Inštalácia fotovoltických panelov na šikmú strechu

Ak sa rozhodneme umiestniť na šikmú strechu fotovoltické panely, nemusíme čakať náročnú inštaláciu a stavba fotovoltickej elektrárne sa nám môže zdať ako stavebnica pre dospelých. Ak však chceme mať istotu, že panel neodfúkne prvý závan vetra a že sa strecha nezrúti pod váhou inštalovaných panelov alebo že panelu vo výrobe elektrickej energie zo slnka nebude brániť nevhodne umiestnený komín, je lepšie obrátiť sa s radou na odborníka.

V prípade využitia solárnej energie je dôležité zvážiť možnosti daného objektu. Či je výhodnejšia inštalácia panelov na šikmú alebo rovnú strechu, nie je smerodajné. Majiteľ šikmej strechy, ktorý sa na ňu rozhodne umiestniť fotovoltické panely, musí v prvom rade zohľadniť, akým smerom je jeho strecha orientovaná.

V prípade rovnej strechy na orientácii, samozrejme, nezáleží. Za ideálnu sa považuje strecha orientovaná južným smerom s maximálnym odklonom 10° až 15° na západ alebo na východ (z týchto smerov majú panely maximálne osvetlenie), so sklonom 30° až 40° a s dispozíciou minimálne 8 m² voľnej plochy.

Plocha s fotovoltickými panelmi nesmie byť zatienená okolitými stavbami ani predmetmi na streche. Nevyhnutná je konzultácia so skúseným dodávateľom fotovoltických technológií, aký typ panelov je najvhodnejšie použiť vzhľadom na nasmerovanie strechy a so zreteľom na danú lokalitu. Ak je strecha vhodne orientovaná a je pokrytá vyhovujúcim typom fotovoltických panelov, ostáva už len fotovoltické panely pripojiť k sieti.

Typy fotovoltických panelov
V súčasnosti existujú tri typy najpoužívanejších solárnych panelov – monokryštalické, polykryštalické a amorfné. Monokryštalické panely sú optimálne pre strechu orientovanú priamo na juh. Tento typ sa najviac využíva hlavne v južných štátoch, ako sú Taliansko a Španielsko, teda v oblastiach s intenzívnym slnečným svitom. Účinnosť monokryštalických panelov sa uvádza 13 až 17 %. V našich podmienkach využívame skôr polykryštalické panely, ktoré nemusia byť smerované presne na juh. Ich účinnosť je 13 až 15 %. Tretím typom sú amorfné panely. Hoci sú menej účinné než predošlé dva typy, ich výhodou je, že nie sú citlivé na presné nasmerovanie na juh, uhol ani sklon. Okrem toho vyrábajú elektrickú energiu aj v jesenných a jarných mesiacoch, kedy je účinnosť polykryštalických a monokryštalických panelov mizivá. Účinnosť amorfných panelov je zhruba 6 až 9 %.

Novým trendom sú takzvané flexibilné pásy fotovoltických článkov, ktoré sú veľmi ohybné a možno ich nalepiť na rôzne tvary a materiály, napríklad na podklad z izolačných pásov (nahrejú sa a priľnú k podkladu). Sú to pásy dlhé 3 až 6 m a široké zhruba 1 m. Sú nevyhnutné najmä pri inštalácii na strechách s nízkou nosnosťou, kde hrozí, že strechy by váhu inštalovaných panelov neuniesli. Flexibilné pásy sú rovnako účinné ako amorfné panely.

Návrh inštalácie
Skutočnosť, že sa musí zaistiť maximálne osvetlenie, je nutné vziať do úvahy už pri návrhu samotného projektu. K inštalácii panelov, z ktorých každý váži zhruba 25 kg, treba osvedčený systém bezpečného ukotvenia. Náročnosť inštalácie záleží od typu strešnej krytiny a materiálu krovu. Najčastejšie ide o strechy z drevených krovov; napríklad pri krove zo železných rúrok je inštalácia zložitejšia a montuje sa individuálne podľa potreby.

Inštalácia fotovoltických panelov na rovnú strechu je pohodlnejšia a jednoduchšia ako inštalácia na šikmú strechu. Na rovnú strechu sa umiestni tzv. plastbox – plastová vaňa so sklonom 25º, ktorá sa zaťaží pieskom alebo štrkom. Na tento plastbox sa priskrutkuje fotovoltický panel. Vďaka plastboxu už nie je nutné ďalšie vŕtanie a skrutkovanie ako v prípade inštalácie na šikmú strechu. Pri šikmých strechách sa v návrhu projektu musí počítať aj s prekážkami v podobe vikierov, strešných okien a komínov. Tie môžu zatieniť plochu určenú na inštaláciu panelov, tzn. zmenšiť osvetlenú plochu.

Systém prichytenia fotovoltického panelu k pozdĺžnemu profilu a k late, ktorá je celá prevŕtaná; konštrukcia je prichytená do krovu (modelový príklad).	Ukážka prichytenia háku do dreveného trámu

Montáž na pevnú konštrukciu
Ak máme šikmú strechu, fotovoltické panely môžeme inštalovať na pevnú konštrukciu. Pre pevnú montáž fotovoltických modulov existuje celý rad montážnych systémov, ktoré sú vhodné predovšetkým pre menšie inštalácie. Využívajú sa v nich špeciálne systémy ukotvenia. Vhodný variant ukotvenia sa vyberie podľa typu strešnej krytiny. Treba tiež zistiť, či má strecha krovy, ku ktorým sa systémy ukotvenia pripevnia. Prichytávacie háky sú väčšinou vyrobené z pozinkovanej ocele alebo z hliníka. Tieto háky sa pripevnia ku krovu strechy samoreznými zápustkami.

Pri strechách bez krovov treba zistiť nosnosť strechy, ktorá je však absenciou krovov značne obmedzená. Ak strecha unesie panely s hmotnosťou 25 kg, môžu sa nainštalovať pomocou profilu v tvare trojuholníka. Tieto profily tvoria základ nosnej konštrukcie a kladú sa vo vzdialenosti zhruba 1 až 1,5 m. Na túto nosnú konštrukciu sa priskrutkujú vodorovné profily, na ktoré sa pripevnia panely, podobne ako pri rámovej konštrukcii prichytenej do krovov. Profily v tvare trojuholníka sa môžu pripevniť na strechu pomocou vŕtaných kotiev – napríklad pri betónovej streche. Pri plechovej streche možno nosné trojuholníkové konštrukcie prichytiť priamo k plechu, v prípade dostatočného sklonu strechy (25° až 35°) sa vodorovné profily môžu prichytiť zápustkami priamo na plech. Prichytenie panelov do vodorovných profilov je vždy rovnaké. V niektorých prípadoch je nutné riešiť upevnenie fotovoltických panelov na strechu individuálne, špeciálnymi hákmi, ktoré sa pripravia priamo na mieste.

Inštalácia na klasické strešné škridly
Veľmi časté sú strechy s klasickými drevenými krovmi pokryté  klasickými škridlami. Na prichytenie fotovoltických panelov sa použije špeciálny systém kotvenia, ktorý sme už opísali – systém prichycovacích hákov, ktoré sa prichytia do krovov pomocou skrutiek.

Ešte predtým sa však z miesta na streche, kde treba navŕtať krov a priskrutkovať prichycovacie háky, musia odstrániť škridly. Väčšinou ich možno odstrániť priamo zvonku. Stačí ich trocha vysunúť nahor, aby sa odkryl krov a bolo možné doň priskrutkovať háky. Medzi jednotlivými hákmi je vzdialenosť 1 až 2 m. Na nainštalované háky sa prichytia hliníkové profily a vytvorí sa rošt, na ktorý sa pripevnia fotovoltické panely.

Hliníkový rošt je ideálny – je ľahký a nekoroduje. Vzhľadom na to, že jeden fotovoltický panel váži zhruba 25 kg a na strechu sa pripevní napríklad 20 kusov panelov, konštrukcia musí byť z čo najľahšieho materiálu, ktorý však unesie panely. K horizontálnym profilom sa fotovoltické panely pripevnia pomocou špeciálnych naskrutkovaných príchytiek. Ak napríklad inštalujeme panely s celkovým výkonom 4,84 kWp, potrebujeme zhruba 22 panelov (každý má výkon 220 Wp). Celkovú prácu pri takejto veľkej inštalácii zvládnu tri osoby za jeden až tri dni. Inštalácia na strechu pokrytú šindľom alebo na strechu z profilovaného hliníkového plechu prebieha takmer rovnako. Ak má strecha správny sklon, využívajú sa samovrtné skrutky do krovu, dlhé 120 až 250 mm. Na skrutky sa prichytia vodorovné profily a na ne fotovoltické panely.

Údržba fotovoltických panelov
Fotovoltické panely nepotrebujú žiadnu špeciálnu údržbu čistením a podobne, výnimkou je dočasná snehová pokrývka. Ak totiž panely pokryje vrstva snehu, ich výkon klesá až na nulu. Táto situácia je však výnimočná. Na šikmej streche a na klzkom povrchu panelov sa sneh totiž väčšinou neudrží. Teplota panelov býva okrem toho vždy vyššia než vonkajšia teplota, vďaka čomu sa sneh na fotovoltických paneloch roztápa.

Nevýhody inštalácie fotovoltických panelov na šikmú strechu:

• plocha inštalácie je obmedzená,
• budovy sú často nevhodne orientované,
• možno použiť len pevné panely, bez možnosti ich otočenia (umiestniť ťažký otáčací systém na strechu je technicky náročné).

Výhody inštalácie fotovoltických panelov na šikmú strechu:

• nezaberá sa voľná plocha pozemkov,
• sú ťažko prístupné zlodejom a vandalom,
• môžu stačiť pre vlastnú potrebu v budove a na napájanie záložných systémov,
• môžu sa využiť namiesto krytiny.

Systém roof-in
V súčasnosti je novým trendom systém nazvaný roof-in, ktorý si získava čoraz väčšiu obľubu. Ide o systém fotovoltických panelov, ktoré sa zabudovávajú do strešného systému už pri jeho vzniku, a nahrádzajú tak časť strechy. Fotovoltické strešné šindle (panely) sa skladajú z troch vrstiev, z ktorých každá využíva inú časť svetelného spektra – od infračervenej až po ultrafialovú.

Panely sú pružné a ohybné a nevyžadujú žiadnu špeciálnu podkladovú konštrukciu. Jednoduchým spôsobom sa namontujú na záklopku strechy namiesto strešnej krytiny. Najväčším prínosom sú pri energeticky úsporných novostavbách. Systém roof-in má mnoho výhod. V prvom rade sa ušetria náklady za strešnú krytinu. Nemalým prínosom je aj estetický efekt v porovnaní s klasickým umiestnením panelov, keď fotovoltické panely prestávajú byť len akýmsi príveskom na streche.

Bc. Lucie Janišová, Ing. Filip Chlachula
Foto: archív HiTech

Lucie Janišová je marketingová špecialistka firmy HiTech.
Filip Chlachula je projektant-technik vo firme HiTech.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.