Fotovoltaické systémy a jejich provedení

Od běžných FVE až po integrovanou fotovoltaiku nové generace

Současná energetika prochází zásadní transformací a fotovoltaické systémy se stávají standardní součástí moderních budov. Zatímco ještě před několika lety byla fotovoltaika vnímána především jako doplněk rodinných domů, dnes představuje plnohodnotný technologický prvek propojující stavebnictví, energetiku, automatizaci i architekturu. Vývoj navíc směřuje od běžných nadstřešních instalací k sofistikovaným integrovaným řešením, která spojují funkci střešního pláště a výroby elektrické energie do jednoho systému.

Princip fungování fotovoltaických systémů

Fotovoltaický systém převádí sluneční záření na elektrickou energii prostřednictvím polovodičových článků v panelu, nejčastěji na bázi amorfního křemíku. Po dopadu fotonů na polovodičový materiál vzniká elektrické napětí a následně stejnosměrný proud (DC – direct current). Ten je pomocí střídače transformován na střídavý proud (AC – alternating current) využitelný v běžné elektrické síti.

Základní (běžnou) strukturu fotovoltaického systému tvoří:

• fotovoltaické panely,
• střídač (měnič/invertor),
• nosná konstrukce,
• kabeláž,
• rozvaděč,
• ochranné a jisticí prvky,
• elektroměr,
• případně bateriové úložiště.

Moderní systémy často pracují v režimu tzv. hybridní energetiky, kdy fotovoltaika spolupracuje s tepelnými čerpadly, bateriovými systémy nebo chytrým řízením spotřeby.

---

Typologie fotovoltaických systémů

Ostrovní systémy (off-grid)
Ostrovní systémy fungují nezávisle na distribuční síti. Elektrická energie je ukládána do akumulátorů a využívána lokálně. Tyto systémy nacházejí uplatnění zejména v odlehlých lokalitách, technologických objektech apod.

Síťové systémy (on-grid)
Nejběžnější řešení současnosti. Vyrobená energie je primárně spotřebovávána v objektu, přebytky jsou dodávány do distribuční soustavy. Výhodou je ekonomická efektivita a jednoduchost provozu.

Hybridní systémy
Kombinují výhody síťových a ostrovních systémů. Součástí bývá bateriové úložiště, které umožňuje optimalizovat vlastní spotřebu a zvyšovat energetickou soběstačnost objektu.

Konstrukční provedení fotovoltaiky

Z technického hlediska lze fotovoltaiku rozdělit na dvě hlavní konstrukční skupiny:

Nadstřešní fotovoltaika
Běžné řešení využívající montáž panelů nad střešní krytinu pomocí hliníkových konstrukcí. Výhodou je univerzálnost a snadná dodatečná instalace. Nevýhodou však bývá zásah do střešního pláště (střešní háky, řešení detailů prostupů, popraskané střešní tašky, následné zatékání vody do podstřeší, penetrace doplňkové hydroizolační vrstvy apod.), vyšší zatížení konstrukce a výrazný vizuální dopad (neestetické).

Typickými problémy mohou být narušení hydroizolační vrstvy („fólie“), vyšší aerodynamické zatížení, komplikované estetické začlenění.

Integrovaná fotovoltaika (BIPV)
BIPV (Building Integrated Photovoltaics) představuje pokročilejší přístup, kdy fotovoltaické prvky přímo nahrazují část stavební konstrukce – nejčastěji střešní krytinu nebo fasádu.

Výsledkem je:

• čistší architektonický ráz,
• nižší konstrukční zatížení,
• eliminace dodatečných montážních prvků,
• vyšší technická integrita systému.

Integrovaná fotovoltaika dnes představuje jeden z nejrychleji rostoucích segmentů moderního stavebnictví.

---

Technické aspekty návrhu fotovoltaických systémů

Orientace a sklon
Obecně lze říci, že optimální orientace fotovoltaických panelů ve střední Evropě je na jih se sklonem přibližně $30^\circ – 40^\circ$. Moderní systémy však stále častěji využívají i východozápadní konfigurace, které lépe kopírují průběh denní spotřeby objektu (to platí i v slunečných zimních měsících).

Tepelné namáhání a ventilace
Účinnost fotovoltaických článků klesá s rostoucí teplotou. Správné odvětrání je proto zásadním parametrem návrhu. Integrované systémy proto využívají optimalizované ventilační mezery k řízenému proudění vzduchu.

Požární bezpečnost
Požární bezpečnost je jedním z klíčových témat současné fotovoltaiky. Důležité jsou:

• správné vedení DC kabeláže,
• segmentace stringů,
• použití odpojovačů (v některých případech optimizérů),
• kvalitní konektorové spoje (MC4, např. Stäubli, apod.),
• certifikované konstrukční systémy.

Statika a zatížení střechy
Nadstřešní systémy mohou výrazně zvyšovat zatížení krovu, zejména v oblastech s vyšším sněhovým zatížením. Integrované systémy tento problém částečně eliminují, protože nahrazují část krytiny místo jejího překrytí.

Integrovaná fotovoltaika jako budoucnost stavebnictví
Architektura moderních budov dnes vyžaduje technologická řešení, která nejsou pouze funkční, ale také esteticky kompatibilní s návrhem objektu. Právě zde získává integrovaná fotovoltaika zásadní význam.

Na rozdíl od běžných panelů není integrovaná fotovoltaika vnímána jako „přidaný prvek“, ale jako přirozená součást obálky budovy. Tento přístup odpovídá současným trendům:

• energetická soběstačnost,
• udržitelné budovy,
• dekarbonizace stavebnictví,
• architektonická integrace technologií.

---

Integrovaná fotovoltaika od společnosti wienerberger – systémy Wevolt

Významným evropským hráčem v oblasti integrované fotovoltaiky je společnost wienerberger, která představila systémová řešení Wevolt.

Filozofie systémů
Řešení Wevolt vychází z myšlenky, že střecha nemá být pouze pasivní ochrannou vrstvou, ale aktivní energetickou plochou budovy. Systémy propojují:

• funkci střešní krytiny,
• výrobu elektrické energie,
• architektonickou estetiku,
• dlouhodobou technickou životnost.

Cílem je minimalizovat zásahy do střešního pláště a současně zachovat čistou linii střechy bez typických nadstřešních konstrukcí.

Wevolt X-Tile – fotovoltaika jako součást krytiny

Systém Wevolt X-Tile představuje plně integrované řešení, kde fotovoltaické moduly přímo nahrazují část střešní krytiny. Moduly jsou zapuštěny do roviny střechy a vizuálně splývají s okolní taškou.

---

Technické výhody

Bezrámové provedení, technologie sklo/sklo (tloušťka 2x 3,2 mm), BIPV

Estetická integrace
Systém eliminuje vizuální dominanci běžných panelů a zachovává kompaktní vzhled střechy.

Nižší zatížení
Odpadá dodatečná nosná konstrukce typická pro nadstřešní instalace.

Aerodynamická stabilita
Panely nevystupují nad úroveň krytiny, což omezuje účinky větru (vibrace a hluk v podkroví).

Jednotný systém střechy
Fotovoltaika je součástí jednoho konstrukčního celku včetně detailů napojení a hydroizolace.

Wevolt X-Frame – flexibilní integrované řešení
Druhou variantou je systém Wevolt X-Frame, který umožňuje integraci standardních fotovoltaických panelů přímo do střešní roviny pomocí speciálních montážních prvků (polorámy, systémové oplechování, příchytný materiál, apod.).

---

Hlavní technické charakteristiky

Univerzálnost
Systém lze aplikovat na různé typy střešních krytin a se sklony střech od 12° do 50°.

Optimalizované odvětrání
Integrovaná konstrukce umožňuje odtah teplého vzduchu z podstřeší (efektivní chlazení panelů), což pozitivně ovlivňuje výkon.

Systémová kompatibilita
Řešení je navrženo jako součást kompletního střešního systému.

Ochrana střešního pláště
Na rozdíl od běžných nadstřešních instalací nedochází k dodatečným průnikům přes již položenou krytinu.

Pohled odborné veřejnosti a budoucnost oboru
Diskuse odborníků i investorů stále více směřuje k otázce integrace technologií do samotné konstrukce budovy. Fotovoltaika již není pouze energetickým zařízením, ale stává se součástí architektonického návrhu. Právě integrované systémy typu BIPV mají potenciál změnit standard navrhování budov:

• energeticky aktivní střechy,
• bezemisní novostavby,
• decentralizovaná výroba energie,
• chytré budovy propojené energetickou sítí.

V tomto kontextu představují systémy Wevolt od společnosti wienerberger zajímavý směr vývoje, který propojuje tradiční stavební know-how s moderní energetikou.

---

Závěr

Fotovoltaické systémy dnes představují mnohem více než jen zdroj elektrické energie. Stávají se integrální součástí moderních budov, ovlivňují architekturu, technické řešení staveb i dlouhodobou energetickou strategii objektů.

Zatímco běžná nadstřešní fotovoltaika stále ještě dominuje trhu, budoucnost patří integrovaným systémům BIPV. Ty totiž dokážou spojit estetiku, technickou funkčnost i energetickou efektivitu do jednoho harmonického celku.

Systémy Wevolt od společnosti wienerberger ukazují, že fotovoltaika může být nejen technologickým prvkem, ale i plnohodnotnou součástí architektury současných i budoucích staveb.

Více na www.wienerberger.cz

Mgr. Daniel Frejvald – Produktový manažer Wevolt ve společnosti wienerberger