Označení polykrystalické fotovoltaické panely se vztahuje na panely, jejichž výroba je založena na lisování roztaveného křemíku. Právě taro metoda výroby dává polykrystalickým panelům některé z jeho nejzákladnějších vlastností.

Tou první je jejich vzhled. Polykrystalické panely poznáte podle toho, že mají na první pohled zajímavou namodralou barvu, rovné, ostré rohy a jejich povrch je spíše nerovný, resp. nerovnoměrný.

Co se technických parametrů a funkčních vlastností polykrystalických panelů týče, lze v obecnosti konstatovat, že jejich účinnost je oproti panelům monokrystalickým přece jen o něco nižší. Na druhou stranu polykrystalické panely vítězí v „kategoriích“ ztráta účinnosti při vysokých teplotách (tzv. teplotní koeficient), která je v jejich případě o něco lepší, a především v efektivitě využití rozptýleného světla.

Především poslední parametr může znamenat, že polykrystalické fotovoltaické panely jsou vhodnou volbou v případě, že střecha, na které mají být umístěny, nemá ideální orientaci a obecně hrozí horší světelné podmínky. I když není v tomto ohledu rozdíl mezi polykrystalickými a monokrystalickými panely příliš velký, jistou výhodu to za specifických podmínek představovat může, zvláště pak v kombinaci s další výhodou – nižší cenou.

Výroba polykrystalických panelů je totiž jednodušší než u ostatních typů, a protože se již používá delší dobu, je též optimalizovaná. Ve výsledku jsou polykrystalické panely levnější. Nižší účinnost (ve většině případů se pohybuje mezi 16 a 18 %,) je tak mnohdy možné nahradit větší plochou, a přitom stále vykázat finanční výhodnost oproti fotovoltaickým panelům jiného typu.

Právě díky tomu, že mají tyto panely v porovnání s ostatními typy delší historii, odhadem je plná polovina všech panelů, které na světě slouží, právě polykrystalická. Panely se stále vyrábějí a jak již bylo řečeno, v některých případech představují pro zájemce o koupi a instalaci fotovoltaických panelů dobrou volbu.

Monokrystalické fotovoltaické panely se od těch polykrystalických liší metodou výroby. V jejich případě je solární článek tvořen jediným krystalem křemíku. Při výrobě solárních článků pro monokrystalické solární panely se křemík formuje do válcových tyčí nazývaných „křemíkové ingoty“. Tyto ingoty se poté rozřežou na čtverce se zkosenými hranami, křemíkové destičky, které jsou solárními články, které se následně sestavují do řad a sloupců a vytvářejí celý solární panel.

Na jejich vnějším vzhledu se způsob výroby projeví následovně: pro monokrystalické panely jsou charakteristické oblé rohy a také tmavá až černá barva, která ještě více vyniká díky vrstvě kovových kontaktů, které je pokládána na články.

Z hlediska technických parametrů je důležité, že monokrystalické panely mají vysokou účinnost. Vzhledem k tomu, že články monokrystalických solárních panelů jsou složeny z jediného křemíkového krystalu, elektrony, které generují tok elektřiny, mají více prostoru k pohybu a v důsledku toho jsou monokrystalické panely účinnější než výše popsané polykrystalické panely.

Účinnost monokrystalických fotovoltaických panelů se pohybuje na úrovni 18-20 %, což je o něco více než u panelů polykrystalických.

Monokrystalické panely jsou také funkční za každého počasí a mohou fungovat i v prostředích s nižší mírou slunečního svitu. Monokrystalické panely jsou primární volbou vždy, když je k dispozici pouze omezené místo pro umístění solárních panelů. V takovém případě je ideální, pokud lze využít jejich vyšší účinnost.

Poměrně náročný způsob výroby, který charakterizuje relativně vysoký objem odpadu, jež je při ní generován, se projevuje také vyšší cenou monokrystalických panelů v porovnání s panely polykrystalickými.

Fotovoltaické panely označované jako „flexi“ nejsou v pravém smyslu doplňkem k výše popsaným polykrystalickým a monokrystalickým panelům. Jejich specifikum spočívá především v tom, že je vlastní fotovoltaická vrstva (typicky monokrystalická) nanášena na flexibilní materiál jako je např. papír nebo ohebné plasty.

Flexibilní fotovoltaické panely mají vlastnosti a parametry podobné těm, kterými disponují klasické monokrystalické panely, jejich ohebnost jim ale dává možnost jedinečného použití v nejrůznějších podmínkách. Velmi často se používají na karavanech, jachtách a člunech apod. Kromě toho, že jsou ohebné, jsou flexibilní panely také velmi lehké.

Nejnovější generace flexibilních fotovoltaických panelů se vyznačuje vysokou účinností přesahující 20 %, velmi často potom také samočistící schopností apod. Jedná se tak o ideální volbu pro všechny nestandardní aplikace.

Energie slunečního záření získávaná skrze fotovoltaické panely ale nemusí domácnosti (nebo přímo do sítě) vždy dodávat přímo elektrickou energii. Lze jí využít i jinak, případně přeměnit v energii jiného typu a rovnou využít pro konkrétní aplikace. Příkladem je solární ohřev vody.

Problémem při využívání sluneční energie je fakt, že Slunce stále nesvítí. Večer, v noci nebo třeba při zatažené obloze je to s fotovoltaickými panely poměrně špatné. Naopak během dne produkují fotovoltaické panely energie více, než je spotřebováváno Bylo by proto ideální, kdyby bylo možné energii vždy směrovat tak, aby se nikam neztrácela a byla využívána s maximální efektivitou.

To je v dnešní době naštěstí již možné a umožňují to tzv. fotovoltaické elektrárny, jejichž připojení k fotovoltaickému systému domu může být pro mnoho domácností velmi výhodné. Obecně je možné několik způsobů řešení. Přebytky elektrické energie lze předávat do distribuční sítě, anebo je lze ukládat. Pro akumulaci energie mohou být využity baterie, tepelná čerpadla, anebo voda.

Princip fotovoltaiky s bateriovým úložištěm je jednoduchý. V případě, že fotovoltaické panely vyrobí energie více než kolik jí dům právě potřebuje, je možné tyto přebytky uložit do bateriového úložiště. Tento bateriový systém potom umožňuje uložené přebytky energie využít v domácnosti pro její běžný chod ve chvíli, kdy fotovoltaické panely aktuálně nedodávají dostatek energie. Baterie mohou také představovat zálohu a fungovat samozřejmě i ve chvíli, kdy dojde k výpadku energie.

Fungování celého systému tak lze rozdělit do tří fází. První fází je denní režim. V něm fotovoltaické panely vyrábí elektrickou energii, která napájí domácnost a spotřebiče v něm. Stejně tak může tato energie ohřívat vodu v bojleru. Energie, které není v této fázi spotřebována, je ukládána do bateriového úložiště, tzv. battery-boxu.

V nočním režimu samozřejmě fotovoltaické panely elektrickou energii vyrábět nemohou. V tu chvíli se domácnost přepne a odběr je realizován z nabitého bateriového úložiště. Tuto energii domácnost využívá do chvíle, než zkrátka a dobře dojde. V ten okamžik dojde k dalšímu přepnutí a dům začne odebírat energii z klasické distribuční sítě. Ráno se celý proces začne opakovat. Existuje ale ještě třetí fáze fungování systému s bateriovým úložištěm, která je spojená se specifickými situacemi.

Takovou situací je samozřejmě výpadek dodávek elektrické energie. V okamžiku, kdy dojde k blackoutu, je opět odběr v domácnosti přepnut na bateriové úložiště, které zajistí bezproblémový chod lednice, osvětlení, oběhová čerpadla či IT systémy. Chod domácnosti je tak alespoň na nějakou dobu zajištěn.

V dnešní době je samozřejmostí, že bude celý systém připojen k aplikaci, která umožní sledování všech aktuálních i průměrných parametrů fotovoltaického systému s akumulací přebytků do bateriového úložiště. Tyto parametry lze tak sledovat na počítači, telefonu či tablet, třeba z druhého konce světa.

Pro všechny fotovoltaické systémy s akumulací přebytků lze získat dotaci na jejich pořízení a instalaci. To ještě zvyšuje jejich atraktivitu a zkracuje dobu ekonomické návratnosti. S tím, jak rostou ceny energií, se výhodnost akumulačních fotovoltaických systémů dále zvětšuje.

Otázkou, která je v souvislosti s akumulačními bateriemi řešena poměrně často, je životnost baterie. Tato otázka samozřejmě úzce souvisí s návratností celého systému. V případě bateriových systémů je návratnost počáteční investice odhadována na 12-20 let v závislosti na konkrétním systému a způsobu jeho využívání, případně výši dotace. Životnost současných baterií se počítá někde na úrovni desítky tisíc nabíjecích cyklů. Tato doba většinou překonává odhadovanou dobu a lze tak říci, že systém je rentabilní.

Pro mnoho lidí – speciálně těch, pro které počáteční investice v řádu nižších stovek tisíc nepředstavuje větší problém – má ale fotovoltaická elektrárna s akumulací do baterií ještě jednu nezanedbatelnou výhodu, stejně jako podobné systémy jiných typů (např. s akumulací do vody). Tou výhodou je samozřejmě šetrnost k životnímu prostředí, což je jedna z věcí, která koneckonců stála na samém počátku úvah o využití fotovoltaiky.

V domácnosti se na ohřev vody pro vytápění a vody užitkové spotřebuje značná část energie. Využití solárního ohřevu je proto velmi užitečné a také možností, jak ušetřit zajímavou část nákladů na provoz domácnosti. Podstata fungování fotovoltaických elektráren s akumulací do vody je podobná té, která byla popsána v části o bateriových systémech.

V době, kdy fotovoltaické systémy dodávají domácnosti více energie, než je spotřebováváno, jsou tyto energetické přebytky ukládány nikoliv do baterií, ale do ohřevu vody v akumulační nádrži. V zásobníku je tak teplá voda, čekající na využití. Tento způsob ohřevu vody dokáže domácnosti uspořit poměrně zajímavé částky v jejím rozpočtu.

I v tomto případě lze na pořízení systému využít dotací. V případě fotovoltaických systémů s akumulací do vody je návratnost o něco kratší, než v případě systémů s bateriovým úložištěm což souvisí s tím, že jsou obecně levnější.

Z principu fungování je nicméně patrné, že mezi bateriovým systémem a systémem s akumulací do vody jsou podstatné rozdíly a oba systémy mají ze své podstaty jiné využití. Nejedná se tedy o dva navzájem zaměnitelné systémy, z nichž si pouze vybíráme ten výhodnější. Rozhodování mezi nimi je přímo spojeno s rozhodnutím o tom, jakou obecnou strategii pro nakládání s energií pro svůj dům zvolíte.

Fotovoltaika s akumulací do vody vám zkrátka světlo nerozsvítí, televizi elektřinu nedodá a v případě nočního blackoutu vám maso v mrazáku nezachrání. To však samozřejmě neznamená, že právě tento systém vám nebude vyhovovat více. Je zkrátka potřeba posoudit, jaký z obou systémů více odpovídá fungování domácnosti a lépe do něj zapadá.

Pokud patříte mezi ty, kteří se nespokojí s průměrem a požadují pro svoji domácnost to skutečně nejlepší, je pro vás určen komplexní systém propojující fotovoltaickou elektrárnu s tepelným čerpadlem.

Tepelné čerpadlo využívá stejného principu jako klasická chladnička. Z jednoho prostředí teplo odebírá (v případě lednice z jejího interiéru, v případě vytápění tepelným čerpadlem z okolí domu) a druhému jej předává (pokoji, kde je lednice umístěná, resp. interiéru domu). Fungování tepelného čerpadla lze také obrátit a může fungovat jako klimatizace. Tu pravou sílu ale ukáže ve chvíli, kdy je propojeno se zdrojem energie, kterou samozřejmě potřebuje, do jednoho komplexního celku, jehož části spolu komunikují a podle potřeby upravují svoji činnost.

Právě to se stane ve chvíli, kdy dojde k propojení tepelného čerpadla s fotovoltaickými panely s vzniklý celek je řízen sofistikovaným systémem. Princip fungování tohoto komplexu je opět podobný všem předchozím. Ve dne produkují fotovoltaické panely přebytek energie, která pohání tepelné čerpadlo. To v zimě vytápí dům, v létě zajišťuje jeho klimatizaci.

Pokud je navíc komplex řízen dobře navrženým inteligentním systémem a jsou do něj zakomponovány i akumulační zásobníky v podobě vodních nádrží, výsledkem je maximálně efektivní síť vzájemně spolupracujících částí, díky níž jsou toky energie řízeny s dokonalou účinností. Systém je schopen okamžitě reagovat na změny vnějších podmínek, počasí i dalších parametrů ovlivňujících spotřebu energie v domácnosti. V takovém případě jsou samozřejmě úspory maximální stejně jako je minimální negativní vliv na životní prostředí. Z distribuční sítě je odebírána nejmenší možná část potřebné elektrické energie.

Ze všech výše uvedených informací je zřejmé, že fotovoltaika má skutečně široké uplatnění. Energie, energetická účinnost, úspory, vliv našeho životního stylu na životní prostředí… to všechno jsou vzájemně související pojmy, která mají zásadní vliv na naše životy, ať již si to uvědomujeme či nikoliv. Již nyní je zřejmé, že přechod na tzv, obnovitelné zdroje energie, mezi které fotovoltaika a obecně využívání solární energie samozřejmě patří, bude čím dál tím více podporováno a vyžadováno. Právě zahrnutí fotovoltaiky do našich úvah o zajištění maximální energetické efektivity současně s minimalizací dopadů výroby energie na životní prostředí, je jedním ze zásadních kroků v rámci této transformace.

Řešení, jak náklady na ohřev vody snížit, naštěstí existují. Tím nejlepším je solární ohřev. Solární energii lze pro ohřev vody využít mnoha různými způsoby. Je samozřejmě možné cirkulující vodu „prohnat“ přes solární panely. V případě, že je ohřívaná bazénová voda v objemu obvyklém, lze počítat s ohřevem o cca 6-7°C.

Je samozřejmě možné využít klasických fotovoltaických panelů přeměňujících energii slunečního záření na elektrickou energii, která následně ohřeje vodu. Ideální je přímo jej zkombinovat s klasickým elektrickým bojlerem.

U bazénů lze využít i tzv. solární plachty, které se rozprostřou na vodní plochu a následně jsou ohřívány slunečním záření. Tuto „nachytanou“ tepelnou energii potom plachta předává horní vrstvě vody. Tímto způsobem samozřejmě nelze dosáhnout skutečně teplého bazénu, ve kterém se budete moci koupat i v zimě, na druhou stranu ale plachta vodu také chrání před znečištěním a v neposlední řadě také před odparem vody a čistící chemie v ní. Oboje vede k úsporám.

Velmi oblíbeným systémem pro ohřev vody v rodinných domech jsou solární kolektory. Principem jejich fungování je využití teplonosného média v nádrži, které je přímo zahřívána slunečním zářením. Tato teplonosná kapalina je potom přiváděna systémem potrubí a čerpadel tam, kde je jí potřeba k ohřevu vodu, typicky k bojleru, které svoji energii předá prostřednictvím tepelného výměníku.

Celý systém tak musí kromě trubek a čerpadel obsahovat teplotní regulaci s příslušnými čidly. Kvůli tepelné roztažnosti kapaliny je jeho součástí i expanzní nádoba. Ekonomicky jsou solární kolektory výhodné a mohou domácnosti přinést nezanedbatelné úspory za energii, je však současně třeba si uvědomit, že slunce zkrátka nesvítí neustále a je proto nutné mít systém kombinovaný s jiným způsobem ohřevu vody, např. plynovým kotlem.

Sluneční energie je úžasný zdroj energie, který byl hřích nevyužívat v maximální možné míře. Ohřev vody je tou pravou aplikací, pro níž je solární ohřev ideální. Každý majitel rodinného domu nebo rekreačního objektu typu chaty a chalupy, by měl o solárním ohřevu uvažovat a zkusit si spočítat, zda by se v jeho případě instalace solárního systému vyplatila.