Strategie rozvoje fotovoltaických elektráren na vodohospodářských objektech

Článek se zabývá možnostmi instalací fotovoltaických systémů na vodojemech, na střechách úpraven vody, čerpacích stanic, čistíren odpadních vod a na ostatních objektech v provozních areálech vodohospodářských společností a představuje zkušenosti z posuzování a návrhů instalací fotovoltaických elektráren na vodohospodářských objektech na základě praxe společnosti Vodohospodářský rozvoj a výstavba a.s.

Obnovitelné zdroje v energetice (OZE)

Jednou z možností, jak optimalizovat energetickou náročnost vodohospodářských objektů, je využití obnovitelných zdrojů v energetice. Možností je instalace nových obnovitelných zdrojů energie i modernizace těch stávajících, včetně prvků aktivního energetického hospodářství, a to s podporou dotací. Mezi podporované projekty patří mimo jiné i fotovoltaické elektrárny. Systémy pro akumulaci elektrické energie mohou být podpořeny pouze jako součást komplexního projektu FVE instalované přímo v místě realizace zdroje.

Fotovoltaická elektrárna

Fotovoltaický systém můžeme instalovat v areálech vodohospodářských objektů, čistíren odpadních vod, čerpacích stanic, úpraven vody i vodojemů.

Základní komponenty systému:

• fotovoltaické panely (na střeše, na ne­zpevněných plochách);
• konstrukce pro upevnění panelů;
• střídače (měniče) napětí;
• případná úložiště energie (baterie);
• ochrany;
• propojení s vlastními spotřebiči;
• připojení do distribuční soustavy (rozvod NN s elektroměrem vyrobené elektrické energie, rozvodna NN / transformační stanice s elektroměrem) a dispečerské řízení ze strany distribuční soustavy nebo přenosové soustavy.

Vodohospodářských společností se týkají zejména systémy pro vlastní spotřebu s možností prodeje přebytků do distribuční soustavy nebo systémy s akumulací elektrické energie, včetně možnosti prodeje přebytků nebo pouze v ostrovním režimu, bez vazby na distribuční soustavu, případně přenosovou soustavu. Těmito systémy je možné přiměřeně, částečně nebo zásadně snížit vlastní spotřebu elektrické energie v daném areálu nebo objektu.

Solární energie

Slunce posílá na povrch naší planety cca 1 364 W/m². Při průchodu atmosférou se ztratí cca 25 % a přímo na zem dopadá 1 000 W/ m². Fotovoltaický panel s účinností 20 % by ze slunce za ideálních podmínek získal 200 W/m². V České republice slunce v průměru svítí cca 1 500 hodin/rok, ale pouze cca 1 100 hodin je reálně využitelných u staticky umístěných panelů – při optimálních sklonech panelů se s tímto výkonem setkáme jen na určitých místech v ČR, viz mapa intenzity slunečního záření na obr. 3. V prosinci a lednu je výroba elektrické energie minimální.

Typy fotovoltaických panelů

• Monokrystalické (obr. 4a)
  • Účinnost cca 20 %.
  • Dnes nejčastější volba, výroba ve velkých sériích umožňuje snižovat ceny.
  • Nabízejí velmi dobrou orientaci vůči slunci.

• Polykrystalické (multikrystalické) (obr. 4b)
  • Účinnost cca 15 až 17 %.
  • Lépe zachytí světlo přicházející z ostřejších úhlů.
  • Výkon je lépe rozložen v čase během dne.

• Amorfní (obr. 4c)
  • „Tenké vrstvy“, nejznámější je amorfní křemíkový panel.
  • Účinnost cca 11 %.
  • Minimální tloušťka a hmotnost, nezatěžují například lehké konstrukce střech výrobních hal.

Účinnost a životnost panelů

Fotovoltaický panel dokáže přeměnit na elektřinu cca 34 % sluneční energie (teoretické maximum) a za předpokladu řádného čištění (minimálně jednou za rok). Životnost panelů je dvacet a více let.

Instalace FVE

Viz také článek Fotovoltaika na střechách z trapézových plechů – eliminace rizik při jejich umisťování, časopis Stavebnictví 01-02/2023.

Způsoby instalace

Při pořízení FVE řešíme dva způsoby instalace.

1) Fotovoltaika je součástí stavby

Fotovoltaické panely jsou instalovány na střechu, na obvodový plášť nebo na pozemek, kdy jsou se stavbou funkčně propojeny elektroinstalací a primárně slouží stavbě k zásobování elektrickou energií.

Pokud instalace FVE neovlivňuje nosné konstrukce stavby a nemění se způsob využívání stavby, nevyžaduje se posouzení stavby na životní prostředí, jsou-li splněny podmínky požární bezpečnosti a stavba není kulturní památkou. Potom je možné do výkonu 50 kW realizovat FVE bez stavebního povolení a není třeba získat licenci na provozování FVE, které vydává Energetický regulační úřad (ERÚ).

2) Fotovoltaika je samostatnou stavbou, není součástí stavby

Nerozhoduje, kde je FVE umístěna (na pozemku, na stavbě). Jde např. o solární parky v území nebo také o fotovoltaický park na střeše. Situace je v těchto případech již odlišná od přechozího způsobu, kdy je FVE součástí stavby (viz také metodika MMR na stránkách https://mmr.gov.cz/cs/ministerstvo/stavebni-pravo/stanoviska-a-metodiky/uzemni-rozhodovani-a-stavebni-rad/umisteni-povoleni-kolaudace-fve).

Podmínky pro realizaci FVE

• Stavba, na které je FVE umístěna, musí být vždy v souladu s územněplánovací dokumentací, zejména se to týká předmětných ploch v územním plánu.
• Pokud se nejedná o stavbu vodního díla, kulturní památku, chráněné území nebo památkovou rezervaci či zónu, lze realizovat FVE do 50 kWp bez stavebního řízení a kolaudace.
• Instalujeme-li FVE do 50 kWp v chráněném území, památkové rezervaci nebo zóně, musí mít územní souhlas, ohlášení stavby, které vydává místně příslušný stavební úřad.
• Pokud se bude instalovat FVE o výkonu nad 50 kWp, je vždy nutné územní řízení, stavební povolení, kolaudace či kolaudační souhlas, který vydává místně příslušný stavební úřad.

Obecně lze říci, že instalace FVE se dotýká těchto částí:

• územního plánu;
• konstrukčního systému (stability) objektu;
• ochrany před bleskem;
• požárněbezpečnostního řešení stavby (PBŘS).

FVE je vyhrazené elektrické zařízení ve smyslu zákona č. 250/2021 Sb. a nařízení vlády č. 190/2022 Sb. Instalaci a výchozí revizi (VRZ) FVE musí provádět osoba, která má kvalifikaci podle nařízení vlády č. 194/2022 Sb. Neméně důležitou součástí je také požárněbezpečnostní řešení stavby (PBŘS), které je nutné projednat s Hasičským záchranným sborem (HZS). Pro obecné požadavky požární bezpečnosti těchto zařízení platí vyhláška č. 114/2023 Sb., o požadavcích na bezpečnou instalaci výrobny elektřiny využívající obnovitelné zdroje energie s instalovaným výkonem do 50 kW.

Stavba, resp. střecha může být kolaudována dříve, než se vlastník rozhodne k dodatečné instalaci panelů. Dále může docházet ke konfliktům s památkáři nebo CHKO apod. Doporučuje se ověření výše uvedených skutečností na místně příslušném stavebním úřadu. K zamítnutí z důvodu charakteru a umístění objektu již došlo. Velmi důležité je také projednání možnosti a způsobu připojení do distribuční nebo přenosové soustavy jednotlivých distribučních společností, které dodávají elektřinu koncovým uživatelům.

Celý článek naleznete v archivu čísel 12/2023.