FOTOVOLTAIKA
FOTOVOLTAIKA - reálná alternativa výroby elektrické energie
Fotovoltaika je označením pro souhrn technologií a procesů pro výrobu elektrické energie z energie sluneční (světelné) prostřednictvím tzv. fotovoltaického jevu. Slunce je obrovský termojaderný reaktor, jenž dodává Zemi spolehlivě a zdarma velké množství energie.
Této energie je možné využít pro výrobu ekologicky čisté, zcela bezpečné a stále levnější elektrické energie.
Téměř veškerá energie, kterou na Zemi máme, pochází ze slunečního záření. Na území ČR dopadne za rok několikanásobně více sluneční energie, než je naše roční spotřeba elektřiny. Je to z pohledu existence života na Zemi nevyčerpatelný zdroj energie.
Jak fotovoltaika funguje
Základem fotovoltaické technologie je elektrovoltaický jev (produkce elektrického proudu v pevných polovodičích působením solární energie), při kterém se v určité látce působením světla (fotonů) uvolňují elektrony. Tento jev může nastat v některých polovodičích (např. v křemíku, germaniu, sirníku kadmia aj.). Fotovoltaický článek je tvořen nejčastěji tenkou destičkou z monokrystalu křemíku, použít lze i polykrystalický materiál. Destička je z jedné strany obohacena atomy trojmocného prvku (např. bóru), z druhé strany atomy pětimocného prvku (např. arzenu). Když na destičku dopadají fotony, záporné elektrony se uvolňují a zbývají kladně nabité "díry". Přiložíme-li na obě strany destičky elektrody a spojíme je drátem, začne protékat elektrický proud. Jeden cm² vyrobí proud okolo 12 mW (miliwattů).
Výkon solárních článků
Jeden metr čtvereční slunečních článků může vyprodukovat za letního poledne až 150 W stejnosměrného proudu.
Sluneční články se zapojují buď za sebou pro dosažení potřebného napětí (na jednom článku je 0,5V), nebo vedle sebe tak, abychom získali větší proud. Spojením mnoha článků vedle sebe a za sebou vzniká sluneční panel, který je základem pro konstrukci sluneční elektrárny.
FVE vzniká zapojením jednotlivých fotovoltaických panelů a to v řádu jednotlivých kusů (instalovaných většinou na střechu rodinného nebo komerčního domu) až do velikosti několika kusů.
Takto sestavená fotovoltaická elektrárna nemá jakékoliv negativní zatížení životního prostředí. Nemá žádné pohyblivé části, které by mohly vydávat hluk (na rozdíl například od vodních nebo větrných elektráren). Současně neuvolňuje do okolí jakékoliv nebezpečné látky nebo záření. Jedinou diskutovanou otázkou odpůrců FVE je odraz slunečních paprsků od povrchu fotovoltaických panelů. Protože jakékoliv sluneční záření odražené od povrchu fotovoltaického panelu se nepřemění na elektrickou energii a tak se připočítává ke ztrátám celého systému, je snaha o minimalizaci tohoto odrazu. Povrch fotovoltaických panelů má několikanásobně menší odrazovou schopnost než nová plastová okna s pokovenou vrstvou uvnitř. Jednodušeji řečeno, cokoliv se od panelů odrazí, nemůže se přeměnit na el. energii, a tak je snahou tyto odrazy minimalizovat.
Typické solární články o velikosti 10 X 10 cm vytvářejí proud o velikosti 3 - 6A při napětí 0,5V a dosahují tak výkonu 1,5 - 3W.
Pro zvýšení požadovaného výkonu se solární články zapojují do solárních modulů a solární moduly dále do solárních generátorů. To je jedna z hlavních předností těchto systémů. V solárních modulech se zapojují články do série, aby se sečtením napětí jednotlivých článků vytvořilo použitelné výstupní napětí modulu. V solárních generátorech je možné zapojovat moduly sériově i paralelně a vytvářet tak optimální požadované napětí i proud.
V České republice dopadne na 1m² vodorovné plochy zhruba 950 - 1340 kWh energie.
Roční množství slunečních hodin se pohybuje v rozmezí 1331 - 1844 hod. (ČHMÚ), odborná literatura uvádí jako průměrné rozmezí 1600 - 2100 hod.
Z hlediska praktického využití pak platí, že z jedné instalované kilowaty běžného systému FV články z monokrystalického, popř. multikrystalického křemíku, běžná účinnost střídačů apod.), lze za rok získat v průměru 800 - 1100 kWh elektrické energie.
Sluneční záření v ČR - MWh/m²/1rok (dopad na vodorovnou plochu)
Způsob dodávky elektrické energie
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 vykupovat za cenu stanovenou ERÚ po dobu dvaceti let od uvedení zdroje do provozu. Po uplynutí této doby lze fotovoltaický systém dále užívat pro pokrytí vlastní spotřeby elektrické energie, nebo prodloužit smlouvu s distribuční sítí pro odkup elektrické energie.
Životnost fotovoltaických modulů je více jak 30 roků.
Ostrovní systémy
Fotovoltaické systémy oddělené od veřejné rozvodné sítě - elektrický obvod není připojen k veřejné distribuční síti - například dodávka energie v případech, kde není tato síť vybudována nebo není dostupná - odlehlé nemovitosti, chaty, karavany, lodě, atd. 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. Klasické je již využití pro parkovací automaty, silniční značení, atd.
|
