zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Aplikovaná fotovoltaika

23.07.2009
Energie
Aplikovaná fotovoltaika
Aplikovaná fotovoltaika, jako jeden z obnovitelných zdrojů energie dostala „zelenou“ Směrnicí č.2001/77/ECC o podpoře výroby elektrické energie z OZE na vnitřním trhu Evropské unie s elektrickou energií.
Ve všech členských zemích EU je požadována jako alternativní či doplňující zdroj elektrické energie ...

Aplikovaná fotovoltaika je zpracována v řadě vědeckých i praktických publikací a její montáží se již zabývá řada subjektů nejen v ČR, ale podle Směrnice č.2001/77/ECC o podpoře výroby elektrické energie z OZE na vnitřním trhu Evropské unie s elektrickou energií je ve všech členských zemích EU požadována jako alternativní či doplňující zdroj elektrické energie.

V České republice byl do 06/2006 instalován výkon celkem 595kWp fotovoltaických (kWp = kilowatt peak, který je jednotkou výkonu solárního článku nebo panelu v bodě maximálního výkonu za standardních testovacích podmínek : 1000W/m² při AM 1,5 a teplotě 25°C.).
AM = air Mass = tloušťka atmosféry (množství vzduchu), kterou musí projít sluneční záření; pro podmínky Evropy = 1,5. Je-li slunce v nádhlavníku, je AM faktor roven jedné.

Cílem Směrnice č.2001/77/EU je dosažení procentního podílu na hrubé spotřebě elektrické energie v členských zemích EU k roku 2010 ve výši 21% a 572TWh/rok.
Např. v České republice je to 8% a 4,97TWh/rok. Ve Slovenské republice 31% a 8,82TWh/rok. Ve Švédsku 60% a 88TWh/rok. V Rakousku 78% a 43,57TWh/rok. V Německu 12,5% a 69,19TWh/rok. V Lotyšsku 49,3% a 3,21TWh/rok. V Itálii 25% a 72,59TWh/rok. V Polsku 7,5% a 11,02TWh/rok. Ve Francii 21% a 92,4TWh/rok. V Maďarsku 3,6% a 1,13TWh/rok. V Řecku 20,1% a 9,21TWh/rok. Vel.Británie 10% a 41,41TWh/r.

Fotovoltaické (PV) články
S monokrystalickými křemíkovými články bylo laboratorně dosaženo až 35% účinnosti. S polykrystalickými křemíkovými články 14% účinnosti a s prakticky používaným levným hydrogenizovaným amorfním (nekrystalickým) křemíkem 9% účinnosti.
Solární PV systémy pracují buď jako autonomní v místech kde není elektrická síť, nebo jako hybridní systémy s akumulátory, nebo jako systémy připojené k elektrické síti. PV článek tvoří velkoplošný PN přechod, jak ho známe u polovodičových diod. Napětí neztíženého PV článku je podobné jako u standardní diody mezi 0,50V až 0,65V. Velikost generovaného proudu závisí na aktivní ploše PV článku.

Často používané články tvaru P – S (pseudo-square) – čtvercové se zkosenými rohy, při délce hrany cca 10cm, s účinností 15% generují proud cca 3Amp. Pro zvýšení napětí a vyšší výkony se PV články zapojují pomocí sérioparalelního řazení do tzv. fotovoltaických modulů, nejčastěji o výkonu 100 až 150W.

Z hlediska efektivnosti a energetické návratnosti PV systémů, je třeba zdůraznit, že v současnosti je to jednoznačně správná cesta jak částečně nahradit distribuovanou drahou elektrickou energii. Při nynějších cenách vstupních materiálů a instalačních prací a životnosti PV systémů až 30 let je návratnost investic podle zdrojů EU do PV systémů v klimatických podmínkách střední Evropy mezi 3 až 8 roky, podle druhu, velikosti a umístění PV systémů.

V České republice se za jasného slunečního dne pohybuje naměřená sluneční energie na povrchu orientovaném kolmo na sluneční paprsky od 900W/m² do 1000W/m², převážně v infračervené oblasti vlnového spektra. Množství této energie však závisí na nadmořské výšce, znečištění atmosféry, počasí, druhu a hustotě mraků, poloze slunce na obloze během dne a roku (jeho výška nad obzorem), stínění okolními budovami, stromy apod. Dlouhodobě měřená průměrná délka slunečního svitu (léta 1961 až 1990) v některých místech České republiky v hodinách za rok :
Tábor – 1380, Klatovy – 1480, České Budějovice – 1580, Velké Meziříčí – 1590, Olomouc – 1605, Hradec Králové – 1610, Holešov – 1620, Praha – 1625, Brno – 1650, Velké Pavlovice – 1780, Kuchařovice u Znojma – 1800.

K měření sluneční energie se používají pyranometry. Jsou to přístroje, které porovnávají teplotu černého a bílého povrchu pod skleněným krytem. Rozdíl teplot je měřen sestavou termočlánků a je úměrný intenzitě dopadajícího slunečního záření. Sluneční záření je přeměněno na teplo a je tak zaručena nezávislost odezvy na vlnové délce slunečního záření.
Pozn. - měření slunečního záření provádí Český hydrometeorologický ústav, www.chmu.cz

Před instalací solárních a fotovoltaických systémů doporučuji ve stádiu projekční přípravy vždy použít údaje o místním naměřeném slunečním záření. Sluneční záření obsahuje všechny vlnové délky frekvenčního spektra a není orientováno jen jedním směrem.Vlnová délka slunečního světla se pohybuje mezi 30 až 300nm.Viditelné záření se pohybuje okolo 500nm. Vlnové délky kratší než 300nm jsou označeny jako ultrafialové (UV) záření a vlnové délky delší než 800nm jsou označeny jako infračervené-tepelné záření (IR). Oba druhy záření neprostupují sklem a jsou okem neviditelné. UV paprsky jsou za viditelnými fialovými paprsky (kratší) a IR paprsky jsou za viditelnými červenými paprsky (delší).

Síťové PV systémy tvoří:

  • PV moduly
  • měniče napětí (střídače), nejčastěji ze 24V stejnosměrného napětí na střídavé napětí 400/230V
  • elektroměry vyrobené elektrické energie
    Jsou to investiční zařízení, kdy je vyrobená PV elektrická energie prodávána do elektrické sítě za ceny podle výkupních tarifů, které v ČR stanovuje Energetický regulační úřad (ERÚ) se sídlem v Jihlavě.
    V ČR lze získat při vhodném umístění PV systému o výkonu 1kWp 850 až 1 100kWh za rok.

Integrované PV systémy na budovách tvoří:

  • PV moduly na střechách budov,
  • PV dvojskla, PV fasádní skla, PV střešní tašky, barevné PV články apod.
    V současné době existuje v nabídkách firem značné množství modulů netradičních konstrukcí
  • podle potřeby akumulátory a regulátory nabíjení akumulátorů

Ostrovní PV systémy tvoří:

  • PV moduly,
  • akumulátory - solární baterie - pro zajištění nepřetržitého provozu v době nedostatečného slunečního svitu (nyní se používá asi 95% olověných akumulátorů),
  • regulátory k dobíjení akumulátorů
    Ostrovní systémy jsou vhodné jako alternativa pro místa, kde není k dispozici elektrická rozvodná síť. Například kempy, karavany, dopravní značení, parkovací automaty, meteorologické stanice, jachty, plynové stanice mimo dosah zástavby, odlehlé budovy apod.

Spotřebitelská fotovoltaika:

  • solární kalkulačky, hodinky, nabíječky akumulátorů v mobilních telefonech, přenosných počítačích, hračkách, fotoaparátech apod.

Heliostaty tvoří: věžové konstrukce opatřené na vrcholu absorbérem paprsků odražených od skupiny (většinou pozemních) pohyblivých rovinných zrcadel, z nichž se každé samostatně během dne automaticky natáčí tak, aby paprsky od něho odražené dopadaly vždy na absorbér a soustřeďovaly se do ohniska věžové sluneční elektrárny, kde je umístěn parní generátor pro výrobu elektrické energie.

Ve Španělské Almerii je vybudována věžová sluneční elektrárna s věží vysokou 80m a polem 1300 zrcadlových heliostatů na ploše 12 000m². Zrcadla odráží sluneční paprsky do ohniska ve věži, kde je umístěn parní generátor s tepelným výkonem 7MW. Pára o teplotě 520°C pohání dvoustupňovou turbínu s generátorem el. proudu.

Jiný způsob konstrukce sluneční elektrárny používá roztavené soli v ohnisku věže. Roztavenou sůl je možné vyhřát až na 600°C. Do roztavené soli se „ukládá“ tepelná energie, která se využívá k výrobě vodní páry pro pohon turbíny o výkonu přes 10MW. Sůl postupně chladne a během noci nebo nedostatečného slunečního záření vydává akumulované teplo. Sůl tuhne až při 238°C

František Kosmák

http://elektrika.cz

Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Chystané akce
7
8. 2017
7-11.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Zahrada lesní MŠ Šárynka, Praha 6
14
8. 2017
14-18.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Zahrada lesní MŠ Šárynka, Praha 6
19
8. 2017
19-26.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Bílé Karpaty (hranice ČR/SR tábor Polana - Vrbovce/Javorník)
19
8. 2017
19-26.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
LTD Polana
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí