Sluneční elektrárny začínají být zajímavé
Podle průzkumu společnosti E.ON využívá solární energii již asi 11 % středních či velkých firem a dalších 37 % o ní uvažuje do budoucna.
K využívání sluneční energie vedou nejčastěji tři důvody: úspora výdajů za elektřinu, snaha přispět ke zlepšení životního prostředí a získání nezávislosti v dodávkách elektřiny pro vlastní spotřebu. Tak to alespoň o sobě uvádějí domácnosti v jiném průzkumu. V případě firem lze předpokládat, že poslední citovaný důvod bude nejslabší – velice bude záležet na tom, jaký provoz má sluneční elektrárna svým výkonem zabezpečit. Pokud by skutečně některý podnik nebo administrativní budova fungovaly jako ostrov, byla by to zřejmě vzácná výjimka.
Faktem ale zůstává, že využívání sluneční energie pro vlastní spotřebu, tedy ne v rozlehlých solárních parcích, je a bude stále častější. Statistiky sice nejsou dostupné – Energetický regulační úřad (ERÚ) je schopen podchytit pouze registrované elektrárny a mezi takové ty domovní nepatří. Podle odborných odhadů může být v ČR v současnosti instalováno něco mezi 33 000 a 40 000 solárních elektráren.
Už i bez dotací
Princip přímé přeměny sluneční energie na elektrickou, tj. uvolnění elektronů při dopadu světla na některé látky, byl popsán už v roce 1839. Kinetická energie elektronů přitom nezávisí na intenzitě dopadajícího světelného záření, ale na jeho vlnové délce, tedy frekvenci. Fotovoltaický článek je prvním úspěšným pokusem o přímou přeměnu sluneční energie na elektřinu.
Fotovoltaické (FV) systémy se v ČR začaly ojediněle využívat až koncem 20. století. Jednalo se o malé ostrovní systémy v lokalitách bez připojení k rozvodné síti, jako jsou rekreační chaty a drobné elektrické spotřebiče (napájení měřicích, registračních a komunikačních zařízení, parkovací automaty, zkušební a experimentální systémy apod.). V této době se tedy nejednalo o fotovoltaické elektrárny (FVE) připojené na rozvodnou síť.
Prvním větším systémem byla volně stojící elektrárna na vrcholu hory Mravenečník s výkonem 10 kW, postavená v roce 1998 společností ČEZ. Později byla přestěhována k informačnímu centru u jaderné elektrárny Dukovany. V roce 2001 byl spuštěn do provozu demonstrační fotovoltaický systém na budově Pražské energetiky a.s. v Praze-Vršovicích o výkonu 2,55 kW. Po roce 2000 bylo instalováno několik FV systémů na školních budovách. Ty ovšem sloužily většinou jako demonstrační zařízení pro studenty.
Zájem o výstavbu fotovoltaických elektráren vznikl až v letech 2005 a 2006. Byl totiž vydán zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny o obnovitelných zdrojů energie a v rámci Operačního programu průmyslu a podnikání bylo možné získat investiční dotace. Tato možnost však byla později zrušena. Avšak cenovým rozhodnutím Energetického regulačního úřadu (ERÚ) od roku 2006 byla zvýšena výkupní cena elektřiny do rozvodných sítí. Tím byl dán signál k budování fotovoltaických elektráren na vhodných plochách (samostatných pozemcích) a ještě jen výjimečně i na střechách objektů.
Po roce 2010, kdy došlo ke snížení výkupních cen elektřiny ze solárních systémů, se také prakticky zastavila výstavba nových velkých elektráren. Státní podpora se soustředila na malé „domovní“ zdroje elektřiny pro vlastní potřebu. Další podpora směřovala k malým firmám, administrativním budovám a státním úřadům. Podpora se ukázala jako účinná a žádaná a počet malých FV elektráren rychle stoupá.
Důvodem rychlého rozšiřování slunečních zdrojů jsou stále se lepšící ekonomické ukazatele. Fotovoltaické panely se vyrábějí mj. z křemíku, takže vykazují podobný soustavný pokles ceny, jaký známe z informačních technologií. Dodavatelé nyní tvrdí, že i bez dotací je „domácí“ solární elektrárna ekonomicky výhodná.
Pozor na stíny
Vyhlásit jednu všeobecnou kalkulaci pro sluneční energii by však bylo ošidné. Je nutné zkoumat každý jednotlivý případ. Velice záleží na přírodních podmínkách, dispozicích staveb, režimu spotřeby energie apod. Společnost E.ON jako příklad uvádí, že FV elektrárna o výkonu 26,68 kWp s akumulací, kterou instaluje na střeše administrativní budovy v Brně, dokáže podle propočtů ročně ušetřit více než 26 MWh elektřiny. Majiteli tak ušetří zhruba 111 400 Kč. „Náklady na tuto fotovoltaickou elektrárnu jsou přibližně dva miliony korun, přičemž doba návratnosti byla spočítána na 8,5 roku,“popisuje ekonomickou stránku projektu Andrea Nikerlová ze společnosti E.ON.
Zatímco ještě nedávno se rentabilita solární elektrárny počítala na příští generaci a bez státní dotace ekonomicky velký smysl investice nedávala, v současné době i řada dalších dodavatelů FV zdrojů uvádí příklady návratnosti zhruba do poloviny životnosti elektrárny, tj. zhruba do 15 let, ale často i výrazně dříve, a to i bez státní podpory. „V českých podmínkách se dnes návratnost pohybuje mezi osmi a šestnácti lety. To znamená, že prostředky se vám vrátí rychleji, než kdybyste je vynaložili na zateplení nebo koupi tepelného čerpadla. Cena používaných technologií se navíc stále snižuje a jejich efektivita vzrůstá. Zcela střízlivě odhaduji, že střešní fotovoltaiky budou do tří let už plně rentabilní i bez dotační podpory,“ vypočítává Jaroslav Šuvarský, spolumajitel firmy S-Power.
Přesto však můžeme být trochu konkrétní. Průměrné roční množství dopadající solární energie na vodorovný povrch země v ČR je 1050 kWh/m2. Průměrný počet hodin slunečního svitu bez oblačnosti se v ČR pohybuje kolem od 1400 do 1700 hodin za rok. Nejmenší počet hodin má severozápad území, směrem na jihovýchod počet hodin narůstá. Pro konkrétní lokalitu lze získat přesnou hodnotu od Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ). Investor by si tedy měl před zahájením projektu zjistit množství dopadajícího slunečního záření na vodorovný povrch, počet hodin slunečního svitu (bez oblačnosti), orientaci lokality podle světových stran a sklon fotovoltaických panelů. Rovněž je nutné důkladně prozkoumat, zda plochu zamýšlenou pro instalaci panelů něco nestíní, například stromy, sousední budovy apod.
Obecně nejvýhodnější je orientace panelů na jih a sklon panelů 35 °. Ale ani orientace východ-západ nemusí být na překážku. Elektrárna sice nedosáhne špičkového výkonu, na druhou stranu se ráno dříve zapne a odpoledne pracuje déle. Množství vyrobené energie tak může být dokonce vyšší. Doporučený sklon panelů je důležitý pro instalace na střechách. Při instalaci na volné ploše se sklonu docílí pomocí pohyblivých stojanů, které dokážou panely i natáčet ke slunci.
Fotovoltaika využívá přímou přeměnu světelné energie na elektrickou v polovodičovém prvku (fotovoltaickém článku). Nejběžnější jsou FV články na bázi krystalického křemíku (monokrystalické, polykrystalické i amorfní, z tenkých vrstev). Energetická účinnost přeměny slunečního záření na elektrickou energii je u současných hromadně vyráběných křemíkových FV článků 14 až 17 procent. FV panely se sestavují do modulů. Postupná degradace FV panelů snižuje výkon modulů zhruba na 90 % za 12 let a na 80 % za 25 let, což je nejčastěji uváděná životnost panelů. Pokles výkonnosti je nutné brát v úvahu při výpočtu návratnosti investice, která se odvíjí od množství vyrobené energie. Výkon panelů i výroba elektřiny klesají přibližně o 0,9 % až 1,0 % ročně.
S baterií nebo bez
Pro využití elektrické energie z FV panelů je potřeba připojit k panelu kromě elektrických spotřebičů další technické prvky, jako jsou napěťové střídače pro přeměnu stejnosměrného el. proudu na střídavý, indikační a měřicí přístroje, u větších instalací i mikroprocesorový řídicí systém, případně automatické natáčení za sluncem (polohování). Celková účinnost FV systému se pohybuje zhruba na úrovni 12-13 procent.
Součástí systému bývají většinou také akumulátory, do nichž se ukládají přebytky vyrobené elektřiny. Využívají je hlavně domácnosti typické tím, že přes den elektrárna vyrábí nejvíce energie, ale domácnost má minimální spotřebu. U komerčních budov a úřadů bude průběh spotřeby jiný a vhodnějším řešením bude připojit elektrárnu k distribuční síti, která může dodávkou vykrýt deficit vlastní výroby proti spotřebě, respektive odvést přebytky. Akumulátory mohou ovšem fungovat jako další zajištění plynulé dodávky elektřiny.
Výrobci uvádějí, že FV panely lze instalovat na jakýkoli typ střechy včetně ploché. Hmotnost panelů a montážních systémů nepůsobí velké zatížení střechy. Mnoho lidí se také obává, že budou muset platit vysoké částky za likvidaci elektrárny, až doslouží. Ale není tomu tak. U většiny solárních panelů už má majitel jejich likvidaci předplacenou v mezinárodním recyklačním systému PV Cycle. V České republice byla navíc legislativně nařízena povinnost přispívat do českých recyklačních fondů. To znamená, že recyklace některých solárních panelů již byla s předstihem zaplacena, a to dokonce několikrát.
Jednotkou výkonu fotovoltaického panelu je Wp (watt peak). Udává špičkový výkon dodávaný solárním zařízením za ideálních podmínek nebo-li udává výkon dodávaný FV systémem za běžného bezoblačného letního dne. Výkon běžně budovaných solárních elektráren je udáván v kWp (tis. Wp). Instalovaný výkon 1 kWp je schopen vyrobit přibližně 1000 kWh (1 MWh) elektřiny ročně.
Hrubá výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů energie (OZE) se v roce 2017 podílela na celkové hrubé výrobě elektřiny 11,1 %. Podíl energie z obnovitelných zdrojů na primárních energetických zdrojích činil 10,5 %. Uvádí to statistická zpráva Obnovitelné zdroje energie v roce 2017, kterou loni v říjnu publikovalo ministerstvo průmyslu a obchodu.
Podle zprávy MPO v roce 2017 vyrobily solární elektrárny 2193 GWh elektrické energie. Meziročně to představovalo přírůstek tři procenta. Maximální výroby dosáhly fotovoltaické elektrárny v Česku v roce 2015, kdy vyrobily 2263 GWh elektrické energie.
Zdroj: MPO, ERÚ, ČEPS, OTE
Tady je to v číslech:
