Software pro návrh solárních systémů
Správný návrh solárních systémů tak, aby produkovaly během roku co největší množství tepla, resp. elektřiny při co nejnižších pořizovacích nákladech je poměrně složitá záležitost. Do výpočtu solárních systémů vstupuje řada proměnných faktorů, především intenzita solárního záření v jednotlivých lokalitách v průběhu roku. Bez simulačního softwaru, který pracuje s těmito proměnnými daty, lze provést pouze velmi přibližný výpočet. Pokud ovšem chceme získat přesnější výsledky a to velmi rychle, je použití softwaru nezbytné.
Instalace solárních kolektorů VARISOL
Na trhu jsou k dispozici velmi propracované a uživatelsky přátelské nástroje T*Sol a PV*Sol od renomované německé společnosti Valentin software. Programy lze využít k návrhu systémů v prostředí průmyslu, stejně jako k návrhu individuálních řešení v rodinných domech, bytových domech i administrativních budovách. V současnosti jsou dostupné verze v německém, anglickém, španělském, francouzském a italském jazyce. Připravuje se i verze v češtině.
Solární termické systémy
T*Sol slouží k návrhu a optimalizaci solárních termických systémů pro přípravu teplé vody, vytápění v objektech a ohřev vody v bazénech. Využijí ho realizační firmy, topenáři a projektanti například pro výpočet optimálního počtu solárních kolektorů, velikosti a počtu akumulačních nádrží. Energetičtí poradci využijí výsledky energetické bilance objektu při použití solárního systému a ihned tak vidí, jakou úsporu solární systém na daném objektu přinese.
Pokud chceme provést výpočet v tomto programu, je nejprve nutné zvolit schéma zapojení solárního systému z databáze. Můžeme vybírat ze systémů sloužících pouze k přípravě teplé vody, nebo současně k vytápění, ohřevu vody v bazénu, nebo dokonce k připojení solárního systému k CZT. Dále jsou systémy rozděleny podle typu akumulační nádrže a způsobu zapojení sekundárního zdroje tepla. U jednotlivých komponent systému, jakými jsou např. akumulační nádrž, sekundární (tj. doplňkový) zdroj tepla, solární kolektory, otopná soustava, nebo systém přípravy teplé vody, je následně nutné zadat jejich vlastnosti. Dalšími důležitými vstupními údaji, které je nutné zadat do výpočtu, je předpokládaná spotřeba teplé vody, tepelná ztráta objektu pro případ, kdy slouží systém i k vytápění objektu, objem bazénu, požadované teploty ohřívané vody, orientace a sklon střechy k umístění solárních kolektorů apod.
Obrázek 1: Jedno z možných zapojení solárního systému vybrané z databáze v programu T*Sol.
Na základě těchto vstupních údajů jsou navrženy různé vhodné varianty zapojení solárního systému, například vhodná kombinace velikosti akumulační nádrže a počtu solárních kolektorů. Z tohoto návrhu si uživatel může vybrat pro něj nejvhodnější kombinaci, například na základě nejnižších investičních nákladů.
Pokud již uživatel na začátku výpočtu ví, které konkrétní výrobky chce ve svém solárním systému použít, může zadat rovnou přesný typ kolektoru, akumulační nádrže, či sekundárního zdroje tepla. Součástí programu je obsáhlá databáze konkrétních komponent, které se vyskytují na trhu a ze které může uživatel vybírat. Tato databáze je velice často aktualizována o nové prvky (aktualizace probíhá přes internet a je bezplatná). Pokud uživatel požadovaný výrobek přeci jen v databázi nenajde, může si výrobek do databáze přidat sám na základě charakteristik uvedených v technickém listu výrobku.
Aby byl výpočet proveden co nejpřesněji, je nutné zvolit lokalitu, kde se daný objekt a solární systém nachází. Součástí programu jsou klimatická data, která obsahují hodnoty slunečního záření a teploty v měsíčním, resp. hodinovém intervalu. V databázi je více než 8000 lokalit z celého světa, z čehož je 21 lokalit českých. Do databáze lze přidávat vlastní klimatická data.
Po zadání všech potřebných vstupů proběhne simulace, při které je na základě zvolené klimatické databáze a systému vypočtena produkce tepla, podíl pokrytí potřeby tepla solárním systémem, účinnost systému, snížení produkce vlivem stínění okolními objekty a provedena ekonomická analýza. Výstupem je přehledná zpráva obsahující schéma systému, vstupní údaje, toky energií a výsledné výpočty.
Pro různé typy uživatelů jsou k dispozici tři různé verze programu T*Sol, které se liší například počtem předdefinovaných solárních systémů či počtem jednotlivých komponentů v databázi, viz Obrázek 2. Základní verze T*Sol express je vhodným nástrojem pro prodejce solárních systémů, kteří potřebují jednoduchý a spolehlivý návrh systému. Nejběžněji užívaná je verze T*Sol Pro, která plně pokrývá běžné potřeby realizačních firem navrhujících a instalujících termické solární systémy. Text výsledné zprávy v této verzi je dostupný též v češtině. Verze T*Sol Expert je určena především pro projektanty systémů, energetické konzultanty, pro výzkumné a vývojové účely či výrobce, kteří potřebují optimalizovat jednotlivé komponenty v rámci systému a výsledky porovnávat se skutečně naměřenými hodnotami. Výhodou této verze je, že uživatel má možnost spustit citlivostní analýzu při hodnocení dvou kritérií a jejím prostřednictvím sledovat vliv jednotlivých parametrů na cílové hodnoty, jako je například podíl solární energie na celkové spotřebě energie v objektu.
Obrázek 2: Porovnání jednotlivých verzí programu T*Sol.
Fotovoltaika
PV*Sol je pomocníkem při návrhu a simulaci fotovoltaických elektráren jakékoliv velikosti. Využijí ho realizační firmy, projektanti a architekti k návrhu a posouzení běžně používaných instalací na rodinných domech, nebo například energetičtí konzultanti a auditoři k návrhu zapojení a optimalizaci výnosů rozsáhlých fotovoltaických elektráren využívající systém Zelených bonusů nebo kombinaci Zelených bonusů a prodeje za výkupní cenu.
Stejně jako v programu T*Sol, i v tomto programu je pro co nejpřesnější výpočet nutné správně zadat vstupní data, kterými je především lokalita, sklon, orientace, typ fotovoltaických panelů z obsáhlé databáze a jejich počet, nebo očekávaný výkon, typ měničů a ztráty systému. Klimatická databáze je shodná jako v programu T*Sol, obsahuje tedy 8000 předdefinovaných klimatických oblastí.
Pokud jsou v rámci jedné instalace použity různé typy panelů s rozlišnou orientací nebo sklonem, je nutné je rozdělit do různých polí. V rámci jednoho systému lze posuzovat až 6 takovýchto polí s různou charakteristikou panelů, sklonem, typem měničů, stíněním apod. Dalším nutným vstupem ke správnému výpočtu je zadání stínění okolními budovami, stromy, objekty na střeše apod., které je možné zadat pomocí 3D vizualizace.
Obrázek 3: Vizualizace stínění fotovoltaických panelů v programu PV*Sol.
Pokud zatím nevíme, kolik fotovoltaických panelů je možné instalovat na konkrétní střechu objektu, lze tuto střechu vyfotit a fotku importovat do programu PV*Sol, ve kterém pomocí grafického výpočtu získáme představu o tom, kolik panelů je možné na střechu umístit. Projektanti a realizační firmy tak mohou pomocí této vizualizace ukázat svým zákazníkům, jak se změní vzhled jejich střechy na objektu po instalaci fotovoltaických panelů již v rané fázi projektu.
Obrázek 4: Vizualizace umístění fotovoltaických panelů na střechu rodinného domu v programu PV*Sol.
Po zadání všech vstupních údajů je výsledkem simulace návrh několika variant optimálního zapojení panelů v rámci instalace - především typu a počtu měničů a stringování v rámci jednotlivých polí. Pokud například známe výrobce, jehož měniče chceme v systému použít, lze výběr optimálních variant zúžit na ty, ve kterých je tento typ měniče použit. Po výběru jedné varianty zapojení proběhne simulace znovu a získáme tak výsledné hodnoty produkce elektrické energie za rok, účinnosti systému, vliv stínění, optimální zapojení panelů do řetězců s uvažováním vlivu stínění a zhodnocení, zda je zvolené zapojení panelů a měničů kompatibilní.
Výstupem výpočtu a simulace je zpráva, která může mít souhrnnou jednostránkovou podobu nebo být ve formě podrobného výpisu. Detailní zpráva shrnuje výsledky simulace, zapojení systému, 2D vizualizaci objektu s umístěním panelů a ekonomickou analýzu investice. Dalším výstupem je 3D vizualizace ve formě videa, pomocí které lze sledovat vliv stínění objektů na panely v jakémkoliv dni v roce či během celého roku.
Program PV*Sol je rovněž k dispozici ve třech základních verzích. PV*Sol express je výhradně určen pro síťové systémy (grid-on) s dodávkou 100 % produkce do místní rozvodné sítě. Složí k návrhu menších instalací do 100 kWp. Softwary PV*SOL Pro gridcon a PV*SOL Expert jsou vhodné pro síťové systémy s dodávkou veškeré produkce do sítě, stejně jako pro návrh systémů, u kterých je část produkce spotřebovávaná na místě, zatímco PV*SOL Pro standalone je určen speciálně pro ostrovní systémy (grid-off). PV*SOL Expert zároveň obsahuje 3D nástroj pro vizualizaci a detailní analýzu stínění síťových systémů využívajících klasické panely, nebo tenkovrstvé hydoroizolace integrované do střešního pláště. PV*Sol Pro a Expert slouží k návrhu rozsáhlejších systémů, umožňuje detailnější analýzu stínění a je určen projektantům, energetickým auditorům a výrobcům pro účely výzkumu a vývoje jednotlivých komponent.
Obrázek 5: Porovnání jednotlivých verzí programu PV*Sol.
Závěr
Program T*Sol a PV*Sol již dvacet let pomáhá zájemcům o úspory energie po celém světě. Nedávno byl rozšířen prodej tohoto softwaru i do České republiky, na Slovensko a do Polska. Projektanti, architekti, energetičtí poradci, výrobci, ale i realizační firmy si pomocí tohoto softwaru mohou sami jednoduše navrhnout zapojení jednotlivých prvků solárního systému od konkrétních výrobců, posoudit zapojení a vypočítat investiční náklady a úspory, které jim využití solární energie přinese. Ustanovením výhradního zástupce pro Českou republiku, Slovenskou republiku a Polsko s sebou přináší také výhodu snazšího přístupu k zákaznické podpoře, která komunikuje česky, což je jistě zejména pro zákazníky z ČR a SR příjemnější. Demoverze tohoto programu, instruktážní videa, ceníky a více informací o softwaru lze najít na www.solarsoftware.cz. Zde funguje také e-shop, kde lze programy pohodlně objednat.
Recenze
Text představuje simulační programy využitelné pro navrhování a hodnocení solárních tepelných systémů (T*sol) a solárních fotovoltaických systémů (PV*sol). Uvedené softwary a jim podobné simulační nástroje využívající výpočet po hodinách poskytují spolehlivější informace o výkonnosti systémů než běžně využívané zjednodušené metody.
Designing solar systems so they will produce the the most heat during the year or electricity at the lowest cost is quite a complex matter. A number of factors should be considered when calculating the solar systems, especially the intensity of the solar radiation in individual locations throughout the year. Without a simulation software that can work with this variable data, the calculation can only be very approximate. If we want to get more accurate results and fast, using sofware is esential.
