Fotovoltaice patří budoucnost

Na povrch Země dopadá sluneční energie v objemu 10 000krát překračujícím současnou světovou poptávku po energii: dopad slunečního svitu činí 3,8 milionu EJ za rok, zatímco světová poptávka či potřeba energie činí 400 EJ za rok. 37 % této světové poptávky , tedy 150 EJ za rok se používá k výrobě elektřiny (zhruba 16 000 TWh - údaj za rok 2001). Kdyby se veškerá takto vyrobená elektřina měla vyprodukovat prostřednictvím systémů fotovoltaiky (PV= photovoltaics) a přitom se takto mělo vyrobit jen velmi skromné kvantum proudu 100 kWh v přepočtu na 1 čtvereční metr za rok, bylo by k tomu zapotřebí plochy 160 tisíc km2 solárních kolektorů. Velká část této záchytné plochy by však mohla být umístěna na střechách a zdech budov či jiných objektů, např. skladišť nebo továrních hal, takže by nebyly nárokovány plochy pozemků ( i když v této souvislosti nelze zapomínat, že plocha zemské souše je 132 milionů km2). To je samozřejmě pouze teoretická úvaha. V praxi je zapotřebí brát v úvahu i to, že se slunečním zářením se dá počítat jenom ve dne a ne v noci, a že při posuzování kvanta slunečního svitu je nutno počítat v některých podnebních pásmech zeměkoule s velkým,i rozdíly mezi ročními obdobími. A rovněž by bylo zapotřebí zajistit velice rozsáhlé kapacity pro skladování energie ze zachyceného slunečního světla, aby bylo možno ji využívat v jakémkoliv momentu, kdy by toho bylo zapotřebí. MEZITITULEK: PV postupně nabývá na významu Dodávky energie v 21.století budou i nadále tvořeny mixem z různých zdrojů, mezi nimiž bude v krátkodobém až střednědobém výhledu dominovat fosilní paliva. Nicméně stále větší role bude připadat obnovitelným zdrojů,, a jak u fosilních, tak u obnovitelných zdrojů budou hrát větší roli stále dokonalejší a efektivnější technologie. Přínos PV bude sice v první fázi poměrně skromný, ale perspektivně získají velký vliv zvláště ve městech a ve vzdálených místech zeměkoule, přičemž je zde míněna vzdálenost od center průmyslu a výroby elektřiny klasickými způsoby. Nicméně už dnes hraje PV zásadní roli na řadě míst světa, byť jde o energetické systémy pouze v lokálních poměrech a měřítcích. - např. v zemědělských oblastech řady rozvojových zemí. Tam se už zajišťování elektřiny z PV co do nákladů vyrovnává se zásobováním proudem z baterií anebo s náklady na osvětlení pomocí kerosenu či petroleje. V domácnostech v rozvojových zemích dnes přijde používání petroleje či kerosenu na 6 až 12 dolarů za měsíc, což je dražší než používání PV. A navíc je konvenční elektrifikace venkova pro elektrárenské společnosti v rozvojových zemích je finančně nezajímavá: stavba linek elektrického vedení hodně stojí, a přitom odběr elektřiny na venkově je poměrně malý. V případě využívání energie Slunce je tomu pochopitelně jinak. Dnes už v rozvojových zemích využívá dobrodiní energie získávané ze Slunce více než 1 miliarda domácností. Pokud jde o Evropu, 70 % energie se spotřebovává ve městech, a až 40 % se jí na starém kontinentu spotřebovává v budovách resp. halách. V případě budov či objektů se počítá s tím, že díky PV se dají nároky na konvenční zdroje elektřiny, osvětlování a vytápění redukovat o 50 %. A velkým přínosem je bezpochyby i to, že elektřina získávaná z PV neznečišťuje životní prostředí . MEZITITULEK: Boom od počátku 90. let Solární systémy byly ještě poměrně nedávno považovány za okrajovou a poněkud exotickou energetickou technologii. Avšak v 90. letech minulého století už tomu bylo jinak. Celková instalovaná kapacita PV systémů na světě byla koncem roku 2002 téměř 2 GW. V roce 2020 to už může být podle prognózy experta Erika Lysena, ředitele CER - Centra pro výzkum energie v Utrechtu a člena grémia ředitelů tzv. Solar Development Foundation, až 207 GW. To může znamenat, že PV poskytne jedné miliardě lidí na zeměkouli elektrický proud a že se vytvoří průmyslové odvětví poskytující práci až dvěma milionům osob - za předpokladu, že se udrží předpokládané cenové relace, že vznikne dobrá průmyslová kooperace a že se podaří uvést do chodu náležité finanční mechanismy, které napomohou k udržitelnému růstu. MEZITITULEK: Trh PV systémů : 2 miliardy dolarů Výroba a dodávky PV systémů v roce 2001 měly objem 390 MW, ale koncem roku 2002 už to bylo 500 MW. Dne se objem trhu PV zařízení na světě oceňuje na více než 2 miliardy dolarů ročně, a v roce 2010 by to mělo být více než 10 mld.USD. Největšími výrobci těchto systémů jsou BP Amoco, Shell, Kyocera, Mitsubishi, Sanyo a Shard. Kumulovaná kapacita PV systémů instalovaných na celém světe koncem loňského roku byla odhadnuta na více než 2000 MW. Počítá se s tím, že poměrně rychle se náklady na výrobu elektřiny v PV systémech mají snížit až k úrovni dosahované u proudu vyráběného z konvenčních energetických zdrojů. V letech 1990-2000 se kapacita PV systémů vyráběných průmyslem zvyšovala průměrně o 20 % ročně, a od roku 1997 to bylo přes 30 % ročně. Tento trend pokračuje i v současné době. Největším projektem PV je zatím systém instalovaný na střeše pavilonu na výstavišti mezinárodního zahradnického veletrhu Floriade v Nizozemsku. Jeho kapacita je 2,3 MW. Zařízení postavila firma Nuon Energy Company. MEZITITULEK: Každé zdvojnásobení kapacity snižuje náklady o pětinu Pokud jde o procentové snížení nákladů resp. cena při zvyšování souhrnné instalované PV kapacity, pak při každém, zdvojnásobení této kapacity činí toto snížení 18 - 22 % . Příklad: Jestliže při instalování PV systému 1000 MW byla průměrná cena takovéhoto systému 5 EUR/W, pak jestliže se celková kapacita systému zvedne na 2000 MW, cena klesne na 4 EUR/W, a při dosažení kapacity 4000 MW to je už jen 3,20 EUR/W. Jde tu o dlouhodobý trend, u něhož jsou možné odchylky nahoru i dolů. Podle analýz banky Bank Sarasin v Basileji připadá na každý 1 milion dolarů investovaný do výroby PV systémů 17 nových stálých pracovních míst, zatímco v sektoru ropy a plynu je tom jenom 1,5 pracovního místa. Asociace VDI (Svaz německých inženýrů) v SRN odhaduje, že v roce 2010 bude sektor PV na světě zaměstnávat 300 tisíc lidí. Organizace EPIA (European PV Industry Association) odhaduje, že v rozmezí let 2000-2010 na každý 1 MW vznikne 20 nových míst ve výrobě a 30 míst v oboru instalace, prodeje a služeb týkajících se solární elektřiny. MEZITITULEK: Jaký bude solární článek v nedaleké budoucnosti? Dnes vyráběné a instalované solární články resp. PV systémy se vyznačují stále lepším poměrem výkonu vůči ceně a lepším řešením mechanismů pohlcování slunečního světla, jeho transformace v jinou formu energie, stále dokonalejší pasivací, optimální metalizací atd. Co ale bude následovat dále? Zatím se stále pracuje s článkem na bázi křemíkových krystalů, protože jeho možnosti ještě zdaleka nejsou vyčerpány. Pokud jde o následnou fázi, většina odborníků je toho názoru, že na řadu přijde tzv. tenkovrstvový křemíkový článek (thin-film cell), a že se může objevit více článků, které budou vhodné pro různé druhy aplikací. Uvažuje se o amorfním křemíku, organickém materiálu a o speciálních druzích progresivní keramiky. Některé firmy se v tomto smyslu připravují na řešení \"roll-to-roll\", což znamená, že články budou připevněny (např. nalepením) na flexibilním nosném materiálu. Jiné firmy uvažují o koncepci \"PV-paint\", což znamená, že článek by byl tvořen formou nátěru na nosném materiálu, tedy z vzhledově či fyzikálně by šlo o podobné řešení jako když se natírá nějaký materiál barvou. Společné těmto i jiným směrům vývoje solárních článků je to,že usilují o co nejnižší finanční nákladnost novinek, o splnění kritérií udržitelnosti (z ekologického pohledu), a také o recyklovatelnost těchto zařízení po ukončení doby jejich životnosti. Velmi důležitým kritériem, daným předem, je návratnost investic do vývoje a výroby novinek do 2 let (u současných systémů se totiž zatím počítá s návratností do 3 až 5 let). MEZITITULEK: PV jako součást energetické politiky PV se prosazuje stále více jako důležitá součást energetické politiky a ekonomicko-technických prognóz států, hlavně pak zemí s rozsáhlým, a vyspělým průmyslem a vysokou spotřebou energetických zdrojů: Podle záměrů MITI - Ministerstva pro průmysl a obchod v Japonsku se v této zemi má do roku 2010 instalovat 4,82 GW kapacit PV. JEPA - Japonská asociace fotovoltaické energie loni uveřejnila svůj scénář nazvaný \" Soběstačná udržitelná fotovoltaická průmyslová vize\", podle něhož se pak plánovaná kapacita má do roku 2030 zvýšit na 82,8 GW. Cena 3kW systému PV by měla klesnout z 2,5 USD za 1 W na 1,7 USD. [*] Cílem EU je instalovat do roku 2010 aspoň 3 GW systémů PV. Již zmíněná EPIA tvrdí, že tohoto cíle lze dosáhnout za předpokladu, že ceny PV modulů se sníží pod 2 EUR/W [*] Materiál nazvaný \"PV Roadmap for the Netherlands\" uvádí, že pokud se v Nizozemsku podaří snížit výrobní náklady křemíku používaného pro solární panely, mohla by cena panelu klesnout na hladinu 1 EUR/W. [*] V SRN platí od 1. ledna 2000 zákon o obnovitelné energii. Podle něho jsou majitelé PV systémů napojených na elektrárenskou síť zvýhodněni částkou 0,51 EUR ( do konce roku 2001 to bylo 0,99 EUR) za každou 1 vyrobenou kWh, a to během celé životnosti daného PV systému. Během této doby se úhrada postupně snižuje, nicméně podpora ze strany státu bude zachována až do toho okamžiku, kdy bude dosaženo celkové instalované kapacity 1000 MW ( původně to bylo 350 MW, ale tato hranice byla v polovině roku 2002 zvýšena). Nepochybně tu jde o silný stimul pro přeorientování se na PV. Co je BIPV? Tato zkratka znamená \"Building-integrated PV\", což PV systémy propojené s místní distribuční energetickou sítí. Trh BIPV v zemích OERCD roste tempem 17 % ročně, a v Evropě je to ještě rychleji, a to o 33 % ročně v průměru v posledních letech. Pokud jde o evropské aplikace BIPV, je zajímavý program EU s názvem ALTENER, v jehož průběhu se mají pořídit střešní solární kolektory s celkovým výkonem 620 GW. ZDROJ: TECHNIK