Craig Morfia, překlad Ján Struška

Kdo zaslechne slovo solární energie, myslí pravděpodobně především na solární články, které je stále častěji vidět na německých střechách: fotovoltaika (PV) se stala nepochybně nositelem nadějí pro solární energii; expert na energetiku Hermann Scheer (poslanec za SPD) prohlásil světu: „Fotovoltaika je nejnadějnější oblastí v celém spektru obnovitelných energií a to celosvětově“. PV nabízí čistý elektrický proud na místě, kdekoliv, i bez připojení na rozvodnou síť, ve všech velikostech – od malých článků pro napájení kapesních kalkulaček, až po velké fotovoltaické elektrárny (5MW_p výkonu), kterou v této době staví Geosol v Sasku [2].

Fotovoltaika – vlajková loď obnovitelných energií

Je ale PV-elektrárna smysluplná právě v Sasku, kde Slunce svítí naplno jen zřídka? Není to zase mrhání penězi daňových poplatníků a rudo-zelený mozkový výplod? Neměla by se raději obrovská PV-elektrárna instalovat na Sahaře, nebo minimálně ve Španělsku, kde Slunce září častěji a vydatněji? A není fotovoltailka sama o sobě nevýslovně drahá?

Solární energie se uplatňuje v mnoha variantách i bez elektřiny, např. v solárním vařiči se energie Slunce koncentruje na hrnec, v němž je připravováno jídlo, solární energie suší také po praní pověšené prádlo. A konečně – pokud se získává elektřina pomocí solární energie, nemusí to být neodvratně jen pomocí fotovoltaiky. Největší solární elektrárnou na světě je dosud solárně-termická elektrárna na pobřeží u Kramer Junction v Kalifornii [4], kde je solární teplo koncentrováno do kolektorů v parabolických žlabech, určených k pohonu parní turbíny (podobnou elektrárnou v Evropě je spanělská Plataforma solar de Almeria, sestávající z 5 soustav, každá o výkonu 30 MW, tedy o celkem asi 30 krát větším špičkovém výkonu než je očekáván u PV-elektrárny v Sasku.

A zatímco v Kramer Junction může být jedna kilowatthodina produkována za asi

12 centů (Euro), bude – dle sdělení Gero Holmanna z Geosolu Lipsko – stát kilowatthodina z fotovoltaické elektrárny dobrých 41 centů, tedy stále ještě asi o 10 % pod 45,7centu €, které stanovuje EEG-zákon (Erneubaren Energie Gesetz). Projekt má nejlépe vyhovovat privátním investorům. Výrobní náklady na proud v drážďanské PV-elektrárně jsou tolik nižší pod hodnocením dle zákona EEG proto, že nízká je i pořizovací cena pozemku pro elektrárnu,

která stojí na místě bývalého závodu na úpravu hnědého uhlí. Mimoto patří tento

region k nejlépe osluněným v nových německých zemích; globální záření zde odpovídá asi severnímu Bavorsku.

Jinou možnost představuje nový projekt v Rostoku: Deponie u přístavu [7], kde budou na bývalých haldách skládky odpadů instalovány volně stojící soustavy, sledující Slunce. Takové soustavy (otáčející se za Sluncem) jsou drahé, ale produkují o dobrých 35 % více proudu, než soustavy nepohyblivé, jejichž sklon a orientace k Slunci jsou nanejvýš suboptimální. Zvláštnost naváděných PV-soustav s výkonem 300 kW_p v Rostoku: jsou řízeny podle světelnosti, nikoliv podle denního času,čímž se dosahuje o něco lepších výnosů

Günter Schmarje z firmy Küstensolar (*Pobřežní solar) odhaduje, že jen v oblasti Mecklenburg-Vorpommern (*kam náleží i Rostock) se nachází na 1 200 takových deponií, které nejsou toho času k ničemu využívány, takže pozemky jsou prakticky k dispozici zdarma. Schmarje doufá, že pořizovací náklady na proud dle jeho projektu se budou pohybovat o zhruba 10 % níže, než limituje zákon EEG - což bude výhodné pro privátní investory - pokud budou sliby dodrženy!

Náklady na výrobu proudu

Vyplatí se fotovoltaika jen proto, že je tak vysoko hodnocena? Nebylo by lepší sázet na nyní již mnohem levnější solárně-tepelnou techniku (Solarthermie). Odpověď na tuto otázku ukazuje na zvláštní přednost fotovoltraiky: zatím co solárně termické a všechny ostatní elektrárny potřebují svá vlastní stanoviště a musí být velké (nová solárně-termická elektrárna [8] v Arizoně platí svým výkonem 1 MW za malou!), mohou být PV-elektrárny do stávajících (stavebních) struktur a na poptávku přizpůsobeny požadavkům architekta a investora a přinášet tak další užitek.

V těchto měsících staví firma Phönix Sonnenstrom AG [9] fotovoltaickou soustavu jako protihlukovou bariéru na traťové lince u Vaterstetten. Počítá se se špičkovou kapacitou 180 kW. To znamená, že proud bude vyráběn tam, kde bude spotřebován a zařízení se nemusí stavět na zvlášť vybraném a vykoupeném pozemku. To šetří také náklady, protože náklady na rozvod a transformaci budou minimalizovámy. Veřejné rozvodné sítě nemusí být vůbec stavěny tam, kde se na mnohých střechách PVnachází, takže i veřejné sítě mohou být celkově odlehčeny, čímž se šetří další náklady, protože rozvodná síť spolkne 6 centů na kilowatthodinu z těch 18 centů, které německého spotřebitele 1kWh stojí [10].

Fotovoltaické soustavy nemusí být umístěny jenom na střechách; mohou (nahradit střešní tašky) ale i na fasádách. V takovém případě se šetří nejen náklady na zastavěný pozemek, a něco nákladů na rozvody, ale podle okolností i část nákladů na krytinu střechy nebo materiál pro obložení fasády. Na representačních budovách bývají často používány velmi drahé fasádní obklady, jako např. bronzové obklady pro novou kancelářskou budovu ve Westminsteru [11] za cca 10 000 €/m². Fotovoltaická fasáda by přitom stála zlomek této ceny – kolem 800 €/m² a přitom by mohla vypadat neméně impozantně. V takových případech není proud, získaný z fasády drahý, ale je prakticky zdarma.

V lednu roku 2003 uspořádala proto energetická agentura země NRW konferenci pod názvem „Proud namísto mramoru“. Architekt Ingo B. Hagemann, autor knihy Gebäudeintegrierte Photovoltaik [12] sdělil časopisu Telepolis, že by bylo ztěží možné vyčíslit všechny úspory nákladů. Jak ukazuje příklad kancelářské budovy Modehaus Zara [13], využitím fotovoltaiky se nahradila mnohem tlustší vrstva fasády, což pomohlo poněkud zvětšit kancelářské prostory, ale hlavně – budova má impozantní vzhled – budova firmy pro tvorbu módy je sama o sobě „sexy“, což vtisklo architektuře nové, dosud nevyužívané možnosti. Toto není možno vyčíslit finančně.

Základní hodnocení jedné kWh z fotovoltaiky činí po novelizaci zákona EEG

45,7 centu, to ale platí pro volně stojící soustavy, jako je právě ta u Lipska. Proto je z výše uváděných důvodů rozumnější integrovat fotovoltaiku do stávajících stavebních struktur, mezi které patří i protihlukové zábrany, pro které EEG stanovil předem pro soustavy s výkonem nad 30 kW úhradu 57,4 centu za kWh. A pokud budou tyto soustavy umístěny na fasádách, přinese každý m² dodatečných 5 centů Euro navíc. Zhodnocení se tedy nachází podle velikosti a umístění soustavy mezi 45,7 a 62,4 centu/kWh a je degresivní. To znamená, že podpora státu za nově instalované soustavy léty klesá (ale zůstává konstantní po dobu 20 let nad hladinou v roce její instalace), protože náklady na moduly - díky stupňované výrobě a vývoji technologie mají přece také klesat.

Podle IEA-studie Potenciál pro fotovoltaiku integrovanou do budov[16] z roku 2002 může fotovoltaika integrovaná do stávajících budov pokrýt podle různých zemí 14 až 58 % současné výroby elektrického proudu. V Německu se nachází tento potenciál lehce nad 30 %. A těchto 30 % by mohlo být vyrobeno tehdy, kdy je poptávka nejvyšší. Tento potenciál se nevztahuje na všechny fotovoltaické soustavy (např. na volně postavené PV- elektrárny, ale jen na soustavy, integrované do střech a fasád. Mimoto nejsou brány v úvahu vzdálenosti rozvodných sítí. Potenciál všech fotovoltaických soustav je tedy mnohem vyšší. A co ještě ukazuje graf? Že dnes vedoucí země – Japonsko a Německo, nejsou právě ty s největším potenciálem. Ale Japonsko a Německo by mohly PV moduly do slunečných zemí, jako jsou Austrálie, USA a Španělsko prodávat.

Graf: Potenciální podíl vybraných zemí na pokrytí celkové potřeby proudu fotovoltaikou, integrovanou do budov

Podle studie IEA - Mezinárodní energetické agentury Potential for Building–Integrated Photovoltaics [16] se nachází potenciál Německa v každém případě mírně nad 30 %. A těchto 30 % elektřiny by mohlo být vyráběno právě v době její největší potřeby (největší poptávky). Zákon EEG by mohl nabídnout největší zhodnocení fotovoltaiky na světě. V Luxembursku se dostane 60 centů za každou kWh z fotovoltaické soustavy, ale stát přebírá také díl pořizovacích nákladů. Pro srovnání: ve francouzském programu „Modré budovy“ („batiments bleus“) vychází kWh z fotovoltaiky na 14,8 centu, ale dvojnásobek v departmentu Überssee. V USA se používá postup net metering [17], při němž běží prostě elektroměr opačným směrem, pokud se více proudu vyrobí, než spotřebuje. Jinak řečeno: za kilowatthodinu dostane spotřebitel právě tolik, kolik za ni jinak platí.

V praxi to vše vyhlíží mnohem hůře, protože mnozí američtí dodavatelé energie neplatí za „přebytečný“ proud plnou cenu (když výrobce proudu více dodá než sám spotřebuje - počítají se celoroční dodávky a odběry), ale sráží z ceny náklady na sítě, pokud vůbec nadbytečný proud dodavateli zhodnotí. Není divu, že Evropská unie (24 % světového trhu) a Japonsko (44 % světového trhu) mají pro fotovoltaiku podobné podpůrné programy, zatímco USA (dnes ještě 22 % světového trhu), i když před nedávnem byly v oboru číslem jedna, dnes zaostávají. V posledních deseti letech fotovoltaická branže v EU rostla o 30 % ročně a dle mínění evropské komise by mohla [18] předhonit i Japonsko. Dle mínění autora tohoto článku se stává Německo ve fotovoltaice světově hnací silou.

Pod mraky?

Ale má to vůbec smysl, aby mělo Německo takové ambice? Zde musí znít odpověď ANO, neboť nesmí být něco přehlíženo. Sluneční záření je zdarma, fotovoltaické soustavy nikoliv, Španělsko může mít slunce, ale když se Německo odhodlá k náskoku a bude vyrábět více těch nejlepších soustav, stane se tuzemský fotovoltaický průmysl exportním šlágrem. Pak bude snad Španělsko produkovat více solárního proudu, ale Německo více solárních soustav. Mimoto nemá Německo žádnou možnost volby, protože nemá jen málo slunce, ale i relativně málo větru (na rozdíl od např. Velké Británie) k tomu ještě méně ropy a žádné konkurence schopné uhlí. Přitom bývá často přehlíženo, že PV-soustavy pracují optimálně zpravidla při 25 ^oC, účinnost modulu je při 25 ^oC např. v Mexiko City dvojnásobná oproti Stuttgartu vzhledem k silnějšímu slunečnímu záření, ale modul se může volně rozehřát v letním slunci na daleko přes 70^oC. Podle Klause Kiefera z Frauenhoferova Institutu pro solární systémy ISE obnáší pokles účinnosti kolem 0,4 % na stupeň Kelvina u polykrystalického a monokrystalického křemíku od teploty nad 25 ^oC. Chladnější teploty v Německu tedy kompenzují poněkud slabší záření, takže výtěžky v Mexiku nejsou prakticky dvakrát tak velké. Frauenhoferův Institut ISE odhaduje, že náklady na fotovoltaický proud nejsou na rovníku nižší o více než 10 % oproti Německu, pokud se započítají systémové komponenty, jako jsou střídače napětí a baterie pro časově vzdálenější uplatnění.

Mimoto by nemělo žádný smysl stavět obrovské soustavy ve Španělsku a již vůbec ne na Sahaře proto, aby se tyto procentní body vyrovnaly. V době, kdy nejsou v dohledu žádné supravodiče a tedy ztráty přivaděče by byly příliš vysoké, ale i kdyby takové vodiče byly do deseti let k dispozici, bylo by fatální pouštět energetickou soběstačnost Německa z rukou. Při politické krizi nebo sabotáži může být takové vedení zničeno nebo po částech ochromeno. Ale když bude mít každý dům PV na střeše nebo na fasádě, budou stožáry vysokého napětí zbytečné a každý spotřebitel bude chráněn před destabilitazací následkem poruchy nebo zničením velkých elektráren (klíčové slovo: decentrální rozvod proudu). Když tedy Německo investuje do fotovoltaiky nyní, je na dohled i budoucnost jako slunečná.

Poznámka:

Craig Morris překládá v oboru energie, techniky a financí při organizaci Petite Planéte [19].

Pramen:

Craig Morris: Warun das bewölkte Deutschlad zu einem PV Boom auslösen kann

17.05.2004, Telepolis-Technology Rewiew, s. 1.

Odkazy:

[1] www.welt.de

[2] www.geosol-berlin.de

[3] http://www_solar-papillon.com/

[4] http://www.395.com//index_shtml?/kramerjunctiontablei

[5] www.volker-quaschning.de

[6] www.psa.es