Jak počítáme výrobu fotovoltaiky a skutečné využití elektřiny

PVGIS, orientace střechy, vlastní spotřeba domu, 15minutové sdílení v bytových domech a reálné příklady. Proč výroba není automaticky úspora.

Jak počítáme, kolik fotovoltaika ročně vyrobí a kolik elektřiny opravdu využijete

Dobře navržená fotovoltaika nezačíná otázkou, kolik panelů se vejde na střechu. Začíná otázkou, kolik elektřiny dokáže konkrétní střecha vyrobit a kolik z ní dokáže konkrétní objekt skutečně spotřebovat. Jinak se chová rodinný dům, jinak firma s denním provozem a jinak bytový dům se společnými prostory, výtahem, osvětlením nebo tepelným čerpadlem.

Proto v Sunextra nepočítáme fotovoltaiku od oka. Při návrhu pracujeme s polohou objektu, sklonem střechy, azimutem, dostupnou plochou, stíněním, technickými ztrátami systému a hlavně se spotřebou elektřiny v čase. K odhadu slunečního záření využíváme evropské databáze a družicová data, zejména podklady typu PVGIS od Společného výzkumného střediska Evropské komise. Výsledkem není kouzelná věštba počasí, ale realistický model dlouhodobé roční výroby a využitelnosti energie.

Proč nestačí říct: 10 kWp vyrobí 10 MWh ročně

Na internetu často narazíte na jednoduché pravidlo, že 1 kWp fotovoltaiky vyrobí přibližně 1 MWh elektřiny za rok. Pro rychlou orientaci to může stačit. Pro skutečný návrh elektrárny je to ale příliš hrubé zjednodušení.

Stejný výkon panelů může na různých střechách vyrobit odlišné množství elektřiny. Rozhoduje například:

• poloha domu nebo firmy – jiné sluneční podmínky jsou na jižní Moravě, jiné v podhůří,
• sklon střechy – panely pod jiným úhlem vyrábějí jinak v létě a jinak v zimě,
• azimut střechy – tedy jestli panely míří na jih, východ, západ nebo kombinovaně,
• stínění – komín, vikýř, strom, vedlejší objekt nebo atika mohou mít velký vliv,
• typ a zapojení technologie – panely, měnič, optimizéry, baterie, jištění a řízení spotřeby,
• systémové ztráty – kabeláž, měnič, teplota panelů, nečistoty, degradace a další provozní vlivy.

Rozdíl mezi orientací na jih a kombinací východ-západ nemusí být jen v celkové roční výrobě. Často je důležitější, kdy elektrárna vyrábí. Jižní střecha má typicky silnější polední špičku. Východ-západ může rozložit výrobu více do rána a odpoledne, což může být pro některé objekty výhodnější z pohledu vlastní spotřeby.

Co znamená sklon a azimut střechy

Sklon říká, pod jakým úhlem jsou panely vůči vodorovné rovině. Azimut říká, kam jsou panely natočené vůči světovým stranám. Jižní orientace bývá z hlediska maximální roční výroby velmi výhodná, ale neznamená to, že jiné střechy jsou automaticky špatné.

U rodinných domů často řešíme více střešních rovin najednou. Část panelů může být na jih, část na západ, někdy i na východ. U firemních objektů zase bývají časté ploché střechy, kde se panely instalují na konstrukce s určitým náklonem. U bytových domů může být zásadní nejen orientace, ale i to, jak rozumně využít plochu střechy a jak elektřinu rozdělit mezi společnou spotřebu, technologii domu a případně jednotlivé odběratele.

Proto návrh nezačíná univerzální šablonou. Nejdřív si ověříme geometrii střechy, její orientaci, překážky a reálné možnosti montáže. Teprve potom dává smysl počítat výkon elektrárny.

Jak pomáhají evropská družicová data

Abychom mohli odhadnout roční výrobu, potřebujeme vědět, kolik sluneční energie v daném místě dlouhodobě dopadá na střechu. K tomu používáme evropské zdroje dat, které kombinují geografickou polohu, meteorologické modely, dlouhodobé statistiky a družicová měření slunečního záření.

Prakticky to znamená, že pro konkrétní adresu nebo souřadnice lze odhadnout, jaké množství sluneční energie dopadne na plochu s daným sklonem a azimutem. Důležité je, že nejde o obecnou mapu republiky, ale o výpočet pro konkrétní lokalitu a konkrétní natočení panelů.

Tyto modely pracují s dlouhodobými daty. Nepředpovídají, jestli bude za tři týdny zataženo. Pomáhají ale odpovědět na mnohem důležitější otázku: kolik může systém v běžném roce realisticky vyrobit. Jeden rok může být slunečnější a jiný slabší, ale pro návrh fotovoltaiky je nejdůležitější dlouhodobý průměr a rozložení výroby během roku.

Roční výroba je jen první polovina výpočtu

Vědět, že elektrárna vyrobí například 9 500 kWh za rok, ještě neznamená, že objekt těchto 9 500 kWh přímo využije. Fotovoltaika vyrábí hlavně přes den a nejvíce v měsících s delším slunečním svitem. Spotřeba objektu se ale může odehrávat úplně jinak.

Proto rozlišujeme tři důležité pojmy:

• výroba FVE – kolik elektřiny elektrárna za rok vyrobí,
• vlastní spotřeba – kolik vyrobené elektřiny objekt spotřebuje přímo nebo přes baterii,
• přetoky do sítě – kolik energie se v daný okamžik nevyužije a odteče do distribuční sítě.

Nejvýhodnější elektřina z fotovoltaiky je většinou ta, kterou spotřebujete sami. Proto se nesnažíme navrhnout jen co největší elektrárnu. Snažíme se najít rozumný poměr mezi výkonem FVE, baterií, spotřebou objektu, možnostmi střechy a ekonomikou provozu.

Rodinný dům: největší výzva je večerní spotřeba

U rodinného domu často vidíme spotřebu ráno a večer. Přes den jsou lidé v práci nebo ve škole, zatímco fotovoltaika právě vyrábí nejvíc. Proto u domácností často dává smysl baterie, ohřev vody, chytré řízení spotřebičů, příprava na wallbox nebo řízení tepelného čerpadla.

Při návrhu se díváme na roční vyúčtování elektřiny, tarif, velikost hlavního jističe, způsob vytápění, ohřev vody, plánovaný elektromobil, klimatizace i další technologie. Jiný návrh bude mít běžný dům se spotřebou 4 MWh ročně a jiný dům s tepelným čerpadlem, bazénem a elektromobilem.

Firma: fotovoltaika často sedí lépe díky dennímu provozu

U firem, dílen, skladů, kanceláří nebo výrobních provozů bývá výhoda v tom, že spotřeba elektřiny často probíhá právě přes den. To znamená, že větší část vyrobené energie může objekt využít okamžitě bez nutnosti velké baterie.

U firemního návrhu ale potřebujeme jít detailněji do dat. Nestačí jen roční spotřeba. Zajímá nás průběh odběru během dne, pracovní dny a víkendy, sezónnost provozu, klimatizace, chlazení, výrobní technologie, kompresory, nabíjení vozidel a rezervovaný příkon. Čím přesnější data máme, tím přesněji umíme navrhnout výkon FVE tak, aby nevznikaly zbytečně velké přetoky a aby investice dávala ekonomický smysl.

Bytový dům: důležitá je společná spotřeba a pravidla využití energie

U bytových domů se často řeší hlavně společná spotřeba: osvětlení chodeb, výtah, garáže, technologie, čerpadla, rekuperace, tepelné čerpadlo nebo ohřev vody. Pokud má dům stabilní denní spotřebu, může fotovoltaika dávat velmi dobrý smysl.

Zároveň je potřeba promyslet, jak bude vyrobená elektřina využívaná. Jinak se navrhuje systém jen pro společné prostory, jinak systém pro širší sdílení v rámci domu. Technický návrh proto musí jít ruku v ruce s administrativou, měřením, smlouvami a reálným provozem domu.

Jak počítáme vlastní spotřebu

Nejpřesnější způsob je porovnávat výrobu a spotřebu v čase. Zjednodušeně: v každé hodině se podíváme, kolik FVE vyrobí a kolik objekt spotřebuje. Část se využije hned, část může jít do baterie a zbytek může odtéct do sítě. Když fotovoltaika nevyrábí dost, objekt si vezme elektřinu ze sítě nebo z baterie.

Takový model ukáže mnohem víc než samotná roční čísla. Pomůže odpovědět například na otázky:

• Jak velkou elektrárnu má smysl instalovat?
• Vyplatí se baterie, nebo bude většina energie využitá přímo?
• Kolik elektřiny zůstane pro ohřev vody, wallbox nebo další spotřebiče?
• Budou přetoky malé, nebo bude systém často vyrábět víc, než objekt spotřebuje?
• Je lepší orientace panelů na jih, nebo kombinace východ-západ?

Proč je poctivý výpočet důležitější než líbivé číslo v nabídce

Fotovoltaika je investice na dlouhé roky. Příliš optimistický výpočet může na papíře vypadat dobře, ale v provozu zklamat. Naopak konzervativní a poctivý návrh pomůže nastavit správná očekávání: kolik systém přibližně vyrobí, kdy bude vyrábět nejvíc, kolik energie využijete sami a co se bude dít s přebytky.

Proto u návrhu vždy řešíme nejen výkon panelů, ale i celý energetický koncept objektu. U některých zákazníků dává smysl menší FVE s vysokou vlastní spotřebou. U jiných větší elektrárna s baterií, řízením spotřeby a přípravou na budoucí technologie. Neexistuje jedno univerzální řešení pro všechny.

Co od vás potřebujeme pro kvalitní návrh

Abychom mohli výpočet připravit co nejpřesněji, pomůže nám několik základních podkladů:

• adresa objektu nebo přesná lokalita,
• roční vyúčtování elektřiny, ideálně i více let zpětně,
• informace o tarifu, hlavním jističi a způsobu využití objektu,
• fotky střechy, rozvaděčů a okolních překážek,
• u firem ideálně čtvrthodinová nebo hodinová data spotřeby, pokud jsou dostupná,
• plány do budoucna: tepelné čerpadlo, elektromobil, klimatizace, rozšíření provozu nebo sdílení energie.

Čím lepší vstupní data máme, tím méně musíme odhadovat. A čím méně odhadujeme, tím lépe se dá navrhnout systém, který bude skutečně odpovídat vašemu domu, firmě nebo bytovému domu.

Jedno důležité rozlišení: pokrytí spotřeby domu není podíl využité výroby

Uvažujme skutečný anonymizovaný provozní příklad z praxe: domácnost spotřebuje 4 900 kWh za rok a ze své 10kWp FVE s baterií 11,6 kWh si pokryje 3 800 kWh. To znamená 77,6 % pokrytí spotřeby domácnosti. Zbývá přibližně 1 100 kWh nakoupit ze sítě. Pokud má ale elektrárna současně přibližně 5 000 kWh přetoků ročně, nevyužívá doma 77,6 % celkové výroby. Při jednoduchém součtu 3 800 kWh vlastního využití a 5 000 kWh přetoků jde přibližně o 43 % výroby využité v domě (skutečné hodnoty ovlivňují také bateriové a provozní ztráty).

Co může udělat fotovoltaiku pro bytový dům výrazně výhodnější

U bytového domu se spotřeba více domácností sčítá a v různých časech se doplňuje. Pro pracovní předběžný model můžeme počítat se spotřebou 3 MWh na byt za rok. Dvacet zapojených bytů pak odebere přibližně 60 MWh ročně, plus například 3 MWh ve společných prostorách. To je mnohem víc než orientační výroba 20kWp FVE. Samotný roční součet ale nedokazuje, kolik výroby se využije ve stejnou patnáctiminutovku.

Vysoké využití přes 90 % je možné u vhodného kombinovaného profilu spotřeby, alokačního nastavení a případně baterie, ale není to plošná záruka. Záleží mimo jiné na počtu zapojených bytů, jejich denním režimu a letních špičkách. Baterie kolem 20 kWh může u některých bytových domů pomoci přesunout část výroby do večera. Její pořizovací náklady a ztráty však musí být započteny.

Roční výroba, spotřeba a ekonomika jsou tři různé výpočty

Pro každý návrh odděleně uvádíme (1) předpokládanou výrobu FVE, (2) podíl této výroby využitý v domě nebo sdílený a (3) hodnotu skutečně ušetřeného nákupu a případně prodaných přetoků. U bytových domů se sdílení vyhodnocuje po 15 minutách prostřednictvím EDC. Výsledkem jsou realistické varianty s baterií i bez ní, nikoli jen marketingové maximum.

Shrnutí

Roční výroba fotovoltaiky se počítá z konkrétní střechy, konkrétní lokality a konkrétní technologie. Využití vyrobené elektřiny se počítá z konkrétní spotřeby objektu. Proto u návrhu používáme sklon a azimut střechy, evropská družicová a meteorologická data, technické parametry systému a spotřební profil zákazníka.

Výsledkem má být návrh, který není jen hezký v tabulce, ale dává smysl v reálném provozu. Ať už řešíte rodinný dům, firmu nebo bytový dům, cílem je stejný: vyrobit co nejvíc elektřiny tam, kde ji opravdu využijete, snížit odběr ze sítě a postavit systém, který bude fungovat dlouhodobě, bezpečně a ekonomicky.

Chcete vědět, kolik může vyrobit právě vaše střecha? Pošlete nám adresu objektu, vyúčtování elektřiny a pár fotek střechy. Připravíme návrh, který bude vycházet z reálných dat, ne z univerzálního odhadu.