SOLYNDRA - Nová generace fotovoltaických panelů pro ploché střechy

5.8.2010 / Energetika, Ekologie

Koncem roku 2009 byla na střeše haly firmy NOHEL GARDEN v Budínku u Dobříše uvedena do provozu v současné době nejmodernější fotovoltaická elektrárna s instalovaným výkonem 182 kWp. Její základ tvoří pole 1000 ks fotovoltaických trubicových modulů SOLYNDRA.

Sluneční paprsky pronikají mezi trubicemi modulů a odráží se od bílé hydroizolace EVALON V zpět k trubicím.

Instalace fotovoltaické elektrárny byla součástí sanace střešního pláště skladové haly. Původní krytinu tvořily asfaltové pásy. V průběhu přípravy sanace byly zvažovány různé typy fotovoltaických systémů, přičemž technickými limitujícími podmínkami pro jejich výběr byla jednak omezená rezerva v únosnosti stávající střešní konstrukce a jednak požadavek na spolehlivou a trvalou vodotěsnost nové povlakové hydroizolace i po instalaci fotovoltaického pole na střešní ploše. Nutnost splnit zároveň obě tyto podmínky proto vyloučila instalaci obvyklých pevných krystalických panelů na stojanech. Zvažovány byly samozřejmě i ekonomické aspekty celé investice a konečným výsledkem těchto úvah byl návrh instalace fotovoltaických modulů Solyndra.

Panely Solyndra

Trubicové fotovoltaické moduly Solyndra byly uvedeny na evropský trh začátkem roku 2009, kdy jejich výrobce firma Solyndra Inc., Fremont, USA vytvořila samostatné zastoupení pro Evropu. Na českém trhu se tyto panely začaly objevovat již na jaře téhož roku.

Přednosti modulů Solyndra lze rámcově shrnou do následujících bodů:
- panely Solyndra zatěžují nosnou konstrukci střechy pouze 16 kg/m², nevyžadují ani mechanické kotvení do nosné konstrukce objektu ani stabilizační zátěž, jsou pouze volně pokládány na střešní plochu,
- jejich montáž je velmi rychlá a jednoduchá, rovněž i jejich případná reinstalace,
- netvoří v hydroizolaci střechy žádné prostupy, nevyžadují ani žádné jiné úpravy stávajícího střešního pláště,
- při instalaci 1 kWp je třeba v průměru (dle konkrétního typu modulu) pouze cca 11 m² střešní plochy. Znamená to, že fotovoltaický systém Solyndra umožňuje instalovat na stejné ploché střeše prakticky dvojnásobný výkon (kWp) ve srovnání s ostatními fotovoltaickými systémy,
- panely Solyndra jsou i s podstavci vysoké pouze 30 cm, takže pohledově nijak neruší ani nemění vzhled objektu.

Fotovoltaické moduly Solyndra tvoří rovnoběžné řady dvouvrstvých skleněných trubic uložených v hliníkovém rámu s rozměry 1,82 x 1,08 x 0,05 m. Vnější transparentní skleněná trubice tvoří ochranu tenkovrstvých fotovoltaických článků CIGS ovinutých kolem vnitřní trubice. Fotovoltaické články tak mohou využívat všechny složky slunečního záření, tj. vedle přímo dopadajících paprsků i jejich difúzní složku a zároveň i sluneční paprsky odražené od podkladu. Meziprostor mezi válci je vyplněn silikonovým gelem, který chrání fotovoltaické články proti povětrnostním vlivům, především vlhkosti, a je hermeticky uzavřen na koncích trubic kovovými zátkami s těsněním. Vnější skleněná transparentní trubice láme dopadající sluneční záření a koncentruje je na fotovoltaický článek na vnitřním válci bez ohledu na jeho úhel jeho dopadu. Sluneční paprsky pronikají mezi trubicemi a odrážejí se od reflexního podkladu zpět ke spodní straně trubic, kde jsou rovněž přeměněny na elektrický proud. Z tohoto důvodu je kladen velký důraz na co nejvyšší odrazivost (albedo) podkladu.

Statické hledisko

Fotovoltaické panely Solyndra samy zatěžují nosnou střešní konstrukci stálým zatížením 16 kg/m².
Dalším stálým zatížením střechy - cca 4 kg/m²- je na hale NOHEL GARDEN nová bílá mechanicky kotvená hydroizolace EVALON V s podkladní vyrovnávací vrstvou EPS. Celkové stálé přitížení nosné konstrukce střechy je tak pouze 20 kg/m²a vyhovuje stanovené rezervě v únosnosti nosné konstrukce.

Stabilitu panelů Solyndra zajišťuje proti účinkům větru:

1. minimalizace účinků větru řešením panelů ve tvaru jednotlivých trubic, mezi nimiž může vítr volně pronikat a nevzniká tak efekt plachty jako je tomu v případě deskových plnoplošných panelů nastavených větru na stojanech
2. jejich vlastní hmotnost a zároveň jejich sestavení do projektem specifikovaných polí v souladu s konstrukčními podklady a montážními předpisy Solyndra

Vzhledem k tomu, že stabilitu polohy celého fotovoltaického pole modulů Solyndra zajišťuje pouze a výhradně jejich vlastní hmotnost, platí pro jejich rozmístění podrobná pravidla stanovená výrobcem. Ta zahrnují jak vymezení tzv. zakázaných oblastí na střešní ploše, kde je zakázáno moduly instalovat (např. v okrajových oblastech střešní plochy v pásů širokém 1,52 m od okraje střechy), tak i stanovení minimálního počtu vzájemně pevně spojených panelů v závislosti na intenzitě působení větru v dané oblasti střešní plochy a na dalších parametrech. Největší přípustný sklon střešní plochy pro instalaci modulů Solyndra je 9,5°. Obdobně jako ve všech obecných normách zatížení větrem je i v případě systému Solyndra zvlášť pečlivě řešena otázka možného umisťování v rohových oblastech střešních ploch. Bez podrobných znalostí těchto ustanovení hrozí jednak fyzické riziko havárie fotovoltaického systému působením větru a jednak i formální riziko neposkytnutí potřebných garancí funkčnosti systému.

Montáž

Na montáži systému Solyndra se podílejí nezávisle na sobě izolatérská (střechařská) firma, která provede kompletní pokládku reflexní hydroizolace EVALON včetně všech jejích standardních ukončení na okraji střešní plochy a napojení na systém odvodnění atd., a elektromontážní firma, která zahajuje svoji činnost až po provedení pokládky hydroizolace, do které už dále nijak nezasahuje.
Pro činnost elektrikářů na střešní ploše platí samozřejmě všeobecná pravidla pro pohyb na plochých střechách s povlakovou hydroizolací, tj. vstup na střešní plochu v obuvi s měkkou podrážkou, používání pracovních montážních podložek, ochrana hydroizolace před ostrými nebo špičatými nástroji atd.
Vlastní montáž panelů Solyndra je na střešní ploše velmi rychlá a jednoduchá. Panely váží pouze 31 kg, což také výrazně usnadňuje manipulaci s nimi při montáži.
Podstavce se na moduly Solyndra připevňují při jejich sestavování do polí. Při sestavování do polí se panely propojují pomocí TYCO spojek do řetězců a skupin. Počet modulů v řetězci je jako obvykle dán vstupními charakteristikami daného střídače.

Reflexní bílá hydroizolace EVALON

Díky svému mimořádně vysokém indexu odrazu slunečního záření (albedu) přes 91 % přispívá bílá fóliová hydroizolace ke zvýšení produkce elektrického proudu až o 20 %. Pásy EVALON je možné nejen mechanicky kotvit (pásy EVALON V jako tomu bylo na hale NOHEL GARDEN) tak i lepit standardními systémovými lepidly (pásy EVALON V) nebo použít samolepicí pásy EVALON VSK.

Sníh

Mimořádná sněhová nadílka v oblasti Prahy začátkem tohoto roku umožnila ověřit chování modulů Solyndra za těchto podmínek. Při masivním spadu sněhu se na modulech krátce udrží souvislá sněhová vrstva.
Prokázalo se však ihned, že ve velmi krátké době, prakticky při prvním jasném dnu sklouzne sníh z úzkých trubic panelů a propadne mezi nimi na podklad. Zde pak navíc ještě přispěje ke zvýšení produkce elektrického proudu i v takovém zimním období, protože bílá sněhová vrstva má samozřejmě vynikající odrazové schopnosti stejně jako reflexní hydroizolace EVALON.