Ostrovní systém, často označovaný jako Off-Grid, představuje samostatnou energetickou jednotku, která není propojena s veřejnou distribuční elektrickou sítí. V tomto systému je elektrická energie generována lokálně, například pomocí solárních panelů nebo větrných turbín, a je buď přímo spotřebovávána v zařízeních jako je vodní čerpadlo, nebo je ukládána do akumulátorů pro pozdější použití. Ostrovní fotovoltaické systémy tedy vyrábí elektřinu pouze pro okažitou přímou spotřebu a jedná se o plně soběstačnou fotovoltaiku. Ostrovní systém je ideální pro odlehlé oblasti, kde není přístup k distribučním sítím. Ostrovní systém jako takový je často vybaven také záložním mechanismem, který zajišťuje udržení a produkci energie po celý rok, a to bez ohledu na to, jak nepříznivé počasí může být.

Ostrovní systém vyrobenou elektrickou energii spotřebováv na místě nebo se ukládá do solárních akumulátorů pro pozdější použití.

Na druhou stranu ostrovní systémy postrádají některé výhody, které byste očekávali od On-Grid systémů. Nejzásadnější rozdíl je nutnost investice do dalších baterií pro ukládání přebytečné energie (což vzhledem k vysokým nákladům může znamenat výrazné navýšení investice do elektrárny). Protože ve dnech, kdy je menší sluneční svit nebo v noci, kdy nemáte možnost sáhnout pro dodatečnou elektřinu z distribuční sítě, by vám elektrospotřebiče v domácnosti přestaly fungovat. Případně se využívají jiné alternativní záložní zdroje pro případ, že by FVE nedokázala pokrýt aktuální spotřebu domu.

Jak funguje ostrovní systém (solární systém mimo síť)

Solární ostrovní systém (je taktéž často označovaný jako solární systém mimo síť) pracuje tak, že není napojen na běžnou elektrickou síť města nebo vesnice. Když slunce svítí, panely zachytávají jeho světlo a mění ho na elektřinu, kterou můžeme použít v domácnosti na svícení, vaření, nabíjení telefonu a podobně. Tato vyrobená elektřina se nejdříve ukládá do baterií. Díky tomu máme energii i v době, kdy slunce nesvítí, třeba v noci nebo v zatažený den.

Když svítí slunce, domácí solární baterie se nabíjejí a skladují energii. A když slunce zapadne, z baterií čerpáte energii na běžnou spotřebu domácnosti. To všechno funguje samostatně a nezávisle na okolním světě, proto se tomuto setupu říká „mimo síť“, neboli Off-Grid. Je to jakoby mít vlastní malou elektrárnu přímo u domu.

Solární ostrovní systém mohou tedy být dvojího typu:

• Ostrovní systém s přímým napájením
• Ostrovní systém s akumulací elektrické energie

Schéma zapojení ostrovního systému s přímým napájením

Základní myšlenka ostrovního systému je v tom, že vyrobená elektrická energie se ihned využívá spotřebiči v domácnosti. FVE není připojena k elektrické síti a je schopna dodávat elektrickou energii pouze, když je svítí dostatek sluneční energie na panely. Tento typ systému je vhodný například k ohřevu užitkové vody (TUV) nebo k nabíjení baterií malých přístrojů.

Ostrovní systémy s akumulací elektrické energie

Systému s možností akumulace elektrické energie se využívá proto, že se nekryje denní diagram zatížení s výrobou elektřiny tímto systémem. Nejvíce elektrické energie v domácnosti je potřeba ráno, kdy lidé vstávají do práce a poté odpoledne a večer, kdy se lidé z práce vracejí. Na večer již není intenzita světelného záření dostačující, proto je potřeba akumulovat elektrickou energii vyrobenou během dne.

Z tohoto důvodu se využívají akumulátory energie, které tuto energii zadrží na pozdější využití. Akumulovat elektrickou energii neznamená jen nabít baterii,

Velikost kapacity solární baterie se odvíjí od požadovaného výkonu, spotřebě objektu a od požadavku počtu autonomních dní (což znamená, jak dlouhou dobu může objekt využívat elektrickou energii z baterií bez jejich dobíjení, například při dlouhotrvajícím špatném počasí). Tento systém se využívá k napájení odlehlých objektů, u kterých se v blízkosti nenachází žádná elektrická přípojka, nebo například jiný zdroj napájení.

Komponenty potřebné pro Off-Gird (fotovoltaický systém mimo síť)

K tomu, aby solární systém mimo síť správně fungoval, potřebujeme několik klíčových dílů. Tyto díly spolu musí správně fungovat. Jsou to:

• Solární baterie – tento díl skládá se ze souboru baterií, které jsou propojeny sítí vodičů a spojeny s hlavním zdrojem energie. Úkolem baterií je uchovávat energii, která se nashromáždila během dne, a využít ji, až slunce zapadne. Právě baterie dělají tento typ systému nákladnějším.
• Regulátor solárního nabíjení – tento díl kontroluje, jak se baterie nabíjejí. Je důležité sledovat, aby se baterie nepřebíjely, což by snižovalo jejich životnost. Regulátor se postará o to, aby se nabíjení zastavilo, jakmile baterie jsou plně nabitě.
• Střídač mimo síť – účelem střídače je změnit typ proudu z toho, který vytvářejí solární panely, na proud, který mohou využívat spotřebiče v domácnosti.
• DC odpojovací spínač – tento spínač je umístěn mezi střídačem a bateriemi a umožňuje rychle vypnout proud mezi všemi částmi systému v případě potřeby. Je velice užitečný také při údržbě a řešení problémů.
• Záložní generátor – toto zařízení není nutné, ale může být užitečné, pokud by baterie byly poškozeny nebo nefunkční. Většina generátorů funguje na naftu. Mnoho lidí, kteří si instalují solární systémy, však tuto možnost nepovažuje za nezbytnou kvůli dodatečným nákladům, které jsou spojeny zejména s bateriemi.

Výčet komponentů není konečný, dále budete potřebovat konstrukce pro uchycení panelů, pojistkové odpínače, spojky pro připojení akumulátorů, konektor pro solární panely, solární regulátor, solární kabely a jiné další komponenty. Smyslem tohoto článku nicméně není poskytnou kompletní výpis komponentů, ale vysvětlit, jak fungují ostrovní (Off-Grid) solární systémy principielně.

Výhody a nevýhody ostrovních systémů

Výhody ostrovních solárních systémů

• Je zcela nezávislý a autonomní – se systémem ostrovní fotovoltaické elektrárny nejste napojeni na centrální distribuční síť a nemusí vás tak trápit případné výpadky proudu a ani zvedající se cena energií ve špičce.
• Skvělé řešení pro odlehlé oblasti – i přesto, že elektřina je s námi již několik století, nejsou elektrické sítě všude tak rozšířené, jak by se mohlo zdát. Existují oblasti, kde není dostatečná infrastruktura pro standardní připojení k síti. V takových místech je nezávislý ostrovní solární systém ideální volbou (je však třeba počítat s tím, že bude třeba mít k dispozici akumulaci do baterií a případně nějaký další záložní zdroj energie pro méně slunečné dny).
• Získaná energie pochází z obnovitelného zdroje (sluneční/solární energie) – ostrovní fotovoltaická elektrárna je tak dalším krokem k ekologickému způsobu života a k čistšímu životnímu prostředí.
• Ochrana před výpadky proudu – v případě ostrovních systémů máte vše pod kontrolou, protože jste svým vlastním šéfem a o vše se staráte sami. Výpadky proudu vás tak nemusí vůbec trápit. Vše, co si vyorbíte, si sami spotřebujete ve vašem domě.
• Šetříte za energie – po prvotní počáteční investici do ostrovní fotovoltaické elektrárny se stanete zcela nezávislými a váš odběr z distribuční sítě klesne na nulu. Cena za tento systém je tak v konečném zúčtování nižší než částka, kterou byste uhradili za stejný objem energie od tradičního distributora.

Nevýhody ostrovních solárních systémů

Solární systémy fungující nezávisle na elektrické síti, tzv. Off-Grid systémy/ostrovní systémy, mají, jako každý jiný systém, svá specifická omezení, která je třeba zvážit. Mezi tato omezení patří:

1. Vyšší počáteční náklady – instalace Off-Grid solárního systému může být finančně náročná, zejména kvůli nákupu baterií, které jsou klíčové pro správnou funkci systému. Tyto vysoké náklady mohou být pro některé lidi odrazující. Na druhou stranu lze na pořízení FVE čerpat dotace, které mohou počáteční investici snížit na polovinu.
2. Ztráta energie (platí jen pro FVE pro vlastní spotřebu – bez baterií) – pokud systém vyprodukuje více energie, než je schopen uložit, zejména v dnech s vysokou intenzitou slunečního záření, dojde k energetické ztrátě. Tento přebytek energie nelze využít ani distribuovat dál, pokud neinvestujete do dalších baterií, což znamená další náklady.
3. Nižší spolehlivost v nepříznivých podmínkách – v období špatného počasí nebo během zimy může být ostrovní solární systém nespolehlivý, což může být problematické, pokud je to váš jediný zdroj elektrické energie. Proto je třeba myslet i nad záložním systémem nebo zvážit pořízení hybridní solární elektrárny, která může využít elektřinu ze sítě.
4. Náročnější údržba – tento bod platí pro všechny elektrárny se solárními bateriemi, které jsou využívané v těchto systémech a vyžadují pravidelnou údržbu a mají omezenou životnost. Bez správné péče a jejich uskladnění mohou solární baterie rychle degradovat, což může vést k přerušení funkčnosti vašeho solárního systému, pokud nemáte možnost baterie vyměnit.