Pokrycie z fotowoltaiką
Idea dachu solarnego opiera się na tym, że panel fotowoltaiczny może być integralną częścią dachu, a nie dodatkowym urządzeniem zamontowanym na połaci.
Pokrycie chroni dach przed niekorzystnym wpływem warunków atmosferycznych, a panele fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną z promieniowania słonecznego. Dach solarny 2 w 1 łączy te dwie funkcje.
Zbudowana z ekologicznych i w pełni biodegradowalnych materiałów podkonstrukcja jest lekka i łatwa do zamontowania. Gotowe pokrycie świetnie komponuje się z dowolną architekturą i dostarcza domowej instalacji porcję energii elektrycznej.
Dach zintegrowany zastępuje tradycyjne pokrycie dachowe. Decyzję o jego wyborze trzeba podjąć na etapie przygotowywania projektu domu. Takie rozwiązania oferują producenci fotowoltaiki i producenci pokryć dachowych. Ich podstawową cechą wspólną jest to, że są zintegrowane z pokryciem dachowym, czyli zamontowane na połaci zamiast fragmentu pokrycia. Elementy fotowoltaiczne mają różne wymiary, więc można je wkomponować niemal w dowolne pokrycie.
Zintegrowane z pokryciem
Pełną integrację z pokryciem dachowym dają elementy, które można wbudować w jeden rząd dachówek. Na przykład panel Braas PV Premium o wysokości 35,5 cm i długości 177,8 cm jest oferowany do kilku modeli dachówek betonowych o wymiarach 33 x 42 cm i płaskiej dachówki ceramicznej 27,7 x 47 cm. Dopasowanie do konkretnego pokrycia zapewniają odpowiednio dobrane obróbki, w które jest wyposażony każdy z modułów. Jeden panel zastępuje 7,5 dachówki ceramicznej lub 6 dachówek betonowych, więc odciąża też więźbę dachową. Waży bowiem 10 kg, a dachówki ułożone na takiej powierzchni – od 26 do 33 kg. Na takim panelu są 22 ogniwa. Od liczby instalowanych elementów zależy, jaką część zapotrzebowania na energię uda się z nich pokryć. Ale z dachówkami można też zintegrować większe elementy fotowoltaiczne. Mieści się w nich więcej ogniw (na przykład na PV Indax jest ich 60), więc mają większą moc nominalną. Charakteryzuje je też wyższa sprawność. Ogniwa panelu są zamontowane w anodowanej ramie o wymiarach 170 x 100 cm, którą mocuje się do tych samych łat co dachówki. Większe elementy są droższe od mniejszych, ale nie dwukrotnie – zależnie od wariantu jest to dodatkowe 20-50%.
Wymagania techniczne
Panele działają sprawnie tylko wtedy, gdy są zamontowane pod odpowiednim kątem. Jeśli nie są zintegrowane z kryciem dachowym, można zmieniać ich położenie i nachylenie tak, żeby maksymalnie wykorzystać energię słoneczną. Decydując się na te umieszczone na stałe w pokryciu, warto sprawdzić kąt nachylenia dachu (najkorzystniejszy to 40°) i usytuowanie połaci względem stron świata (południe z niewielkimi odchyleniami). Najważniejsze, żeby na połać z panelami fotowoltaicznymi promienie padały przynajmniej przez sześć godzin dziennie. Montaż kolektorów zintegrowanych z pokryciem powinien się odbywać na etapie wykańczania dachu. Jednak można też rozważyć późniejsze usunięcie dachówek z fragmentu połaci.
Pokrycia solarne
Oferowane są różne pokrycia z ogniwami fotowoltaicznymi, na przykład bitumiczne gonty, do produkcji których wykorzystano technologię opracowaną przez NASA i z powodzeniem stosowaną przy konstruowaniu sztucznych satelitów. Gonty takie mają powłokę z krzemu amorficznego. Mocuje się je w identyczny sposób jak zwykłe gonty – przybijając do deskowania zrobionego wcześniej na więźbie dachowej. Mogą tworzyć całe pokrycie lub tylko część, sąsiadując ze zwykłymi gontami.
Konkurencją dla gontów są dachówki solarne oferowane przez kilka firm. Różnią się kształtem, rozmiarem oraz rodzajem zastosowanych ogniw fotowoltaicznych. Najmniejsze elementy, odwzorowujące pojedynczą dachówkę, mają 30 x 17 cm. Panele imitujące więcej dachówek mogą mieć rozmiary około 65 x 40 cm lub nawet 2,6 x 1 m. Każda taka dachówka to jedno ogniwo i dlatego wszystkie trzeba ze sobą połączyć. Solarne esówki to właściwie profilowane panele nawiązujące do najpopularniejszego dachówkowego kształtu. Są cienkie i mają otwory na śruby. Do ich produkcji stosuje się ogniwa półprzewodnikowe CIGS z obu stron powleczone folią POE i hartowanym szkłem. Dachówki takie nie są kompatybilne ze zwykłymi dachówkami, więc mogą tworzyć tylko kompletne pokrycie dachowe. Nie dotyczy to monokrystalicznych dachówek solarnych oferowanych przez producentów dachówek zwykłych. Te, owszem, mogą wypełniać tylko część połaci dachowej, ale nadają się wyłącznie do jednego modelu dachówek płaskich. Są za to duże i odzwierciedlają układ ich dwóch rzędów. Są też panele wielkością i kształtem zbliżone do blaszanych paneli łączonych na rąbki stojące.
Wszystkie z wymienionych pokryć mają niepodważalne zalety. Znacznie lepiej wyglądają na dachach niż zwykłe panele. Często trudno odróżnić je od właściwego pokrycia. Są też lekkie i proste w montażu, który przebiega niemal identycznie jak układanie zwykłych dachówek lub paneli blaszanych. Nie da się ich docinać, więc myśląc o całym fotowoltaicznym pokryciu, lepiej poinformować o tym projektanta domu, by dostosował wymiary dachu do rozmiarów wybranego produktu.
Montaż na połaci
Powinno się go powierzyć osobie z odpowiednimi uprawnieniami, bo choć w internecie są dostępne filmy instruktażowe pokazujące prace krok po kroku, to niewłaściwe podłączenie paneli albo nieprawidłowe uruchomienie instalacji mogą stanowić zagrożenie porażenia prądem. Prace prowadzi się dość prosto, choć stopień trudności jest tym większy, im większe są panele. Moduły fotowoltaiczne można łączyć szeregowo w dowolne zestawy. Każdy z modułów ma przewody podłączeniowe ze złączkami. Przebieg montażu zależy od wybranej technologii. Mniejsze elementy montuje się podobnie jak dachówki i układa od okapu do kalenicy.
Na etapie planowania rozmieszczenia paneli trzeba uwzględnić sposób układania pokrycia – z przesunięciem o pół dachówki w kolejnych rzędach lub bez przesunięcia. Pod pierwszym, najniższym rzędem paneli powinien być ułożony przynajmniej jeden pas pokrycia z dachówek. Podobnie nad ostatnim elementem fotowoltaicznym należy umieścić przynajmniej rząd dachówek. Zanim ułoży się pierwszy panel, przez membranę dachową trzeba przeprowadzić przewody, którymi połączy się go z instalacją, a przejście uszczelnić. Do łaty, na której będzie się opierał dół panelu, montuje się listwę startową. Ich połączenie umożliwiają zaczepy wyprofilowane na spodniej stronie paneli. Zanim dokręci się panel do łaty, trzeba pod jego brzeg wsunąć zamek dachówki z prawej strony. Dachówką po lewej stronie panelu nakrywa się zamek wyprofilowany na jego boku. Na ostatnim rzędzie paneli pod kalenicą nakleja się uszczelkę z pianki, która oddzieli panele od opierających się na nich dachówek wyższego rzędu. Panele o większych wymiarach montuje się podobnie jak okna dachowe. Wokół zestawu, na połączeniu z dachówkami, umieszcza się kołnierz uszczelniający, a na połączeniach modułów listwy.
Koncepty dachów solarnych
Dach solarny jako koncept opiera się na założeniu, że panel fotowoltaiczny może być najbardziej zewnętrzną częścią dachu. Nie dodatkowym urządzeniem na dachu, ale jego integralną częścią – zastępując tym samym dachówkę, blachę czy inne tradycyjne pokrycie. Pod szklanymi panelami kryje się unikatowa aluminiowa konstrukcja wsporcza, której zadaniem jest stabilne mocowanie paneli oraz zapewnienie równej dla całej połaci dachu, 10-centymetrowej dylatacji. Pod nią paroprzepuszczalność i wodoszczelność dachu solarnego zapewnia membrana o bardzo dobrych właściwościach starzeniowych, czyli o wysokiej wytrzymałości na wysokie temperatury przez cały okres użytkowania dachu. O ile panel fotowoltaiczny w dachu solarnym jest elementem generycznym (panele zbliżonej klasy i parametrów produkuje kilku światowych wytwórców), o tyle pozostałe składowe systemu MyRoof – od systemu wsporczego przez obróbki dekarskie i izolacje po dobór najwyższej klasy osprzętu elektrycznego – są autorskim konceptem. Opracowanym, opatentowanym i wciąż udoskonalanym przez polskich inżynierów z firmy mdm NT z Bielska-Białej.
Z kolei w swoim autorskim rozwiązaniu producent Solroof wyeliminował ciężkie panele fotowoltaiczne, widoczną konstrukcję montażową oraz okablowanie, znane z tradycyjnych instalacji PV. Jedną ze szczególnych cech tego rozwiązania jest spójność powierzchni, którą uzyskano przez odpowiednie skomponowanie zintegrowanych paneli fotowoltaicznych FIT VOLT ze standardowymi panelami dachowymi FIT. Wykorzystanie specjalnego szkła hartowanego pozwoliło uzyskać dopasowanie kolorystyki powierzchni bez utraty wydajności paneli PV. Różnice odcieni są nieznacznie widoczne jedynie pod pewnym kątem padania światła. Dzięki temu dach solarny prezentuje się lepiej niż taki z tradycyjną fotowoltaiką.
Korzyści z dachu solarnego
- Dach zintegrowany to jeden produkt, który spełnia wszystkie funkcje tradycyjnego dachu (chroni i izoluje), a dodatkowo wytwarza energię elektryczną.
- Do budowy dachu zintegrowanego z ogniwami fotowoltaicznymi potrzeba mniej materiałów niż do wykonania dachu standardowego z zamontowanymi na nim panelami fotowoltaicznymi, dzięki czemu pokrycie jest tańsze, lżejsze i bardziej ekologiczne, a jego wykonanie trwa krócej (3-10 dni w zależności od rodzaju dachu).
- Rozwiązanie jest elastyczne – autorska podkonstrukcja umożliwia zintegrowanie dachu solarnego z większością tradycyjnych materiałów używanych do wykonania poszycia.
- Moduły glass-glass są bardzo lekkie i cienkie, ale też niezwykle wytrzymałe. Cechuje je bardzo wysoka efektywność (dzięki wykorzystaniu przedniej i tylnej strony modułu można zwiększyć uzyski energii). Mają dłuższą żywotność w porównaniu z innymi, alternatywnymi opcjami dostępnymi na rynku.
- Energia słoneczna jest pozyskiwana całą powierzchnię dachu, co pozwala zmaksymalizować korzyści z inwestycji w odnawialne źródła energii. Wytwarza się wystarczająco dużo energii, aby zasilać system ogrzewania domu, klimatyzacji, urządzenia elektryczne, system smart home, a także ładować samochód hybrydowy lub elektryczny.
