Prečo je dimenzovanie fotovoltiky kľúčové
Správny výber inštalovaného výkonu fotovoltickej elektrárne (FV) pre rodinný dom rozhoduje o návratnosti, podiele vlastnej spotreby, zaťažení siete aj o tom, či systém dokáže pokryť budúcu elektrifikáciu domácnosti (TÚV, tepelné čerpadlo, nabíjanie EV). Naddimenzovaná FV zvyšuje prebytky do siete a investičné náklady; poddimenzovaná zas obmedzí úspory a potenciál flexibilnej spotreby. Cieľom je nájsť rovnováhu medzi ročnou výrobou, profilom spotreby a architektúrou systému (on-grid, hybrid, s batériou/bez batérie).
Základné pojmy a rámcové čísla
- Špecifický výnos – ročná výroba na 1 kWp inštalovaného výkonu; v našich podmienkach typicky 950–1 150 kWh/kWp/rok (nižšia hodnota sever, vyššia juh; orientácia a sklon výrazne menia výsledok).
- Podiel vlastnej spotreby – časť výroby využitá priamo v dome; bez batérie obvykle 25–45 %, s batériou a riadením 60–85 %.
- DC/AC pomer (oversizing) – pomer špičkového výkonu panelov k menovitému AC výkonu meniča; bežne 1,1–1,5 pre lepšie využitie meniča mimo špičiek.
- Degradácia panelov – pokles výkonu približne 0,25–0,6 %/rok (zmluvné garancie).
- Potrebná plocha – orientačne 4,5–5,5 m²/kWp (moderné panely 400–450 Wp majú cca 1,9–2,2 m²/ks).
Postup dimenzovania v 7 krokoch
- Vyhodnoťte ročnú spotrebu (kWh): pozrite fakturáciu za posledných 12–24 mesiacov. Ak plánujete elektrifikáciu (TÚV, tepelné čerpadlo, EV), pripočítajte budúci nárast (viď ďalej).
- Rozložte spotrebu počas dňa/roka: dôležité je, kedy energiu potrebujete. Denné špičky a sezónnosť rozhodujú o batérii a o orientácii strechy.
- Stanovte cieľ pokrytia: bežný cieľ je pokryť 30–60 % ročnej spotreby z FV bez extrémnych prebytkov; pri batérii a flexibilných odberoch možno mieriť vyššie.
- Vyberte špecifický výnos: podľa lokality, orientácie a sklonu. Konzervatívne rátajte 1 000 kWh/kWp/rok pre slušne orientovanú strechu; znížte pri E/W a malom sklone.
- Predbežný výkon FV: Inštalovaný výkon (kWp) ≈ Cieľová pokrytá spotreba (kWh/rok) ÷ Špecifický výnos (kWh/kWp/rok).
- Skontrolujte priestor a elektro limity: dostupná plocha, tienenie, hlavný istič, fázy, prípadné limity distribútora na pripojenie.
- Doladenie cez DC/AC pomer a batériu: zvoľte menič (kW), veľkosť batérie (kWh) a prípadné riadenie spotreby (bojler, TČ, EV) tak, aby sa zvýšil podiel vlastnej spotreby.
Zapracovanie budúcich zmien: TÚV, tepelné čerpadlo, elektromobil
- TÚV (bojler/tepelné čerpadlo TÚV): 1–2 MWh/rok. S inteligentným dohrevom cez deň vie výrazne zvýšiť vlastnú spotrebu.
- Tepelné čerpadlo (vykurovanie): 3–6 MWh/rok podľa domu a COP. Zima má však menej FV, preto bez akumulácie tepla/elektriny nepredpokladajte vysoké zimné pokrytie.
- EV: 1 000–2 500 kWh/rok (cca 15 kWh/100 km; 7–17 tis. km ročne). Denné pomalé domáce nabíjanie s časovaním na poludnie zásadne zlepšuje samospotrebu.
Príkladové výpočty
Príklad A: menší dom bez TČ a EV
Ročná spotreba 3 500 kWh, južná orientácia 25–35°, bez batérie, cieľ pokryť 40 % spotreby z FV.
- Cieľová pokrytá spotreba: 0,4 × 3 500 = 1 400 kWh/rok.
- Špecifický výnos: 1 050 kWh/kWp/rok.
- Výkon: 1 400 ÷ 1 050 ≈ 1,33 kWp (prakticky zmysluplné je 2–3 kWp, aby mal systém rezervu a lepšiu dennu krivku).
- Pozor: bez batérie bude podiel vlastnej spotreby skôr 30–40 %; pre zvýšenie zvažujte prepínanie bojlera na deň.
Príklad B: priemerný dom s TÚV a prípravou na EV
Ročná spotreba 4 500 kWh + TÚV 1 200 kWh + EV 1 500 kWh = 7 200 kWh. Cieľ pokryť 55 % spotreby s batériou a inteligentným riadením.
- Cieľová pokrytá spotreba: 0,55 × 7 200 = 3 960 kWh.
- Špecifický výnos: 1 000 kWh/kWp/rok (E/W strecha).
- Výkon: 3 960 ÷ 1 000 = 3,96 kWp → odporúčanie 5–6 kWp kvôli zimným stratám a rezervám pre budúci rast.
- Batéria: 5–10 kWh (≈ 0,8–1,5 kWh/kWp) pre denný posun a zálohu večer.
- DC/AC: panely 6,0 kWp + menič 4,6–5,0 kW (DC/AC 1,2–1,3).
Príklad C: zateplený dom s tepelným čerpadlom
Ročná spotreba 3 800 kWh + vykurovanie TČ 4 000 kWh = 7 800 kWh. Cieľ pokryť 50 % ročnej spotreby, maximalizovať využitie v prechodných obdobiach.
- Cieľová pokrytá spotreba: 3 900 kWh.
- Výkon: pri 1 050 kWh/kWp/rok ≈ 3,7 kWp → prakticky 6–8 kWp kvôli zime a potrebe prebytky ukladať do TÚV/akumulačných nádrží.
- Integrácia: prioritne dohrev TÚV na obed, prípadne zvýšenie teploty v akumulácii (ak to schéma umožňuje).
Orientácia a sklon: južná vs. východ/západ
- Juh, 25–35°: najvyšší ročný výnos, výrazné poludňajšie špičky – vhodné, ak viete spotrebu/EV načasovať na poludnie.
- Východ/Západ (E/W), 10–20°: plošia denná krivka, menšie špičky, lepšie zladenie s domovou spotrebou; ročný výnos o 5–15 % nižší než ideál.
- Tienenie (komíny, stromy): uprednostnite panely s half-cut technológiou, optimalizéry/MLPE tam, kde je tieň lokálny a opakovaný.
Voľba výkonu meniča a DC/AC pomeru
Menič dimenzujte podľa maximálnej súčasnej spotreby a podľa očakávanej špičky výroby:
- DC/AC 1,1–1,3 je bežná prax: mierne „clippingy“ v letnom poludní sú akceptovateľné, no mimo špičky využijete menič lepšie.
- Ak očakávate časté prebytky a obmedzenia pripojenia, vyšší DC/AC pomer dá viac energie ráno/popoludní.
- Pri jednofázových meničoch sledujte limity fázy (napr. 3,68–4,6 kW); pre vyššie výkony uprednostnite trojfázové riešenia.
Batériové úložisko: kedy a v akej veľkosti
- Cieľom batérie je denný posun (deň → večer/noc), nie sezónny. Bežné dimenzovanie je 0,7–1,5 kWh na 1 kWp panelov alebo 0,5–1,0 dňa priemernej spotreby.
- Pri EV a TÚV môžete batériu zmenšiť a investovať do smart riadenia – lacnejšie kWh „do vody“ alebo do EV.
- Ak požadujete zálohu pri výpadku, vyberte hybridný menič s EPS/backup okruhom a prioritizujte kritické vetvy (chladnička, obehové čerpadlá, IT).
Praktické obmedzenia: strecha, elektroinštalácia, DSO
- Plocha a statika: overte nosnosť, požiarne odstupy, prístup pre revíziu; pri limitovanej ploche voľte vysokoúčinné moduly.
- Hlavný istič a fázy: pre vyššie výkony trojfázový menič; vyvážte spotrebu po fázach.
- Pripojenie do distribučnej siete: zistite podmienky pre max. AC výkon, reakcie na prebytky (obmedzovače, dynamické riadenie exportu).
Metodika výpočtu pre váš dom: krátky návod
- Zo zúčtovania odčítajte ročnú spotrebu (kWh) a vytvorte denný profil (aj orientačne).
- Pripočítajte plánované zmeny (EV, TČ, TÚV) a definujte cieľ pokrytia v %.
- Vyberte špecifický výnos pre vašu orientáciu (napr. 1 000 kWh/kWp/rok).
- Vypočítajte kWp a skontrolujte plochu a elektro limity.
- Doladíte DC/AC pomer, batériu a riadenie spotreby (bojler, EV, TČ).
Optimalizácia pre návratnosť
- Maximalizujte vlastnú spotrebu (časovanie spotrebičov, TÚV, EV, inteligentné relé).
- Voľte komponenty s dobrým pomeroom cena/kvalita a overeným servisom.
- Minimalizujte straty: kvalitné DC konektory, primerané prierezy káblov, tieňová analýza.
- Riadenie prebytkov: ohrev vody, akumulácia tepla v nádrži, EV ako flexibilný odber.
Orientančná mapka výkonov podľa typických domácností
| Typ domácnosti | Ročná spotreba | Odporúčaný FV výkon | Batéria (ak je) | Poznámka |
|---|---|---|---|---|
| Byt/drobnejší dom | 2 500–4 000 kWh | 2–4 kWp | 3–5 kWh | Bez TČ; preferujte E/W pri denných odberoch |
| Rodinný dom s TÚV | 4 000–6 000 kWh | 4–6 kWp | 5–10 kWh | Denný dohrev bojlera výrazne zvyšuje samospotrebu |
| Dom s TČ alebo EV | 6 000–9 000 kWh | 6–9 kWp | 7–12 kWh | EV ako flexibilný odber; zvážte 3-f menič |
| Vysoká elektrifikácia | 9 000+ kWh | 8–12 kWp | 10–15 kWh | Riadenie exportu, ak sú limity pripojenia |
Najčastejšie chyby pri dimenzovaní
- Ignorovanie profilu spotreby – ročná suma nestačí; dôležité je kedy energiu potrebujete.
- Podcenenie budúcej elektrifikácie – o 1–3 kWp väčší výkon dnes môže byť lacnejší než neskoršia prestavba.
- Nedostatočná analýza tieňov – pár minút tieňa denne na šnúrke panelov vie zraziť výnosy.
- Nevhodný menič – jednofázový pri vyšších výkonoch, alebo nízky DC/AC pomer → slabé využitie ráno/popoludní.
- Príliš veľká batéria bez stratégie – drahá kapacita bez denného cyklovania sa nevráti.
Bezpečnosť, kvalita a súlad s normami
- Požiarna bezpečnosť, vypínanie DC, správne istenie a prepäťová ochrana (SPD) na DC aj AC strane.
- Kvalitná montáž (lisovanie MC4, trasy káblov mimo ostré hrany, odľahčenie ťahu, uzemnenie rámov).
- Revízna správa a dokumentácia; príprava na poistné plnenie (fotodokumentácia, štítky, schéma).
Zhrnutie a odporúčania
Začnite číslicami o vlastnej spotrebe a pláne elektrifikácie. Následne navrhnite výkon FV podľa špecifického výnosu a cieľového pokrytia, dolaďte DC/AC pomer a zvážte batériu tam, kde dáva ekonomický a komfortný zmysel. Orientácia E/W pomáha samospotrebe, juh maximalizuje ročný výnos. Zohľadnite technické limity pripojenia, strechu a tienenie. Dobre nadimenzovaný systém v rodinnom dome sa typicky pohybuje v rozpätí 4–9 kWp podľa profilu, pričom kľúčom k návratnosti je riadenie spotreby (TÚV, EV, inteligentné spínanie) a kvalitná montáž.
