Střešní solární systémy – blýská se na lepší časy?

Zatímco v zahraničí na západ od nás se na plochých střechách čerpacích stanic instaluje jedna fotovoltaická elektrárna za druhou, v Česku je jich jako šafránu. Stát připravuje revoluci v tarifování elektrické energie a nové podmínky pro zřizování a provoz solárních systémů. Bude jejich instalace pro české čerpací stanice perspektivní?

Rozvoj investic do fotovoltaických elektráren (FVE) výrazně přibrzdila značně zmedializovaná antisolární hysterie týkající se především gigantických elektráren na polích, které prvoplánově slouží pouze pro výrobu energie na výdělek. V současnosti stát podporu FVE zastavil a do budoucna bude podporovat pouze projekty fotovoltaických systémů instalovaných na střechách budov, které sice vyrobenou energii do rozvodné soustavy dodávají, ale jejich účelem je kompenzace spotřeby elektrické energie daného provozu v příslušné budově. Alfou a omegou investování do střešní solární elektrárny bude docílení úspory provozních nákladů na vlastní spotřebě elektřiny, a nikoliv zisk z prodeje elektřiny do rozvodné sítě.

Dotace jsou minulostí

Ještě v  roce 2013 platila zákonná možnost investici do FVE rychleji zhodnotit díky dotační ceně za výkup vyprodukované energie. Pro solární elektrárny uvedené do provozu v tomto roce byla dotační cena garantovaná na 20 let při výkonu elektrárny do 5 kW 2,44 Kč na každou vyrobenou kilowatthodinu, od 5 kW do 30 kW 1,88 Kč za kWh. Tato podpora zajistila návratnost investice do nějakých 7 až 8 let. V roce 2014 politickým rozhodnutím Česko (jako snad jediný stát EU) podporu FVE zcela zastavilo, zatímco v ostatních zemích EU různé systémy garantovaných cen a zelených bonusů podporujících rozvoj malých FVE pokračují dále. U nás naopak stát stanovil od roku 2014 u nově vybudovaných solárních elektráren poplatek 0,6 hal za každou spotřebovanou kWh i při zcela vyrovnané bilanci mezi spotřebovanou a vyrobenou elektřinou!!! Toto slušně řečeno paradoxní rozhodnutí rázem posunulo návratnost jejich investice na 17 až 18 let.

Revoluce v tarifech

Reálně uvažující investoři chtějí návratnost stlačit logicky pod hranici 10 let, kdy se při současném tempu technického pokroku stávající technologie stává morálně zastaralou. V roce 2015 se ale blýská na podstatně lepší časy. ERÚ by v nově připravovaném energetickém zákoně měla stanovit nová pravidla pro provoz malých FVE, která by společně s klesajícími pořizovacími cenami technologií měla efektivitu investice výrazně vylepšit a dostat jejich návratnost zpět pod 10 let.
Podle nově nastavených pravidel by pro všechny provozovatele FVE do instalovaného výkonu 10 kW odpadla povinnost získání licence, a tak by odpadla také složitá evidence výroby elektřiny. Mělo by stačit pouze požádat distributora o souhlas s připojením do rozvodné sítě.
Současně se ale také připravuje revoluce v tarifech za spotřebu elektřiny a podmínkách pro její výrobu v elktrovoltaických zdrojích.
Zatímco dnes cena za prodej elektřiny byla z drtivé části závislá na reálné spotřebě a (víceméně symbolický) paušál 50 hal za 1A dle instalovaného hlavního jističe, nový tarif bude tvořit z 50 % paušál z ampérové hodnoty jističe a 50 % bude poplatek za spotřebu elektrické energie. Toto opatření má motivovat spotřebitele k instalaci vysoce energeticky úsporných řešení (například komplexnímu nasazení světelných LED zdrojů, efektivnější technologie ohřevu teplé užitkové vody apod.). Určitě se vyplatí po zavedení nového tarifování všem provozovatelům překalkulovat podle reálné spotřeby maximální vstupní proud a ověřit, zda není hlavní jistič zbytečně naddimenzovaný. Pokud ano, jeho výměna přinese okamžitou úsporu v podobě nastavení nižší paušální sazby.
Nový systém tarifování bude zvýhodňovat veškeré provozy s vyrovnanou denní spotřebou energie. V případě, že například na víkend je spotřeba nižší nebo dokonce nulová, odběratel stále bude platit plný paušál daný velikostí hlavního jističe. Navíc nové tarifování bude spotřebitele elektřiny motivovat k instalaci vysoce úsporných spotřebičů a technologií (LED), které ve výsledku umožní snížit jmenovitý vypínací proud hlavního jističe a tím minimalizovat náklady za energie.
V případě realizace FVE do 10 kW instalovaného výkonu se bude okamžitá výroba odečítat od okamžité spotřeby. Obrazně řečeno, oč větší bude podíl výroby vůči spotřebě, o to pomaleji se bude otáčet elektroměr. Pokud vyrobená energie přesáhne spotřebu, přebytky vyrobené energie elektrárnou nespotřebované příslušným provozem nebude distributor energie vykupovat, ale získá ji zadarmo. Proto bude nutné velice přesně nadimenzovat výkon FVE k průběhu křivky celodenní resp. týdenní spotřeby. Zde je třeba opět vyzdvihnout výhodu provozu čerpací stanice, která má poměrně stálou spotřebu energií bez větších výkyvů či výpadků.

Ideální symbióza čerpací stanice a FVE

Díky nepřetržitému provozu čerpací stanice přes den je fotovoltaika na střeše ideálním spojencem, protože denní křivka spotřeby energie čerpací stanice má obdobný tvar jako výroba energie ve FVE. Provozní doba většiny benzinových pump totiž eliminuje momentální problém solárních systémů. V případě elektrárny na střeše obytného domu v době, kdy solární systém vyrábí nejvíce energie, není adekvátní spotřeba vyrobené elektřiny. Obyvatelé domu jsou přes den v práci, výrobní podniky zase jedou 8 - 10 hodin zpravidla jen ve všední dny. U čerpací stanice, která má otevřeno denně "od nevidím do nevidím" nepřetržitě, se ve vztahu k fotovoltaické elektrárně dá mluvit o vzájemné symbióze.
Ideálně by měla čerpací stanice spotřebovat 100 % vyrobené elektřiny. Pak by provozovatel hradil pouze paušál daný hlavním jističem. Skutečnost v praxi ale bude přirozeně jiná. Optimální výkon FVE bude daný kompromisní rovnováhou mezi průměrnou spotřebou provozu a průměrným výkonem FVE v průběhu celého roku s cílem ve výsledku dosáhnout přijatelné efektivnosti investice. Investoři budou společně s dodavateli při plánování výrobní kapacity FVE muset naladit její výkon tak, aby byl maximálně efektivně využit po celou dobu roku, tj. omezit maximální přesahy výroby energie. Ty lze naopak při instalaci inteligentních energetických systémů budov a provozů operativně zužitkovat například k ohřevu teplé užitkové vody. To ale celou investici na začátku opět prodraží. Podle odborníků z oboru alternativní energetiky bude v případě optimálního vyladění výkonu FVE k průběhu spotřeby čerpací stanice možné docílit návratnosti investice opět pod hranicí 10 let. 

Příprava investice: nízká cena není vše

Jestliže se provozovatel čerpací stanice rozhodne do FVE investovat, pak by se rozhodně neměl při výběru dodavatele technologie ovlivnit nabídkou s nejnižší cenou. Jedná se totiž o investici na deset až patnáct let s více než pětiletou návratností. Přesto někteří investoři často preferují cenu na úkor kvality technologií, kterou běžný provozovatel nemá možnost posoudit. Problém s fotovoltaickými panely se projeví až po 3 - 5 letech, což už může být pozdě. Proto je potřeba klást důraz na kvalitu zpracování, použité materiály a komponenty a také například na technické řešení rámů panelů, aby dobře odolávaly namáhání povětrnostními vlivy a především dilatací v důsledku tepelných změn při přechodu noc-den.
Ze zkušenostíjejich dodavatelů s mnoha světovými značkami panelů a zkušenostmi nemnoha provozovatelů čerpacích stanic s FVE v Česku a Německu se vyplatí orientovat se na značkové výrobce fotovoltaických panelů, kteří je vyrábějí ve vlastní továrně bez subdodávek, a tudíž s maximální zárukou kvality. Značkové fotovoltaické panely jsou zpravidla konstrukčně velmi dobře propracované, používají komponenty od renomovaných dodavatelů (např. Bridgestone, Saint Gobain, 3M, TYCO, Du Pont). Je sice pravda, že tyto produkty patří mezi ty dražší, z hlediska provozních příjmů je zpravidla jejich vyšší cena nahrazena právě vyšším energetickým výnosem. To je potřeba v projektové fázi za pomoci příslušného dodavatele či projektanta ověřit výpočtem. Vyšší účinnost panelů často jejich výrobci navíc dokládají výsledky ze srovnávacích měření v Evropě nebo v Austrálii. Oproti běžným panelům jsou totiž schopny efektivněji vyrábět elektřinu i v lokalitách s nižší intenzitou oslunění, kam Česká republika patří. Podstatně dříve začínají a navíc i déle vydrží vyrábět elektřinu při malé intenzitě slunečního záření. Prodloužení periody denní výroby energie je navíc velmi silným argumentem pro efektivní využití FVE v nově připravovaném tarifikačním systému.
Někteří dodavatelé kromě garantované kvality a účinnosti solárních panelů nabízejí více než jen "obyčejnou" dodávku a montáž solární elektrárny. Součástí kontraktu může být nadstandardní pojištění celé investice na dobu 10 let. Investor se tak může spolehnout, že pokud dojde k poškození jakékoliv části FVE, tak pojišťovna hradí nejen výměnu technologie, ale i práci s tím spojenou. Pojištění se také vztahuje na ušlý zisk z důvodu nefunkčnosti solární elektrárny.

Nenáročná instalace i provoz

Středně velká čerpací stanice s nonstop provozem se 2 oboustrannými multiproduktovými stojany a jedním stojanem pro nákladní vozy, mycí linkou a boxem ručního mytí, nevelkým shopem s malým gastroprovozem má průměrnou měsíční spotřebu elektrické energie okolo 1100 kWh. Pokud vezmeme z hlediska osvitu nejlepší měsíc v roce - červenec, pak by měla k vykrytí spotřeby elektřiny FVE celkově vyrobit energii s přebytkem 10 - 20 kWh, aby celoroční bilance spotřeby a výroby byla vyrovnaná. Při použití panelů s nadprůměrnou účinností je dle výpočtů nutné instalovat FVE se špičkovým výkonem těsně pod hranicí 5 kW. To zhruba odpovídá 19 až 20 fotovoltaickým panelům připojeným třífázově do sítě.
Pokud se budou panely instalovat na přestřešení, shop a myčku, je nutné ověřit, zda jejich střechy odolají zvýšenému statickému zatížení instalované FVE včetně nosné konstrukce, ale i dynamickému namáhání staveb při silném větru. Statický posudek stavby, na kterou se bude instalace provádět, je proto nezbytností, tak jako tak vyžadovanou místně příslušnými stavebními úřady. Přitížení střešních konstrukcí je díky využití zpravidla ocelohliníkových nosných konstrukcí minimální. Řádově jde o 20 až 30 kg/m², což v drtivé většině pohodlně a s rezervou vyhoví pro veškeré stávající konstrukce střech čerpacích stanic ve všech sněhových pásmech v naší republice.
Připojení FVE do stávající elektroinstalace je také poměrně jednoduché a na čerpací stanici si nevyžádá provádění žádných dramatických a nákladných zásahů. Ve většině případů je tedy zásah do stavby minimální. Nezřizuje-li se nové přípojné místo, elektrárna se zapojuje do stávajícího rozvaděče. Do zázemí přibude pouze 3fázový měnič s rozvaděčem pro solární elektrárnu s přepěťovými ochranami, jističi, fakturačním elektroměrem a dalšími komponenty. To vše se bezpečně vejde do elektrorozvodné skříně o rozměrech cca 100x60 cm.
Je-li solární elektrárna sestavena z kvalitních komponentů, nevyžaduje náročnou údržbu. Přesto je nutné nechat periodicky zkontrolovat celý systém odbornou firmou, překontrolovat pevnost konstrukcí, jednou za čas panely prohlédnout a očistit od případných nečistot.
Přestože příslušnou normu upravující tarifování spotřeby a podmínky zřízení a výroby elektřiny v solárních systémech česká státní správa připravuje k vydání, není od věci do portfolia plánovaných investic zahrnout i FVE. Při posuzování perspektiv jednotlivých projektů pak mohou napomoci i zkušenosti a inspirace z provozu již stávajících solárních systémů na čerpacích stanicích u nás i v zahraničí.

Optimální konfigurace FVE na čerpací stanici v Sadské

Provozovatelé čerpacích stanic v Česku, kteří před koncem roku 2013 do FVE investovali, sklízejí dnes ovoce v podobě výrazné úspory nákladů na energie. Provozovatelé čerpací stanice Konaco v Sadské na střechách mycí linky a přestřešení nad stojany mají od roku 2010 nainstalovánu FVE o výkonu 5 kW. "Výkon elektrárny se nám podařilo dobře nakonfigurovat vzhledem ke spotřebě celé čerpací stanice. V roční bilanci je celková spotřeba mírně vyšší. Všechnu energii, kterou vyrobíme, spotřebujeme. Máme to nastavené tak, že dostáváme bonus za ekologickou výrobu. Pokud bychom vyrobili více energie, než jsme v daném období spotřebovali, pak ji od nás OTE vykoupí za cenu 12 Kč/kWh. V našem případě se však jedná pouze o haléře," říká Ladislav Koutský, spolumajitel čerpací stanice s FVE. Návratnost elektrárny na střeše čerpací stanice za současných provozních podmínek vychází na 7 až 8 let. Jak majitele zatěžuje provoz FVE? "Kromě administrativy spojené s vyúčtováním výroby a spotřeby elektrické energie o solární elektrárně prakticky nevíme. V zimě sníh steče, déšť panely opláchne. Jednou za čas se musí udělat povinná revize a provede se prohlídka panelů s jejich očištěním. Jak jsme solární elektrárnu nainstalovali, tak od té doby spolehlivě funguje," dodává spokojeně Koutský.

"Zelená" čerpací stanice budoucnosti

Pod titulkem "Zelená čerpací stanice budoucnosti" byla představena soukromá benzinová pumpa v Geilenkirchen v okolí Cách. Jelikož Německo podporuje alternativní zdroje energie a přebytky energií vyrobených střešními FVE vykupuje, mohl být realizován technicky i architektonicky zajímavý projekt výrobce solárních panelů MAGE Sunvoltation. Střešní krytinu na veškerých objektech tvoří celkem 245 solárních střešních modulů o celkové ploše 630 m². Zatímco na kiosku jsou použity klasické "černé" panely, střechy nad výdejní plochou, jakož i střechy mycí linky, mycích boxů, přístřešků nad vysavači i malým smetníkem tvoří transparentní solární panely sklo/sklo, které propouštějí světlo do místnosti a navíc jsou díky dvojité skleněné vrstvě účinnou tepelnou izolací. Čerpací stanice využívá k ohřevu vody, chlazení a vytápění vysoce úsporná tepelná čerpadla (vzduch/vzduch). Další velkou úsporu spotřeby přináší kompletní osazení venkovního i vnitřního osvětlení LED zdroji. Aby byl výčet "zelených" opatření úplný, je nutno zmínit osazení biologické ČOV v mycím provozu a podzemní zásobník pro jímání dešťových vod, které se používají pro mytí vozidel a zalévání bohaté zeleně v okolí čerpací stanice. Dvouletý provoz čerpací stanice potvrdil projektanty spočtenou roční pozitivní energetickou bilanci elektřiny 50 000 kWh představující úsporu ve výši 30 tun CO₂.