Výkon FVE podle azimutu a sklonu

Každý fotovoltaická elektrárna může mít v prostoru jinou orientaci. Máme FVE na střechách sedlových ale i plochých, orientovaných přímo na jih anebo natočené k východu či západu.

Pro Českou republiku existuje několik modelů – satelitní i pozemních, které počítají nejvýhodnější orientaci vzhledem ke sklonu panelů a jejich zeměpisného natočení.

U modelů panuje poměrně shoda v tom, které údaje jsou z hlediska výkonosti FVE nejvýhodnější.  Dále se lehce odlišují, ve vzorcích níže jsou zohledněno několik systémů výpočtu – PVGIS, Metonorm a dalších.

Zjednodušeně řečeno je nejvýhodnější natočení panelů přímo na jih pod sklonem 35° vzhledem k vodorovné ploše. Tyto hodnoty jsou nejlepší pro maximalizaci zisku v rámci celého roku. Pokud bychom potřebovali mít zisk například navýšit v zimě, pak použijeme sklon klidně až 50°. Navýšení bude ale pro zimní období nepatrné a pro letní dost ztratíme. Pokud se nám jedná hlavně o léto, pak můžeme naklánět jen o 20°. Zase při 20° se nám panel bude hůře samočistit. Celoročně je tak opravdu nejvýhodnější (pro zeměpisnou orientaci České republiky) údaj sklonu 35°.

Pokud si můžeme vybrat, pak nepatrně lépe vypadá lehká orientace panelů na západ (třeba jen o 3°), protože ráno je u nás zvýšená oblačnost. Zase ale záleží – kdy potřebujeme maximum energie? Dopoledne – pak orientujme (pokud můžeme) spíše na východ – vhodné spíše pro pracovní dobu firem.

Pokud naopak potřebujeme větší výkon odpoledne a navečer, volíme (pokud můžeme) orientaci spíše na západ – vhodné zřejmě pro rodinné domky, kdy už jsou všichni doma, perou, vaří, běží PC…

Ve světě se většinou udává v terminologii orientace „severní“, tj. přímo na sever je „nula“. U nás se používá orientace „jižní“ – jih je 0°. Východ je pak -90°a západ +90°.

Ve formuláři výše jednoduše zadáme azimut vzhledem k jihu a naklonění panelů. Teoretický maximální výkon panelu pak dostáváme pro sklon 35°a azimut 0°.

Uvedený vzorec tedy ukazuje při daných variantách natočení a sklonu údaj, kolik procent dostanu z maxima 100 %.

Řekněme, že máme klasickou sedlovou střechu 45° natočenou o 30°na západ. Zadám do formuláře (do modrých buněk) a dostávám (zelená buňka) – 96,89%. Jak je vidět, není to žádná tragédie mít běžnou střechu a ne ideální natočení na jih. I v této konstelaci se dostávám na cca 97% teoretického zisku, což není vůbec špatné.

V příštím článku si ukážeme jak zjistit azimut přímo z mapy a jak určit sklon střechy. Sklon panelů (střechy) 0° (plochá střecha) je teoreticky možný, ale moc se nepoužívá. Panely se pak zanáší špínou a neomývají deštěm. Drží se na nich taky sníh. Pak mnoho elektřiny nevyrobí. Jako rozumné minimum se doporučuje sklon 15°.

Samozřejmě je více možností. My si ukážeme jednu z těch jednodušších, dostupnou pro každého. Jednodušší ale neznamená nějak ošizená. Řekli bychom spíše, že ji zvládne každý a výsledek bude ve 100% kvalitě. Použijeme oblíbené mapy.cz. Na rozdíl od map od Google totiž umí určit azimut opravdu elegantně a snadno. Použijeme následující postup, budeme to ukazovat i na obrázcích:

1) Vybereme si objekt, na kterém chceme FVE realizovat. Pro ilustraci si zvolíme něco neutrálního, např. Městské muzeum v Bystřici nad Pernštejnem – tady na odkazu – otevře se na nové záložce.2) Fotoelektrickou elektrárnu si naplánujeme jihozápadním směrem, viz. primitivní nákres na dalším obrázku.3) Nyní nás zajímá azimut – tedy úhel směrem k jihu, který můžeme například zadat do vzorce na stránce Základní výpočet natočení panelu a jejich sklonu.

4) Dole na stránce s mapou vidíme záložku „Nástroje“. Po rozkliknutí vidíme menu

5) Rozklikneme Měření vzdáleností a plochy. To je stránka, na které si určíme azimut naší fotovoltaické elektrárny. Tedy je to tato stránka. A teď je důležité postupovat správně. Vpravo nahoře se Vám objeví Ruční měření.

6) Nyní kliknete na mapě do místa, kde se nachází nejvyšší bod panelů. Je důležité kliknout zkrátka do nejvyššího bodu umístění panelů (resp. jednoho panelu). Pak vedete rovnoběžku s hranou střechy, čímž učíte sklon panelu směrem k jihu. Klidně to přetáhněte dále do prostoru, ať si to „shlédnete“ přesněji. Bude to vypadat tedy nějak takhle:

No a tím jsme vlastně skončili a zjistili jsme azimut 227°. To je ovšem azimut směrem k severu. pro naše výpočty ve fotovoltaice ale používáme orientaci k jihu. Proto od této hodnoty odečteme 180°, a tím dostaneme azimut orientovaný na jih. 227°- 180°je 47°. Nyní jsou panely orientovány směrem na jihozápad, takže číslo je kladné. Pokud by to bylo na jihovýchod, pak bude azimut pro výpočty záporný. Toto určení azimutu je velmi přesné, s hodnotou 47° pak můžeme pracovat v dalším díle našeho seriálu, kde se pokusíme určit sklon panelů na střeše nebo nosníku. Sklon, čili orientaci vůči „vodorovině“ Země.

V předchozích dílech jsme si řekli něco o účinnosti FVE z hlediska natočení a sklonu panelů, dále pak jak zjistit azimut panelů např. z portálu mapy.cz a konečně také jak odhadnout sklon střechy. V tomto díle bychom si měli ukázat, jak je vlastně výkon elektrárny rozložen v jednotlivých měsících. Vycházíme z několika zdrojů, které jsme si zprůměrovali na oblast České republiky (za posledních cca 17 let).

Nikoho nepřekvapí, že nejvíce výkonu vytvoří FVE v letních měsících. Účinnost panelů jako taková jde ovšem v letních měsících vlivem vyšší teploty dolů. Zase co je nám platné příjemné chlazení panelů v zimě (klidně i za krásného počasí), když denní světlo trvá třeba jen 50% toho letního.

Pokud bychom chtěli optimalizovat na zimu, měli bychom jít do vyššího sklonu panelů (klidně 60%), nicméně tento sklon nám možná pár kWh přidá v zimě ale mnoho kWh vezme v létě. Proto zůstaňme raději u doporučovaného standardu z předchozích článků.

Ovládání tabulky níže je zase jednoduché – zadáme předpokládanou výrobu elektřiny během celého roku (nebo pokud máme změřeno, tak známou výrobu) do modrého políčka a v jednotlivých měsících můžeme číst odhady – zelené buňky.

K čemu je to dobré? No například chceme mít malou  elektrárnu 3 kWp a vyhřívat s ní zejména bojler na teplou užitkovou vodu. Na štítku bojleru si přečteme, kolik je potřeba energie na ohřátí obsahu (např. 6 kWh u bojleru 125 litrů – pokud známe teplotu na vstupu/výstupu). To znamená asi 180 kWh za měsíc. Z předchozích článků si spočítáme, kolik nám tato malá FVE při své orientaci a sklonu vyrobí cca za rok, řekněme 2900 kWh.

Zadáme tuto hodnotu do modrého políčka a vidíme, že od března do října nám FVE tento bojler „utáhne“, ve zbylých 4 měsících musíme dotápět. Užitečný výpočet pro představu o nutné velikosti FVE.