Od začátku projektování domu jsem měl v plánu využít sluneční energii – teplovodní solární ohřev TUV a nějaký solární panel na to aby se staral o udržování baterii, která bude mít za úkol „zálohovat“ základní funkce domu po dobu výpadku elektřiny. Zcela upřímně přiznávám, že jsem neměl nikdy v plánu dělat nějakou velkou fotovoltaickou elektrárnu, a tedy jsem ani neměl vymyšleno, kam by šlo dát větší množství solárních panelů na tom našem ne úplně pro fotovoltaiku ideálně tvarovaném domu.
Jak šel čas
generace 0
Solární elektrárna na karavanu/buňce po dobu stavby, kdy jsme neměli na pozemku elektřinu. Monokrystalické solární panely 30Wp (2x 15Wp) připojené na 650W UPS. PWM regulátor o maximálním proudu 10A. Později přepojeno ke staré autobaterii 90A z Audi A8 a dokoupen měnič na 230V o výkonu 1000W ne-čistý-sinus.
generace 1
První pořádná solární elektrárny byla vybavena třemi monokrystalickými panely 130Wp (100Wp + 2x 15Wp) … tento set panelů jsem při přechodu na generaci dal do lesního klubu. PWM regulátor o maximálním proudu 10A zdědila z generace 0. Jako akumulátor jsem použil olověný 12V polotrakční akumulátor 130Ah. Účel byl záloha domu při výpadku elektřiny, 1000W měnič zděděný z generace 0 se staral zejména o zálohování světel a čerpadel topení.
generace 2
Přechod na monokrystalické flexibilní panely o celkovém výkonu 300Wp (3x 100Wp), jako první test, s tím že bych kdyžtak dokoupil ještě další 3 a všechny nalepil vodorovně na atiku, aby nebyly vidět. O řízení nabíjení se staral MPPT regulátor EPEVER XTRA 2210N, baterie poděděná z 1. generace – olověná 12V/130Ah. Účel je stále „jen“ záloha domu + napájení nízkonapěťových zařízení (zvonek, ovládání a domácí signalizace, …). Ta záloha byla měla být „už pořádná“. Pořízen měnič 2000W čistý sinus, a zálohováno v domě je už skoro vše základní – světla, vodárna, čerpadla topení a soláru, ČOV, lednice, mrazák, el.předokenní žaluzie, … Doplněno nízkonapěťové „silné“ vedení dolu do dílny, tedy k místu, kde parkují auta – jednak pro napíjení vysílačky, a také kdyby byl výpadek dlouhý (3 dny a více), lze připojit k autobaterii a nastartováním auta dobít celý systém a prodloužit tak dobu kdy bude dům fungovat.
Začínám se cítit trochu „prepersky“, přemýšlím jak hodně je to normální takhle uvažovat, chystat se dopředu na potenciální black-out, a mít jediný svítící dům v potemnělé vesnici. Rozhoduji se, že tato varianta elektrárny je finální, dále už nepůjdu. Nebudu tedy dále rozšiřovat panely, ani výkon elektrárny, nalepím pouze 3 panely na atiku, jak jsem měl v plánu.
generace 3
Po všech těch veletočích ve světě, kdy se najednou změnilo co mohlo, jsem se už přestal cítit divným, že chci být v domě víceméně soběstačný. Bohužel dům není umístěný úplně ideálně pro velký sběr solární energie a ani jeho tvar není pro umístění panelů nějak moc vhodný, pokud tedy neuvažuji tak, že zaskládám zelenou střechu fotovoltaickýma panelama… Volba padla na postavení 3 polykrystalických panelů 1×1,6m 290Wp na šikmou střechu „nad extenzivní zeleň“, tedy získám celkem 870Wp – s tím už se dá napájet přes den v klidu základní infrastruktura domu, a nebude to až tak hyzdit.
Vymyslel jsem si systém, jak bez výpadku přepínat spotřebiče aby přes den běžely „na sluníčko“ a v noci normálně na ČEZ. Tím jsem si hohl dovolit používat jen levnou olověnou polotrakční baterii, protože jí navržený systém udržoval vlastně stále nabitou. Po vyzkoušení tohoto návrhu jsem se tedy rozhodl udělat v tomto duchu už pořádné řešení, dotáhnout elektroinstalaci do stavu jak by to mělo být, včetně doplnění prozatím sem-tam chybějícího nějakého bezpečnostního prvku, které jsem tak nějak doposud ve jménu „prototypování“ občas vynechal. :-). A tak jsem udělal konečně „finální“ zapojení té mé vymyšlení elektrárny, která bude využívat denního světla.
Jak jsem to zapojil, a začal monitorovat výkon, zjišťoval jsem, jak velké přebytky i takto „malá“ elektrárnička generuje. A pořád jsem přemýšlel, jak to využít… vše ale končilo tím, že na noční využití potřebuju větší, a hlavně už plně trakční baterii, kterou budu moct cyklovat, a také více solárních panelů, které ale nemám kam dát. A tak jsem využíval přes den alespoň část toho, co elektrárna vyrobila (každý den cca 2kWh), a při tom stále přemýšlel, jak naskládat na dům více solárních panelů, abych mohl zrealizovat větší elektrárnu a moct využít vše, co vyrobím… až jednou mě cosi osvítilo …
Nastává nový čas … sólo pro generaci 4
… udělám solární zábradlí na střeše. Už dlouho jsem tam nějaké zábradlí chtěl udělat, ale pořád jsem neměl nápad, jak by mělo vypadat. Dát tam lano na sloupkách (nápad architekta) mi přišlo sice možná designově super, ale prakticky jako zábradlí úplně na prd, a tak se mi do toho prostě nechtělo, a raději jsme byli bez zábradlí úplně. A teď mám možnost udělat zábradlí co bude fungovat jako zábradlí i vůči dětem, zvěři, a navíc bude vyrábět elektrickou energii. Ano, asi nebude tak úžasné architektonicky, ale snad tou jednoduchou konstrukcí nebude ten barák zase tak moc hyzdit… Takže teď si to nechat jen schválit „vrchním velením“ – jestli nebude proti. Po odsouhlasení doma jsem to ještě řekl architektovi, a zjistil co si o tom myslí. Řekl, že by to mělo být dost odskočené od atiky (což jsem měl stejně v plánu, aby se dalo chodit a udržovat střechu i za zábradlím), a že by to zábradlí mělo mít pokud možno kompaktní tvar, bez mezer, mělo by působit celistvým dojmem. To byl dobrý tip, protože mě osobně to bylo skoro jedno, tak jsem „poslechl“.
A v neposlední řadě bylo tedy potřeba vybrat panely a spočítat, jaký výkon by ta elektrárna vlastně mohla mít, vzhledem k neoptimální orientaci a sklonu panelů. Od začátku tohoto nápadu jsem měl v hlavě oboustranné panely, které budou nasměrovány rubem/lícem po dvojicích tak, aby byl pokud možno rovnoměrně rozložen výkon do celého dne. Po výběru panelů, jejich rozmístění a spočítání výkonů jsem se konečně dostal až k odhadu celkové možné bilance elektrárny, a ta se mi líbila. No a v neposlední řadě se mi stále moc líbilo, že konečně bude na střeše zábradlí…
Příprava zábradlí
Nebudu zastírat, že od prvotního nápadu udělat solární zábradlí to stálo ještě dost přemýšlení, jak ho na té naší zelené intenzivní střeše technicky udělat. Vymyslet všechny detaily umístění, ukotvení, propojení panelů, … bylo toho opravdu hodně!
Ve spodní části budou 5mm tlusté ocelové plechy 30x70cm, žárově pozinkovány, a v nich budou ukotveny nerezové šrouby M10x70 s roztečí 100x100mm na které se přišroubuje hliníkový sloupek. Plechy je docela jednoduché připravit – výkres pro CNC plasmovou řezačku, zasenkovat otvory zespod pro zápustné hlavy šroubů, a pozinkovat. Hliníkové sloupky budou komplikovanější. Nejdříve si musím připravit polotovary a ty pak k sobě svařit.
Základové plotny jsou vypáleny a pozinkovány, opatřeny šrouby, hliníkové sloupky svařeny, a už to můžu konečně jít po x týdnech zkusit namontovat na střechu, jestli to vůbec půjde tak jak jsem si to celé vymyslel! Z fotek to úplně není patrné – základové plotny jsou umístěny cca 15-20cm pod hlínou/kačírkem a sedí na geotextílii na drenážní a akumulační vrstvou zelené střechy – viz Střecha – technologie, tam je vidět bílá textilie na těch černých plastových deskách – tak přesně na ní leží.
Celkové usazení sloupků není až tak jednoduché, jak by se mohlo zdát … tím, že panely budou na těsno, mají jasný pravoúhlý tvar a rozměry s tolerancí +-1mm, tak ani sloupky zábradlí nemohou po střeše pobíhat moc neuspořádaně. Naštěstí jsem už při návrhu s tímto počítal, stejně tak jako s nepřesností orientačního měření, a tak mám možnost nepřesnosti usazení plotny kompenzovat. To se mi náramně hodí a tak mi nedělá větší problémy panely do konstrukce zábradlí usadit první 4 panely s přesností skoro na milimetry.
No a v mezičase bylo potřeba také vyměnit „panely pro generaci 3“ na šikmé střeše za 2 nové, aby šlo všechny panely správně propojit do „stringů“. Konstrukci jsem použil tu původní, jen jsem musel převrtat body k uchycení panelů.
No, není to žádná designová hitpparáda, ale snad to zase tak moc nebije do očí… Po nějaké době jsem se dostal k doplnění dalších dvou panelů do zábradlí. Protože už zábradlí má docela slušnou plochu a nohy nebyly úplně zasypané, je na fotkách vidět i dočasný stabilizační prvek – opřený hliníkový žebřík 🙂
No a takhle to asi zůstane přes zimu… tím asi skončí pro letošní rok práce na zábradlí, ještě uvidím jaké bude počasí. Také potřebuju ještě pokácet dva stromy ve svahu a nechtěl bych, aby mi spadly do panelů :-).
Kabeláž
Než to ale zazimuju úplně, musím panely pospojovat a natahat kabely do DC rozvaděče. Část spojů, konektorů a kabelů bude schována v madlu zábradlí, a druhá část bude schovaná v kačírku. Pro ten účel jsem si vymodeloval a na 3D tiskárně vytiskl ochranné pouzdro na konektory, aby je kačírek nepoškodil, až se tam bude šlapat (byť jen vyjímečně při servisních úkonech). Pouzdro se sestává ze dvou identických půlek, spojených čtyřmi cca 8mm ústřižky struny filamentu. tady najdete 3D model poloviny ke stažení, které k sobě budou staženy dvěma zdrhovacími páskami.
No, tímto je hotova většina venkovních prací, které jsem měl v plánu stihnout do zimy. Stromy jsem už pokácel, a tedy pokud vyjde ještě nějaký den rozumné počasí, usadím ještě ty dva sloupky a do nich vložím i poslední 2 panely zábradlí (kabeláž už jsem si připravil). Dál teď budu dělat na vnitřní části elektrárny. AC část mám už připravenou, takže mi zbývá DC část (baterie, sběrnice, propojení s MPPT regulátory), a pak propojení obou částí – tedy měnič(e). A nakonec třešnička na dortu – monitoring toho všeho. Ale to až v příštím článku. 🙂