky odoslané do siete. Keď v zime elektrinu čerpáš, tečie k tebe aktuálna elektrina z energetického systému, nie júlové fotóny odložené na neskôr.

Také riešenie môže zlepšiť ekonomiku fotovoltiky, no dom zostáva závislý od distribučnej sústavy, dodávateľa, poplatkov aj pravidiel služby. Na Slovensku môže aktívny odberateľ zdieľať elektrinu aj s inými odbernými miestami vybavenými priebehovým meraním. Ani zdieľanie však nevyrába zimnú energiu navyše.

Kedy môže byť odpoveď naozaj áno

Čisto solárny dom je technicky možný aj na Slovensku, ale musíš mu podriadiť celý projekt. Potrebuje veľmi nízku tepelnú stratu, tepelné čerpadlo, riadené vetranie s rekuperáciou, veľký zásobník teplej vody, inteligentné spúšťanie spotrebičov a ochotu obmedziť spotrebu v kritických dňoch. Elektromobil sa nabíja vtedy, keď svieti slnko, nie automaticky po večernom príchode domov.

Ešte pred panelmi dáva zmysel znížiť potrebu energie. Každá kilowatthodina, ktorú dom v januári nemusí spotrebovať, šetrí nielen výkon fotovoltiky, ale aj násobne drahšiu kapacitu úložiska. Pri starom nezateplenom dome je preto honba za 100 % solárnym podielom obrátené poradie investícií.

Pre väčšinu slovenských domácností je rozumnejší cieľ menej efektný, no oveľa účinnejší: navrhnúť fotovoltiku podľa reálnej hodinovej spotreby, maximalizovať priamu spotrebu, prebytkom ohrievať vodu, menšou batériou preklenúť noc a sieť ponechať ako zimnú poistku. Štát cez projekt Zelená domácnostiam aktuálne podporuje fotovoltické panely základnou sadzbou 500 eur na kW, najviac do 3 500 eur; zvýhodnené domácnosti môžu dostať viac podľa podmienok programu.

Verdikt je teda dvojitý. Dom môže za rok vyrobiť 100 % svojej elektriny zo slnka a na Slovensku to môže dávať ekonomický zmysel. Dom, ktorý funguje iba zo slnka v každej hodine roka a bez siete, je technicky uskutočniteľný, no pri bežnej spotrebe potrebuje taký nadbytok panelov a úložiska, že sa z úsporného riešenia stáva drahý energetický experiment.

Čítajte viac z kategórie: Novinky