Sluneční energie II

Využití sluneční energie

Mapa intenzity sluneční energie dopadající na Zemi

Slunečními paprsky dopadne na povrch Země přibližně 1 kW/m². Toto číslo se nazývá solární konstanta. Tuto energii lze využít přímo:

  • pro výrobu elektrické energie (obvykle Fotovoltaický článek ale také Stirlingův motor),
  • v zemědělství (skleník)
  • zpracování užitkové vody (ohřev ale též desalinace a desinfekce),
  • vytápění,

Nepřímo se sluneční energie v přírodě přeměňuje na:

  • potenciální energii vody (využívaná ve vodních elektrárnách),
  • kinetickou energii vzdušných mas (vítr), a
  • chemickou energii biomasy (včetně fosilních paliv, kde akumulace sluneční energie proběhla před dlouhou dobou).

Solární panely

Podrobnější informace naleznete v článku Fotovoltaický článek.

Solární články (sluneční baterie) jsou polovodičové prvky, které mění světelnou energii v energii elektrickou.

Fotoelektrický efekt vysvětluje vznik volných elektrických nosičů dopadem záření. Celkově se daří přeměnit v elektrickou energii jen asi 17% energie dopadajícího záření. Solární články jsou tvořeny polovodičovými plátky tenčími než 1 mm. Na spodní straně je plošná průchozí elektroda. Horní elektroda má plošné uspořádání tvaru dlouhých prstů zasahujících do plochy. Tak může světlo na plochu svítit. Povrch solárního článku je chráněn skleněnou vrstvou. Sloužící jako antireflexní vrstva a zabezpečuje tak, aby co nejvíce světla vniklo do polovodiče. Antireflexní vrstvy se většinou tvoří napařením oxidu titanu. Tím získá článek svůj tmavomodrý vzhled. Jako polovodičový materiál se používá převážně křemík. Jiné polovodičové materiály, např. galium arsenid, kadmiumsulfid, kadmiumtellurid, selenid mědi a india, nebo sirník galia se zatím zkoušejí. Krycí sklo chrání povrch solárních článků i před vlivy prostředí.

Využití solárních článků

Využití těchto článků je různorodé. Od solárních kalkulaček až po energetické zabezpečení horských chat v rozsahu jednotek až desítek kW. Elektrický výkon je dán celkovou plochou a účinností solárních článků. Při ploše 1 dm² a plném slunečním svitu může dávat článek výkon 1,25 W a to při napětí 0,5 V a proudu 2,5 A. Vyšší napětí se získá sériovým řazením a větší proud paralelním řazením. Panel bývá složen z 33 až 36 křemíkových solárních článků. Nevýhodou je ale vyšší cena proti klasickým zdrojům.

Oblast průmyslu pro výrobu solárních článků a adaptaci sluneční energie zažívá v současné době rychlý růst a některé programy (jako např. Clean Power from Deserts od kooperace TREC při Římském klubu či projekt solárních ostrovů Spojených arabských emirátů) začínají pozvolna získávat prostor v ohledu pro energetické strategie jednotlivých států.

Soustředění sluneční energie na jedno místo

Zrcadla slunečních pecí

Podrobnější informace naleznete v článku Sluneční pec.

Jiný způsob využití sluneční energie je nikoli přijímat ji plošně, ale pomocí soustavy parabolických zrcadel ji odrážet a soustředit do jednoho místa s „receptorem“ schopným tuto přesměrovanou energii zpracovat nebo uchovat. Tímto receptorem může být i Stirlingův motor.

Konstrukce, které tento způsob získávání energie využívají, se označují CSP (akronym z Concentrated Solar Powerplans).

Solární elektrárny

Další možností je využití sluneční energie na výrobu elektřiny (fotovoltaika). Kolik energie sluneční elektrárna vyrobí se odvíjí od intenzity slunečního záření. Pokud je obloha bez mráčku, výkon slunečního záření je kolem 1kW/m2. Když se však obloha zatáhne, sluneční záření je až 10krát méně intenzivní. V tuzemsku je průměrná intenzita slunečního záření odhadována na 950–1340 kW na m2 za rok. Počet slunečních hodin v České republice je v průměru 1330–1800 hodinročně. Konkrétní údaj vážící se k místu, v němž plánujete stavět solární elektrárnu, poskytuje Český hydrometeorologický ústav.

Vždy nicméně záleží na konkrétním místě, které pro stavbu solární elektrárny zvolíme. Intenzitu a dobu slunečního záření ovlivňuje nadmořská výška, oblačnost a další lokální podmínky jako jsou časté ranní mlhy, znečištění ovzduší či úhel dopadu slunečních paprsků. Množství energie z fotovoltaických panelů pro různá místa, čas a sklon je možné spočítat zde.

Na místě je samozřejmě také otázka kapacity. Jinými slovy: kolik se na plochu střechy (či na jiné místo zvolené pro instalaci elektrárny) vejde solárních panelů? Obecně platí, že 1 kWp (maximální výkon elektrárny) zabere asi 8–10 m2. Tato plocha je schopna vyrobit přibližně 1 MWh ročně. Pokud se majitel vyrobenou elektřinu rozhodne prodávat distributorské společnosti (na základě garantované výkupní ceny), za dvanáct měsíců získá zhruba 12 890 Kč[1].

Majitel solární elektrárny se může rozhodnout, zda využije garantovanou výkupní cenu elektřiny a bude veškerou elektřinu prodávat regionálnímu distributorovi. Ten ji musí od majitele solární elektrárny podle legislativy EU vykupovat.

Vlastník solární elektrárny se může rozhodnout pro samostatný prodej elektřiny a získat podporu formou zelených bonusů. V tom případě si prodává elektřinu sám (tedy jakémukoli koncovému uživateli) a od ČEZu, E.Onu či PRE získává zmíněné zelené bonusy. Je třeba upozornit na to, že výkupní ceny elektřiny a zelené bonusy, které každoročně stanovuje Energetický regulační úřad (ERÚ), se pro letošní rok snížily. V případě solárních elektráren klesly výkupní ceny elektřiny o 4,2 %

Pro fotovoltaická zařízení uvedená do provozu v roce 2009 platí tyto ceny: V případě solární elektrárny do 30 kW je stanovena na 12,89 Kč za 1 kWh (zelený bonus na 11,91 Kč za 1 kWh), pokud je instalovaný výkon sluneční elektrárny nad 30 kW, pak je výkupní cena stanovena na 12,79 Kč za 1 kWh (zelený bonus na 11,81 Kč za 1 kWh). Tyto ceny jsou garantovány po dobu 20 let provozování konkrétního zařízení. Pro provozovatele je jistě zajímavá i skutečnost, že je po dobu pěti let osvobozen od daní z příjmů. Živnostenský list není nutné zřizovat. ERÚ vám pouze vystaví licenci a přidělí IČ

Pokud porovnáme výkupní cenu 1kWh elektřiny vyrobené v solární elektrárně a cenu 1 kWh, za níž domácnost elektřinu nakupuje (cca 4,65 Kč), je zřejmé, že vlastnit solární elektrárnu se vyplatí – výkupní cena je totiž asi třikrát vyšší než cena, za níž 1 kWh domácnosti od elektrárenských společností nakupují. Pokud tedy domácí solární elektrárna nepokryje spotřebu rodinného domu, lze i přesto na jejím provozu vydělat prodejem veškeré, resp. zbylé elektřiny

Pro prorovnání – Jaderná elektrárna dukovany vyrábí 1kWh za 0,60Kč Bohužel dokud nebude účinost a cena solárních panelů na takové úrovni aby cena vyrobené energie byla maximálně cca trojnásobkem ceny elektřiny z jaderné elektrárny, nelze o ekologičnosti tohoto zdroje energie hovořit. Dněšní solární panely nejsou bez dotací schopny za svoji životnost pokrýt pořizovací náklady.

Zdroj:  Tento článek byl převzán z originálních textů, které naleznete pod linkem: WiKipedie