Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Využití solární energie Bakalářská práce
Vedoucí práce: Dr. Ing. Radovan Kukla
Vypracovala: Eva Trnková Brno 2010
Mendelova univerzita v Brně Ústav zemědělské, lské, potravinář potravinářské a environmentální techniky
Agronomická fakulta 2009/2010
ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Autorka práce: Studijní program: Obor:
Název tématu:
Eva Trnková Technologie odpadů Odpadové hospodářství
Využití solární energie
Rozsah práce:
30 - 35 stran textu
Zásady pro vypracování: 1. Charakterizujte základní vlastnosti solární energie 2. Analyzujte stav a využití solární energie v ČR. 3. Zhodnoťte legislativní a ekonomické možnosti využití solární energie.
Datum zadání bakalářské ské práce:
říjen 2008
Termín odevzdání bakalářské řské práce: duben 2010
Eva Trnková Autorka práce
Dr. Ing. Radovan Kukla Vedoucí práce
prof. Ing. Jan Mareček, ček, DrSc. Vedoucí ústavu
prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. Děkan kan AF MENDELU
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Využití solární energie vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne………………………………………. podpis…………………………………….
PODĚKOVÁNÍ
Děkuji panu Dr. Ing. Radovanu Kuklovi za cenné rady a odborné vedení, které mi během psaní mé bakalářské práce poskytl.
ABSTRAKT Bakalářská práce na téma Využití solární energie popisuje vznik slunečního záření a možnost jeho využití k výrobě elektrické a tepelné energie. Charakterizuje komponenty celého fotovoltaického systému a především pak fotovoltaický článek, kde se věnuje samotnému fotovoltaickému jevu, generačnímu dělení článků a vývoji jejich účinnosti. Dále jsou stručně nastíněny legislativní a ekonomické podmínky plynoucí z aktuální legislativy. V závěru je uvedena historie, současný stav a možná budoucnost využívání solární energie na území České republiky.
Klíčová slova: Elektrická energie Fotovoltaika Fotovoltaický článek
ABSTRACT The Bachelor thesis on the theme Utilization of Solar Energy describes the generation of solar radiation and the possibility of its utilization for electric and thermal energy. This work characterizes the components of all the photovoltaic system, especially a photovoltaic cell where the thesis deals with the photovoltaic effect, generational dividing cells and progression of their efficiency. Furthermore legislative and economic conditions based on current legislation are concisely outlined. At the end of this work past, present and possible future utilization of solar energy in the Czech Republic are introduced.
Keywords: Electrical energy Photovoltaics Photovoltaic cell
OBSAH 1
ÚVOD PRÁCE......................................................................................................... 9
2
CÍL PRÁCE ........................................................................................................... 10
3
SLUNCE A JEHO ENERGIE .............................................................................. 11
4
5
3.1
Termonukleární reakce..................................................................................... 11
3.2
Sluneční záření ................................................................................................. 12
3.3
Způsoby využívání solární energie .................................................................. 12
TERMICKÉ SOLÁRNÍ SYSTÉMY ................................................................... 13 4.1
Příprava TUV ................................................................................................... 13
4.2
Vytápění a ohřev TUV ..................................................................................... 14
4.3
Ohřev vody v bazénech .................................................................................... 14
4.4
Solární kolektory .............................................................................................. 15
4.4.1
Ploché kolektory ....................................................................................... 15
4.4.2
Vakuové kolektory .................................................................................... 16
FOTOVOLTAICKÉ SOLÁRNÍ SYSTÉMY ...................................................... 17 5.1
P-N přechod ..................................................................................................... 17
5.2
Generace fotovoltaických článků ..................................................................... 18
5.2.1
První generace........................................................................................... 18
5.2.2
Druhá generace ......................................................................................... 19
5.2.3
Třetí generace ........................................................................................... 19
5.2.4
Čtvrtá generace ......................................................................................... 19
5.3
Vývoj účinnosti článků .................................................................................... 19
5.4
Křemíkové články ............................................................................................ 20
5.4.1
Monokrystalické články ............................................................................ 20
5.4.2
Polykrystalické články .............................................................................. 20
5.4.3
Amorfní články ......................................................................................... 21
5.5
Solární panely................................................................................................... 21
5.6
6
7
5.6.1
Konstrukce ................................................................................................ 22
5.6.2
Elektroinstalace ......................................................................................... 22
5.6.3
Ochrana před bleskem a přepětím ............................................................ 23
5.6.4
Akumulátory ............................................................................................. 23
5.6.5
Záložní zdroj ............................................................................................. 24
5.6.6
Měniče proudu .......................................................................................... 24
5.6.7
Elektroměry .............................................................................................. 24
5.7
Systémy grid-off............................................................................................... 24
5.8
Grid-on ............................................................................................................. 25
LEGISLATIVNÍ PODMÍNKY ............................................................................ 26 6.1
Zákony a vyhlášky ........................................................................................... 26
6.2
Postup při realizaci nového FVS ...................................................................... 27
EKONOMICKÉ PODMÍNKY............................................................................. 29 7.1
Dotace na FVS ................................................................................................. 29
7.2
Pořizovací cena ................................................................................................ 29
7.3
Daňové zákony ................................................................................................. 29
7.4
Prodej elektrické energie .................................................................................. 30
7.4.1
Výkupní cena ............................................................................................ 30
7.4.2
Zelený bonus ............................................................................................. 30
7.4.3
Zelený bonus a výkupní cena.................................................................... 30
7.5 8
9
Komponenty ..................................................................................................... 22
Doba návratnosti .............................................................................................. 31
STAV A VYUŽITÍ SOLÁRNÍ ENERGIE V ČESKÉ REPUBLICE ............... 34 8.1
Historie FVS v České republice ....................................................................... 34
8.2
Současný stav ................................................................................................... 35
8.3
Budoucnost ....................................................................................................... 37
VÝROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE V ROCE 2009 ....................................... 38
9.1
Podmínky v České republice ............................................................................ 38
9.2
Trvání slunečního svitu .................................................................................... 38
9.3
Výroba elektrické energie v roce 2009 ............................................................ 39
9.4
Emise CO2 ........................................................................................................ 40
9.5
Úspora emisí v roce 2009 ................................................................................. 41
10
ZÁVĚR ............................................................................................................... 42
11
POUŽITÁ LITERATURA................................................................................ 44
12
SEZNAM OBRÁZKŮ ....................................................................................... 47
PŘÍLOHY
1
ÚVOD PRÁCE Zdroje energie rozdělujeme na dva druhy, a to obnovitelné a neobnovitelné,
které tvoří asi 85–90 % využívané energie. Mezi neobnovitelné zdroje zařazujeme jadernou energii a fosilní paliva. Problémů souvisejících s jejich využíváním je mnoho, ale nejzávažnější je jejich omezené množství, znečišťování životního prostředí a vznik doposud nevyužitelných odpadů. Jelikož spotřeba energií ve světě stále narůstá, roste i poptávka po obnovitelných zdrojích energie, u kterých nás nebude omezovat jejich množství. Potenciál obnovitelných zdrojů je ohromný, ale technický vývoj tohoto odvětví nám zatím neumožňuje spoléhat se jen na ně. Podíl využívání obnovitelných zdrojů energie má ve světě i u nás stoupající trend, který je ovšem stále nedostačující. Jako nejvýznamnější jsou považovány energie větru, vody, biomasy a v neposlední řadě solární energie. Při spalování biomasy vzniká stejně jako u fosilních paliv CO2, ale ve srovnání s nimi je biomasa nevyčerpatelná. Zisk solární a větrné energie se může zdát z aktuálního hlediska výrazně dražší v porovnání s neobnovitelnými zdroji, ale při uvážení nutnosti zneškodnění zátěží, které vznikly jejich využíváním, jsme na podobné cenové úrovni. Solární energie na planetu dopadá neustále a ještě asi pět miliard let bude, proto by byla chyba ji nevyužít. Je mnoho různých variant, ale asi nejoblíbenější je fotovoltaika, která zaznamenala v posledních letech u nás i ve světě stoupající trend. V České republice je to hlavně díky velmi příznivé výkupní ceně, která je jedna z nejvyšších v Evropě.
9
2
CÍL PRÁCE Cílem mé práce je základní popis možností využívání solární energie, a to
přeměnou na tepelnou a elektrickou energii. Z hlediska termického využívání se věnuji především možnostem využití a z hlediska fotovoltaiky se věnuji popisu principu přeměny energie fotonů na energii elektrickou, fotovoltaickým článkům a problematice s nimi spojené. Ekonomické i legislativní podmínky jsem vztáhla na příkladový FVS. V závěrečné části jsem popsala současný stav využívání solární energie na území České republiky a graficky zpracovala data výroby energie FVS v roce 2009.
10
3
SLUNCE A JEHO ENERGIE Slunce je jednou ze 150 miliard hvězd. Je naší planetě nejblíže, proto je pro nás
nejdůležitější. Slunce je hvězda hlavní posloupnosti, vzdálená od Země v průměru 150 milionů kilometrů. Bez Slunce a jeho neustálého zásobování planety slunečním zářením by na Zemi nevznikl život. Zjednodušeně se dá říct, že je tvořeno plazmou, nemá pevný povrch a skládá se z několika vrstev. Pro nás je však nejdůležitější jádro, ve kterém probíhá termonukleární reakce, která je právě zdrojem nám tak potřebné energie. (Kleczek, 2002)
3.1
Termonukleární reakce Termonukleární reakce je proces slučování atomových jader, za uvolnění
vazebné energie. Reakce probíhá za teploty okolo 15 milionů K a tlaku 248 000 milionů bar. (Kleczek, 2002) Sumárně je tato reakce vyjádřena jako slučování čtyř jader vodíku za vzniku jednoho jádra helia (Obr. 1). Proces je pozvolný a nejprve se spojí dva protony na jádro deuteria. Dvě jádra deuteria se sloučí a vytvoří lehký izotop helium-3. Konečně dvě jádra helia-3 vytvoří helium-4 a uvolní přitom dva protony. Celý tento proces je velmi pomalý. Jen než se spojí dva protony, trvá mnoho stovek milionů let. Energie se uvolní, protože heliové jádro má menší hmotnost než součet hmotností původních čtyř protonů. V nitru se uvolní 4,3×10–12 J energie během Obr. 1 Schéma termonukleární reakce (Wikipedie, 2009)
jedné
přeměny.
Za
jednu
sekundu
proběhne 1038 přeměn. Ze Slunce se tedy každou sekundou uvolní 4×1026 J energie, co odpovídá
výkonu 4×1026 W za sekundu (McCracken a kol., 2006). Slunce setrvá ve své současné formě ještě asi pět miliard let. Na konci této doby se 1,4× zvětší a jeho výkon se zdvojnásobí. Vnitřní část se smrští a vnější expanduje a Slunce pohltí většinu sluneční soustavy. V jádru se vyčerpá všechen vodík, proto se bude přeměňovat pouze helium za vzniku uhlíku a kyslíku. Po vyčerpání helia zůstane
11
žhavý zbytek hvězdy, která postupně zchladne až na černého trpaslíka. (Murtinger a kol., 2008)
3.2
Sluneční záření Nitro Slunce uvolní energii ve formě rentgenového záření, které se během své
cesty z nitra na povrch přemění na sluneční záření (fotony) o různé vlnové délce, které opustí Slunce. Na Zemi dopadá jen malá část veškerého slunečního záření, a to přibližně 1,4 kW/m2. Z této části se jedna třetina odrazí v atmosféře zpět do vesmíru. Ze zbytku je jedna pětina pohlcena atmosférou a zbytek dopadá na zemský povrch. Za slunečního svitu to je asi 1 kW a jen desítky wattů při zatažené obloze. (Kleczek, 2004) Při jasné a bezmračné obloze dopadá
největší
část
slunečního
záření, aniž by změnilo směr. Jedná se o přímé záření. Pokud ovšem dojde k rozptylu v mracích a na Obr. 2 Přímé a difúzní záření na území ČR (Ladener a kol., 2003)
částečkách
atmosféry,
záření
přechází do všech směrů a je
označováno jako nepřímé neboli difúzní. V letních měsících je podíl difúzního záření v průměru asi 50 %, ale v zimních měsících je výrazně vyšší (Obr. 2). Proto je nutné volit technologie, které jsou schopny využít i difúzní záření. (Ladener a kol., 2003)
3.3
Způsoby využívání solární energie Solární energii dopadající na zemský povrch lze využít aktivními a pasivními
způsoby. Pasivními způsoby se rozumí využívání solární energie k ohřevu budovy architektonickým a stavebním řešením. Především snahou o maximální využívání energie v zimních měsících a naopak v letních měsících zabránění přehřátí budovy. (Úspory energie, 2009) Aktivní způsob je přeměna solární energie solární zařízením na jiný druh energie. Podle výsledné energie dělíme solární zařízení na termické a fotovoltaické. 12
4
TERMICKÉ SOLÁRNÍ SYSTÉMY Termické systémy slouží k co nejdokonalejší přeměně solární energie na energii
tepelnou. Proces je realizován prostřednictvím termického solárního systému. Základem je kolektor, spojovací potrubí a spotřebič. Pod spotřebičem si můžeme představit zásobníkový ohřívač, bazén nebo jiný způsob využití tepelné energie. Technicky je možné dosáhnout plného pokrytí energetických potřeb solárním systémem, ale za cenu extrémně vysokých investičních nákladů. V praxi se tedy většinou používá další doplňkový energetický zdroj. (THERMO SOLAR, 2009) Nejčastější použití: Příprava teplé užitkové vody (TUV) Vytápění budov Ohřev vody v bazénech
4.1
Příprava TUV Využíváním solárních systémů můžeme v domácnosti v ročním průměru ušetřit
60–70 % energie spotřebované na ohřev TUV. Tento podíl se dá vhodnou investicí do solárního systému i zvýšit. Pro celkovou účinnost je ideální nastavená teplota vody 55 ˚C. (Tomčiak, 2009) Je nezbytný vhodný solární zásobník. Většinou se jedná o stojaté nádoby s různým objemem, s tepelným výměníkem, tepelnou izolací a vnitřní protikorozní úpravou. Velikost se volí v závislosti na kolektorové ploše, kdy je optimální 0,25–0,35 1 na 1 m2 kolektorové plochy. Navrhovaná velikost kolektorové plochy se na ohřev TUV odvíjí od plánované spotřeby v letním půlroku. Ve srovnání s kapacitou standardního zásobníku je kapacita solárního zásobníku dvojnásobná. To umožní v letních měsících maximální využití dopadajícího slunečního záření. (Tomčiak, 2009) Solární systém není schopný pokrýt veškerou spotřebu TUV během celého kalendářního roku. Chybějící část se v okrajových měsících roku musí zabezpečit dalším výměníkem tepla v solárním zásobníku, který může být napájený z ústředního topení nebo elektrické odporové spirály. Ve spodní části solárního zásobníku je umístěn solární výměník, který v období nízkého slunečního svitu zajistí alespoň předehřev TUV a tím sníží energetickou spotřebu doplňkového zdroje energie (Příloha č. 1).
13
V letních měsících je dostatečné množství slunečního svitu, proto je vhodné využívat solární systém k sezónnímu ohřevu bazénů. (THERMO SOLAR, 2009)
4.2
Vytápění a ohřev TUV Při vytápění je sice možné využití jen solárního systému, ale návratnost je po
ekonomické stránce sporná. Lepší je využití solárního systému pouze při podpoře vytápění spolu s využitím na ohřev TUV a sezónní ohřev bazénů. Získaná energie se v létě využije na ohřev TUV a bazén, v zimě k předehřevu TUV a podpoře vytápění. Na jaře a na podzim je systém schopný pokrýt energetickou spotřebu na vytápění. Reálná úspora se pohybuje okolo 40 %. (Tomčiak, 2009) Kolektorová plocha musí být v tomto případě výrazně vyšší jak v předchozím případě. Je vhodné použití podlahového vytápění. Proti klasickému vytápění, kde se teplota vody pohybuje okolo 40–60 ˚C, může být porovnatelný tepelný výkon při teplotě 25–30 ˚C. (THERMO SOLAR, 2009) Základní jednotkou uvnitř objektu je solární zásobník o objemu 500–1000 l, který spojí všechny zdroje tepla. Ve spodní části zásobníku je solární výměník a v horní části je umístěn doohřev z dalšího zdroje tepla (Příloha č. 2). Jako další zdroj tepla se nejčastěji využívá plynový kondenzační kotel, ústřední topení, krbová kamna, krb, kotel na biomasu či tepelné čerpadlo. (THERMO SOLAR, 2009)
4.3
Ohřev vody v bazénech Využití solární energie k ohřevu bazénů je jednoduché a výhodné řešení pro
prodloužení sezóny i zvýšení teploty vody. V letním období je intenzita slunečního záření vysoká, tak snadno pokryje energetickou spotřebu. Jedná se o technologii šetrnou k životnímu prostředí s nízkou ekonomickou náročností. Ideální je kombinace aktivního a pasivního systému, kdy zastřešením získáme účinnou zábranu zbytečným ztrátám tepla. (KONEX, 2009) Ohřev vody může být realizován dvěma způsoby. Buď ekonomicky nenáročným sezónním průtočným kolektorem nebo plochým kolektorem s odděleným okruhem a tepelným výměníkem. Sezónní průtočné kolektory jsou tvořeny pouze absorbérem černé barvy. V konstrukci je vynechaná skleněná deska, tak odpadají ztráty, které by vznikly v důsledku odrazu a prostupu tepla. Účinnost kolektorů je při nevýrazných 14
teplotních rozdílech mezi absorbérem a okolím dokonce vyšší než u jiných kolektorů, ale s většími rozdíly jak 10 °C účinnost klesá. (Solární energie, 2009)
4.4
Solární kolektory Solární kolektory lze prakticky umístit kamkoliv. Menší na ohřev vody u bazénů
a větší na střechu, na fasádu u výškových budov nebo i na volné prostranství. Při rozhodovaní o umístění se volí co nejkratší vzdálenost mezi kolektorem a místem transportu teplonosné kapaliny, aby se předešlo ztrátám tepla. Pro optimální využívání dopadající solární energie je nutné zvolit správnou orientaci a sklon kolektoru. Orientace je vhodná na jih a sklon se odvíjí od ročního období. Pro pevnou instalaci se volí sklon v rozmezí 35–45˚. (THERMO SOLAR, 2009)
4.4.1 Ploché kolektory Základem každého kolektoru je absorbér, který zachytává krátkovlnné sluneční záření a přeměňuje je na tepelnou energii, která je pomocí teplonosné kapaliny odvedena do výměníku tepla (Obr. 3). Z materiálového hlediska má nejčastější využití hliník, měď a ocel. Povrch absorbéru se může upravovat dvěma způsoby. U jednodušších a levnějších absorbérů se používají
Obr. 3 Plochý kolektor (THERMO SOLAR, 2009)
různé nátěry v tmavých matných barvách, které jsou vhodné v letním období, ale v zimním období jsou ztráty sáláním příliš vysoké. Kvalitnější a ekonomicky náročnější je úprava selektivní spektrální vrstvou (černý chróm, černý nikl). Vyznačuje se vysokým koeficientem absorpce, vyšší účinností proti obyčejnějším tmavým nátěrům a především schopností pohlcovat difúzní záření. Výhodou plochých kolektorů je nízká cena, mají ale poměrně malou účinnost. Ploché kolektory se selektivním podvrstvením se používají k vytápění a ohřevu TUV a kolektory s tmavými nátěry pouze na ohřev TUV. (Novák a kol., 2004)
15
4.4.2 Vakuové kolektory Princip vakuových kolektorů je založen na vložení menší skleněné trubice do větší (Obr. 4). Mezi trubicemi je vakuum, které zabraňuje ztrátám tepla. Skleněná menší tzv. tepelná trubice je absorbér s příměsí z mědi, ve kterém je teplonosná kapalina na alkoholové bázi, která se teplem odpaří a odebere absorbéru teplo. Páry stoupají do horní části trubice, kde kondenzují a předají teplo proudící teplonosné kapalině, která je odvedena do výměníku. Kondenzát pak stéká zpět na dno a koloběh se opakuje. Vakuové kolektory jsou nezávislé na teplotě okolí, díky tomu jsou proti plochým kolektorům v zimním období Obr. 4 Trubice vakuového kolektoru (Extra bydlení, 2008)
účinnější.
Hrozí
mechanického
u
nich
poškození.
ovšem
větší
V porovnání
nebezpečí s plochými
kolektory jsou 2× až 3× dražší. Jsou nejvhodnější k vytápění, méně vhodné k přípravě TUV a zcela nevhodné pro ohřev bazénů. (Solární energie, 2009)
16
5
FOTOVOLTAICKÉ SOLÁRNÍ SYSTÉMY Fotovoltaické systémy (FVS) slouží k co nejdokonalejší přeměně solární energie
na energii elektrickou. Základem celé přeměny je fotovoltaický jev, který je znám už z 19. století. Jeho objevitelem je francouzský fyzik Alexandr Edmund Becquerel. Při tomto jevu předá foton slunečního záření svou energii elektronům kovu nebo polovodiče. K přeměně energie slunečního záření na elektrickou energii jsou nutné volné elektrony a energetický potenciál, který dovede elektrony směrem ze zdroje do spotřebiče. (Murtinger a kol., 2008)
5.1
P-N přechod „Při dostatečném množství slunečního záření elektron vylétne z kovu a zanechá
po sobě kladný náboj (díru). Pokud elektron zůstane v kovu, pak je přitažen zpět k díře a jeho energie se uvolní jako neužitečné teplo. Pro získání energie je nutné oddělit elektrony a díry, dokud
elektrony
nezapadnou
zpět.
Elektrony
musí
projít
elektrickým
obvodem, předaly
aby energii
slunečního
záření
ve formě užitečné práce
Obr. 5 Řez fotovoltaickým článkem (ČEZ, 2008)
spotřebiči.
K tomuto oddělení potřebuje tzv. P-N přechod (Obr. 5), který je základem moderní elektrotechniky.“ (Murtinger a kol., 2008) P-N přechod je tvořen polovodičem P, ve kterém je přebytek kladných děr, a polovodičem N, ve kterém je přebytek volných elektronů. Jedná se vlastně o velkoplošnou diodu. Pokud se těsně spojí oba polovodiče, vznikne v místě spojení tenoučká vrstva P-N přechod, který propouští elektrickou energii pouze jedním směrem. (Libra a kol., 2009)
17
Při spojení polovodiče P a N, dojde k tomu, že ve snaze vyrovnat koncentrace děr a elektronů difundují elektrony do části P a díry do části N. Při kontaktu díry a elektronu dojde k rekombinaci nábojů. Po elektronech zůstanou v části N kladně nabité náboje a po dírách v části P záporně nabité náboje. Díky vzniklému elektrickému poli se ustálí rovnováha. Výsledkem je výrazné snížení vodivosti v oblasti P-N přechodu a vzniku elektrického potenciálu, díky kterému můžeme udat směr elektronů ze zdroje do spotřebiče. Pokud připojíme na stranu P kladný pól zdroje napětí a na stranu N záporný pól zdroje napětí, může energie procházet. Pokud ovšem póly obrátíme, proud neprochází. Nejběžnějším materiálem používaným pro výrobu článků s P-N přechodem je křemík a jeho příměsi, které jsou nejčastěji fosfor nebo bor. Příměsí fosforu do křemíku vznikne polovodič N, který má nadbytečné elektrony a je více vodivý v porovnání s křemíkem. Naopak příměsí boru vznikne polovodič P s nadbytečnými dírami. Napětí jednoho článku je pro další využití příliš nízké, proto musí být více článků sériově zapojených, čím získáme prakticky využitelné napětí. Takto vytvořené sestavy článků jsou hermeticky uzavřeny a tvoří solární panely. Spojuje se 36 nebo 72 článků o využitelném napětí 18 nebo 36 V. Solární panely se dále spojují v solární pole (Příloha č. 3). (Murtinger a kol., 2008)
5.2
Generace fotovoltaických článků Fotovoltaické články mají za sebou už padesátiletou historii. První prakticky
použitelný článek byl vyroben v roce 1954. Vývoj nových článků probíhá neustále. Stále se hledají nové materiály a technologie. Byla vyvinuta řada výborných typů, ale pro svou cenu se neprosadily. Pro přehlednost se rozlišují čtyři generace fotovoltaických článků. (Bechník, 2009)
5.2.1 První generace Články
první
generace
jsou
vyráběny
pouze
z monokrystalického
a
polykrystalického křemíku. Přes to, že jsou křemíkové články jedny z nejstarších, je první generace v současnosti nejrozšířenější používanou technologií fotovoltaických článků. Vyznačují se dobrou účinností a životností, ale ve srovnání s novějšími články je větší spotřeba polovodičového materiálu. Výroba monokrystalického křemíku je 18
označována jako Czochralského proces, který je velmi náročný na spotřebu velmi čistého křemíku a energie. Proto účelem dalších generací FVS je snížení množství potřebného křemíku. (Bechník, 2009)
5.2.2 Druhá generace Jako druhá generace jsou označovány tenkovrstvé články, kde je až 100× menší množství křemíku. Účinnost je nižší, ale prosazují se v odvětvích, kde je požadována pružnost a ohebnost. Komerčně jsou používané články z amorfního křemíku, články CdTe (kadmium-telur), CIS (měď-indium-selen) a CIGS (měď-indium-galium-selen). Podkladem jsou tabule skla, kovové i plastové fólie, dá se použít i střešní krytina, kdy tenkovrstvé články tvoří nepropustnou fólii a přitom vyrábí energii. (Bechník, 2009)
5.2.3 Třetí generace Články třetí generace používají k separaci elektronů jiné přechody než P-N a jiné materiály než polovodiče. Příkladem jsou polymerní články, které jsou zatím nejblíže komerčnímu použití. Fotogalvanické články nebo nanostruktury, které se vyrábějí ve formě uhlíkových nanotrubiček, nanotyčinek nebo nanesením kvantových teček na vhodnou podložku, mají do budoucna velký potenciál. (Bechník, 2009)
5.2.4 Čtvrtá generace Články čtvrté generace jsou z několika jednotlivých vrstev, které lépe využijí různé vlnové délky slunečního záření. Pokusy o realizaci těchto článků byly zklamáním. (Murtinger a kol., 2008)
5.3
Vývoj účinnosti článků První fotovoltaické články na bázi selenu měly účinnost pod 1 % a pro výrobu
energie se nehodily. První použitelný byl až křemíkový článek s účinností 6 %. Pro tyto články existuje teoretická maximální účinnost tzv. Shockleyův-Queisserův limit, který je 33 %. Zatím dosažená účinnost v laboratoři je 24,7 %. Rozdíl mezi teoretickou a laboratorní účinností je způsoben převážně odrazem světla od povrchu článků. V praxi se pohybuje účinnost u monokrystalických článků okolo 15 %, polykrystalických 13 % 19
a amorfních 6 %. Shockleyův-Queisserův limit je aplikován pouze na články s jedním P-N přechodem. Jedná se tedy o články první a druhé generace. Teoretický limit pro články dalších generací je při uvážení nekonečného množství vrstev 68 %. Zatím nejvyšší prolomená účinnost je 40,7 % (Příloha č. 4). (Lupíšek, 2008)
5.4
Křemíkové články Vzhledem ke své kvalitě a účinnosti převládají v praxi z 95 % křemíkové
články, které můžou být z monokrystalického, polykrystalického, amorfního či mikrokrystalického křemíku. Fotovoltaický článek nemůže využít všechny dopadající fotony. Využije pouze ty, které mají větší energii, než je rozdíl energie mezi posledním obsazeným valenčním pásem a dalším neobsazeným pásem. U křemíkových článků je to 1,1e. Takže jsou schopny využít pouze záření o vlnové délce menší než 1100 nm. (Murtinger a kol., 2008)
5.4.1 Monokrystalické články Monokrystalické články jsou nejstarší, ale přesto patří k nejrozšířenějším. Vyrábí se tažením tyčí z roztaveného křemíku. Tyče jsou řezány na tenké plátky, které se zarovnají, vyleští a na povrchu odleptají. P-N přechod vznikne přidáním fosforu. Jsou i jiné možnosti výroby, ale články později nedosahají takové účinnosti jako při výrobě z tyčí. (SMART SOLAR, 2009)
Obr. 6 Monokrystalický a polykrystalické články (ČEZ, 2007)
5.4.2 Polykrystalické články Články se skládají z většího počtu menších polykrystalů než monokrystalické články (Obr. 6). Výroba je podobná jen s tím rozdílem, že roztavený křemík se odlévá místo tažení. Technologie výroby je podstatně jednodušší a tvarově variabilnější. 20
Účinností jsou sice monokrystalické články lepší, ale z hlediska obliby a ceny převažují polykrystalické. (Murtinger a kol., 2008)
5.4.3 Amorfní články Amorfní znamená, že křemík nemá pravidelnou krystalickou strukturu a má malou příměs vodíku. Jejich nezanedbatelnou výhodou je podstatně nižší spotřeba křemíku. Sloučeniny křemíku se rozkládají ve vodíkové atmosféře a pak jsou aplikovány na skleněné nebo plastové podložky. Stačí pouze tenká vrstva. Už 1 mm může pohltit 90 % slunečního záření. Účinnost je mnohem menší v porovnání s monokrystalickými a polykrystalickými články, protože u amorfních článků je křemíková vrstva s nepravidelnou strukturou. (SMART SOLAR, 2009)
5.5
Solární panely Na solární panely jsou kladeny vysoké nároky ohledně mechanického a
klimatického poškození, aby nedošlo ke snížení životnosti solárních článků. Vrchní část chrání tvrzené sklo, které je zasazené do duralového rámu. Sklo se používá průsvitné se zmenšeným obsahem železa a antireflexní vrstvou, která snižuje
ztrátu
odrazem.
Přímo na solárním článku je samolepící průhledná
vysoce fólie
EVA
(etylenvinylacetát). Spodní část
chrání
vícevrstvá
vysoce pevná fólie nebo skleněná destička (Obr. 7). Obr. 7 Řez fotovoltaickým panelem (Zemánek, 2008-2009)
Mechanická
konstrukce
celého
musí
panelu
být
řešena tak, aby nedošlo k ohrožení povětrnostními podmínkami, a zároveň musí zajistit optimální chlazení (především vzduchem). (Zemánek, 2008-2009)
21
U tenkovrstvých článků nelze sklo použít, protože by byla narušena jejich ohebnost. Proto se používá plastová fólie nebo nerezová ocel. Hlavním požadavkem je maximální zamezení možnosti navlhnutí P-N přechodu. (Murtinger a kol., 2008)
5.6
Komponenty Základní složkou je vždy fotovoltaický panel a další komponenty jsou různé
v závislosti na způsobu využití systému.
5.6.1 Konstrukce Panely se umísťují na nosné konstrukce, které jsou převážně z hliníkových slitin nebo oceli a odolávají klimatickým vlivům a korozi. Konstrukce můžou být pevné nebo pohyblivé. Pevné konstrukce Panely jsou pevně upevněny pod sklonem, který bývá optimalizován na zimní provoz, kdy je nejméně slunečního záření. Nejideálnější je orientace na jih s přibližným odklonem 15˚ na jihozápad. Sklon kolektoru je individuální, ale pro celoroční použití se volí v rozmezí 30–40˚. (Libra a kol., 2009) Pohyblivé konstrukce Pohyblivé konstrukce sledují dráhu Slunce a natáčí panely po celý den kolmo ke směru slunečního záření. V porovnání s pevnými konstrukcemi se navýší efektivnost asi o 57 % při zanedbání atmosférických vlivů. (Libra a kol., 2009)
5.6.2 Elektroinstalace Používají se kabely od panelu k měniči na stejnosměrný proud a od měniče do sítě na střídavý proud. Stejnosměrnými kabely může procházet napětí až 300 V. Protože jsou vedeny venkovním prostředím, musí odolávat vůči klimatickým vlivům, UV záření a mechanickému poškození. Volí se kabely s dvojitou izolací. (Solarni panely, 2010)
22
5.6.3 Ochrana před bleskem a přepětím Ochrana před bleskem je důležitá v místech častého výskytu bouřek a na vyvýšených místech. Podle statistiky je FVS ohrožen úderem blesku každých pět let. Ohrožení bleskem hrozí přímé a nepřímé. Jako přímá ochrana se na budově s panely umístí na vrcholu střechy bleskosvod a konstrukce panelu se napojí uzemňovacím vodičem. Při zásahu blesku bude elektrický výboj odveden uzemněnými svody do země. U velkých FVS na volném prostranství existují dvě možnosti ochrany. Přímé umístění bleskosvodů na konstrukci solárních panelů nebo pomocí vzdálených bleskosvodů. Do prostoru mezi konstrukcemi jsou umístěny mřížové zemnící soustavy, ke kterým jsou připojeny rámy panelů. Bleskosvody se umisťují v takové vzdálenosti, aby byly všechny panely v chráněné oblasti. Nepřímé je ohrožení komponentů FVS přepětím, které vzniká zásahem blesku nebo v důsledku elektromagnetických polí. Přepěťové ochrany jsou v různých provedeních a jsou dimenzovány pro různá napětí. Principielně je přepětí odvedeno zemnícím vedením do země. (Šalánský a kol., 2007)
5.6.4 Akumulátory Akumulátory jsou nutné pouze u grid-off systémů, které nedodávají elektrický proud do sítě. Cena akumulátorů je vysoká, oproti grid-on systémům je zvýšení nákladů až o 50 %, a životnost poměrně nízká. Životnost u běžně používaných akumulátorů je 5–10 let. Ve finálním součtu můžeme zjistit, že akumulátory za dobu životnosti celého systému stojí více než původní investice. V současnosti je na trhu nepřeberné množství různých typů akumulátorů, které by se měly vyznačovat velmi nízkým samovybíjením. Nejběžnější jsou olověné akumulátory, které jsou už po řadu let prověřené. Je to vlastně speciální autobaterie. Cena se pohybuje v závislosti na napětí řádově v rozmezí 3–12 tisíc Kč. Alkalické akumulátory se používají dnes už jen zřídka, protože se vyznačují menší účinností v porovnání s olověnými akumulátory. V posledních letech jsou stále více oblíbené lithium-iontové akumulátory, které jsou sice pro praktické použití zatím příliš drahé, ale pro svou téměř zanedbatelnou samovybíjecí schopnost a malou hmotnost se používají u solárních automobilů. (Murtinger a kol., 2008) 23
5.6.5 Záložní zdroj Pro systémy grin-off je nutný v době nízkého slunečního svitu záložní zdroj. U menších výkonů se používá elektrocentrála s motorem na benzín a propan-butan, u větších nafta. Ceny se pohybují v rozmezí 5–50 tisíc Kč. (Murtinger a kol., 2008)
5.6.6 Měniče proudu FVS vyrábí stejnosměrný proud, ale síť a spotřebiče používají střídavý proud. Proto měniče stejnosměrný proud přemění na střídavý a potom ho přetransformují na potřebné napětí sítě nebo spotřebiče. Při dodávkách do sítě musí výstupní proud odpovídat napětí sítě, musí být synchronní se síťovým kmitočtem a z bezpečnostních důvodů být při výpadku okamžitě odpojen. Měnič je plně automatizován, takže je schopný zkontrolovat parametry sítě a ve vhodném okamžiku se sám připojit. Poskytuje také potřebné údaje o celém systému, jako je momentální výkon, denní, měsíční i celková výroba. U většiny měničů se pohybuje účinnost v rozmezí 95–97 %. (SOLAR Bohemia, 2009)
5.6.7 Elektroměry Pokud vyrobenou elektrickou energii prodáváme do sítě, musí být FVS opatřen měřicím zařízením. V případě, že systém odebírá a zároveň prodává energii, je opatřen dvěma elektroměry. Jeden měří vyrobenou elektrickou energii a druhý spotřebovanou energii. (Murtinger a kol., 2008)
5.7
Systémy grid-off Tam, kde není z jakéhokoliv důvodu možné se připojit k rozvodné síti, se
používají grid-off neboli ostrovní systémy. Je to především na odlehlých usedlostech, chatách, chalupách, karavanech, jachtách, houseboatech a družicích na oběžné dráze Země, což je historicky prvním praktickým využitím FVS. Po ekonomické stránce se vyplatí pouze tam, kde je nutné vybudovat více jak 500 m přípojky. Každý tento systém musí obsahovat akumulátor, a pokud je nutné tak i měnič, který není nutnou součástí, ale v tom případě musíme přizpůsobit spotřebiče na
24
stejnosměrný proud (Příloha č. 5). U menších instalací do 0,5 kW je výhodnější používat speciální spotřebiče. Kvůli nepříznivým podmínkám v zimě se stále více rozšiřují hybridní systémy, které jsou doplněny o záložní zdroj, který eliminuje nedostatky samotného grid-off systému. (SOLARENVI, 2010)
5.8
Grid-on Grid-on jsou systémy, které dodávají elektrický proud do sítě. Není nutný
akumulátor, ale je nutné přeměnit stejnosměrný proud na střídavý a k tomu je nezbytný měnič (Příloha č. 6), který může být jednofázový nebo třífázový. Měnič dokáže vyrobit ze stejnosměrného proudu o napětí 12 V střídavý proud o frekvenci 50 Hz a napětí 230 V. Množství dodané energie závisí na intenzitě slunečního záření. Oproti grid-off systémům mají tu výhodu, že v době přebytku energie dodávají do sítě. Naopak při nedostatku potřebnou energii sami odebírají ze sítě. Dodávka energie je výhodná díky příznivým výkupním cenám, což je hlavním důvodem pro masivní rozvoj staveb FVS v posledních letech. (ČEZ, 2007)
25
6
LEGISLATIVNÍ PODMÍNKY V celé Evropské unii je v posledních letech poskytována masivní podpora
výrobě energie z obnovitelných zdrojů. První vydanou právní normou, která se týkala této problematiky, byla Bílá kniha o obnovitelných zdrojích energie a zatím poslední vydanou je Směrnice Evropského parlamentu a Rady č. 2009/28/ES, která stanovila společný rámec pro podporu obnovitelných zdrojů, závazné národní cíle podílu energie získané z obnovitelných zdrojů. Pro rok 2020 je stanoven cíl zisku energie z obnovitelných zdrojů pro celou Evropskou unii 20 % a pro Českou republiku 13 %. (Ministerstvo pro místní rozvoj, 2009)
6.1
Zákony a vyhlášky V české legislativě z hlediska fotovoltaiky hraje roli Zákon č. 180/2005 Sb.,
o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů), ve znění zákona č. 281/2009 Sb. Jedná
se
o
implementaci
Směrnice 2001/77/ES,
která
je
předchůdce
Směrnice 2009/28/ES, jejímž hlavním cílem byla stabilizace podnikatelského prostředí v oblasti obnovitelných zdrojů. Mimo jiné také definuje pojem obnovitelné zdroje energie a elektrickou energii z obnovitelných zdrojů. Zákon č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (energetický zákon), ve znění pozdějších předpisů, který stanoví Energetický regulační úřad a Státní energetickou inspekci. Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů, který mimo jiné stanoví Národní program hospodárného nakládání s energií a využívání jejích obnovitelných a druhotných zdrojů. Zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon), ve znění pozdějších předpisů. Uvedené zákony doplňují vyhlášky: Vyhláška č. 475/2005 Sb., kterou se provádějí některá ustanovení zákona o podpoře a využívání obnovitelných zdrojů, ve znění vyhlášky č. 364/2007 Sb. Vyhláška č. 150/2007 Sb., o způsobu regulace cen v energetických odvětvích a postupech pro regulaci cen.(Ministerstvo pro místní rozvoj, 2009) 26
Výkon státní správy v energetické oblasti: Ministerstvo průmyslu a obchodu Energetický regulační úřad (ERÚ) Státní energetická inspekce
6.2
Postup při realizaci nového FVS 1) Prvním krokem je nalezení investora a vhodného místa, které volíme v závislosti na energetickém potenciálu dané lokality. 2) Po výběru vhodné lokality se rozhodneme o umístění v dané oblasti, kvůli stavebnímu zákonu existují určitá omezení. V obci, která nemá územní plán, nelze na nezastavěném území (pozemky nezahrnuté do zastavěného území nebo do zastavitelné plochy) umístit FVS. V zastavěném území (pozemky vymezené územním plánem nebo zastavěná část obce) je to možné pouze při splnění podmínky nesnižování kvality životního prostředí. V obci, která má územní plán, lze umístit FVS na nezastavěném území pouze v souladu s územním plánem, a to především na plochách výroby a skladování, v plochách technické infrastruktury a v plochách výrobně smíšených. 3) Pokud chceme vyrobenou energii prodávat do sítě z nového místa, musíme podat Žádost o připojení výrobny elektrické energie k distribuční soustavě, která se
podává
k provozovateli
distribuční
soustavy
(ČEZ,
PRE,
E.ON).
Provozovatel má povinnost, která je dána zákonem, vykupovat veškerou energii z obnovitelných zdrojů. Provozovatel distribuční soustavy vydá souhlasné stanovisko, ve kterém si stanoví podmínky pro připojení FVS. Pokud je nutné vybudovat přípojku, uhradí žadatel část nákladů. 4) U menších FVS instalovaných na dům není nutné stavební povolení ani ohlášení stavebnímu úřadu, pokud dodržíme podmínky plynoucí ze stavebního zákona. Je vhodné si raději vždy předem zjistit stanovisko na místně příslušném stavebním úřadě. U větších FVS je nutné stavební povolení, které může nahradit veřejnoprávní smlouva nebo certifikát autorizovaného inspektora u záměrů, které nejsou označeny jako nezpůsobilé pro zkrácené stavební řízení. 5) Po úspěšném absolvování všech předchozích kroků následuje samotná montáž, po které je nutné provést revizi a funkční zkoušky.
27
6) Podnikat v energetické oblasti na území České republiky může pouze právnická nebo fyzická osoba na základě státního souhlasu, který je ve formě licence udělené ERÚ na 25 let. Na každé výrobní zařízení může být pouze jedna. Licenci musí mít každý, kdo chce prodávat energii do sítě, bez ohledu na velikost FVS. Žadatel musí prokázat finanční a technické předpoklady k zajištění výkonu FVS. Musí také zajistit, že nedojde k ohrožení života a zdraví osob, majetku či zájmu na ochraně životního prostředí. Podmínky pro udělení licence: o Dosažení věku 21 let o Úplná způsobilost k právním úkonům o Bezúhonnost o Vlastnické nebo užívací právo k energetickému zařízení o Technická
úroveň
zařízení
odpovídající
právním
předpisům
a
technickým normám o Odborná způsobilost nebo ustanovení odpovědného zástupce, pokud je instalovaný výkon vyšší než 200 kW Odbornou způsobilostí se rozumí ukončené vysokoškolské vzdělání technického směru a 3 roky praxe v oboru nebo úplné střední vzdělání technického směru s maturitou a 6 let praxe v oboru. 7) Po splnění všech podmínek provozovatele distribuční soustavy je uzavřena smlouva o výkupu energie. 8) Zkušebním provozem se zjistí případné nedostatky, které se odstraní a podá se žádost o kolaudaci nebo uvedení do trvalého provozu. To je nutné pouze u takových FVS, které byly realizovány na základě stavebního povolení, veřejnoprávní smlouvy nebo certifikátu autorizovaného inspektora. 9) Každý měsíc se fakturuje provozovateli distribuční soustavy a zasílá se měsíční výkaz o vyrobené energii. Každého čtvrt roku se podává hlášení o vyrobené energii ERÚ na referát statistiky. V prosinci každého roku je nutné provozovateli distribuční soustavy podat odhad výroby energie na další rok provozu. (Ministerstvo pro místní rozvoj, 2009)
28
7
EKONOMICKÉ PODMÍNKY
7.1
Dotace na FVS Pro fyzické ani právnické osoby nejsou v roce 2010 dotace na FVS celoplošně
poskytovány. Státní podporou je tedy pouze výkupní cena. Výjimkou může být neziskový sektor (obce, církev, školy…), který může podle X. výzvy Operačního programu životního prostředí získat dotace na FVS na střechách stávajících objektů. Do roku 2007 existovala možnost získání dotací na FVS maximálně 30 %. (VR OZE systems, 2010)
7.2
Pořizovací cena Cena za 1 kW instalovaného výkonu se pohybuje okolo 100 000 Kč včetně DPH
(Obr. 8). Z 60 % je to především cena panelů, která se s rostoucím objemem výroby snižuje. Se zvyšujícím instalovaným výkonem také klesá pořizovací
cena
za 1 kW. Větší výkon bude mít výkonnější měnič,
který
je
v přepočtu na počet kW levnější. DPH pro Obr. 8 Vývoj ceny generací fotovoltaických panelů (ČEZ, 2007)
FVS je 20 % a při umístění na objekty
určené k bydlení (rodinné domy, bytové domy…) je možné uplatnit sníženou sazbu DPH 10 %. (SOLARWAY, 2010)
7.3
Daňové zákony FVS jsou osvobozeny od daně z příjmu po dobu pěti let a v roce uvedení do
provozu. Osvobození je automatické a provozovatel se ho může dobrovolně zříct.
29
Daňové přiznání není nutné podávat po dobu osvobození daně z příjmu, pokud nejsou jiné příjmy z podnikání. Po uplynutí osvobození se musí každý rok ve stanovené lhůtě podat daňové přiznání a zaplatit vypočtenou daň. FVS je dlouhodobý hmotný majetek, proto může být odepisován. Doba odepisování je pět let, a to ve formě rovnoměrných nebo zrychlených odpisů. Pětiletou dobu odepisování není možné uplatnit v případě, kde panely nahrazují střešní krytinu. V tomto případě tvoří s budovou jeden celek a doba odepisování bude tedy shodná s dobou odepisování budovy, i když byla už v minulosti odepsána. (Greener, 2009)
7.4
Prodej elektrické energie Při prodeji energie jsou dvě varianty, a to výkupní cena nebo zelený bonus.
7.4.1 Výkupní cena Při režimu výkupních cen je veškerá vyrobená elektrická energie prodávána do sítě a elektrická energie pro vlastní spotřebu je nakupována zpět podle platných tarifů. V roce uvedení do provozu je platná výkupní cena, která se po dvacet let nesníží a je každý rok navyšována o cenový index průmyslové výroby (PPI), který je přibližně 2–4 % ročně. (SVP Solar, 2009)
7.4.2 Zelený bonus Druhou variantou je tzv. zelený bonus, což je finanční částka navyšující tržní cenu elektrické energie, která zohledňuje snížené poškozování životního prostředí využitím obnovitelných zdrojů energie. V praxi to znamená, že za vyrobenou elektrickou energii, kterou uživatel spotřebuje, dostane zelený bonus. Případný přebytek energie je dodán do sítě za cenu zeleného bonusu a rozdílu mezi výkupní cenou a zeleným bonusem. (SVP Solar, 2009)
7.4.3 Zelený bonus a výkupní cena Výkupní cena je platná po 20 let, ale zelený bonus pouze jeden rok a odvíjí se podle cen elektrické energie. Můžeme říct, že u velkých instalací se jednoznačně používá výkupní cena, u menších instalací je posouzení individuální. Jednou ročně je 30
možnost přejít z výkupní ceny na zelený bonus, kdy je výkupní cena z roku instalace a je navýšená o index PPI za uplynulé roky. Z ekonomického hlediska je zelený bonus výhodnější, u bank a úřadů lépe přijímaný. Není vhodný na místech, kde dlouhodobě nikdo nežije a v objektech, kde je vyšší spotřeba energie v zimě. Naopak je vhodný tam, kde je stálá spotřeba energie, jako jsou mrazírny a objekty s klimatizací. (Poncarová, 2009)
7.5
Doba návratnosti Doba návratnosti se odvíjí od pořizovací ceny, vyrobené energie a výkupních
cen. Propočty pro rok 2010 pro FVS, které jsou v tomto roce uvedeny do provozu, uvádí návratnost zhruba za 7–13 let. V porovnání s ostatními obnovitelnými zdroji je výrazně kratší, co je způsobeno vysokou výkupní cenou. Tato skutečnost je jedním z důvodů pro snížení výkupní ceny v roce 2011 (Obr. 9).
Obr. 9 Předpokládaný vývoj výkupních cen a zelených bonusů (Pur, 2010)
Pro vzor doby návratnosti je použita FVE s instalovaným výkonem 5 kW, plánovanou roční produkcí vyrobené energie 5096 kWh a pořizovací cenou 550 tisíc Kč bez DPH při režimu zelených bonusů a při režimu výkupních cen 580 tisíc Kč bez DPH. Pro daný případ při využití zelených bonusů bude doba návratnosti v roce 2009 8 let a 2 měsíce, v roce 2010 8 let a 7 měsíců a v roce 2011 s předpokládaným snížením výkupních cen se prodlouží skoro na 13 let. Pokud jsme nuceni použít při financování úvěr, tak se doba návratnosti výrazně zvýší. V roce 2009 bude doba návratnosti 14 let a 31
3 měsíce, v roce 2010 15 let a 2 měsíce a v roce 2011 dokonce 23 let a 4 měsíce (Obr. 10). (Pur a kol., 2010)
23,37 Doba návratnosti [let]
25 20
15,17
14,25
12,72
15 8,6
8,18 10 5 0 2009
2010
2011
Rok uvedení do provozu Přímé financování
Financování pomocí úvěru
Obr. 10 Grafické znázornění znázorn doby návratnosti při režimu zelených bonusů (Zdroj: (Zdroj Pur, 2010)
Pro stejný případ řípad přii použití výkupních cen se doba návratnosti ještě ješt prodlouží. Přii uvedení do provozu v roce 2009 bude doba návratnosti 9 let a 9 měsíců, mě v roce 2010 10 let a 4 měsíce a v roce 2011 až 17 let. Toto by platilo při přímém ímém financování, ale při p použití úvěru bude doba návratnosti v roce 2009 17 let, v roce 2010 19 let a v roce 2011 dokonce 30 let a 10 měsíc ěsíců (Obr. 11). (Pur a kol., 2010)
30,81
Doba návratnosti [let]
35 30 25 20 15
19,05
17,08
17,03
10,32
9,74
10 5 0 2009
2010
2011
Rok uvedení do provozu Přímé financování
Financování pomocí úvěru
Obr. 11 Grafické znázornění znázorn doby návratnosti při režimu výkupních cen (Zdroj: (Zdroj Pur, 2010)
32
Dobu návratnosti lze snížit použitím technologií, které zvýší výrobu energie a dobu životnosti. Příkladem jsou oboustranné panely nebo panely s koncentrátorem záření. Při použití těchto technologií můžeme dosáhnout navýšení množství vyrobené energie o 10–20 %. (Libra a kol., 2009)
33
8
STAV A VYUŽITÍ VYUŽI SOLÁRNÍ ENERGIE V ČESKÉ ESKÉ REPUBLICE Česká republika patří díky svým geografickým podmínkám odmínkám a dalším faktorům faktor
k lokalitám s nejdražší energií. Pro využití obnovitelných zdrojů zdroj není dostatečný potenciál. Sluneční ní svit nedosahuje takové úrovně úrovn jako v jižních zemích, hydroenergetický potenciál není příliš p významný a větrné trné podmínky nejsou příznivé. p Ze statistik vyplývá, vá, že výrazně výrazn převažuje zisk energie z fosilních paliv a štěpných št procesů. V roce 2003 bylo zastoupení obnovitelných zdrojů zdroj přii zisku energie pouze 2 %. (ČEZ, 2008) Pro rok 2010 je stanoven cíl zvýšit podíl na 8 %, avšak v roce ro 2008 činil tento podíl pouze 4,47 % (Obr. br. 12). 12) (ERÚ, 2010)
Ostatní (plynná a pevná paliva, zemní plyn a přečerpávací vodní elektrárny) 6,00%
Parní elektrárny 57,75%
Větrné elektrárny 0,29% Jaderné elektrárny 31,80%
Biomasa 1,40%
Bioplyn 0,32%
Obnovitelné zdroje 4,47% Vodní elektrárny 2,42% FVS 0,02%
Obr. 12 Grafické znázornění znázorn výroby elektrické energie v roce 2008 (Zdroj: MPO, 2010)
8.1
Historie FVS v České republice FVS byly na našem území do devadesátých let jen v malé míře. Jednalo se
především o grid-off off (ostrovní) systémy. systémy Na ulicích v Brně a Ostravě Ostrav byly automaty napájené malými fotovoltaickými panely. V Osluchově bylo napájeno veřejné osvětlení pomocí FVS. Prodejem panelů pane se v té době zabývalo jen několik kolik málo firem. První větší tší FVE vznikly na ukázkových rodinných odinných domech v Kunovicích a v Podolí u Brna, avšak však zatím žádná nebyla připojena do rozvodné sítě. sítě V roce 1998 byla v areálu větrné trné farmy Mravenečník Mrave spuštěna největší FVE v České eské republice, republice která byla
34
napojena na rozvodnou síť, o výkonu 10 kW, ale odlehlé místo podporovalo časté krádeže, proto se v roce 2002 přestěhovala do areálu Jaderné elektrárny Dukovany. Od roku 2000 byly státní a místní samosprávou zaváděny nástroje podporující rozvoj FVS. Příkladem je projekt Ministerstva životního prostředí Slunce do škol. Účelem bylo zvýšení veřejného povědomí o fotovoltaice. Díky tomuto programu vznikly například FVE na ČVUT v Praze, na Vysoké škole báňské v Ostravě nebo na Masarykově univerzitě v Brně. (ČEZ, 2007) Zlom nastal v roce 2006, kdy vznikla větší FVE v Opatově. Od toho roku se stále zvyšuje instalovaný výkon samotných instalací. Naše zatím největší FVE je u Stříbra s instalovaným výkonem 13,6 MW. V dubnu 2010 se začne s výstavbou doposud největší FVE u nás u Ostrova u Stříbra, která bude mít instalovaný výkon 30 MW.
8.2
Současný stav Z výroby energie se stal velmi lukrativní byznys a díky tomu stále stoupá obliba
FVS (Obr. 13). Na začátku roku 2009 bylo v České republice 1249 FVS. K 1.1.2010 už jich je 6013 a stále vznikají nové. Instalovaný výkon je 1.2.2010 485,39 MW (Obr. 14). Pokud se zrealizují všechny povolené investorské záměry, tak do tří let stoupne instalovaný výkon až na 2000 MW (Příloha č. 7). Tím by stoupl podíl FVS při výrobě energie z obnovitelných zdrojů na 7 %, ale zároveň by se spotřebovalo 40 % prostředků na obnovitelné zdroje. (ERÚ, 2010) Příčinou staveb právě FVS je garantovaná nezměněná výkupní cena po dobu 20 let. Pro rok 2010 stanovil ERÚ rozhodnutím 5/2009 výkupní cenu 12,25 Kč/kWh za přímý výkup a zelený bonus 11,28 Kč/kWh a pro instalovaný výkon nad 30 kW 12,15 Kč/kWh a zelený bonus 11,18 Kč/kWh. Výkupní cena se mírně snížila v porovnání s rokem 2009, kdy byla 12,89 Kč/kWh za přímý výkup a zelený bonus 11,91 Kč/kWh a pro instalovaný výkon nad 30 kW 12,79 Kč/kWh a zelený bonus 11,81Kč/kWh. Rok 2010 je jedním z posledních, kdy bude výkupní cena tak příznivá. Podle platného zákona ERÚ se mohla cena na další rok vždy změnit pouze o 5 %. V roce 2011 by mělo dojít ke změně zákona a cena by se měla razantně snížit. Proto se investoři snaží nové FVS uvést do provozu co nejdříve. (ERÚ, 2009)
35
Vyrobená elektrická energie [GWh]
88,8 90 80 70 60 50 40 30 12,9
20 0,1
10
1,8
0,2
0,1
0 2004
2005
2006
2007
2008
2009
Rok
Obr. 13 Grafické znázornění znázorn vyrobené energie FVS v letech 2004 – 2009 (Zdroj: (Zdroj ERÚ, 2010)
Podle le posledních informací provozovatelé distribučních distribu ních soustav zmrazili přijímání žádostí o připojení řipojení do distribuční distribu soustavy. Kvůli stavu rychlosti a množství FVE připojovaných na síť hrozí situace, kdy bude dodávka převyšovat evyšovat spotřebu. spot Proto státní podnik ČEPS, EPS, který spravuje českou elektrizační ní soustavu, požádal o zastavení zast posuzování nových žádostí. Hlavním důvodem d vodem je obava, aby nedošlo k narušení
Instalovaný výkon [MW]
stability soustavy a bezpečnosti bezpeč dodávek. (Smetana, 2010)
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
454,59
74,76 80,92 85,14 54,29 57,87 68,95 66,02
I
II
III
IV
V
VI
VII
163,24 124,21 96,57 110,34
VIII
IX
X
XI
Měsíc
Obr. 14 Grafické znázornění znázorn instalovaného výkonu v roce 2009 (Zdroj:: ERÚ, 2010)
36
XII
8.3
Budoucnost Budoucností v solárním podnikání se může stát zneškodňování starých solárních
panelů. Ročně se v Evropě vyprodukuje ze solárního průmyslu 3800 tun odpadu. Toto číslo by se mělo každým rokem razantně zvyšovat. Na našem území začal výrazný solární boom před pěti lety a životnost je udávána na 20–25 let. Za necelých 20 let u nás vyvstane stejná otázka jako v Evropě, kam se starými panely. Existují dvě možnosti, a to recyklace nebo ekologická likvidace Výhodnější je recyklace, kdy opětovně získáme některé prvky, díky čemu se sníží prodejní cena nových panelů. Dříve se rozložily celé panely na jednotlivé části, které byly
chemicky
očištěny
následně
opět
výrobu
panelů.
použity
a pro
S klesající
tloušťkou článků je poměrně velké
riziko
znehodnocení,
proto se raději dává přednost využití recyklovaných surovin před
recyklací
komponentů
(Obr. 15). Proces je v několika
Obr. 15 Recyklace fotovoltaického panelu (H-Energy Systems, 20092010)
krocích. Nejprve se panely zahřejí a uvolní se pojivo. Následně se materiály postupně oddělí fyzikálními nebo chemickými postupy. Touto cestou se dá získat při rozumných finančních nákladech křemík, stříbro a další kovy. V naší legislativě není doposud žádný zákon, který by nějak upravoval ekologické zneškodnění nebo recyklaci. Proto vznikají obavy, že za pár let bude krajina posetá množstvím nefunkčních panelů. Zatím je to tedy jen o dobré vůli některých výrobců, kteří poskytují zpětný odběr panelů a ty pak recyklují. (Stavební fórum, 2010)
37
9
VÝROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE V ROCE 2009
9.1
Podmínky v České Č republice Na naše území dopadne v průměru 1081 kWh/m2 energie. Intenzita se může m lišit
v závislosti na lokalitě a aktuálních klimatických podmínkách. FVS s instalovaným výkonem 1 kW je schopný ročně vyrobit vzhledem k našim geografickým podmínkám 900–1000 kWh elektrické energie. energie Teoretickým potenciálem, kdyby se využilo využi 70 % všech střech budov z roku 2001, by se dalo vyrobit okolo 40 GWh elektrické energie, energie ale bez vyřešení akumulace energie ho nelze využít. (ČEZ, 2007)
Oloumoucký a Zlínský kraj 12%
Moravskoslezský kraj 3%
Hlavní město Praha a Středočeský kraj 8%
Jihočeský a Plzeňský kraj 30% Jihomoravský kraj a kraj Vysočina 35%
Liberecký, Královéhradecký a Královéhradeck Pardubický kraj 7%
Karlovarský a Ústecký kraj 5%
Obr. 16 Grafické znázornění výroby FVS v jednotlivých krajích (Zdroj:: ERÚ, 2010)
Nejvhodnější jší lokalitou pro umístění umíst FVS je oblast jižní Moravy, kde je nejvyšší nejvyšš intenzita slunečního ního záření. Směrem na sever se intenzita záření ení snižuje a nejnižší je v severní části Čech (Příloha (Př č. 8). Proto jsou kraje Jihomoravský a Jihočeský Jiho místa s nejvyšší ší hustotou FVS (Obr. 16).
9.2
Trvání slunečního svitu Množství energie vyrobené vyrob FVS ovlivňuje mimo jiné trvání slunečního slune svitu.
Rozdíly na celém území nejsou tak drastické. Průměrné rné hodnoty se pohybují mezi 1350–1800 1800 hodinami ročně. roč (Murtinger a kol., 2008) 38
Průměrné měsíční trvání slunečního svitu [h]
278,66
300,00
262,88 231,62
250,00
210,98 182,58
200,00
160,65
150,00 100,00
66,52 68,08
65,85
50,75
35,70
31,51
50,00 0,00 I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Měsíc
Obr. 17 Grafické znázornění znázorn trvání slunečního svitu v roce 2009 (Zdroj:: CHMÚ, 2010)
Celkovým trváním slunečního slune svitu byl rok 2009 spíše průměrný. pr Oproti minulým rokům m je však výrazný rozdíl v jednotlivých měsících m (Obr. br. 17). 17 Dá se říct, že zimní měsíce síce jsou podprůměrné podpr a naopak letní nadprůmě ůměrné. Duben byl nejslunečnějším měsícem em roku, kdy bylo naměřeno 278 hodin. Je to značný nárůst v porovnání s minulými roky, roky kde se průměrné hodnoty pohybují okolo 160 hodin. Naopak aopak velký pokles je v červnu, kdy bylo naměřeno pouze 160 hodin. Průměrná Pr hodnota pro červen z minulých let je 220 hodin. (Český eský hydrometeorologický ústav, 2010) Trvání slunečního čního svitu není přesný údaj. Je to pouze vypočítaná vypo hodnota z průměrů trvání slunečního svitu z jednotlivých míst na území České republiky, republiky které jsou dostupné na internetových stránkách Českého hydrometeorologického rometeorologického ústavu. ústavu
9.3
Výroba elektrické energie v roce 2009 V roce 2009 se vyrobilo celkem 82 250 GWh elektrické energie ene a z toho
88,8 GWh právě FVS.. Vynásobením trvání slunečního slune ního svitu a instalovaným výkonem získáme maximální možnou výrobu (Obr. 18). Pro výpočet jsou použity průměrné hodnoty z celé České eské republiky. Maximální možná výroba není ovšem reálná, protože v ní nejsou zahrnuty všechny aspekty (sklon kolektoru, energetické ztráty...).
39
Výroba elektrické energie [MWh]
30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Měsíc Skutečná výroba
Maximální možná
Obr. 18 Grafické znázornění porovnání orovnání vyrobené elektrické energie s teoretickým údajem maximální možné výroby (Zdroj: ERÚ, 2010)
Nejvíce elektrické energie se vyrobilo v období od července ervence do d září, a to okolo 25 GWh, které tvoří ří necelou třetinu celkové vyrobené energie FVS v roce 2009. Nejméně se vyrobilo v lednu, lednu a to pouhých 0,85 GWh energie. Takto malé množství je především způsobeno sobeno malým instalovaným výkonem. Podobné hodnoty slunečního slune svitu jsou v březnu, říjnu, říjnu listopadu a prosinci, ale výroba je několikanásobn kolikanásobně vyšší. Je to díky nárůstu momentálního entálního instalovaného výkonu. vý
9.4
Emise CO2 Oxid uhličitý je jeden ze skleníkových plynů. Jeho nárůst ůst v ovzduší způsobuje
zejména spalování fosilních paliv. Za posledních sto let zaznamenal nárůst ná v atmosféře o 60 %. Příroda sama nedokáže zastavit skleníkový efekt, je tedy nezbytné zastavit nebo snížit množství produkovaných skleníkových plynů. plyn FVS bývají často označovány ozna jako nejčistší a nejšetrnější k životnímu prostředí, prost ale to ovšem není tak úplně úpln pravda. Samotné používání je čisté, ale le výroba článků je technologicky a energeticky nergeticky náročná náro a tím vzniká nepřímá ímá produkce emisí CO2. Takže při přepočtu tu množství vyrobené energie a vznikajících vznika aktuálních přímých a nepřímých nep emisí zjistíme, že FVS jsou většími v tšími producenty emisí na vyrobenou kWh než jaderné, jader větrné a vodní elektrárny rny (Příloha č. 9). (KERNENERGIE, 2009)
40
9.5
Úspora emisí v roce 2009 Úsporu emisí stanovíme dle d vyhlášky č. 225/2004 Sb., která stanoví emisní
faktor pro výrobu elektrické energie 1,17 CO2/MWh. Díky tomu můžeme ůžeme jednoduchým výpočtem zjistit úsporuu emisí produkcí jedné MWh elektrické rické energie z obnovitelného zdroje. V roce 2009 vyrobily FVS celkem 88,8 GWh a tím uspořily řily 150 960 tun emisí CO2 za rok (Obr. 19).
14 623 13 189 12 810
Měsíční úspora emisí CO2 [t]
16000 14000 12000 9 581 10000
8 440 8 498 7 246
8000
5 247
6000
4 121 3 146
4000 2000
984 1 481
0 I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
Měsíc
Obr. 19 Grafické znázornění měsíční úspory emisí CO2
41
X
XI
XII
10
ZÁVĚR Fotovoltaika je sice jeden z nejmladších způsobů výroby elektrické energie, ale
přesto je to jedno z nejrychleji se rozvíjejících odvětví v energetice. S rostoucí výrobou se snižuje samotná cena panelů. Všichni si uvědomují nutnou potřebu dalších zdrojů energie, proto je všeobecná podpora fotovoltaiky hlavně příznivou výkupní cenou, která se pohybuje v Evropské unii v závislosti na instalovaném výkonu v rozmezí 0,15–0,5 €/kWh s investiční podporou 0–75 % pořizovacích nákladů. (AVS SOLAR, 2010) U nás je výkupní cena okolo 11–12 Kč a žádná investiční podpora. Světovými giganty na poli fotovoltaiky jsou Španělsko a Německo. Právě Německo by se mohlo stát naším solárním vzorem, protože klimatické podmínky jsou velmi podobné. V současnosti žije v České republice 10 milionů obyvatel. Každý ročně spotřebuje 1100 MWh elektrické energie a navíc energie spotřebovaná v průmyslu. Teoretický potenciál FVS je na našem území ohromný. Pokud by bylo využito 70 % střech stávajících budov, vyrobily by FVS 40,5 TWh elektrické energie, což by pokrylo 60 % spotřebované energie v roce 2009. Tento potenciál je možné využít jen při vyřešení problému s akumulací velkého množství elektrické energie. To je asi obecně největší problém fotovoltaiky, který brání jejímu neomezenému rozvoji. Akumulace je nutná kvůli nerovnoměrným dodávkám, které vedou k přetížení sítě nebo naopak nedostatku energie v síti. To vedlo k zmrazení povolování nových žádostí pro připojení k distribuční soustavě. Celý tento problém nastal hlavně díky špatné legislativě, kdy byly všechny FVS podporovány stejně. Podobný problém měli před dvěma lety v Německu, kde zareagovali včasným snížením cen. Dala se předpokládat obdobná situace i u nás. Díky vysokým výkupním cenám, které jsou jedny z nejvyšších v Evropě, byl enormní zájem o velké instalace, které nejvíce ohrožují stabilitu distribuční soustavy a zároveň zabírají velké množství půdy, která by se dala využít jiným způsobem. Tomuto problému se dalo předejít inspirací z Německa včasnou změnou legislativy, a to snížením cen pro větší instalace a naopak ponecháním stejně vysoké výkupní ceny pro střešní instalace. Je několik možností jak vyřešit vzniklý problém, ale ani jedna z nich není příliš vhodná. Jednou z možností je úplné zastavení povolování FVS. Tím nastane problém s příslibem České republiky o využívání obnovitelných zdrojů energie. Další možností je pozměňovací návrh, který by ponechal stejné výkupní ceny pro FVS s instalovaným výkonem vyšším než 20 MW a pro ostatní by se výkupní cena snížila. Tato možnost 42
žádným způsobem neřeší daný problém a spíše ho ještě zhorší. Poslední možností je výrazné snížení výkupních cen. Tím bude rozvoj FVS utlumen, což se nejvíce projeví na malých střešních instalacích, které po roce 2011 budou vznikat jen minimálně. Z uvedených výpočtů plyne, že by doba návratnosti u střešních instalací při financování na úvěr byla okolo 23 let a životnost je udávána okolo 25 let. FVS by tedy vydělával jen asi dva roky. Už je jisté, že výkupní ceny budou sníženy. Předpokládá se hodnota okolo 7 Kč/kWh, přesná výkupní cena bude známa až na konci roku.
43
11
POUŽITÁ LITERATURA
AVS SOLAR. 2010. Fotovoltaika vo svete. Online [Citace: 2010-03-21]. Dostupné na:
. Bechník B. 2009: Historie a perspektivy OZE - fotovoltaika, méně rozšířené technologie. Online [Citace: 2009-11-25]. Dostupné na:
. Český hydrometeorologický ústav. 2010. Informace o klimatu. Online [Citace: 2010-0312]. Dostupné na: . ČEZ. 2007: Obnovitelné zdroje energie a možnosti jejich uplatnění v České republice. Praha: Skupina ČEZ, 2007. ČEZ. 2008: Využití obnovitelných zdrojů energie pro napájení svítidel a veřejného osvětlení. Online [Citace: 2010-02-13] Dostupné na: . ERÚ. 2009: Cenové rozhodnutí 5/2009. Online [Citace: 2010-02-28] Dostupné na: . ERÚ. 2010: Aktuality. Online [Citace: 2010-02-28] Dostupné na: . Greener. 2009. Daňové zákony. Online [Citace: 2010-02-09]. Dostupné na: . KERNENERGIE. 2009. Klimaschutz. Online [Citace: 2010-02-10] Dostupné na: . Kleczek, J. 2004. Slunce a jeho energie. Online [Citace: 2009-12-06]. Dostupné na: Kleczek, J. 2002. Velká encyklopedie vesmíru. Praha: Academia, 2002. 582 s. ISBN: 80-200-0906-X. KONEX. 2009. Solární ohřev bazénu. Online [Citace: 2009-12-28]. Dostupné na: . Ladener, H., Späte, F. 2003. Solární zařízení. Praha: Grada, 2003. 267 s. ISBN: 80-2470362-9. Libra, M., Poulek, V. 2009. Fotovoltaika : teorie i praxe využití solární energie. Praha: Ilsa, 2009. 160 s. ISBN: 978-80-904311-0-2. Lupíšek, A. 2008. Vývoj účinnosti fotovoltaických článků. Online [Citace: 2009-11-23]. Dostupné na: . 44
McCracken, G., Stott, P. 2006. Fúze : energie vesmíru. [trans.] Milan Řípa and Jan Mlynář. Praha: Mladá fronta, 2006. 324 s. ISBN: 80-204-1453-3. Ministerstvo pro místní rozvoj. 2009. Fotovoltaika. Online [Citace: 2009-11-30]. Dostupné na: . Ministerstvo pro místní rozvoj, 2009. Stavby a zařízení pro výrobu energie z vybraných obnovitelných zdrojů. Online [Citace: 2009-11-30]. Dostupné na: . Murtinger, K., Beranovský, J., Tomeš, M. 2008. Fotovoltaika. Elektřina ze slunce. 2. vydání. Brno: ERA group spol. s r.o., 2008. 81 s. ISBN: 978-80-7366-133-5. Novák, M., Tomčiak, J. 2004. Konštrukcia slnečného kolektora. Online [Citace: 200912-28]. Dostupné na: . Poncarová, J. 2009. Fotovoltaika: Vyplatí se výkup elektřiny nebo zelené bonusy? Online [Citace: 2009-12-04]. Dostupné na: Pur, D. a Sojka, V. 2010. Propočty návratnosti slunečních elektráren. Online [Citace: 2010-03-11]. Dostupné na: . SMART SOLAR. 2009. Fotovoltaika. Online [Citace: 2009-11-25]. Dostupné na: . Smetana, J. 2010. Distributoři přestali přijímat žádosti o připojení solárních elektráren. Online [Citace: 2010-02-28]. Dostupné na: . SOLAR Bohemia. 2009. Solární systémy. Online [Citace: 2010-02-06]. Dostupné na: . SOLARENVI. 2010. Ostrovní systémy (stand-alone, grid-off). Online [Citace: 2010-0205]. Dostupné na: . Solární energie. 2009. Termické solární kolektory (panely). Online [Citace: 2009-1228]. Dostupné na: Solarni panely. 2010. Technický popis. Online. [Citace: 04 2010, 02.] Dostupné na: .
45
SOLARWAY. 2010. NÁVRATNOST INVESTICE DO FVE. Online [Citace: 2010-0310]. Dostupné na: < http://www.solar-way.cz/kalkulace/>. Stavební fórum. 2010. Fotovoltaika: kam se starými panely? Online [Citace: 2010-0228]. Dostupné na: . SVP Solar. 2009. Fotovoltaika. Online [Citace: 2009-12-03]. Dostupné na: . Šalánský, D., Hájek, J. 2007. Fotovoltaické elektrárny a ochrana před bleskem. Online [Citace: 2009-23-11]. Dostupné na: . THERMO SOLAR. 2009. Ako pracuje solárny systém. Online [Citace: 2009-12-17]. Dostupné na: . THERMO SOLAR. 2009. Druhy solárnych systémov. Online [Citace: 2009-12-17]. Dostupné na: . Tomčiak, J. 2009. Sluneční termické kolektory. Online [Citace: 2009-12-17]. Dostupné na: . Úspory energie. 2009. Solární energie. Online [Citace: 2010-02-13]. Dostupné na: . VR OZE systems. 2010. Dotace a jak na ně. Online [Citace: 2010-03-10]. Dostupné na: . Zemánek, R. 2008-2009. Fotovoltaický panel. Online [Citace: 2009-11-23]. Dostupné na: .
46
12
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obr. 1 Schéma termonukleární reakce ........................................................................... 11 Obr. 2 Přímé a difúzní záření na území ČR .................................................................... 12 Obr. 3 Plochý kolektor .................................................................................................... 15 Obr. 4 Trubice vakuového kolektoru............................................................................... 16 Obr. 5 Řez fotovoltaickým článkem................................................................................. 17 Obr. 6 Monokrystalický a polykrystalické články ........................................................... 20 Obr. 7 Řez fotovoltaickým panelem ................................................................................ 21 Obr. 8 Vývoj ceny generací fotovoltaických panelů ....................................................... 29 Obr. 9 Předpokládaný vývoj výkupních cen a zelených bonusů ..................................... 31 Obr. 10 Grafické znázornění doby návratnosti při režimu zelených bonusů .................. 32 Obr. 11 Grafické znázornění doby návratnosti při režimu výkupních cen ..................... 32 Obr. 12 Grafické znázornění výroby elektrické energie v roce 2008 ............................. 34 Obr. 13 Grafické znázornění vyrobené energie FVS v letech 2004 – 2009 .................... 36 Obr. 14 Grafické znázornění instalovaného výkonu v roce 2009 ................................... 36 Obr. 15 Recyklace fotovoltaického panelu ..................................................................... 37 Obr. 16 Grafické znázornění výroby FVS v jednotlivých krajích ................................... 38 Obr. 17 Grafické znázornění trvání slunečního svitu v roce 2009 ................................. 39 Obr. 18 Grafické znázornění porovnání vyrobené elektrické energie s teoretickým údajem maximální možné výroby .................................................................................... 40 Obr. 19 Grafické znázornění měsíční úspory emisí CO2 ................................................ 41
47
PŘÍLOHY
SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. 1 Schéma ohřevu TUV .................................................................................... III Příloha č. 2 Schéma ohřevu TUV a vytápění .................................................................. III Příloha č. 3 Solární článek, solární panel a solární pole ............................................... IV Příloha č. 4 Vývoj laboratorní účinnosti solárních článků ............................................. IV Příloha č. 5 Schéma grid-off systémů ............................................................................... V Příloha č. 6 Schéma grid-on systémů .............................................................................. VI Příloha č. 7 Vývoj FVS v České republice ......................................................................VII Příloha č. 8 Roční průměrná intenzita slunečního záření, průměrný počet bezoblačných dní a průměrná doba slunečního záření ......................................................................... IX Příloha č. 9 Emise při výrobě elektrické energie ............................................................ IX
II
Příloha č. 1
Schéma ohřevu TUV (THERMO SOLAR, 2009)
Příloha č. 2
Schéma ohřevu TUV a vytápění (THERMO SOLAR, 2009)
III
Příloha č. 3
Solární článek, solární panel a solární pole (ČEZ, 2007)
Příloha č. 4
Vývoj laboratorní účinnosti solárních článků (Bechník, 2009)
IV
Příloha č. 5
Schéma grid-off systémů (ČEZ, 2008)
V
Příloha č. 6
Schéma grid-on systémů (ČEZ, 2008)
VI
Příloha č. 7
Vývoj FVS v České republice (ERÚ, 2010)
VII
Příloha č. 8
Roční průměrný úhrn slunečního záření (CHMÚ, 2010)
Roční průměrný počet bezoblačných dní (CHMÚ, 2010)
VIII
Roční průměrná doba slunečního záření (CHMÚ, 2009)
Příloha č. 9
Emise CO2 při výrobě elektrické energie
g CO2-ekvival./kWh
1400 1200
1231-836 1080-750 946-550
1000 800
644-399
600 400
217-78 38-10
200
36-4
0
Emise při výrobě elektrické energie (Zdroj: KERNENERGIE, 2010)
IX
33-5
