Článek - Fotovoltaické sklo | Katalog

S pojmem fotovoltaické sklo, či čistěji obecnější zkratkou BIPV (building-intergated photovoltaicks; integrované fotovoltaické panely) se dnes stále častěji setkáme zejména v oblasti technologického vývoje na poli zdrojů alternativních zdrojů energie, v tomto případě zdrojů solárních. Dnes již hojně využívané standardní fotovoltaické panely (PV; photovoltaics) jsou jedním z nejvíce se rozvíjejícím obnovitelným zdrojem energie, který přeměňuje sluneční energii v energii elektrickou, a to bez hluku, náročné údržby a produkce znečištění. Právě slibný vývoj v tomto směřovaní dal za vznik novému směřování, a to právě fotovoltaickému sklu, či obecně k integrovaným fotovoltaickým panelům (BIPV). Hlavním rozdílem mezi touto technologií a technologií standardních fotovoltaických panelů je ten, že technologie BIPV se stává součástí popř. úplnou náhradou tradičních materiálů obálkových konstrukcí budov, jakými jsou střechy, fasády a okna na místo toho, aby zde byly pouze „položeny“. To v konečném důsledku přináší mnohem větší provázanost mezi estetickou a funkční stránkou BIPV. V současné době je tato technologie, i přes poměrně rychlý vývoj, spíše specializovaným odvětvím, které představuje přibližně 1% světového trhu s fotovoltaickými zařízeními.

Obrázek - Fotovoltaické sklo různých barev

Fotovoltaické sklo různých barev

Měrné ceny, úspory, návratnosti

Orientační měrné náklady na výstavbu - v závislosti na použitém typu a místě integrace: - v obvodové stěně (zavěšená fasáda) - celá obálka budovy - střecha (světlíky)	2100 až 2300	Kč/m²
Orientační cena celkem (3kWp) dle průhlednosti (pouze prvky FV skla, bez dalších komponent zapojení) : - žádná až vysoká	125tis až 250tis.	Kč
Úspora komodity lokální	Elektrická energie
Úspora komodity globální	Elektrická energie
Běžná návratnost opatření dle průhlednosti - žádná až vysoká	10 – 30	let
Běžná životnost dle jednotlivých komponent systému se liší:	5 – 10 (Baterie) 10 (dílčí komponenty např. střídač) 20 (panely – 80ti % účinnost)	let
Na čem závisí návratnost	Na typu panelů resp. FV skla dle průhlednosti (amorfní, krystalický typ) Na ceně el. energie (odběrném tarifu pro dané spotřebiště) Na vhodně navrženém poměru velikost instalovaného výkonu/ cena instalace	-
Vlastní spotřeba	Individuální dle charakteru odběru a typu objektu	kWh/rok
Provozní náklady ostatní - údržba systému	Individuální dle rozsahu instalace	Kč/rok
Orientační roční pokrytí elektřinou	Individuální dle charakteru odběru a typu objektu. Při dostatečné velikosti maximálního instalovaného výkonu a standardní spotřebě je podíl na pokrytí el. energie z OZE 30 až 40%	%/rok

Spočtěte si sami

http://www.fvkalkulacka.cz/

Mezi nejlepší sw na trhu pak patří komerční placená verze sw PV*Sol viz odkaz

Výhody, nevýhody, mýty

Silné stránky

Perspektivní směr vývojové větve výroby elektřiny ze solárního zdroje
Integrace solárně aktivního prvku do samotné konstrukce budovy
Oslovuje ekologicky smýšlející lidi
OZE včetně solárních zdrojů energie podporuje a bude čím dál víc podporovat legislativa jak na státní, tak celoevropské úrovní

Příležitosti

Technologie tenkých fólií slibují nižší náklady kvůli mnohem nižším požadavkům na aktivní materiály a energii při jejich výrobě ve srovnání s výrobky standardních FV panelů
Vzhledem k relativně rychlému vývoji lze očekávat rostoucí tlak (a tedy snižování ceny) na uvedení technologie do běžné praxe tak, jak jsme tomu svědky u dnes standardních FV panelů.

Slabé stránky, hrozby

Dnes stále ještě ekonomicky nákladný systém
Pro úspěšné (a tedy ekonomicky smysluplné) začlenění fotovoltaického skla či obecně prvků BIPV je nutné od počátku pečlivé zpracování návrhu a projektu budovy jako celku (orientace, elektrická spotřeba objektu, propočet nákladů na životní cyklus budovy atd.)
Moduly tenkého filmu a nové ultratenké panely jsou méně účinné než starší technologie. Ovšem výnos na jednotku plochy solárních prvků v tenkovrstvém a ultra tenkém filmu, i když v současné době nižší, se zvyšuje přibližně o 1% ročně. S výzkumem a vývojem se nakonec dá očekávat eliminace tohoto současného nedostatku.

Mýty

Mýtem je, že fotovoltaické sklo má stejnou účinnosti kolem 14% jako klasické fotovoltaické panely na střechách objektů.

Související úsporné opatření

Fotovoltaický systém
Solární termické kolektory na přípravu TV
Ostrovní dům

FAQ

Co je fotovoltaické sklo a jak se liší od tradičních solárních panelů?
Fotovoltaické sklo, známé také jako BIPV (building-integrated photovoltaics) nebo solární sklo, je inovativní typ skla, který slouží k výrobě elektrické energie ze slunečního záření. Na rozdíl od tradičních solárních panelů, které se obvykle instalují na střechy, je fotovoltaické sklo integrováno přímo do obvodového pláště budov, nahrazující konvenční stavební materiály jako jsou fasádní panely, okna nebo střešní prvky. Díky tomu plní duální funkci – jako stavební prvek a zároveň jako zdroj elektřiny. Tato integrace umožňuje esteticky příjemnější řešení a efektivní využití ploch, které by jinak nebyly pro solární instalace využity.

Na jakém principu funguje fotovoltaické sklo?
Princip fungování fotovoltaického skla je založen na fotoelektrickém jevu. Sluneční záření dopadá na polovodičový materiál (nejčastěji křemík) integrovaný ve struktuře skla. Energie fotonů slunečního světla uvolňuje elektrony z atomových vazeb v polovodiči, čímž vznikají volné elektrické nosiče (elektrony a díry). Pohyb těchto uvolněných elektronů vytváří elektrický proud (stejnosměrný proud - DC). Pro využití v budovách nebo dodávku do sítě se tento DC proud převádí na střídavý proud (AC) pomocí střídače. Solární články mohou být integrovány mezi skleněné tabule nebo aplikovány jako tenké vrstvy přímo na povrch skla.

Jaké jsou hlavní typy fotovoltaického skla dostupné na trhu?
Na trhu existují primárně dva hlavní typy fotovoltaického skla: krystalické křemíkové a tenkovrstvé. Krystalické křemíkové sklo využívá monokrystalické nebo polykrystalické křemíkové články, které jsou obvykle účinnější, ale méně průhledné (ačkoli průhlednosti lze dosáhnout rozmístěním článků s mezerami). Tenkovrstvé fotovoltaické sklo využívá tenké vrstvy materiálu (např. amorfní křemík, CdTe, CIGS) nanesené na sklo. Tyto technologie bývají levnější a umožňují větší flexibilitu ve tvaru a průhlednosti, i když mají obecně nižší účinnost. V současnosti se také intenzivně vyvíjejí nové technologie jako jsou perovskitové nebo transparentní luminescentní solární koncentrátory, které slibují vyšší průhlednost a potenciálně i účinnost.

Jaká je účinnost fotovoltaického skla a co ji ovlivňuje?
Účinnost fotovoltaického skla, tedy schopnost přeměnit sluneční záření na elektřinu, se liší podle typu technologie. Krystalické křemíkové sklo dosahuje účinnosti až kolem 16 %, zatímco tenkovrstvé sklo typicky mezi 7 % a 13 %. Transparentní fotovoltaické sklo, navržené pro propouštění viditelného světla, má obecně nižší účinnost, pohybující se od 1 % do 10 %, přičemž komerční verze se zatím pohybují spíše v rozmezí 2-8 %. Hlavními faktory ovlivňujícími účinnost jsou: požadovaná průhlednost (vyšší průhlednost = nižší účinnost), použité materiály, teplota (účinnost s rostoucí teplotou klesá), intenzita a úhel dopadu slunečního záření, stínění a postupné stárnutí článků.

Jaká je orientační cena fotovoltaického skla v České republice?
Cena fotovoltaického skla v České republice je variabilní a závisí na mnoha faktorech, včetně typu technologie, požadované průhlednosti, míry přizpůsobení a výrobce. Průměrné odhady pro BIPV sklo v EU se pohybují mezi 120 a 250 €/m², s možností dosažení až 380 €/m² u specifických produktů. Někteří výrobci nabízejí standardní produkty od 83 €/m². Je důležité si uvědomit, že cena fotovoltaického skla je obvykle vyšší než u běžného architektonického zasklení, někdy až dvojnásobná. K celkovým nákladům je nutné připočíst i cenu střídače, kabeláže a montážního systému. Pro přesné ceny v ČR je doporučeno kontaktovat místní dodavatele.

Jaké jsou hlavní výhody použití fotovoltaického skla v budovách?
Mezi klíčové výhody fotovoltaického skla patří výroba obnovitelné energie přímo na místě, což vede ke snížení účtů za elektřinu a větší energetické nezávislosti. Dále nabízí vynikající estetickou integraci a široké architektonické možnosti, protože nahrazuje tradiční stavební materiály a umožňuje elegantní začlenění solární technologie do designu budovy. Fotovoltaické sklo také poskytuje tepelné a zvukové izolační vlastnosti a filtruje škodlivé UV a IR záření. V neposlední řadě může zvýšit hodnotu nemovitosti a přispět k získání certifikací zelených budov.

Jaké jsou nevýhody a výzvy spojené s fotovoltaickým sklem?
I přes své výhody má fotovoltaické sklo i nevýhody. Účinnost, zejména u transparentních variant, je často nižší než u tradičních neprůhledných solárních panelů, což může vyžadovat větší plochu pro dosažení stejného výkonu. Počáteční náklady jsou obvykle vyšší. Potenciální vizuální dopad viditelných solárních článků může být pro některé esteticky nežádoucí. Existují také obavy ohledně dlouhodobé životnosti a stability některých novějších technologií. Integrace se stávajícími stavebními systémy může být složitější a vyžadovat specializované instalace.

Jak probíhá instalace a údržba fotovoltaického skla v České republice a jaké předpisy se na něj vztahují?
Instalace fotovoltaického skla v České republice se podobá instalaci běžného zasklení, s tím rozdílem, že je nutné připojit DC kabeláž k elektrickému systému budovy. Doporučuje se využít služeb certifikovaných instalátorů se zkušenostmi s BIPV. Při instalaci je nutné zohlednit orientaci budovy, stínění a integraci s elektrickým systémem, a dodržovat platné stavební, bezpečnostní a elektrotechnické normy (např. Stavební zákon, ČSN, včetně ČSN P 73 0847 pro požární bezpečnost FVE systémů). Zákon o hospodaření energií a vyhláška o energetické náročnosti budov také stanovují požadavky relevantní pro BIPV. Údržba je obecně nízká a zahrnuje pravidelné čištění a kontrolu elektrických komponent. V ČR existují různé finanční pobídky, jako program Nová zelená úsporám pro domácnosti nebo programy z Modernizačního fondu a OP TAK pro firmy, které mohou snížit počáteční investici do fotovoltaického skla. Budoucnost fotovoltaického skla v ČR se jeví slibně díky rostoucímu tlaku na udržitelnou výstavbu a technologickému vývoji.

Dotační potenciál

Termíny a definice

Nejpoužívanější pojmy	popis	jednotka
BIPV	Z anglického (Building integrated photovoltaics). Jedná se o integraci fotovoltaiky buď do skleněných ploch budov nebo fasád.
FV, FVE, FVS	Fotovoltaika, fotovoltaická elektrárna, fotovoltaický systém
g	Solární tepelná propustnost. Hodnoty v rozmezí 0-1. Čím vyšší číslem tím více propouští sluneční záření.	(-)
Obnovitelné zdroje	Zdroje energie nebo surovin pro člověka, které se částečně nebo úplně obnovují v přirozeném nebo antropogenně ovlivňovaném koloběhu látek a energií (např. energie větru, slunce, přílivu a odlivu, energie biomasy).
Obnovitelné zdroje energie	Přírodní energetické zdroje, jež mají schopnost částečné nebo úplné obnovy. Mezi obnovitelné zdroje energie řadíme jak energii sluneční, větrnou a vodní, tak energii z biomasy. Podle konkrétních přírodních podmínek se v některých částech světa využívá také energie mořského přílivu nebo geotermální energie (pocházející z nitra Země). V našich podmínkách má klíčový potenciál biomasa, stavět lze také malé vodní elektrárny (potenciál těch velkých už je vyčerpán). Sluneční a větrná energie se u nás uplatňuje zatím jen částečně, jejich využití ale roste i díky dotacím a podpoře ze strany státu a EU.
OZE	Obnovitelný zdroj energie
Solární zisky	Solární zisky vycházejí ze slunečního záření, které je obvykle v dané lokalitě k dispozici, z orientace oken, trvalého stínění a charakteristik solární propustnosti a pohltivosti. Solární zisky snižují potřebu tepla na vytápění. V letních měsísích jsou naopak nežádoucí a zisky se snažíme eliminovat.
String	Řetězec sériově propojených článků. Sériovým propojením se dosáhne potřebného napětí. Označení string se používá i pro řetězec sériově propojených panelů ve fotovoltaické elektrárně.
Střídač / měnič / invertor	Slouží k přeměně stejnosměrného napětí vyráběného fotovoltaickými panely nebo větrnou elektrárnou (12V) na střídavé napětí elektrorozvodné sítě (230V).