≈
- Fotovoltaické elektrárny a jejich použití -

Fotovoltaické elektrárna

Fotovoltaika je metoda přímé přeměny slunečního záření na elektřinu (stejnosměrný proud) s využitím fotoelektrického jevu na velkoplošných polovodičových fotodiodách. Jednotlivé diody se nazývají fotovoltaické články a jsou obvykle spojovány do větších celků - fotovoltaických panelů. Samotné články jsou dvojího typu - krystalické nebo tenkovrstvé.

Díky rostoucímu zájmu o obnovitelné zdroje energie a dotacím se výroba fotovoltaických panelů a systémů v poslední době značně zdokonalila a pořizovací náklady jsou nižší.

Fotovoltaika je v Česku jeden ze způsobů získávání elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, které jsou podporovány státem dle zákona č. 165/2012 Sb. V letech 2009 a 2010 došlo podle původního zákona č. 180/2005 Sb. ke skokovému snížení ceny fotovoltaických panelů na trhu a návratnost investice do fotovoltaiky v Česku se tak snížila z plánovaných 15 let na přibližně 6–7 let.

Princip

Fotony slunečního záření dopadají na přechod P-N a svou energií vyrážejí elektrony z valenčního pásu do pásu vodivostního, kde se uvolňují z pevných vazeb na atomy krystalové mřížky. Takto vzniklé volné elektrony se pomocí elektrod odvedou u nejjednodušších systémů přímo ke spotřebiči, případně do akumulátoru. Pro napájení běžných domácích elektrospotřebičů na střídavý proud je nutno doplnit střídač, který energii převede na střídavé napětí o velikosti a frekvenci shodné s distribuční soustavou.

Solární články vyžadují ochranu před vlivy prostředí, proto se umísťují mezi ochranné vrstvy, obvykle sklo a plastovou fólii, ale používají se i dvě skla nebo jiné kombinace materiálů. Protože napětí jednoho článku je nízké, propojují se články sériově do větších panelů. Jeden solární panel poskytuje dostatek energie (do cca 300 W) pro napájení jednoduchých zařízení, jako je rozhlasový přijímač. Pro napájení větších spotřebičů nebo v případě fotovoltaických elektráren jsou jednotlivé solární panely propojeny do větších systémů.

Vývoj ceny křemíkových solárních panelů

Fotovoltaické systémy rychle rostou ze zanedbatelné úrovně na celkovou světovou kapacitu 305 gigawattů (GW). V roce 2016 se rychle rostoucí kapacita zvýšila o 76 GW, což je o 50 % více než v předchozím roce 2015. Nejrychleji rostoucím trhem je Čína a Spojené státy americké. Největším světovým výrobcem elektřiny z fotovoltaických panelů je Čína. Fotovoltaika je nyní po vodní a větrné energii, třetí nejdůležitější zdroj energie z obnovitelných zdrojů, pokud jde o celosvětově instalovaného výkon.

Cena fotovoltaiky se díky neustálému vývoji technologií a masivní výrobě neustále snižuje. Díky finančním pobídkám, dotacím a výhodným tarifním podmínkám pro energii z fotovoltaiky dochází v mnoha zemích k prudkému nárůstu instalací. (1,4,6)

Výhody

Množství sluneční energie dopadající na zemský povrch je tak obrovské, že by současnou spotřebu pokrylo 6000 krát - na zemský povrch dopadá 89 petawatů přičemž naše spotřeba činí 15 terawatů. Solární energie má také nejvyšší hustotu výkonu (celosvětový průměr je 170 W/m2) ze všech známých zdrojů obnovitelné energie.

Během výroby elektrické energie fotovoltaický systém neznečišťuje životní prostředí. Fotovoltaické systémy vyžadují minimální údržbu. Provozní náklady jsou nízké.

Nevýhody

Solární energie není k dispozici v noci a je velmi nespolehlivá za špatného počasí (mlha, déšť, sníh). Musí se instalovat systémy na ukládání elektřiny a nebo kombinovat výrobu s dalšími zdroji.

Výkon fotovoltaických panelů se výrazně snižuje, pokud jsou pokryty vrstvou sněhu.

Území zasažené solárními elektrárnami je pro daný generovaný výkon větší než území, které je pro stejný výkon zasažené energetikou založené na těžbě uhlí. (1,4,6)

Využití slunečního záření

Množství energie z fotovoltaické elektrárny je závislé na intenzitě slunečního záření. Pokud je obloha bez mráčku, potom výkon odpovídá záření kolem 1kW/m2. Při zatažené obloze je sluneční záření až 10krát menší. Počet slunečních hodin v České republice je v průměru 1330–1800 hodin ročně. Konkrétní údaj slunečního záření záleží na místě, kde plánujete stavět solární elektrárnu. Tento údaj poskytuje Český hydrometeorologický ústav.

Intenzitu a dobu slunečního záření ovlivňuje nadmořská výška, oblačnost a další lokální podmínky jako jsou ranní mlhy, znečištění ovzduší či úhel dopadu slunečních paprsků.

Vlastník solární elektrárny se může rozhodnout pro samostatný prodej elektřiny a získat podporu formou zelených bonusů. V tom případě si prodává elektřinu sám koncovému spotřebiteli. Je třeba upozornit na to, že výkupní ceny elektřiny a zelené bonusy, které každoročně stanovuje Energetický regulační úřad (ERÚ), se mění každý rok. (1,2,4)

Solární kolektor

Solární kolektor je zařízení, které přeměňuje sluneční záření, dopadající na zemský povrch, na jiný druh energie, pro lidstvo lépe využitelný.

Solární kolektory existují ve dvou základních typech:

Fototermický kolektor přeměňuje sluneční záření na tepelnou energii. Sluneční záření dopadá na absorbér kolektoru, který je spojen s trubkovým rozvodem kolektoru. Přenos energie je zajištěn prostřednictvím teplonosné kapaliny, která proudí mezi kolektorem a výměníkem tepla umístěném ve spotřebiči tepla, což je nejčastěji akumulační nádoba, zásobník teplé vody či bazén. Tyto kolektory jsou většinou umístěny na střeše rodinných domů, bytových domů, ale také na administrativních a průmyslových objektech. (2,4)

Fotovoltaický kolektor/panel (běžně označovaný solární panel) vyrábí ze sluneční energie energii elektrickou.

Solární panel je tvořen solárními (fotovoltaickými) články, které mohou být tvořeny polovodičovými nebo organickými prvky, které mění elektromagnetickou energii světla v energii elektrickou.

Celkově se daří za pomoci křemíkových solárních panelů přeměnit v elektrickou energii jen asi 17% energie dopadajícího záření. Při použití organických solárních panelů vyvinutých v Izraeli by měla být účinnost až 25%. (2,4)

Výkon fotovoltaického článku

Výkon fotovoltaických článků a panelů se udává v jednotkách Wp (watt peak - špičková hodnota). Výkon silně závisí na osvětlení a na úhlu dopadajícího světla, proto se výkon článků měří při definovaných podmínkách:

• Výkonová hustota slunečního záření 1000 W·m-2
• Spektrum záření AM1.5
• Teplota solárního článku 25 stupňů Celsia.

V praxi bývá většinu doby výkon článku nižší, protože článek není natočen přesně na slunce a světlo prochází v závislosti na denní době různou vrstvou atmosféry. Navíc je množství dopadajícího slunečního záření silně závislé na oblačnosti. (2)

—

Zdroje čerpání informací:

(1) Web: https://cs.wikipedia.org/wiki/Slunecní_energie
(2) Web: https://cs.wikipedia.org/wiki/Fotovoltaický_clánek
(3) Web: http://www.spvez.cz/pages/OZE/fotovoltaika.htm
(4) Web: https://cs.wikipedia.org/wiki/Solární_panel
(5) Web: https://cs.wikipedia.org/wiki/Seznam_nejvetsích_fotovoltaických_elektráren_v_Cesku
(6) Web: https://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/obnovitelne-zdroje/slunce.html

≈
- Kup si elektrárnu -
Cena fotovoltaických článků se neustále snižuje, takže klesají pořizovací náklady a tím i návratnost investice.

Vámi zadané osobní údaje bude jako správce zpracovávat společnost
Ing. Mgr. Petr Černota, IČ: 64149641, Sídlo: Čeladná 853, Čeladná, 73912,ČR; pro nabídku služby nebo přípravu nabídky.  Beru na vědomí, že společnost Ing. Mgr. Petr Černota použije sdělené osobní údaje pro účel vyřízení mého dotazu. Podrobnosti jsou uvedeny v záložce: "Informace o zpracování osobních údajů (GDPR)".