Slunce neposílá žádné faktury

Od přímého radiačního ohřevu vody v primitivních černých sudech a v černých hadicích stočených na poklopech vodních cisteren se dospělo k dnešním promyšleným systémům získávání, skladování a využívání tepla radiací, konvekcí a kondukcí v solárních kolektorech a přeměnou sluneční energie na elektrický proud ve fotovoltaických systémech.

Fotovoltaický panel v dnešní nejjednodušší podobě sestává z trojvrstvých článků amorfního křemíku, který má v našich podmínkách výtěžnost asi od 850 do 1100 kWh/kWp za rok, když podle lokality dopadne na 1 m2 vodorovné plochy zhruba 950 až 1340 kWh energie. Počet aktivních slunečních hodin v roce se pohybuje podle ČHMÚ v rozmezí 1331 až 1844, z jiných pramenů dosahuje dokonce 2100 hodin.

VŠE ŘÍZENO AUTOMATIKOU

Dnešní systémy jsou zcela samostatné a nepotřebují žádnou obsluhu. Panely jsou vybaveny automatikou mikroprocesorů k řízení síťového střídače. Dokonalý střídač firmy SMA v beztransformátorovém provedení se nabízí ve třech výkonových třídách a dodává se s integrovaným DC výkonovým odpínačem ESS. Standardně je montuje společnost KOROWATT, která již dodala rozsáhlé elektrárny na střechách. Vlastní FV panely s hermetickým zapouzdřením solárních článků musí zajišťovat dostatečnou mechanickou a klimatickou odolnost (např. vůči vichřici, krupobití, mrazu). V rozmanitých konstrukcích solárních panelů nalezneme nejčastěji speciální kalené sklo, které odolává i silnému krupobití.

Na českém trhu již působí také řada českých firem, které dodávají fotovoltaické panely a na klíč celé soustavy vytápění objektů včetně instalace. Tyto systémy fungují rovněž zcela automaticky v propojení s veřejnou elektrorozvodnou sítí.

Společnost SOLEG je výhradním dovozcem špičkových německých značek SolarWorld a Sovello, skandinávské značky Rec Solar a strategickým partnerem německé značky Schott.

Hodonínská firma SolarPower nabízí pět typů fotovoltaických panelů a devět typů sestav solárních elektráren s výkonem od 1,64 kWp až do 46,74 kWp. Fotovoltaické panely KIOTO KPV 185 PE až 205 PE, vyráběné v Rakousku, splňují s předstihem požadavky EU. Dodávají se v rámu z hliníkové slitiny v rozměrech 1507 x 992 x 33 mm a s připojovací krabicí.

Dalším dodavatelem je společnost SUNkrystal v Novém Městě nad Metují, která zajišťuje kompletní elektrárny a systémy pro budovy a drobné stavby s instalací fotovoltaických panelů na střechy. Jejich výstupní výkon je až o 10 procent vyšší než u běžných panelů a přináší návratnost investice již za 6 až 7 let.

ZISK GARANTOVANÝ STÁTEM

Nemluvě o nesporných ekologických přínosech plynou výnosy z malých slunečních elektráren na střeše přímo do domácností i do kapes majitelů rodinných domů. Je to důsledek zákona č. 180/05 Sb., z něhož vyplývá povinnost pro provozovatele přenosové nebo distribuční soustavy připojit fotovoltaický systém a veškerou vyrobenou elektřinu (na kterou se vztahuje podpora) vykoupit. Výkup nyní probíhá za cenu 14 Kč, určenou Energetickým regulačním úřadem, zatímco za elektřinu z větru se dostane jen 2,40 Kč. Státu však začíná dělat podpora sluneční energie problémy, jelikož výkupní cena sluneční energie v některých oblastech ekonomicky vede k prodražování elektřiny, pokud se objeví nutnost posilování vedení. Podle platných pravidel však nesmí Energetický regulační úřad snížit výkupní cenu elektřiny z obnovitelných zdrojů více než o pět procent za rok. Investoři solárních elektráren se proto snaží dokončit co nejvíc projektů ještě letos nebo příští rok. Jen v tomto roce chtějí spustit solární parky o celkovém výkonu kolem 200 megawattů, což je více než trojnásobek toho, co bylo dosud postaveno.

Tato technologie vede k začleňování fotovoltaických systémů do střech a fasád a významně přispívá k modernímu vzhledu budov a ke snížení nákladů na jejich instalaci. Solární panel v mnoha různých podobách inspiroval architekty a konstruktéry ke zcela novým a často atraktivním řešením a ovlivnil dokonce celé koncepce budov. Střechy přestávají stačit a došlo i na fasády. Část běžné energetické spotřeby je budova schopná krýt z vlastní produkované energie. Slibné je také využití na oknech, kde kromě získané energie může solární panel přispět i k regulaci světelných podmínek a k odfiltrování UV záření. Pro tyto aplikace se zkoušejí tzv. tenkovrstvé solární články z velmi tenkých vrstev amorfního křemíku nebo dalších exotických materiálů, jako je CdTe.

NEOMEZENÝ POTENCIÁL RŮSTU

Po objevu polovodivých polymerů se podařilo využít tzv. fullerenů k tisku na PET fólie. Společnost Konarka technologies zavedla výrobu tištěných elastických fólií Power Plastic. Účinnost se zvyšuje nanotechnologií nanášeným směsným "inkoustem" s obsahem Cu, In, Ga a Se. Do panelů Nanosolar z polymerového podkladu se implantují PIN diody z amorfního křemíku. Až o třetinu vyšší účinnost, zejména při zatažené obloze, mají články Uni-Solar s trojicí polovodičových přechodů na nosné nerezavějící oceli, snášenlivé s asfaltovými nátěry střech. Poslední novinkou jsou solární panely H-AS s ještě slabší vrstvou polymorfního křemíku. Nahrazení nanočástic nanovlákny vede k lepší propustnosti dopadajícího světla a obrovský měrný povrch materiálu snižuje ztráty při přenosu elektronů skrze unikátní strukturu nanovláken.

Jedna z nejslibnějších technologií pro solární články je založena na využití oxidu titaničitého (TiO2). Tento typ článku pracuje na velmi zajímavém konceptu obarvení TiO2 vhodným barvivem a principu podobnému procesu fotosyntézy v přírodě. Při poměrně úzké oblasti světelného spektra slunečního záření se totiž současné polovodičové články nemohou rovnat 40% účinnosti rostlinné fotosyntézy. Řada vědců se pokouší zvýšit účinnost konverze sluneční energie na energii elektrickou. Velikost povrchu TiO2 ovlivňuje množství barviva napojeného na jeho povrch. Nyní firma Elmarco dokončuje vývoj nového typu solárního článku na bázi nanovláken z TiO2 s velkým měrným povrchem a specifickými polovodičovými vlastnostmi. Tato nanovlákna lze vyrobit pomocí technologie Nanospider(tm) firmy Elmarco. Užívá se unikátní technologie elektrospinningu, která je jedním z výsledků práce vědců na Technické univerzitě v Liberci. Tato metoda se hodí nejen k výrobě celé škály polymerních nanovláken, ale i nanovláken z anorganických materiálů. Podstatou je nahrazení nanočástic nanovlákny s důsledkem zlepšení účinnosti konverze solární energie na energii elektrickou, přičemž hlavním důvodem tohoto zdokonalení je lepší propustnost dopadajícího světla při zachování obrovského měrného povrchu materiálu a snížení ztrát při přenosu elektronů skrz unikátní strukturu nanovláken. Takový solární článek má sice o něco menší účinnost (kolem 10 %) než klasické křemíkové solární články při plném slunečním osvětlení, ale jeho výroba je velmi racionální.

AUTOR: Ing. Vlastimil Šorm


Je podpora na místě?

Na srovnání výkupní ceny fotovoltaiky a solární energie lze ukázat, co dokáže v ČR ekologický lobbing: pokud z 1 m2 fotovoltaiky lze získat ročně 170 kWh elektrické energie a stát její výkup dotuje 13,40 Kč/kWh, dosáhne roční úspory 2278 Kč/m2. A tuto výkupní cenu za 1 kWh stát garantuje 20 let! ČEZ občanům prodává 1 kWh za 4,60 Kč a ještě si v tom kalkuluje od všech "zelený halíř" za každou 1 kWh, právě pro státní podporu fotovoltaiky.

Ze solárního systému se získá za rok 2,5 GJ/m2 tepla, takže při ceně 600 Kč/GJ činí roční úspora 1500 Kč. Když se však převede 2,5 GJ tepla na elektrický ekvivalent, což je 2,5 x 278 = 695 kWh, získáme při stejné dotační ceně, jakou má fotovoltaika (13,40 Kč/kWh), roční zisk z 1 m2 solární plochy 695 x 13,40 = 9313 Kč. Přesto, že solární energetika přináší z 1 m2 plochy vyšší energetické zisky ve srovnání s fotovoltaikou a při srovnatelné výkupní ceně s fotovoltaikou vyšší roční úspory o 7035 Kč z 1 m2 solární plochy, preferuje stát výhradně rozvoj fotovoltaiky.

V ČR je v panelových domech s rovnou střechou přibližně 1 200 000 bytů. Představuje to prostor pro vybudování 1,8 - 2,4 milionu m2 solárních ploch a roční úsporu minimálně pěti milionů GJ tepla.

Při současné ceně tepla 600 Kč/GJ lze v rámci ČR dosáhnout instalací solárních kolektorů na panelových domech roční finanční úsporu tří miliard korun. Výhledově s růstem cen energií budou tyto úspory větší.