Čo obsahuje bežná FV sústava pre ohrev vody?
Ostrovný fotovoltaický ohrev vody je veľmi jednoduchá elektrická sústava. Je nutné nainštalovať fotovoltaické panely na strechu, od panelov priviesť jednosmerné vedenie k MPPT regulátoru, regulátor najlepšie umiestniť do technickej miestnosti spolu s ohrievačom vody a na AC výstup MPPT regulátora pripojiť bežný bojler. Na bojlera nie je potrebné vykonávať žiadne úpravy a zákazník tak nestratí záruku poskytovanú výrobcom bojlera. Pre servisné a údržbové práce na FVS je dobré nainštalovať medzi FV panely a regulátor poistkový odpojovač. Pre systémy ohrevu vody závislé len na elektrickej energii, je pre celoročnú prevádzku vhodné doplniť regulátor prepínačom HDO, ktorý zabezpečí ohriatie vody v preferovaných časoch, ak cez deň nedôjde k ohrevu vody na požadovanú teplotu.
Ako navrhnúť zostavu fotovoltaických panelov na ohrev vody?
Odporúčame zapojiť do série 7 až 8 panelov 290 až 380 Wp. Pre bežné panely s napätím naprázdno UOC okolo 40 V bude maximálne napätie fotovoltaické sústavy (FVS) 7 x 40 V = 280 V. Napätie sústavy nesmie prekročiť maximálne napätie regulátora (400 V). Pre mrazivé a slnečné počasie sa uvažuje približne 15% bezpečnosť pred vzrastom napätím, preto musí pre FVS platiť UOC FVS x 1,15 <400 V. Dôležitým faktorom je tiež pracovné napätie špirály. Bežné bojlery majú konštrukčné napätie AC-230V (efektívna hodnota striedavého napätia). Špičková hodnota napätia v domových inštaláciách dosahuje 1,41x UEF = 324 V. Regulátor MPPT vytvára pulzné striedavé napätie a môže do záťaže pustiť maximálnu dĺžku pulzu pri maximálnom napätí, a preto je vhodné maximálne pracovné napätie návrhom FV sústavy obmedziť tak, aby nedochádzalo k zníženiu životnosti špirály. Ideálne napätie UMPP sústavy volíme v rozmedzí 260 až 300 V.
Optimálna konfigurácia ostrovného FV systému na ohrev vody:
Aby mohol solárny MPP regulátor pracovať v efektívnych pracovných podmienkach je vhodné zvoliť pracovné napätie naprázdno a výkon FV panelov v určitom rozmedzí. Vstupné DC napätie sústavy solárnych FV panelov nesmie byť ani príliš nízke ani príliš vysoké. Pri nízkom napätí nebude možné výkon panelov do záťaže pretlačiť, príliš vysoké napätie by mohlo regulátor poškodiť. Maximálny počet FV panelov v sérii môže byť len taký, aby ich napätie bez zaťaženia nikdy nepresiahlo 350 V. Kontrola je jednoduchá. V dokumentácii k panelom nájdete napätie naprázdno Uoc (je to najvyššia hodnota udávaná v dokumentácii), to vynásobíte koeficientom 1,15, tým vypočítate maximálne povolené napätie solárnych FV panelov pri teplote -25 st. C. Výsledné napätie vynásobíte počtom panelov v sérii. Vypočítané napätie musí byť vždy nižšie ako hraničné 350 V. Pokiaľ je vyššie, je nutné znížiť počet inštalovaných FV panelov v sérii. Z pohľadu efektívnej regulácie by optimálne napájacie napätie malo byť v rozmedzí 100 až 125 % menovitého napätia záťaže (to je obvykle 230 V). Napájacie napätie sa vypočíta ako súčin počtu FV panelov v sérii a ich napätia v pracovnom bode Umpp (nižšia hodnota napätia v dokumentácii k panelom). Optimálny špičkový výkon FV panelov by mala byť v rozmedzí 100 až 125 % príkonu záťaže. Dodržaním týchto podmienok získate najvýhodnejší pomer medzi nákladmi a získanou elektrickou energiou.
Typy zapojenia solárnych FV sústav na ohrev vody
Využívanie solárnych fotovoltaických systémov pre ohrev vody so sebou nesie rad výhod. Či už je to ich jednoduchosť, bezobslužnosť a bezúdržbovosť alebo aj stále priaznivejšia cena. V prípade regulátorov MPPT od výrobcu SolarEco modely OPL-9AC navyše bez akýchkoľvek ďalších úprav využijete aj bežný elektrický bojler prevádzkovaný na distribučné napätie AC-230V/50Hz, čo ešte viac znižuje obstarávacie náklady fotovoltaické zostavy. S využitím ohrevu vody fotovoltaikou môžete bežne ušetriť 50% až 70 % elektrickej energie potrebnej pre štandardný ohrev vody. Obstaranie celej zostavy sa tak navráti zhruba za 4 až 6 rokov, a to aj bez dotácie a zložitej administratívy.
Ak už sa rozhodnete pre fotovoltaický ohrev vody, máte na výber hneď z troch typov zapojenia:
A/ Ostrovné riešenie pre sezónny ohrev vody s bežným bojlerom s jednou špirálou
Využitie bežného bojlera s jednou špirálou je vhodné na ohrev vody v období od jari do jesene. Jeho obrovskou výhodou je tiež to, že k nemu možno využiť aj skôr zakúpený bežný bojler. Zároveň je úplne nezávislé na elektrickej energii z distribučnej siete. Hodí sa ako do rodinných domov, kde je viac zdrojov tepla, tak na chaty a chalupy ako hlavný zdroj teplej vody. U výkonných solárnych FV sústav je navyše možné tento typ zapojenia prevádzkovať celoročne. Toto riešenie je obzvlášť výhodné, pretože bojler využíva mnoho domácností.
B/ Ostrovný celoročný ohrev teplej vody s bojlerom s dvoma špirálami
Bojlery s dvoma špirálami umožňujú súbežné pripojenie jednej vykurovacej špirály na regulátor so solárnymi FV panelmi a druhej špirály na distribučné napätia (domový rozvod elektrickej energie). Táto koncepcia umožňuje spoľahlivý ohrev teplej vody aj za podmienok so slabým osvitom v zimných mesiacoch. Ohrev z distribučnej siete je navyše možné nezávisle regulovať na minimálnu požadovanú teplotu.
Vďaka tomuto riešeniu je možné súbežne pripojiť jednu vykurovaciu špirálu na regulátor pripojený k fotovoltaickej sústave a druhú na distribučnú sieť. Týmto spôsobom je možné bez problémov ohrievať vodu aj v zime alebo za dažďa či sneženia. Minimálne teplotu ohrevu z distribučnej siete je navyše možné nezávisle regulovať. Tým je ponechaná možnosť ohrevu na vyššiu teplotu pri zlepšení osvitových podmienok FVS. Aj pri nízkom výkone tak môže regulátor dodávať veľmi malé prídavky energie (napr. 100 W), ktoré pokryjú prípadné tepelné straty vzniknuté z dôvodu obmedzenej izolácie bežných bojlerov.
C/ Kombinovaný systém pre ohrev teplej vody s jednou špirálou
Ak už máte bojler nainštalovaný a zároveň je vaším jediným zdrojom teplej vody, je nutné pre celoročný komfortný ohrev vody doplniť MPPT regulátor DC/AC HDO modulom. Ten zaistí bezpečné prepínanie vykurovacej špirály bojlera medzi regulátorom so solárnymi fotovoltaickými panelmi a distribučnou elektrickou sústavou (domovým rozvodom). Vďaka tomu je možné ohrievať cez deň vodu pomocou fotovoltaických panelov a v nadstavenom čase vodu ohriať z distribučnej siete na základnú teplotu, ak by boli v priebehu dňa zlé podmienky. Výhodou tohto riešenia je, že sa dá využiť aj skôr zakúpený bojler a tým znížiť celkové náklady na obstaranie potrebnej elektrickej energie pre ohrev vody. Nie ste pritom nijako obmedzení množstvom teplej vody podľa svetelných podmienok. HDO modul navyše tiež umožní blokovanie odberu elektrickej energie vo vysokom tarife.
Ušetrite až 75% finančných nákladov na ohrev vody
Samotná príprava teplej úžitkovej vody sa podieľa až z 50-70 % na celkovej ročnej spotrebe elektrickej energie. To znamená, že znížením týchto nákladov významne ušetríme na celkovej spotrebe elektrickej energie. Vďaka tomu dochádza k poklesu preddavkov na elektrickú energiu najmenej na jednu polovicu, ale často až na jednu tretinu.
Fotovoltaický ohrev vody ušetrí až 75 % nákladov na energiu pre ohrev vody v bežnej domácnosti. Ohrev vody tvoria významnú časť spotreby energie v domácnosti, a preto sa oplatí investovať do znižovania nákladov u významného spotrebiča, t.j. bojlera na ohrev vody.
Bojler je najlacnejší akumulátor pre ukladanie elektrickej energie
Solárny fotovoltaický systém bežne vyrobí na 1m2 aktívnej plochy až 1.200 kWh energie za rok. Bežná sústava 7-8 fotovoltaických panelov teda vyrobí ročne viac ako 13.000 kWh.
Väčšina investorov uvažuje o ukladaní získanej solárnej energie do elektrických akumulátorov. Avšak je potrebné si uvedomiť, že ukladanie solárnej energie môže jednoducho a efektívne prebiehať aj do ohrevu úžitkovej vody, ktorú denne využíva každá domácnosť.
Akumulácia do 200 litrov vody pri dobe nabíjania FV panelov cca 5,3 hod. zodpovedá kapacite chemického akumulátora s veľkosťou až 13 kWh!
Bojler je tak zároveň aj najlacnejším akumulátorom.
Investícia aj na celý život, ktorá sa zaplatí za 4-6 rokov
Návratnosť investície je v prípade solárnych fotovoltaických systémov SolarEco zvyčajne 4 až 6 rokov, čo záleží hlavne na intenzite využitia teplej vody. V období od jari do jesene pokryje solárny fotovoltaický ohrev vody aj na 100% celkovú potrebu teplej vody v domácnosti. Využiť je možné navyše aj rôzne podporné finančné programy z EÚ, ministrerstiev a pod.
Avšak pri dnešnej cene FV panelov je možné zaobstarať fotovoltaický ohrev vody lacnejšie bez dotácie. V súčasnej dobe sa investície do solárnej fotovoltaickej zostavy pohybuje okolo 1 600 EUR vrátane DPH. K inštalácii zostavy do 10 kWp navyše nie je potrebné žiadne stavebné povolenie. Po 25 rokoch užívania dosahujú panely stále 80 % pôvodného výkonu. Takúto investíciu teda stačí urobiť len raz za život.
Informácia o prevzatých údajoch:
Všetky tu uvedené poznatky o fotovoltaickom ohreve vody, regulátoroch MPPT, systémoch predohrevu alebo ohrevu vody, tabuľky, technické popisy a návody sú použité so súhlasom spoločnosti SOLAR ECO!
Návod na použitie produktu 
