Množství slunečního světla, které zasáhne zemský povrch za hodinu a půl, je dost na to, aby zvládlo spotřebu energie celého světa po celý rok. Solární technologie přeměňují sluneční světlo na elektrickou energii buď prostřednictvím fotovoltaických (PV) panelů, nebo prostřednictvím zrcadel, která koncentrují sluneční záření.
Fotovoltaika aneb jak vše funguje
Sluneční energie je přeměňována přímo v energii elektrickou v průběhu fotovoltaického jevu, kdy při dopadu slunečního záření na povrch světlo citlivého fotovoltaického článku dochází k emitaci elektronů. Vzniklý stejnosměrný elektrický proud může být použit k dobíjení akumulátorů, k napájení spotřebičů, anebo může být po nastřídání dodáván do veřejné distribuční sítě.
Fotovoltaické moduly
Základem fotovoltaického systému jsou fotovoltaické (FV) články seskupené do FV modulů různých velikostí a výkonů.
V současné době jsou nejvíce rozšířené křemíkové FV moduly. Různým zpracováním křemíku lze vyrobit monokrystalické, polykrystalické a amorfní fotovoltaické články.
Rozdíl mezi monokrystalickým a polykrystalickým článkem je především vizuální. Monokrystalická buňka je černá ve tvaru osmiúhelníku. Polykrystalická buňka je modře zbarvená ve tvaru čtverce.
Monokrystalické buňky jsou více účinné než polykrystalické, ale využití plochy modulu není vzhledem k tvaru tak dokonalé – v konečném výsledku jsou oba typy modulů výkonově obdobné. Účinnost polykrystalických modulů je 12-14%. Účinnost monokrystalických modulů je 12-16%. Cena a životnost jsou stejné.
Amorfní křemík je v tenké vrstvě nanesen na sklo nebo fólii. Účinnost amorfních članků je 8-9%. Pro dosažení daného výkonu je potřeba 2,5x větší plochy, než kolik by bylo potřeba při použití mono nebo polykrystalických modulů. Celoroční výnos je ovšem o 10% vyšší!
Fotovoltaické moduly je vhodné v naší zeměpisné šířce orientovat směrem na jih (+/-15°) pod úhlem sklonu přibližně 30°. Důležitý je i výběr lokality umístění FV systému s co možná největší roční svítivostí. Jeden kilowatt instalovaného výkonu krystalické technologie vyprodukuje v průměru patnácti let cca 900 kWh za jeden rok.
Druhy článků
V současné době jsou nejvíce rozšířené křemíkové FV moduly. Různým zpracováním křemíku lze vyrobit monokrystalické, polykrystalické a amorfní fotovoltaické články.
Jaký je jejich rozdíl?
Rozdíl mezi monokrystalickým a polykrystalickým článkem je především vizuální. Monokrystalická buňka je černá ve tvaru osmiúhelníku. Polykrystalická buňka je modře zbarvená ve tvaru čtverce. Monokrystalické buňky jsou více účinné než polykrystalické, ale využití plochy modulu není vzhledem k tvaru tak dokonalé – v konečném výsledku jsou oba typy modulů výkonově obdobné. Účinnost polykrystalických modulů je 12-14%. Účinnost monokrystalických modulů je 12-16%.
Novým druhem jsou články z amorfního křemíku, který je v tenké vrstvě nanesen na sklo nebo fólii. Účinnost amorfních článků je 8-9%. Pro dosažení daného výkonu je potřeba 2,5x větší plochy, než kolik by bylo potřeba při použití mono nebo polykrystalických modulů. Celoroční výnos je ovšem o 10% vyšší!
Fotovoltaické moduly je vhodné v naší zeměpisné šířce orientovat směrem na jih (+/-15°) pod úhlem sklonu přibližně 30-40° dle typu panelu. Důležitý je i výběr lokality umístění FV systému s co možná největší roční svítivostí. Jeden kilowatt instalovaného výkonu krystalické technologie vyprodukuje v průměru patnácti let cca 900-1100 kWh za jeden rok.
Střídače
Stejnosměrný proud vyrobený ve fotovoltaických (FV) modulech je pro dodávku do distribuční sítě třeba přeměnit na proud střídavý předepsaných parametrů (230 V / 400 V, 50 Hz) v měniči napětí – střídači.
Střídače námi nabízené dosahují max. účinnosti až 96,3%. EU účinnost, tj. účinnost při částečném zatížení, dosahuje hodnot od 93,2 – 94,8%.
Vysoké účinnosti lze dosáhnout:
– odstraněním transformátoru s následným snížením tepelných ztrát
– užitím zařízení pro sledování bodu maximálního výkonu (MPP), které změnou vstupního odporu zajišťuje optimální chod střídače.
Přifázování střídače k síti je plně automatizováno stejně jako odepínání v případě poruchy sítě nebo odstavení FV systému.
Sledování sítě se provádí:
– měřením napětí všech tří fází, které umožňuje stabilní provoz FV systému.
– měřením impedance jedné fáze (ENS), které je citlivé na kolísání sítě, což v důsledku může vést k nechtěným odpojením FV systému.
Střídače s transformátorem je vhodné použít v nízkonapěťových FV systémech osazených amorfními fotovoltaickými moduly.
Dlouhá životnost střídačů je dána mimo jiné i speciálním konstrukčním řešením chlazení přirozenou cirkulací vzduchu bez použití ventilátoru.
Ekologický přínos
Přínos fotovoltaických zdrojů elektrické energie k ochraně klimatu a životního prostředí je nezanedbatelný. Přeměna sluneční energie v elektrickou je ekologicky čistá, neprodukující žádný toxický odpad, plyn, popílek ani hluk.
Jeden kilowatt instalovaného výkonu fotovoltaického systému ušetří ročně přibližně 850 kg emisí CO2. Energie vynaložená na výrobu fotovoltaických článků se navrátí za 3 až 4 let při dlouhé a prakticky bezúdržbové životnosti přesahující 30 roků.
Energetická návratnost amorfních modulů, též nazývaných tenkovrstvé moduly, je dokonce kratší než 2 roky.
Provozní podmínky
Zákon č.180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie
Na základě Směrnice Evropského parlamentu a Rady č. 2001/77/ES ze dne 27.9.2001 se Parlament České republiky dne 31.3.2005 usnáší na zákonu č.180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, kterým se má v zájmu ochrany klimatu a ochrany životního prostředí:
– podpořit využití obnovitelných zdrojů energie
– zajistit trvalé zvyšování podílu obnovitelných zdrojů energie na spotřebě primárních energetických zdrojů
– přispět k šetrnému využívání přírodních zdrojů a k trvale udržitelnému rozvoji společnosti
– vytvořit podmínky k naplnění indikativního cíle podílu elektřiny z obnovitelných zdrojů na hrubé spotřebě elektřiny v České republice ve výši 8% k roku 2010 a vytvořit podmínky pro další zvyšování tohoto podílu po roce 2010.
Výkupní ceny
Cenovým rozhodnutím Energetického regulačního úřadu č. 08/2006 ze dne 21.11.2006 se stanovuje výkupní cena pro výrobu elektřiny využitím slunečního záření na 13,46 Kč/kWh + DPH. Uvedená cena je garantovaná po dobu 20 let pro zdroje uvedené do provozu v roce 2006, 2007 a 2008, více na www.eru.cz.
Způsoby využívání fotovoltaické enegie se dělí
Pouze do distribuční sítě
Fotovoltaické systémy pro přímou dodávku elektrické energie do veřejné distribuční sítě jsou dnes nejrozšířenější a zastupují 90 % všech FV systémů.
Stejnosměrný elektrický proud vzniklý při fotovoltaickém jevu je přes měnič napětí – střídač dodáván přímo do veřejné distribuční sítě. Množství vyprodukované energie je měřeno elektroměrem. Provozovatelé distribučních anebo přenosových soustav jsou ze zákona povinni elektřinu vyprodukovanou v obnovitelném zdroji energie vykupovat za cenu stanovenou ERÚ po dobu patnácti let od uvedení zdroje do provozu. Po uplynutí této doby lze fotovoltaický systém dále užívat pro pokrytí vlastní spotřeby elektrické energie. Životnost fotovoltaických modulů je více jak 30 roků.
Ostrovní systémy
Fotovoltaické systémy oddělené od sítě – elektrický obvod není připojen k veřejné distribuční síti, například chaty, karavany, lodě,…
Stejnosměrný elektrický proud vzniklý při fotovoltaickém jevu je přes regulátor dobíjení odváděn do akumulátorů a dále může být po změně v měniči napětí – střídači využit k napájení běžných síťových spotřebičů.