Kompletní průvodce: výběr konstrukcí pro fotovoltaické panely - vše, co potřebujete vědět

Jak vybrat konstrukci pro fotovoltaické moduly? Dobře zvolená FV konstrukce vyvažuje náklady, výkon a životnost.

V tomto průvodci se zaměříme na:

• Volbu výkonu fotovoltaické instalace,
• Optimální sklon FV konstrukce,
• Různé konfigurace FV konstrukcí,
• Volbu kotvení konstrukce k zemi,
• Volbu materiálu konstrukce,
• Posouzení kvality konstrukce.

Viz: dostupné varianty pozemních fotovoltaických konstrukcí

Tento článek se nezabývá trackery (systémy se sledováním slunce), instalacemi v uspořádání východ–západ ani vertikálně instalovanými moduly pro agrofotovoltaiku.

Začněme diskusí o vašich potřebách.

Volba výkonu fotovoltaické instalace

Správná volba výkonu instalace otevírá značné možnosti. Mnozí dělají chybu, že volí výkon podle libovolných pravidel, například 1 kWp na 1000 kWh roční spotřeby. Nemějte přílišné obavy z možných ztrát způsobených „předimenzováním“ instalace.

Ve většině evropských zemí a pro všechny systémy vyúčtování (kromě net meteringu) platí, že čím vyšší výkon FV, tím lépe. Při roční spotřebě 40000 kWh je rozumná instalace o výkonu 30, 40, 50, 60 nebo dokonce 70 kWp. Proč?

• Větší instalace snižuje cenu za kWp.
• Moduly za 25 let ztratí přibližně 10 % výkonu.
• Rozšíření stávající instalace je nákladné.
• Pro všechny modely vyúčtování (kromě net meteringu) přinášejí roční přebytky energie finanční užitek.
• Moduly se znečišťují, což snižuje účinnost. Je výhodnější přidat moduly než často čistit. Čištění jednou za pět let je obvykle dostatečné.
• Jen málokdo řekne „mám příliš mnoho FV“; mnoho lidí říká „měl jsem nainstalovat více FV“.
• Spotřeba energie roste. Stavba mírně „předimenzovaných“ instalací připravuje na budoucí poptávku.

Zvolte co nejvyšší výkon s ohledem na:

• rozpočet
• dostupný prostor
• kapacitu přípojky

Matematicky přesná optimalizace přesahuje rámec tohoto článku, ale překonání mýtu o „předimenzované FV“ je důležité. Ponechání prázdných míst na konstrukci není nákladově efektivní.

Sklon fotovoltaických modulů u menších instalací

U instalací do 50 kWp je možné uspořádání v jedné řadě, které zamezuje zastínění jedné řady druhou. Volba optimálního sklonu je proto jednoduchá.

Optimální sklon závisí na zeměpisné šířce a místních povětrnostních podmínkách. V Evropě studie využívající satelitní data naznačují rozmezí 20°–50°:

Optimální úhly sklonu FV modulů podle dvou datových sad. Vlevo: PV-GIS, vpravo: ECEM. Zdroj: Yves-Marie Saint-Drenan, An approach for the estimation of the aggregated photovoltaic power generated in several European countries from meteorological data, ResearchGate.

Příklady optimálních úhlů sklonu:

• Gdaňsk – 36°
• Sicílie – 33°
• Edinburgh – 40°

Sklon FV modulů a rozteče řad u větších instalací

Větší instalace (obvykle >50 kWp) vyžadují více řad. Řady vrhají stíny a musí mít odpovídající rozestupy. Větší sklon zvyšuje vzdálenost, což ovlivňuje využití pozemku. Optimalizace tyto faktory vyvažuje.

Pro optimalizaci využití pozemku a minimalizaci ztrát zastíněním:

• Mírně snižte sklon modulů. Roční výroba je ovlivněna jen okrajově, zatímco rozteč řad se zmenšuje.

Zdroj: Bogusław Szymański, „Fotovoltaické instalace“

Úhly sklonu nad 25° snižují efektivitu využití prostoru bez výrazného nárůstu výroby. Pro Francii, Německo a Polsko se doporučují úhly <25°.

Příklad: FV farma o výkonu 10,4 MW v Estonsku ukazuje nízké sklony a velké rozteče řad:

Výpočet vzdálenosti mezi moduly

Výpočty vzdálenosti mají za cíl zamezit zastínění v poledne 22. prosince (zimní slunovrat):

β – úhel sklonu modulu

α – úhel dopadu slunečních paprsků v nejméně slunných dnech

• α = 90° − zeměpisná šířka − 23.45°

d – výška sloupce modulů

x – vzdálenost od konce jedné řady k začátku další

• x = sin(β) × d / tg(α)

y – vzdálenost mezi řadami

• y = d × sin(180° − β − α) / sin(α)

Menší rozteč řad zlepšuje využití pozemku, ale přináší drobné ztráty výroby. Existují technologie, které tyto ztráty snižují.

Orientace a typ modulů

FV moduly jsou rozděleny na sekce pomocí bypass diod. Hluboké zastínění vyřadí postiženou sekci z provozu, aby byly chráněny články. Půlené moduly (half-cut) snižují ztráty zastíněním a hodí se pro svislou i vodorovnou montáž.

Rozměry panelů

Větší moduly obvykle snižují náklady instalace na kWp. Volte ověřené výrobce z hlediska životnosti a kompatibility s výkonovými parametry střídače.

Materiál konstrukce

Hliník se běžně používá u pozemních konstrukcí. Jeho výhody:

• Nízká hmotnost, nízké nároky na údržbu, odolnost proti korozi.
• Trvanlivost a dlouhá životnost.
• Lze jej eloxovat nebo lakovat z estetických důvodů.

Ocel se používá u větších a více zatížených konstrukcí. Naše standardní sady Solar KIT T1V a N2V jsou vyrobeny z oceli s povlakem Magnelis® (zinek-hliník-hořčík) a nerezovým spojovacím materiálem, se zárukou na povlak až 25 let podle prostředí.

Kotvení a základy

Metody zahrnují:

• Betonové pilíře
• Zarážené piloty
• Zemní vruty
• Hybridní řešení

Výběr závisí na typu půdy, zatížení prostředím (sníh, vítr) a velikosti instalace. Sloupky našich standardních sad se betonují: podle pokynů projektanta jsou nohy zapuštěny 1,40 m pod úroveň terénu a v horní části zabetonovány do hloubky asi 0,80 m. Zemní vruty se u standardních sad nepředpokládají. Konstrukce vyráběné na zakázku jsou nejčastěji na zarážených pilotách, ale mohou být také zabetonovány nebo umístěny na betonových patkách.

Posouzení kvality

Vybírejte dodavatele s ověřenými výrobky. Zkontrolujte:

• Certifikaci (např. EN 1090, TÜV, ISO)
• Záruku
• Montážní návody a inženýrskou podporu

U našich standardních sad jsou technické výkresy pro 25°, 30° a 35°, montážní návody, certifikáty, prohlášení o vlastnostech, záruční podmínky a pokyny k základům k dispozici v sekci ke stažení na stránce každého produktu – můžete si je prověřit ještě před nákupem.

Standardní sady, nebo konstrukce na zakázku?

Standardní sady Solar KIT T1V a N2V pokrývají instalace od 2 do 16 panelů na výšku o rozměrech až 2280 × 1140 mm (rám 30–40 mm), se sklonem 25°, 30° nebo 35° a třemi třídami pevnosti: Light (vítr do 22 m/s, sníh 1,2 kN/m²), Strong (26 m/s, 1,6 kN/m²) a Ultra Strong (28 m/s, 1,6 kN/m²). Větší panely, orientace na šířku, jiné úhly sklonu, zvýšené konstrukce, vyšší zatížení a fotovoltaické farmy vyžadují konstrukci vyrobenou na zakázku pro konkrétní lokalitu.

Dobře zvolená konstrukce zajišťuje nákladovou efektivitu, bezpečnost a maximální energetický zisk. Čtěte také: Pozemní FV systémy: Jak vybrat správnou konstrukci.