UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra technické a informační výchovy
Obnovitelné zdroje energie se zaměřením na fotovoltaiku Bakalářská práce
Olomouc 2012
Vedoucí práce: Mgr. Martin Havelka, Ph.D.
Autor práce: Jiří Slovák
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně a s použitím pramenů uvedených v seznamu literatury.
V Olomouci dne 18. března 2012
....................................... Slovák Jiří 2
Poděkování Děkuji vedoucímu práce, panu Mgr. Martinu Havelkovi, Ph.D, za odborné vedení, připomínky a rady, které mi poskytl při zpracování této práce. 3
OBSAH: TEORETICKÁ ČÁST ...................................................................................................... 5 Úvod.................................................................................................................................. 5 1. Obnovitelné zdroje energie ........................................................................................... 7 1.1 Využití OZE ............................................................................................................ 7 1.2 Cíle a strategie ve využívání OZE .......................................................................... 8 1.3 Druhy OZE ............................................................................................................. 8 1.3.1 Energie ze Slunce............................................................................................. 8 1.3.2 Geotermální energie ......................................................................................... 9 1.3.3 Energie přílivu a odlivu ................................................................................. 11 1.3.4 Energie vln ..................................................................................................... 12 1.3.5 Větrná energie a větrné elektrárny ................................................................. 13 1.3.6 Vodní energie ................................................................................................. 15 2. Sluneční záření ............................................................................................................ 17 2.1 Vznik slunečního záření........................................................................................ 17 2.2 Charakteristika záření dopadající na zemský povrch ........................................... 17 2.3 Charakteristika slunečního záření ......................................................................... 19 3. Přímá přeměna slunečního záření na elektrickou energii ........................................... 20 3.1 Historie.................................................................................................................. 20 3.2 Princip funkce ....................................................................................................... 21 3.3 Základní typy fotovoltaických článků .................................................................. 22 3.4 Výroba fotovoltaických článků ............................................................................. 23 3.5 Možnosti zvýšení výkonu ..................................................................................... 24 4. Nepřímá přeměna slunečního záření na elektrickou energii ....................................... 32 4.1 Princip ................................................................................................................... 32 4.2 Druhy kolektorů .................................................................................................... 33 APLIKAČNÍ ČÁST ........................................................................................................ 39 5. Výzkumné šetření ....................................................................................................... 39 5.1 Užitá metodika ...................................................................................................... 39 5.2 Charakteristika dotazníku ..................................................................................... 39 5.3 Charakteristika vzorku respondentů ..................................................................... 39 5.4 Interpretace výsledků provedeného výzkumu ...................................................... 42 Závěr ............................................................................................................................... 73 Seznam literatury a zdrojů .............................................................................................. 75 Seznam příloh ................................................................................................................. 78 Anotace ........................................................................................................................... 83 4
TEORETICKÁ ČÁST Úvod Hlavním cílem teoretické části předkládané bakalářské práce je vytvoření přehledného materiálu popisujícího problematiku obnovitelných zdrojů energie (dále jen OZE) se zaměřením na využití solární energie. V aplikační části práce je dále cílem zjištění názorů veřejnosti na OZE a fotovoltaiky u respondentů, kteří jsou majiteli fotovoltaických elektráren s názory respondentů, kteří majiteli nejsou. V bakalářské práci jsou uvedeny základní způsoby získávání elektrické energie z OZE s větším důrazem na přeměnu solárního záření na elektrickou energii. V krátkosti jsou porovnány jednotlivé obnovitelné zdroje energie, dále je uvedena historie fotovoltaiky a princip fotovoltaických článků.
V dalších kapitolách budou
nastíněny druhy článků, konstrukce fotovoltaických panelů a možnosti zvýšení jejich výkonu. V poslední kapitole je uveden způsob nepřímé přeměny solární energie na elektrickou. Množství vědeckých kapacit celého světa se zabývá hledáním alternativních zdrojů elektrické energie. Solární energie představuje všudypřítomný, ekologický a nevyčerpatelný zdroj energie, který má největší potenciál k získávání energie pro potřeby dnešní vyspělé civilizace, jejíž energetické nároky neustále stoupají. Fotovoltaické systémy se oproti jiným alternativním zdrojům (větrné, vodní, geotermální elektrárny, …) vyznačují hlavně vysokou spolehlivostí, bezpečností a jednoduchou instalací a údržbou. Mezi další výhody lze zařadit nulovou hlučnost. Jejich největší nevýhodou je velká závislost na klimatických podmínkách a z důvodu nestálosti ideálních podmínek je nutné tyto systémy doplňovat o jiné způsoby získávání energie. Vzhledem k uvedeným pozitivům, a díky podpoře ze strany většiny vyspělých států, které legislativně podporují fotovoltaické systémy, jejich instalovaný výkon neustále roste. Další významnou skupinou jsou systémy využívající tepelnou energii solárních zařízení pro pohon tepelných strojů. V tomto případě je nutná náročnější údržba při porovnání s fotovoltaickými panely, a také se zde vyskytuje jistá hlučnost. Jsou však vhodné pro elektrárny s většími instalovanými výkony v řádech megawatt. Výhodou
5
u těchto systémů je fakt, že na určité ploše mají větší výkon než elektrárny využívající fotovoltaické panely.
6
1. Obnovitelné zdroje energie Obnovitelný zdroj energie (dále jen OZE) je podle českého zákona o životním prostředí takový přírodní zdroj, mající schopnost se při postupném spotřebovávání částečně nebo úplně obnovovat, a to samotný anebo za přispění člověka. (1) OZE jsou bohaté, široce rozšířené, místně dostupné a jejich využíváním nevzniká ekologická zátěž. Mají přímou nebo nepřímou souvislost se Sluncem a patří mezi ně sluneční světlo, teplo, vítr aj. Lze je využívat pro výrobu tepla přímo, bez dalšího převodu na jiný typ energie (např. solární panely, tepelná čerpadla) nebo je lze převádět na elektrickou energii (např. fotovoltaické články). Zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů) definuje pojem OZE takto: „Obnovitelnými zdroji se rozumí obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu a energie bioplynu.“ (2) V odborné literatuře je možné nalézt více definic OZE. Pro účely předkládané bakalářské práce je zvolena výše uvedená definice, jelikož je dle mého názoru nejpřesněji formulovaná a aktuální.
1.1 Využití OZE Dle zdroje (1) v roce 2006 pocházelo asi 18 % celosvětově vyprodukované energie ze zdrojů, které je možné označit jako obnovitelné. Až 13 % vyprodukované energie pochází z tradiční biomasy (nejčastěji z pálení rychle rostoucích dřevin). Dále vodní energie, která poskytuje přibližně 3 % celkové spotřeby energie. V globálním hledisku lze říci, že vodní elektrárny jsou druhým největším producentem „čisté“ energie. Moderní technologie, využívající geotermální, větrnou, sluneční a oceánskou energii, dohromady poskytovaly maximálně 0,8 % z celkové výroby. (1) V březnu roku 2007 se zástupci Evropské unie dohodli, že nejpozději v roce 2020 má být 20 % spotřebované elektrické energie členských států EU vyrobena z OZE. Výsledkem tohoto snažení má být snížení emise oxidu uhličitého (tzv. skleníkového plynu), který je jak známo původcem globálního oteplování. Investice do OZE si vyžádají náklady ve výši desítek až stovek miliard amerických dolarů za každý 7
jednotlivý rok. V roce 2005 se investice pohybovaly přibližně na úrovni 80 miliard dolarů ročně. Od té doby každý rok přibližně o 20 % stoupají. (1) Rozvoj využívání OZE je často podporován různými finančními dotacemi nebo zvýhodněnou výkupní cenou energie. Vláda České republiky podporuje rozvoj výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů garantovanou, velmi výhodnou výkupní cenou nebo formou tzv. zelených bonusů. Z těchto dvou variant si může zvolit každý nový vlastník elektrárny využívající OZE. (1)
1.2 Cíle a strategie ve využívání OZE 1) OZE mají velmi důležitou roli ve snižování emisí CO2 do atmosféry, což je zároveň významný cíl politiky EU. (3) 2) Zvětšování podílu OZE zvětšuje energetickou samostatnost jednotlivých států. Snahou je zmenšit závislost jednotlivých států na dovozu elektrické energie. (3) 3) Očekává se, že se ve střednědobém horizontu OZE stanou konkurenceschopnými vůči konvenčním zdrojům energie. (3) K získání elektrické energie lze využít velké množství různých typů obnovitelných zdrojů. V následujících kapitolách budou uvedeny nejvyužívanější zdroje OZE z hlediska získání celkového objemu elektrické energie dle odborné literatury vydané Ministerstvem životního prostředí ČR - Obnovitelné zdroje energie - Přehled druhů a technologií. (3)
1.3 Druhy OZE 1.3.1 Energie ze Slunce Většina OZE má svůj původ v energii slunečního záření, a proto jistě nikoho nepřekvapí, že největší potenciál v produkci energie má přímé využití slunečního záření k výrobě tepla nebo elektřiny. Je to jediný OZE, který by za určitých podmínek, v případě nutnosti, dokázal pokrýt veškerou současnou potřebu energie. (1)
8
Tato energie se využívá přímo nebo přeměněná na jinou formu: A) SLUNEČNÍ ENERGIE Energie je přeměňována přímo specializovaným technickým zařízením (sluneční kolektor, fotovoltaický článek). B) BIOENERGIE Energie je nejprve vázána v živých organismech (dřevo, obilí, olejnaté rostliny, atd.). Zdrojem této bioenergie jsou tzv. biopaliva, která se podle svého skupenství dělí na biopaliva plynná, tuhá a kapalná. C) VODNÍ ENERGIE Energie je vázána v potenciální či kinetické energii vody (koloběh vody). D) VĚTRNÁ ENERGIE Energie je vázána v kinetické energii vzdušných mas. Jejím původním zdrojem je však sluneční energie. E) ENERGIE VLN V tomto případě výše zmíněná větrná a sluneční energie uvede do pohybu vodu na hladině oceánů. (1)
Předkládaná bakalářská práce je zaměřená právě na využití sluneční energie, a proto jí budou věnovány další kapitoly. Nejprve však budou v krátkosti zmíněny i další alternativní zdroje energie, které v tuto chvíli v menší či větší míře lidstvo využívá.
1.3.2 Geotermální energie Geotermální energie se vztahuje na používání teploty nitra Země. Aby se tato energie využila, byly vyvinuty různé technologie. Pro přehlednost je můžeme rozdělit na přímé a nepřímé. (3) Přímé využití znamená používání horké vody, která tryská z podloží nebo se čerpá z vrtů. Lze ji využívat různými způsoby: např. používání v lázních, pro topení v domech nebo zahřívání skleníku, pro některé výrobní postupy v průmyslu (např. pasterizování mléka). Nepřímé používání geotermální energie znamená získávání elektrického proudu. Tento způsob práce se v mnohém nerozlišuje od klasických tepelných
9
elektráren na fosilní paliva. Rozdíl je jen ve způsobu, kterým se z nich získává vodní pára. Závisle na teplotě vody nebo páry v podzemí je rozvinuto několik technologií. (3) Mezi výhody tohoto zdroje lze zařadit, že je levný, stabilní, trvanlivý a není nutné dodávat palivo. Při využití se neuvolňují škodlivé emise, jen vodní páry. Pouze v některých případech může dojít k uvolňování sekundárních plynů, což může být SO2 či metan. Nevýhodou je skutečnost, že existuje málo míst na Zemi, kde se horká voda v podzemí nenachází v příliš velké hloubce. Taková území, tzv. geotermální zóny, se nachází poblíž sopek nebo jsou vázána na hranici litosférických desek. Provozní náklady těchto zařízení jsou také navyšovány častými zemětřeseními v těchto lokalitách. Častou komplikací při stavbě geotermálních elektráren je i skutečnost, že vhodné lokality bývají v chráněných krajinných oblastech států (např. Yellowstone). Mezi státy, které nejvíce využívají geotermální energie, patří USA, Filipíny, Mexiko, Island a Japonsko. (3) V celosvětovém měřítku je výroba elektrické energie z těchto zdrojů na úrovni cca 8 000 MW. Největší producent je USA, kde se tímto způsobem získá asi 2 700 MW. (3) V České republice nejsou příliš příznivé podmínky pro uvedený OZE a využíván je pouze velmi okrajově.
Obr. 1 Pohled na zemní projev
Obr. 2 Schéma geotermální elektrárny (21)
geotermální energie (20)
10
1.3.3 Energie přílivu a odlivu
Obr. 3 Schéma vlivu Měsíce a Slunce na příliv a odliv na Zemi (22)
Obr. 3 znázorňuje schematicky princip fungování přílivu a odlivu na planetě Zemi. Rozhodující význam pro míru vlivu přílivu a odlivu je vzájemné postavení Měsíce a Slunce. Gravitační síly těchto vesmírných těles působí přitažlivou silou na vodu v mořích. Největší možná míra působení je v případě, pokud se Měsíc a Slunce dostanou do jedné přímky. Jejich vliv se poté sčítá. Energie přílivu a odlivu vzniká za působení gravitačních sil Slunce a Měsíce. V současnosti je tento OZE minimálně komerčně využíván k získávání elektrické energie, ale jeho potenciál není malý. Využití je možné tam, kde jsou mořské změny výrazně zdůrazněné (např. jsou místa s rozdílem mezi přílivem a odlivem větším než 10 metrů výškového rozdílu). Princip je jednoduchý a velmi podobný principu hydroelektrárny. Na začátku zálivu se postaví hráz (Obr. 4), a když se zvedne hladina moře, voda je vpouštěna přes turbíny do zálivu. Po naplnění zálivu je hráz uzavřena a vyčká se dostatečného poklesu vodní hladiny. Poté je voda stejným způsobem vypouštěna ven ze zálivu. (3)
11
Obr. 4 Přílivová ílivová elektrárna v estuáriu estuár řeky La Rance nce ve francouzském St. Malo (22)
Druhou možností je pouštění poušt vody přes es turbíny jen jedním směrem. sm V tomto případě jsou turbíny jednodušší (jednosměrné, (jednosm rné, ne reverzibilní). Hlavní problémy u takového využití energie přílivu p a odlivu je nestálost (musí se čekat, aby se hladina vody dostatečně zvedla nebo aby dostatečně klesla) a malý počet poč míst na Zemi výhodných pro použití zmíněného zmín druhu energie. Nejznámější jší je elektrárna na ústí ú řeky Rance ve Francii (Obr. Obr. 4), která byla vystavěna v 60. letech 20. století a je stále v provozu. Alternativní způsob ůsob využívání se vztahuje vztahuje na lokaci elektráren v mořské mo úžině, kde se kvůli li kanalizování přílivové p vlny zvětšuje tšuje její energie, která je využitelná pro pohon generátorové turbíny. (3)
1.3.4 Energie vln Energie vln je typ transformované sluneční ní energie, která je tvořena tvo stále vanoucími větry. try. Tyto větry vě způsobují konstantní vlnitost na určitých čitých lokalitách moře. mo Jedná se o místa, na kterých je možno využívat využív jejich energie. Problém roblém u využívání zmíněného typu energie je výstavba elektrárny na širém moři, ři, protože v blízkosti 12
pobřeží vlny slábnou. To značně zvyšuje cenu stavby. Problematický je i přenos vyrobené elektrické energie do místa spotřeby. Momentálně jsou hotové teprve prototypy a demonstrují se zařízení. Na Obr. 5 je znázorněn princip transformování energie vln do elektrické energie. Energie vln je prvně transformována do proudění vzduchu, ten poté pohání turbínu. Amplituda vln musí být dostatečně velká, aby změna byla účinná. (3)
Obr. 5 Schéma fungování elektrárny získávající energii z vlnobití (22)
1.3.5 Větrná energie a větrné elektrárny Větrná energie je dalším významným OZE. Síla větru byla již v dávné minulosti využívána například k pohánění větrných mlýnů. V dnešní době je potenciál větrné energie využíván převážně pro výrobu elektrické energie prostřednictvím větrných elektráren. Každý stát má vzhledem ke své poloze jedinečné podmínky pro rozvoj větrné energetiky. Nejlepší podmínky přitom mají státy, které mohou vystavět tzv. větrné farmy u pobřeží anebo dokonce na moři, v tomto ohledu ČR bohužel nedisponuje ideální polohou k využívání větru k výrobě elektrické energie (Obr. 6). Přesto v oblastech s vyšší nadmořskou výškou jsou často větrné elektrárny stavěny.
13
Obr. 6 Větrná mapa České republiky (23) Rozběhová rychlost je dle typu listu vrtule větrné elektrárny od 3 m/s. Pro dostatečný výkon, který by dokázal pokrýt základní spotřebu elektřiny, je však zapotřebí výrazně vyšší rychlost větru, ideálně kolem 20 m/s. Vždy záleží na parametrech jednotlivých elektráren, přičemž většina dnes stavěných má po větru otočnou vrtuli, aby efektivněji dokázala využívat síly větru. (4) Výhodou větrných elektráren je fakt, že neprodukují při své činnosti žádné emise CO2. Dále značnou výhodou je rychlost výstavby elektráren. Menší elektrárny lze postavit i do čtyř týdnů, ty větší se jsou stavěny maximálně měsíce. Naopak konvenční uhelné elektrárny jsou často budovány mnoho let a není výjimkou i doba stavby v délce až deseti roků. (6) V České republice bylo do roku 2009 postaveno několik desítek velkých větrných elektráren a větrných farem a stovky malých, svépomocně vyráběných elektráren. Celkový instalovaný výkon větrných elektráren k 31. 12. 2008 přesáhl 150 MW. V roce 2008 větrné elektrárny vyrobily 245 GWh, což je 0,3 % celkové vyrobené energie v ČR. (5) Nevýhodou tohoto typu elektráren je výrazné narušení krajinného rázu a možný hluk, který za určitých podmínek mohou otáčející se vrtule vydávat. Nové typy vrtulí jsou konstruovány tak, aby vydávaly co možná nejmenší hluk. Další často zmiňovanou nevýhodou jsou možné kolize vrtule rotoru s létajícími živočichy. K těmto incidentům dochází, ale je možné je eliminovat stavbou zařízení mimo migrační tahy ptáků. (5) 14
Obr. 7 Park větrných elektráren v Nizozemí (23)
1.3.6 Vodní energie V posledních letech je podíl elektrické energie z vody na produkci elektrické energie v České republice 3 % až 4 %. V závislosti na tom, jak „mokrý“ je rok. Potenciál v ČR je u velkých vodních elektráren téměř vyčerpán. Možný rozvoj je však v rámci malých vodních elektráren do 10 MW instalovaného výkonu. Tyto malé elektrárny v dnešní době produkují cca 1 000 GWh a do roku 2020 je počítáno s minimálním navýšením produkce o čtvrtinu na 1 250 GWh. (5) Na Obr. 8 je schematicky znázorněn funkční princip klasické vodní elektrárny.
Obr. 8 Schéma vodní elektrárny (24)
Výhodou malých vodních elektráren je fakt, že jsou rozmístěny po celém území našeho státu, čímž jsou sníženy ztráty v přenosových sítích. Dalším pozitivním faktorem zde zmíněného zdroje elektrické energie je jejich relativně velký počet, což činí tento zdroj spolehlivější. Výpadek produkce jedné elektrárny se zanedbatelně
15
projeví. Vodní elektrárny jsou nezávislé na dodávce paliv, tím zvyšují energetickou soběstačnost naší země. Nevýhodou vodních elektráren je velká závislost na počasí. počasí. Největší Nejv produkci mají v měsících ících bohatých na srážky. Produkce P energie je největší ětší v jarních měsících a nejmenší obvykle v srpnu. srpnu. Dalším problémem vodních elektráren je ochrana fauny před vnikáním do strojního zařízení. za . Na vtoku do náhonu jsou sice instalovány elektrické odpuzovače če ryb a před p turbínou jsou umístěny česle, ale ty jsou provozovateli často i přes es hrozbu pokut, pokut ve snaze snížit ztráty při průtoku, odstraňovány ňovány. Výhodnější jší je, aby vodní elektrárny vyráběly vyráb elektřinu v odběrových odbě špičkách. Tento požadavek mohou uspokojit uspok vodní elektrárny přečerpávací a velké elektrárny, které umožňují určitou itou dobu vodu zadržet na hrázi a v potřebný čas jí více upustit. Tyto regulace je však nutné činit velmi opatrně, opatrn s ohledem k přílišnému ílišnému kolísání hladiny nad elektrárnou a tím velkým změnám v průtoku pod ní. Vodní odní elektrárny přečerpávací p jsou tvořeny dvěma ma nádržemi. nádržemi Jedna nádrž je vystavěna na kopci a druhá v nižší nadmořské výšcee (viz Obr. 9). Tyto elektrárny energii vody akumulují kumulují v horní nádrži. V závislosti na odběrovém rovém diagramu se provádí akumulace vody v době, době kdy je standardně elektrické energie přebytek, řebytek, tedy v době mimo špičky, což nejčastě častěji bývá v noci. Naopak v době špičky ky je akumulovaná energie použita na výrobu elektrické energie. Tento typ elektráren je hojně využívaný způsob, jak v dnešní době dob uchovat velké množství elektrické energie po delší dobu. Přečerpávací P erpávací vodní elektrárny pomáhají snížit ztráty z nevyužité noční no energie a pomáhají předejití edejití problémům problém s výkyvy elektrické energie v rozvodné síti. Význam těchto t elektráren ktráren stoupá s využitím jaderných elektráren, které nejsou schopny pružně pružn reagovat na výkyvy v poptávce po elektrické energii. (7)
Obr. 9 Schéma přečerpávací vodní elektrárny (25)
16
2. Sluneční záření 2.1 Vznik slunečního záření Vznik slunečního záření začíná v jádře přeměnou jader vodíky na hélium pomocí termonukleární proton-proton řetězové reakce. Celý průběh reakce je podrobně popsán v práci (8). Pro lidstvo jsou důležité pouze výstupní produkty této reakce, kterými jsou záření gama a neutrina. Předpokládá se, že každou vteřinu Slunce spotřebuje 700 milionů tun vodíku a přemění je na 695 milionů tun hélia, přičemž onen rozdíl pěti milionů tun je přeměněn z 96 % na gama záření a ze 4 % na neutrina. Vzniklé teplo se z jádra šíří radiací a konvekcí na sluneční povrch. Odtud se dále šíří pouze radiací jako elektromagnetické záření. Z největší části se jedná o viditelné světlo a dále pak o infračervené záření, které dopadá na planetu Zemi. Přehled základních informací o parametrech Slunce je uveden v příloze č. 1. (8)
2.2 Charakteristika záření dopadající na zemský povrch Intenzita slunečního záření dopadajícího na zemský povrch a množství energie, které jsme schopni efektivně využít, jsou proměnlivé. Tyto změny jsou převážně způsobeny zemskou atmosférou. V atmosféře se totiž nacházejí pevné částice, aerosoly a plyny, na nichž dochází k různému pohlcování, odrazu a rozptylu části slunečního záření. To ovlivňuje jeho spektrum a snižuje intenzitu. Ve vesmíru, kde není intenzita ovlivněna prostředím ve kterém se šíří, dopadá na kolmou plochu energie přibližně 1,4 kW/m2. V našich zeměpisných podmínkách za jasného slunečného dne dopadá na kolmou plochu asi o 30 % méně, tedy kolem 1 kW/m2. (9)
17
Obr. 10 Úhrn slunečního záření dopadajícího v České republice na vodorovnou plochu za rok (26)
Zdroj (10) uvádí atmosférické faktory ovlivňující množství dopadajícího slunečního záření: A) Oblačnost – mraky většinu slunečního záření odrazí a zbytek je difundován. Nejmenší ztráty jsou v době přímého oslunění povrchu Země. B) Znečištění atmosféry – zejména v místech velkých měst bývá atmosféra výrazně znečištěna smogem z průmyslu a dopravy. Díky těmto nečistotám v ovzduší klesá intenzita dopadajícího záření. C) Tloušťka atmosféry – na tento faktor má vliv nadmořská výška lokality a postavení Slunce během dne. D) Doba slunečního záření – vyjadřuje počet hodin slunečního svitu za určitou časovou jednotku. Nejčastěji se udává jako počet hodin za měsíc či rok. Dalším významným faktorem, který ovlivňuje množství dopadajícího slunečního záření, je roční pohyb Slunce po obloze. Je zřejmé, že nejefektivnější bude natočení fotovoltaických článků kolmo na dopadající záření.
18
2.3 Charakteristika slunečního záření Sluneční záření je elektromagnetické vlnění obsahující několik složek, které mají různé fyzikální vlastnosti. Sluneční paprsky pronikající do atmosféry obsahují ultrafialové záření (vlnové délky do 380 nm), viditelné světlo (vlnové dálky 380 nm – 760 nm) a infračervené paprsky (vlnové délky nad 760 nm), přičemž atmosféra funguje jako ochranný filtr, který brání průniku nejškodlivějších složek slunečního spektra. Na tom se podílí ozónová vrstva, dalšími významnými faktory jsou částice prachu, kouře a oblaků. (10)
19
3. Přímá přeměna slunečního záření na elektrickou energii 3.1 Historie Začátek historie fotovoltaiky se datuje rokem 1839, kdy devatenáctiletý Francouz Alexandr Edmond Becquerel experimentoval s kovovými elektrodami ponořenými v elektrolytu a zjistil, že po jejich osvícení jimi prochází malý elektrický proud. První fotovoltaický článek vyrobil ze selenu v roce 1877 pan William Grylls Adams a R. E. Day. V roce 1883 si Američan Charles Fritts uvědomil potenciál takových zařízení a sám vytvořil články o velikosti zhruba 30 cm2 s účinností asi 1 %. Tyto články byl schopný vyrábět hromadně, ale vzhledem k extrémně nízké účinnosti článků se tak nikdy nestalo. (9) Dalším významným mezníkem bylo vyvinutí czochralského metody Janem Czochralskim v roce 1916, díky které se dají relativně snadno a ve velkém množství připravovat monokrystaly křemíku. První článek z křemíku vytvořil Russel S. Ohl v roce 1946. V roce 1954 byl v Bellových laboratořích vyroben článek z dotovaného křemíku o účinnosti kolem 6 %. Účinnost se během vývoje natolik zvedla, že již jsou tyto články v praxi použitelné, ale z důvodu vysoké ceny velmi čistého křemíku se začínají používat až po roce 1957 na umělých vesmírných družicích, pro které to byl v podstatě jediný možný dlouhodobý zdroj energie na oběžné dráze. Na Zemi se začaly články používat až po poklesu ceny v sedmdesátých letech 20. století, a to jen v místech bez elektrické sítě (osvětlení pro ropné plošiny, výzkumná centra umístěná mimo civilizaci, …). V sedmdesátých letech nastala ropná krize a vlády byly nuceny ve velkém dotovat výzkum nových možností výroby elektrické energie, čímž by snížily svou závislost na ropě. V roce 1982 byla v Kalifornii spuštěna první solární elektrárna s příkonem 1 MW a v roce 1999 byla celosvětová produkce fotovoltaických systémů 1 000 MW. (9) V dnešní době dosahuje účinnost fotovoltaických článku dle typu k 17 %. Celosvětově dosahuje produkce elektrické energie cca 27 GW a rychle stoupá. Z toho největším producentem je Německo s 36 %, následuje Španělsko s 23 %, Japonsko s 15 % a Spojené státy americké s 8 % celosvětové produkce. Velký potenciál v rozvoji je také u států severní Afriky, Indie a ani Čína nezůstává příliš pozadu. Hlavní
20
překážkou rozvoje velké vzdálenosti mezi vhodnými místy na stavbu fotovoltaických elektráren a míst spotřeby. (9)
3.2 Princip funkce
Obr. 11 Schematický princip fungování fotovoltaického článku (26) Graficky je princip znázorněn na Obr. 11. Sluneční paprsky dopadají na solární kolektory, tedy velkoplošné polovodičové součástky a ty využívají fotoelektrického jevu k výrobě stejnosměrného proudu. Pomocí střídače, je stejnosměrný proud přeměněn na střídavý proud s parametry napětí 230 V a frekvence 50 Hz. Získanou elektrickou energii je možné dále stávajícím elektrickým domovním rozvodem vyvést do místní rozvodné sítě. Fotovoltaický (solární) článek je polovodičový prvek umožňující přímou přeměnu světelné energie na energii elektrickou. Jeho základem je polovodičová dioda tvořená tenkou křemíkovou destičkou s vodivostí typu P. Na této destičce je ve výrobě vytvořena tenká vrstva polovodiče typu N, což tvoří P-N přechod. Při nasvětlení článku vzniká v polovodiči vnitřní fotoelektrický jev a v polovodičové krystalové mřížce se začínají uvolňovat elektrony. Při tomto procesu se na přechodu P-N vytváří elektrické napětí, jehož hodnota u typických křemíkových článků dosahuje velikosti přibližně 0,5 V. Energie dopadajícího světla se v článku transformuje na elektrickou energii. Pokud v takovém případě připojíme fotovoltaický článek do elektrického obvodu, začnou se kladné a záporné náboje vyrovnávat a obvodem začne procházet elektrický proud. V případě potřeby většího napětí nebo proudu není nic jednoduššího, než zapojit několik jednotlivých článků do série či paralelně a sestavit z nich
21
fotovoltaické panely. Nejčastější série jsou o počtu 36 nebo 72 článků, které dodávají 1,8 V respektive 3,6 V. (10)
3.3 Základní typy fotovoltaických článků Za již více jak 50 let dlouhou historii fotovoltaických článku byla vyvinuta celá řada konstrukcí a typů článků s využitím různých druhů materiálů. Tyto typy se pro jednodušší orientaci rozdělují do čtyř tzv. generací fotovoltaických článků. (10)
První generace –
tyto články jsou sestaveny z velkého množství destiček čistého monokrystalického
křemíku
(Si),
ze
kterého
je
vytvořen
velkoplošný P-N přechod. Těchto článků je v dnešní době nejvíce využito při realizacích velkých instalací. Výhodou této generace článků je velmi slušná účinnost při dlouhodobém stabilním výkonu. Nevýhodou při realizacích je nutnost použití velkého množství čistého křemíku. Tím úměrně stoupá cena těchto realizací. Účinnost této generace fotovoltaických článků, za reálných podmínek, dosahuje až 17 %. (9) Druhá generace – tato generace má za úkol snížit množství používaného čistého monokrystalu křemíku a tím zajistit nižší cenovou náročnost výroby. Nejčastěji se pro produkci těchto článků používají mikrokrystalický, polykrystalický a amorfní křemík. V poslední době je snaha nahrazení křemíku jinými materiály. Výhodou tohoto typu je nižší cena a možnost výroby ohebných, tenkovrstevných článků. Ty se pak dají používat ve formě tenkých nálepek na střechy či oblečení, které mají schopnost vyrábět elektrickou energii a tím napájet různá zařízení. Zásadní nevýhodou tohoto typu je výrazně nižší účinnost a stabilita oproti první generaci (až o 30 % nižší účinnost). (9) Třetí generace –
tyto systémy využívají k výrobě elektrické energie jiné mechanismy než výše zmíněný P-N přechod. Často tyto materiály nejsou ani polovodičového typu a tyto články nemají v dnešní praxi přílišné uplatnění.
Většinou
se
jedná
o
fotoelektrochemické
(fotogalvanické) články založené na polymerním uhlíku. Výhodou 22
těchto článku je možnost cíleně ovlivnit elektrické a optické vlastnosti materiálu. Nevýhodou je vysoká výrobní cena. (9) Čtvrtá generace – speciální typ fotovoltaických článků složených z kompozitních materiálů skládajících se z mnoha vrstev. Každá vrstva má schopnost využít jen určitou část slunečního spektra a tu část, kterou nevyužije, propustí do následujících vrstev, kde je následně využita. (9) Přes všechny výše uvedené typy generací je stále přes 90 % komerčně dostupných fotovoltaických článků vyráběno z čistého křemíku. Je to z toho důvodu, že většina polovodičových součástek se z křemíku vyrábí a navíc jeho výroba na potřebné úrovni čistoty je velmi dobře technologicky zvládnutá. Vysoká cena křemíku je zapříčiněna právě požadavkem na vysoce čistý materiál. Konkrétně křemík pro elektroniku dosahuje čistoty až 99,999 999 9 %. Z Tab. 1 je zřejmé, že pro dnešní průmyslové využití s ohledem na účinnost se nejčastěji používá monokrystalický, popřípadě polykrystalický křemík.
Tab. 1 Obvyklá a laboratorní účinnost různých typů křemíkových solárních článků (9) Materiál
Laboratorní účinnost (%)
Obvyklá reálná účinnost (%)
Monokrystalický křemík
25
14 - 17
Polykrystalický křemík
20
13 – 16
Amorfní křemík
12
5-7
3.4 Výroba fotovoltaických článků Mezi dnes nejrozšířenější výrobní technologie výroby fotovoltaických článků patří následující postup. Vysoce čistý křemíkový ingot je rozřezán na destičky o tloušťce přibližně 300 mikrometrů. Povrchová vrstva těchto destiček je oleptána a strukturována. Dále je jednostranně realizována vrstva typu N pomocí difúze fosforu a povrch je pokryt antireflexní vrstvou. Na povrchu typu N se vytvoří tzv. mřížka sběrnic, což je hustá síť kovových kontaktů. Druhá strana článku je pokryta celoplošným kontaktem. Takto vzniklý článek je následně osazen krycí folií a upevněn v tvrzeném ochranném skle. Posledním krokem je většinou orámování článku hliníkovou konstrukcí pro budoucí instalaci. (11)
23
3.5 Možnosti zvýšení výkonu Vzhledem k vysoké pořizovací ceně fotovoltaických panelů je i v současné době snaha o zvýšení účinnosti postavených fotovoltaických zařízení. Toho je možné dosáhnout díky většímu množství dopadajícího solárního záření na plochu panelu. Zajímavých výsledků lze docílit několika níže uvedenými způsoby.
A) Natáčení modulů za Sluncem – tato metoda patří k technologicky náročnějším, ale výsledkem je významné zvýšení výkonu panelů (maximálně + 40 %, avšak v podmínkách České republiky se navýšení pohybuje kolem + 30 %). Tento postup vyžaduje stavbu dodatečných konstrukcí, na které budou panely uchyceny. Tyto konstrukce natáčejí fotovoltaické elektrárny během dne tak, aby sluneční záření dopadalo na panely vždy kolmo. Literatura uvádí několik typů sledovačů, které zajišťují optimální úhel natočení panelů vůči Slunci. (12) Aa) Sledovače na principu hodinových strojů – tyto systémy jsou řízeny počítačem na principu krokových motorů se samosvornou převodovkou. Tato zařízení jsou velice přesná a fungují za každého počasí, i ve tmě. V tomto případě může jeden počítač řídit i více pohyblivých stojanů, a to bez problémů i po dobu celého roku. Nevýhodou těchto sledovačů je jejich vysoká finanční nákladnost a velká složitost samotného zařízení, což zvyšuje riziko poruchovosti. (12) Ab) Sledovače na principu vypařování a kondenzace freonu – na Obr. 12 je schematicky znázorněn princip fungování tohoto sledovače. Je to ve skutečnosti velmi jednoduché, ovšem ne příliš přesné zařízení. Po obou stranách fotovoltaického článku jsou umístěny nádržky s freonem, které jsou vzájemně propojeny trubkou a opatřeny clonami, které stíní z vnějšku proti dopadu slunečního záření. Přímé sluneční záření tedy dopadá pouze na tu z nádržek, která je vždy na vzdálenější straně od Slunce. Zde je freon výrazně zahříván a dochází k výparu. Páry freonu poté kondenzují na opačné, chladnější straně. Množství freonu zatěžuje tuto stranu a ona sama tíhovou silou klesá k zemi. Celý systém se tedy vždy naklání směrem ke Slunci. Výsledkem je snižování úhlu dopadu
24
slunečního ního záření zá na fotovoltaický panel. Pro bezpečnější čnější provoz musí být instalovány tlumiče, tlumi které tlumí nárazy při překlopení eklopení panelu. (12)
Obr. 12 Schéma sledovače sledova na principu vypařování ování a kondenzace freonu (12)
Ac) Sledovačee na principu diferenciálního porovnání intenzity dopadu slunečního slune záření – na Obr. 13 1 je schematicky znázorněnn princip fungování fu tohoto sledovače. če. Čidlo Č na ploše fotovoltaického článku neustále vyhodnocuje úhel dopadu slunečního slune záření ení a udržuje polohu panelů tak aby neustále dopadalo stejné množství slunečního slune záření na oběě strany jehlanu. Tato zařízení ízení vykazují vysokou přesnost p esnost sledování, ale nevýhodou je vysoká vyso pořizovací izovací
cena,
zap zapříčiněná
značnou nou
složitostí
elektronického
vyhodnocování signálu. Část ást vyprodukované elektrické energie je navíc spotřebovávána ebovávána na napájení zmíněného zmín sledovače. (12)
Obr. 13 Schéma sledovače sledova e na principu diferenciálního porovnání intenzity i sluneč slunečního záření ení dopadajícího na fotovoltaický článek opatřený opat senzorem (12) 25
Ad) Sledovače na principu pružin z paměťových slitin – popisovaná zařízení jsou vytvořena ze slitin kovů, které mají schopnost se při překročení tzv. transformační teploty vrátit do deformovaného tvaru. U součástí vyrobených s jednosměrnou tvarovou pamětí musí být použity klasické pružiny, které vrátí polohu na výchozí. Při dopadu slunečního záření na tuto část z paměťové slitiny je dosaženo transformační teploty, která odstartuje deformaci prvku, a tím dojde k pohybu celého fotovoltaického článku. Těchto sledovačů se využívá v praxi zanedbatelné množství, jelikož přesnost pohybu je velmi špatná a navíc funguje jen za ideálních klimatických teplotních podmínek v letních měsících. V zimě bohužel s ohledem na nižší teploty vzduchu vůbec nedochází k dosažení transformační teploty a celé zařízení je prakticky nefunkční. (12) Ae) Sledovače typu TRAXLE – veškeré nevýhody výše zmíněných sledovaných zařízení odstraňuje tento automatický orientační systém solárních kolektorů. Funkce zmíněného zařízení je následující. Před východem Slunce je zařízení orientováno k západu (Obr. 14-a), tedy v poloze, ve které ukončilo činnost odpoledne předchozího dne (Obr. 13-c). Po východu Slunce dopadá sluneční záření na pomocný sluneční článek připojený k motoru. Motor napájený pomocným slunečním článkem otáčí zařízení za Sluncem k východu, dokud se úhel β slunečních paprsků, dopadajících na pomocný sluneční článek, nezmenší do takové míry, aby síla motoru napájeného pomocným slunečním článkem poklesla pod prahovou sílu potřebnou pro orientaci zařízení. Zařízení využívá záporné zpětné vazby. Zařízení je poté orientováno přibližně k východu (Obr. 14-b). Slunce postoupí na obloze o úhel 2β směrem k západu (Obr. 14-b). V tomto úhlu kolektory solární energie nesledují Slunce, neboť síla motoru je menší než síla potřebná k jejich orientaci. Při dalším postupu směrem k západu dopadá sluneční záření na sluneční článek připojený k motoru. Motor napájený slunečním článkem otáčí zařízení k západu za Sluncem, dokud se úhel β slunečních paprsků dopadajících na sluneční článek nezmenší natolik, aby síla motoru, napájeného slunečním článkem, poklesla pod prahovou sílu potřebnou pro orientaci kolektoru. Obr. 14-b ukazuje, že sluneční články
26
jsou v celém rozsahu sledování a v obou směrech vždy v dosahu slunečního záření (pro případ že by během dne bylo delší dobu zataženo). (13)
Obr. 14 Schematický princip funkce sledovače typu TRAXLE (27)
Hlavní výhodou tohoto zařízení je jednoduchá a lehká konstrukce, tudíž výhodná pořizovací cena a dobrá manipulovatelnost. Další výhodou je vysoká účinnost pro orientaci plochých kolektorů solární energie, oproti jiným zařízením. Tento typ sledovače velmi dobře funguje i v zimě až do teplot - 30° C a nepotřebuje žádné externí zdroje energie. (13) Oproti pevným stojanům stoupá až o 40 % celoroční zisk energie a navíc dodávky jsou v průběhu dne daleko rovnoměrnější. Elektrárny statické naopak produkují plný výkon pouze kolem poledne. (13)
Tab. 2 Porovnání typického ročního výnosu v různých fotovoltaických systémech v různých zeměpisných polohách (27) SEVEROČESKÝ
JIHOMORAVSKÝ
Jižní Španělsko
Tibet, Lhasa
kraj
kraj
Sevilla
Čína
(kWh/kW)
(kWh/kW)
(kWh/kW)
(kWh/kW)
Pevný PV systém
850
1000
2000
3000
Sledovač Slunce
1000
1200
2600
4000
Sledovač Slunce
1200
1400
2900
4500
TRAXLE
27
B) Oboustranné moduly fotovoltaických elektráren – jednoduchým způsobem, jak zvýšit množství vyrobené elektrické energie z panelu, je jejich opatření oboustranným modulem, kdy světlo dopadá na obě strany. Výrazně stoupá účinnost takového panelu v případě, pokud je umístěn na stříbrné, popřípadě bílé střeše, od které se může záření dobře odrážet na spodní stranu panelu. V takových případech je zvyšována produkce elektrické energie až o 30 %. Nevýhodou zmíněného způsobu je vysoká pořizovací cena zapříčiněná větší plochou panelu. (10) C) Průhledné kontakty – zepředu umístěné kontakty zbytečně zastiňují křemík, a proto je výhodné je vyrobit z průhledného materiálu, jako jsou například oxidy cínu. Další možností je umístit kontakty na zadní stranu panelu, kde nebude zbytečně stínit. (10) D) Koncentrátory – tato zařízení fungují tak, že umožňují z velké plochy koncentrovat odrazem od zrcadla sluneční záření do menší plochy, kde jsou umístěny fotovoltaické panely. Díky tomu se výrazně zvyšuje produkce elektrické energie. Jejich výrobní cena je často nízká, ale přitom při vyšším světelném toku působícím na fotovoltaickou elektrárnu se rapidně zvyšuje účinnost elektrárny. Tato technologie má však i svá negativa. Při zvýšené koncentraci záření roste výrazně teplota, která má negativní vliv na účinnost článku a může dokonce dojít až k jeho kompletnímu zničení. V exteriérech koncentrátory často trpí vlivem počasí a jejich životnost se tím zkracuje. (12) V mnoha případech je efektivní kombinace koncentrátoru se sledovačem. U koncentrátoru pro fotovoltaické aplikace není nutné používat drahá a specializovaná zrcadla. Jedinou podmínkou, jakou zrcadlo musí splnit, je uspokojivá odrazivost fotonů v intervalu vlnových délek λ = (300 – 1 100) nm. Horní hranice je určena šířkou zakázaného pásu aplikovaného polovodiče a dolní hranice je dána propustností ozónové vrstvy v horních vrstvách atmosféry. (10) Zrcadlovou plochu koncentrátorů je třeba pravidelně ošetřovat, aby nedocházelo vlivem nečistot k snižování odrazivosti. Konstrukčně jsou zrcadla plánována s životností přibližně deset let. Poté je nutné zrcadlovou plochu vyměnit. (10)
28
Materiál, ze kterého se zrcadla na koncentrátory vyrábí, je nejčastěji vzhledem k výhodné ceně sklo a válcovaný hliníkový plech, který je navíc chráněný proti povětrnostním vlivům speciální polymerní vrstvou. Dále se může používat válcovaný plech z nerezavějící oceli s povrchovou úpravou či akrylátové folie pokryté tenkou vrstvičkou hliníku nebo stříbra. (12) Da) Koncentrátory s rovinnými zrcadly s uspořádáním žlabovým – u tohoto typu koncentrátorů je i při běžných intenzitách slunečního záření velké riziko přehřívání a postupného znehodnocení fotovoltaických panelů. Povrchová úprava článků, často za působení extrémní teploty, tmavne a dochází ke snižování transparentnosti a tím pádem i účinnosti celého systému. Tato varianta je proto vhodná pro použití ve vyšších zeměpisných šířkách, kde je stabilně nižší intenzita slunečního záření a nižší okolní teplota. (12)
Obr. 15 Fotovoltaický systém se žlabovým koncentrátorem s rovinným zrcadlem (12) Db) Koncentrátory s rovinnými zrcadly s uspořádáním hřebenovým – tento typ koncentrátorů je daleko častěji používaný než předchozí typ. Je to z toho důvodu, že nedochází k přílišnému přehřívání systému. V tomto případě je často využito kombinace sledovače Slunce TRAXLE s hřebenovým koncentrátorem. Jak je znázorněno na Obr. 16, je třeba vytvořit vrcholový úhel zrcadel tak, aby spolu svírala vhodný úhel pro odraz slunečního záření rovnoměrně na celou plochu fotovoltaického panelu. Uvedené uspořádání navíc zefektivňuje proudění vzduchu kolem kolektoru při porovnání se žlabovým koncentrátorem. Tím je zajištěno účinnější ochlazování a nedochází ke zbytečnému přehřívání panelu. Další výhodou hřebenového koncentrátoru je jeho schopnost usměrňovat kromě přímého záření i záření difuzní. (12)
29
Teoreticky lze při kombinaci koncentrátoru a sledovače zvýšit účinnost panelu až o 100 % běžné hodnoty. V praxi nejlepší výsledky mají tato zařízení umístěná v Africe a jižním Španělsku, kde se navýšení pohybuje až o 80 %. V podmínkách střední Evropy se navýšení pohybuje kolem 50 % v letních slunečných dnech. (12)
Obr. 16 Schéma hřebenového koncentrátoru sledovačem typu TRAXLE (27)
Dc) CPC složené parabolické koncentrátory – jsou to tzv. nezobrazující koncentrátory, které zachycují přicházející zařízení, ale nevytváří obraz zdroje záření. Není nutné tento koncentrátor i při malých intenzitách záření v průběhu dne natáčet. Stačí pouze optimalizovat polohu dvakrát ročně vůči Slunci. Zásadní nevýhodou tohoto systému je nerovnoměrné osvětlení solárního modulu a vyšší pořizovací cena z důvodu větší plochy zrcadla než u předešlých příkladů. (14) Dd) Koncentrátory z Fresnelových čoček – jsou to koncentrátory složené z množství malých zrcadlových čoček, z nichž každá soustředí sluneční záření do jednoho ohniska, ve kterém se nachází fotovoltaický článek. Výhodou těchto systémů je možnost výroby množství dostatečně malých čoček, které umožňují vytvořit „mikrokoncentrátory“. Zajímavých výsledků lze dosáhnout při kombinaci Fresnelových zrcadel a sledovače Slunce TRAXLE viz Obr. 17. (12)
30
Obr. 17 Schéma solární fotovoltaické elektrárny s Frenselovými zrcadly (12) Všechny systémy uvedené v této kapitolce určitým způsobem ůsobem zefektivňují zefektiv činnost innost fotovoltaických elektráren. Každý typ má své klady i zápory, které byly stručně vypsány u jednotlivých příkladů. p . Zejména cenová nákladnost některých typů typ brání jejich rozšíření. ení. Nejlepších výsledků výsledk tyto systémy dosahují v oblastech s vyšší intenzitou slunečního ního svitu, než je v našich zeměpisných šířkách. kách. U nás ty nejlepší ne dosahují zvýšení výkonu fotovoltaických článků o cca 35 %. V severní Africe stejná zařízení ízení ovšem mohou vykazovat navýšení až o 100 %.
Obr. 18 1 Graf zvýšení výkonu fotovoltaických článků pomocí různých technik (27)
Z Obr. 18 lze vyčíst, vy že v případě použití systému s oboustranným fotovoltaickým panelem, pohyblivým stojanem a hřebenovým h ebenovým koncentrátorem záření, zá je možné navýšit výkon článku lánku až o 100 % oproti porovnání systému s jednostranným panelem na pevném stojanu a bez koncentrátoru slunečního záření. ření. Dále je třeba t si všimnout, že pohyblivé fotovoltaické články lánky vykazují po celý den přibližně p stabilní výkon. Naopak elektrárny s pevným stanovištěm m dosahují maximálního výkonu pouze v době největší oslunění, ění, tedy přes p poledne. Ve zbylých hodinách jejich výkon značně zna kolísá. 31
4. Nepřímá přeměna slunečního záření na elektrickou energii Nepřímou přeměnou solárního záření je myšleno zachycení tepelné energie Slunce a její další využití v různých tepelných cyklech na mechanickou práci. Ta poté může být přeměněna díky generátoru na energii elektrickou. Fotovoltaické panely jsou všeobecně známým řešením. V následující části budou zmíněny další často užívané způsoby přeměny slunečního záření na elektrickou energii.
4.1 Princip V prvním kroku bude zmíněn způsob ohřevu teplonosného média (přeměnou slunečního záření na teplo) a následně na přeměnu tepelné energie na elektrickou energii. Základní principy fungování solárního kolektoru jsou v zásadě dva. a) První princip je jednoduchý, využívá absorpce slunečního záření tmavě zbarveným (černým) materiálem, který se stává solárním kolektorem. Díky dopadajícímu slunečnímu záření, které kolektoru předává svou energii, se kolektor zahřívá. Dokonalým absorbérem takového záření je tzv. absolutně černé těleso. Snahou při vývoji solárního kolektorů je co nejvíce eliminovat vyzařování a tím dosáhnout co nejmenších energetických a tepelných ztrát. Takto získaná tepelná energie je poté pomocí teplonosných látek (voda, olej, …) přiváděna do solárního, tepelného zásobníku, kde se akumuluje. Pokud je potřeba, je možné tuto naakumulovanou energii uvolnit do užitkové vody a tím jí ohřát. (15) b) Druhý princip je založen na principu koncentraci paprsků pomocí vhodně tvarovaných a orientovaných zrcadel z velké plochy do co nejmenší plochy.
32
Obr. 19 Schéma fungování solárního kolektoru tmavým absorbérem (28)
4.2 Druhy kolektorů V současnosti existuje velké množství různých druhů solárních kolektorů. Některé jsou pro průmyslové využití vhodnější a jiné méně. Nejvíce tento faktor ovlivňuje celková termická účinnost zařízení. Zařízení s vysokou termickou účinností jsou schopna dosáhnout velmi vysokých provozních teplot, což výrazně zefektivňuje proces získávání energie. V následujícím přehledu je uvedeno několik příkladů, které se v praxi s úspěchem využívají. A) Žlabový sběrač – kolektorem je vakuová trubice naplněná teplonosným mediem, nejčastěji olejem. Tato absorpční trubka je umístěna ve fokusačním bodě parabolického koncentrátoru, zrcadla. Zrcadla jsou v tomto případě nejčastěji parabolická jednokusová. Méně často se využívá zrcadel složených ze dvou či více částí. Celé zařízení je schopno během dne natáčením sledovat pohyb Slunce po obloze, aby docházelo neustále k ideálnímu odrazu záření na absorpční trubku. Pro zvýšení výkonu žlabových kolektorů se taková zařízení spojují do větších soustav. Za ideálních klimatických podmínek lze teplonosné medium ohřát tímto způsobem až na několik stovek °C. (16)
33
Obr. 20 Schéma žlabového sběrače (16)
Aby byl zajištěn nepřetržitý provoz žlabových sběračů, jsou využívány zásobníky tepla, které akumulují teplo na dobu, kdy bude nedostatek solárního záření (v noci, za nepříznivých klimatických podmínek). Princip fungování těchto zařízení je takový, že ohřáté teplonosné medium je trubkovým systémem odvedeno a jeho teplo je předáno vodě, která se vypaří. Vzniklá pára poté pohání parní turbínu, která je přes hřídel napojena na generátor elektrického proudu. Největší solární elektrárna na principu žlabových sběračů je průběžně již více jak 25 let stavěna v Mohavské poušti v Kalifornii. Jedná se konkrétně o seskupení sedmi elektráren SEGS III – IX. V této době je zde rozmístěno kolem půl milionu zrcadel na rozloze přesahující 400 hektarů a tyto hodnoty se stále zvyšují. Celkový výkon všech sedmi elektráren je 325 MW. Za nepříznivého počasí a v noci je pohon turbín poháněn spalováním zemního plynu. (16)
Obr. 21 Letecký pohled na areál elektráren SEGS v USA (16)
34
B) Diskový (parabolický) sběrač – v tomto případě je systém založen na koncentraci solárního záření pomocí parabolického zrcadla na středově umístěný absorbér. Zahřátá kapalina se potrubím odvádí do míst dalšího využití. V případě velkých rozměrů parabolického zrcadla je vhodnější celé zařízení složit z většího počtu menších zrcadel. I v tomto případě vzhledem k vyšší účinnosti je možné parabolu v průběhu dne natáčet za Sluncem. (16)
Obr. 22 Schéma diskového (parabolického) sběrače (16)
Popisovaný typ solárních elektráren dosahuje jedné z nejvyšších účinností u tohoto typu systémů. Účinnost dosahuje až k 30 % a teplota v ohnisku parabolického koncentrátoru může přesáhnout i 1 000 °C. Z konstrukčního hlediska je ale výroba zrcadlových parabol náročná a drahá, a proto zatím nedosahují dostatečných rozměrů potřebných pro větší výkon. V dnešní době se tato zařízení používají spíše k demonstračním účelům a jako drobné zdroje elektrické energie v odlehlých oblastech. (16)
Obr. 23 Jednozrcadlová parabolická elektrárna s absorbérem v ohnisku (vlevo) (16) Parabola složená z velkého množství menších parabolických zrcadel (vpravo) (16)
35
C) Věžové solární elektrárny (heliostaty) – tento typ solárních elektráren se skládá z vhodně rozmístěných pohyblivých rovinných zrcadel a věže, která má na vrcholu umístěný absorbér. Každé zrcadlo se v průběhu dne natáčí tak, aby odražené paprsky dopadaly ideálně na vrchol věže s absorbérem. (16)
Obr. 24 Schéma věžové solární elektrárny (Heliostatu) (16)
Přestože první solární elektrárna tohoto typu byla již postavena v roce 1983, tak do dnešní doby se tato technologie příliš neprosadila. Největší věžová solární elektrárna Solar Two byla postavena v Kalifornii v USA. Základem jmenované elektrárny je 80 m vysoká sluneční věž a několik stovek pohyblivých zrcadlových heliostatů rozmístěných na ploše větší než 10 000 m2. Teplota v absorbéru přesahuje za slunečných dnů až 500 °C. Přes obrovské náklady na výstavbu takového zařízení je celkový výkon elektrárny „pouze“ kolem 10 MW. (16)
Obr. 25 Věžová elektrárna Solar Two v Kalifornii (16)
36
D) komínové solární elektrárny – kolektor v tomto případě tvoří velký skleník, ve kterém se ohřívá vzduch. Tím je zvětšen jeho objem a zmenšena jeho hustota. Díky tomuto efektu teplý vzduch stoupá vzhůru a „plove“ na studeném, který má naopak větší hustotu (Komínový efekt). Při svém stoupavém pohybu teplý vzduch roztáčí větrnou turbínu, která je připojena ke generátoru elektrického proudu viz Obr. 26. (17)
Obr. 26 Schéma komínové elektrárny (16)
Již v počátku 80. let 20. století byla ve španělském Manzanares vystavěna speciální solární elektrárna komínového typu. Na ploše více jak 46 000 m2 byl vybudován nízký zasklený sběrač tepelné energie, založený na principu skleníkového efektu. Uprostřed rozsáhlého skleněného sběrače stál 195 metrů vysoký komín o průměru 10 metrů. Sluncem zahřátý vzduch stoupal komínem vzhůru a cestou roztáčel několik vrtulí větrných turbín. Tento druh solární elektrárny se příliš neosvědčil, poněvadž přes výše zmíněné parametry měla vystavěná elektrárna výkon pouhých 50 kW a nedařilo se jej zvýšit. Z důvodu finanční nerentability a poškození zařízení při větrné bouři byl tento pokusný projekt v roce 1989 ukončen. (16)
Obr. 27 Celkový pohled na komínovou solární elektrárnu (16)
37
Obr. 28 Detail paty komínu u komínové solární elektrárny (16)
Zdroj (17) uvádí, že pro postavení elektrárny o výkonu 200 MW by bylo zapotřebí přibližně 38 km2 skleníků a věž výšky 1 km. V současné době jsou však v provozu jen menší pokusné komínové elektrárny o maximálním výkonu 50 MW. Avšak Austrálie uvažuje o stavbě jedné gigantické elektrárny tohoto typu, která by byla schopna zásobit elektrickou energií až 200 000 obyvatel.
38
APLIKAČNÍ ČÁST 5. Výzkumné šetření 5.1 Užitá metodika Výzkumné šetření probíhalo na konci února roku 2012 v centru a v rozšířeném centru města Olomouce mezi náhodně vybranými obyvateli. Šetření bylo prováděno pomocí dotazníku, což je jedna z nejběžnějších metod, která slouží ke sběru informací pro různé typy průzkumů. Skládá se z určitého počtu otázek, jejichž cílem je získat názory od dotazovaných respondentů. Na základě těchto informací lze vyhodnotit určité postoje dotazované skupiny lidí. Výhodou této metody je fakt, že lze získat relativně s malou námahou a levně velké množství informací a výsledná data se dají jednoduše zpracovat a dále interpretovat. Mezi nevýhody této metody lze zařadit poměrně složité získávání respondentů ochotných pravdivě odpovídat. Dále pravdivost informací není možné ověřit. Ne vždy předložené odpovědi v dotazníku musí zcela vystihovat skutečný názor respondenta. (18)
5.2 Charakteristika dotazníku Mezi respondenty bylo rozdáno celkem 76 dotazníků, které byly zpětně shromážděny a vyhodnoceny verbální, tabulární a grafickou metodou. Dotazník obsahoval celkem 20 otázek, vždy pouze s jednou možnou uzavřenou odpovědí respondenta. V úvodní pasáži dotazníku byl uveden stručný návod k vyplnění dotazníku a všichni respondenti byli ujištěni, že výsledky dotazníku budou zpracovány zcela anonymně. Vlastní dotazník je uveden v příloze č. 2 předkládané bakalářské práce.
5.3 Charakteristika vzorku respondentů Výzkumu se zúčastnilo celkem 48 mužů a 28 žen, jejichž věková struktura je zachycena v Grafu č. 1 a Tab. 3. Nejvíce respondentů patřilo do věkové skupiny 21 – 40 let. Naopak nejméně respondentů patřilo do věkové skupiny starších 61 let.
39
Na otázku číslo 3 týkající se bydliště respondenta většina dotazovaných odpověděla, že bydlí v obci nad 100 001 obyvatel, z čehož lze usuzovat, že to byli obyvatelé Olomouce. Nejméně dotazovaných bydlelo v malých obcích do 5 000 obyvatel. Z celkového počtu respondentů bylo 11 dotazovaných majitelem fotovoltaických elektráren na své nemovitosti a zbylých 65 nevlastnilo tento zdroj elektrické energie. Názory těchto dvou skupin respondentů budou navzájem porovnány.
Vzhledem
k tomu, že odpovědi v dotazníku jsou u řady položek dlouhé, je v použitých grafech odkaz na zvolenou odpověď uveden formou písemného označení odpovědi v dotazníku.
Otázka č. 2 V 2. otázce je zkoumána věková struktura respondentů: Věk dotazovaného? Možnosti odpovědí: a) do 20 let c) 41 – 60 let
b) 21 – 40 let d) 61 a více let
Jednotlivé odpovědi jsou znázorněny v následující Tab. 3 a Grafu č. 1: Tab. 3 Odpověď na otázku: Věk dotazovaného? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 21 28 a) 45 59 b) 9 12 c) 1 1 d) celkem
76
100
Graf č. 1: Odpověď na otázku: Věk dotazovaného?
Věk dotazovaného? 1% 12% 28%
a) b) c) d)
59%
40
Otázka č. 3 V 3. otázce bylo zjišťováno, kde dotazovaní bydlí: Obec, kde dotazovaný bydlí? Možnosti odpovědí: a) obec do 5 000 obyvatel
b) obec od 5 001 do 25 000 obyvatel
c) obec od 25 001 do 100 000 obyvatel
d) obec nad 100 001 obyvatel
Jednotlivé odpovědi jsou znázorněny v následující Tab. 4 a Grafu č. 2: Tab. 4 Odpověď na otázku: Obec kde dotazovaný bydlí? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 1 1 a) 2 3 b) 9 12 c) 64 84 d) celkem
76
100
Graf č. 2: Odpověď na otázku: Obec kde dotazovaný bydlí?
Obec, kde dotazovaný bydlí? 1%
3%
12% a) b) c) d) 84%
Z odpovědí na otázku č. 3 vyplývá, že většina respondentů bydlela v obci nad 100 001 obyvatel. Vzhledem k tomu, že výzkum probíhal v ulicích města Olomouce, dá se předpokládat, že většina dotazovaných bylo občanů Olomouce.
41
5.4 Interpretace výsledků provedeného výzkumu
Otázka č. 4 Ve 4. otázce je zkoumáno, zdali je dotazovaný majitelem fotovoltaické elektrárny a poté byly z výsledku této otázky vytvořeny dvojice kategorií respondentů, u kterých je sledován rozdíl v názorech. Jaký názor má člověk, který fotovoltaickou elektrárnu vlastní, a který naopak ne: Jste majitel fotovoltaické elektrárny na své nemovitosti? Možnosti odpovědí: a) ANO
b) NE
Jednotlivé odpovědi jsou znázorněny v následující Tab. 5 a Grafu č. 3: Tab. 5 Odpověď na otázku: Jste majitel fotovoltaické elektrárny na své nemovitosti? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 11 14 a) 65 86 b) celkem
76
100
Graf č. 3: Odpověď na otázku: Jste majitel fotovoltaické elektrárny na své nemovitosti?
Jste majitel fotovoltaické elektrárny na své nemovitosti? 14%
a) b)
86%
42
Otázka č. 5 Na otázku č. 5 odpovídalo pouze 11 respondentů, kteří uvedli, že jsou majitelé fotovoltaických elektráren na své nemovitosti. Jakým způsobem využíváte vyrobenou elektrickou energii? Možnosti odpovědí: a) elektrickou energii využívám pouze pro svoji potřebu. Tzv. OSTROVNÍ PŘÍPOJ b) potřebnou energii domácnosti sám spotřebuji a přebytky dodávám do veřejné sítě c) veškerou produkci fotovoltaické elektrárny dodávám do veřejné elektrické sítě Jednotlivé odpovědi jsou znázorněny v následující Tab. 6 a Grafu č. 4:
Tab. 6 Odpověď na otázku: Jakým způsobem využíváte vyrobenou elektrickou energii? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 0 0 a) 1 9 b) 10 91 c) celkem
11
100
Graf č. 4: Odpověď na otázku: Jakým způsobem využíváte vyrobenou elektrickou energii?
Jakým způsobem využíváte vyrobenou elektrickou energii? 0% 9% a) b) c) 91%
Z otázky č. 5 vyplývá, že většina majitelů fotovoltaických elektráren využívá štědrou dotační politiku státu a elektrickou energii vyrobenou fotovoltaickými panely prodává do elektrické sítě a svou spotřebu energie domácnosti pokrývá z běžné sítě. 43
Otázka č. 6 Na otázku č. 6 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány rozdíly názorů na obnovitelné zdroje energie s ohledem na to, zdali je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Jaký je Váš postoj k obnovitelným zdrojům energie? Možnosti odpovědí: a) příznivce b) odpůrce c) nemám pevně vytvořený názor
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 6, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 7 a Grafu č. 5: Tab. 7 Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k obnovitelným zdrojům energie? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 23 35 a) 40 62 b) 2 3 c) celkem
65
100
Graf č. 5: Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k obnovitelným zdrojům energie?
Jaký je Váš postoj k obnovitelným zdrojům energie? 3%
35%
a) b)
62%
c)
44
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 6, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 8 a Grafu č. 6: Tab. 8 Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k obnovitelným zdrojům energie? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 5 46 a) 3 27 b) 3 27 c) celkem
11
100
Graf č. 6: Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k obnovitelným zdrojům energie?
Jaký je Váš postoj k obnovitelným zdrojům energie?
27% 46%
a) b) c)
27%
Z výsledků otázky č. 6 lze vypozorovat, že majitelé fotovoltaických elektráren jsou mírně většími příznivci získávání energie z obnovitelných zdrojů, než osoby, které fotovoltaické elektrárny nevlastní. Je velmi zajímavé, že přestože investovali nemalé peníze do výstavby těchto zařízení, tak nadpoloviční většina není přesvědčena o pozitivech těchto systémů a jenom využívány k ekonomickému efektu. Respondenti, kteří nevlastní fotovoltaické elektrárny, jsou však více radikálnější. U této skupiny osob je více jak 60 % naprostými odpůrci získávání energie z obnovitelných zdrojů.
45
Otázka č. 7 Na otázku č. 7 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory na využití energie z obnovitelných zdrojů s ohledem na to, zdali je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Má podle Vás smysl získávat energii z obnovitelných zdrojů energie? Možnosti odpovědí: a) ANO b) NE c) NEVÍM
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 7, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 9 a Grafu č. 7: Tab. 9 Odpověď na otázku: Má podle Vás smysl získávat energii z obnovitelných zdrojů energie? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 25 38 a) 39 60 b) 1 2 c) celkem
65
100
Graf č. 7: Odpověď na otázku: Má podle Vás smysl získávat energii z obnovitelných zdrojů energie?
Má podle Vás smysl získávat energii z obnovitelných zdrojů energie? 2%
38%
a) b)
60%
c)
46
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 7, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 10 a Grafu č. 8: Tab. 10 Odpověď na otázku: Má podle Vás smysl získávat energii z obnovitelných zdrojů energie? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 8 73 a) 3 27 b) 0 0 c) celkem
11
100
Graf č. 8: Odpověď na otázku: Má podle Vás smysl získávat energii z obnovitelných zdrojů energie?
Má podle Vás smysl získávat energii z obnovitelných zdrojů energie? 0%
27% a) b) c) 73%
Na otázku č. 6 a otázku č. 7 odpovídali respondenti velmi podobně. Obecně lze říci, že lidé, kteří se považují za zastánce OZE si myslí, že má smysl získávat energii z OZE. Zajímavý poznatek lze vypozorovat v případě tří majitelů fotovoltaických elektráren, kteří nejsou čistými příznivci OZE. Všichni si totiž myslí, že má smysl využívat OZE. Jinak obecně lze říci, že majitelé fotovoltaických elektráren jsou podstatně většími příznivci využívání tohoto zdroje energie.
47
Otázka č. 8 Na otázku č. 8 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory na škodlivost fotovoltaických elektráren vůči životnímu prostředí s ohledem na to, zdali je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Škodí podle Vás fotovoltaické elektrárny významným způsobem přírodě? Možnosti odpovědí: a) ANO b) NE c) NEVÍM
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 8, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 11 a Grafu č. 9: Tab. 11 Odpověď na otázku: Škodí podle Vás fotovoltaické elektrárny významným způsobem přírodě? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 4 6 a) 59 91 b) 2 3 c) celkem
65
100
Graf č. 9: Odpověď na otázku: Škodí podle Vás fotovoltaické elektrárny významným způsobem přírodě?
Škodí podle Vás fotovoltaické elektrárny významným způsobem přírodě? 3% 6% a) b) c) 91%
48
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 8, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 12 a Grafu č. 10:
Tab. 12 Odpověď na otázku: Škodí podle Vás fotovoltaické elektrárny významným způsobem přírodě? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 0 0 a) 10 91 b) 1 9 c) celkem
11
100
Graf č. 10: Odpověď na otázku: Škodí podle Vás fotovoltaické elektrárny významným způsobem přírodě?
Škodí podle Vás fotovoltaické elektrárny významným způsobem přírodě? 0% 9% a) b) c) 91%
U otázky č. 8, zdali jsou fotovoltaické elektrárny škodlivé vůči životnímu prostředí, se obě skupiny respondentů prakticky shodly. Více jak 90 % dotazovaných lidí z obou skupin se domnívá, že fotovoltaické panely nejsou škodlivé.
49
Otázka č. 9 Na otázku č. 9 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory na vizuální vzhled fotovoltaických elektráren umístěných na polích s ohledem na to, zdali je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Vadí Vám vzhled fotovoltaických elektráren v krajině? Možnosti odpovědí: a) ANO b) NE c) NEVÍM
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 9, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 13 a Grafu č. 11: Tab. 13 Odpověď na otázku: Vadí Vám vzhled fotovoltaických elektráren v krajině? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 35 54 a) 30 46 b) 0 0 c) celkem
65
100
Graf č. 11: Odpověď na otázku: Vadí Vám vzhled fotovoltaických elektráren v krajině?
Vadí Vám vzhled fotovoltaických elektráren v krajině? 0%
a)
46%
b) 54%
c)
50
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 9, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 14 a Grafu č. 12: Tab. 14 Odpověď na otázku: Vadí Vám vzhled fotovoltaických elektráren v krajině? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 2 18 a) 8 73 b) 1 9 c) celkem
11
100
Graf č. 12: Odpověď na otázku: Vadí Vám vzhled fotovoltaických elektráren v krajině?
Vadí Vám vzhled fotovoltaických elektráren v krajině? 9%
18% a) b) c)
73%
U otázky č. 9, zdali respondentům vadí vzhled fotovoltaických elektráren na polích, vznikl znatelný rozkol v odpovědích mezi skupinou respondentů, kteří se označili jako majitelé fotovoltaické elektrárny a opačnou skupinou. Více jak 70 % majitelům fotovoltaických elektráren nevadí vzhled fotovoltaických elektráren na polích, naopak ve skupině lidí, kteří se neoznačili, jako majitelé fotovoltaické elektrárny je více jak 50 % lidí, kterým přímo vzhled elektráren vadí. Skupina respondentů z řad provozovatelů fotovoltaických systémů je „tolerantnější“ k umístění této techniky v krajině.
51
Otázka č. 10 Na otázku č. 10 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory na problematiku záboru orné půdy z důvodu stavby fotovoltaických elektráren s ohledem na to, zdali je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Jaký je Váš postoj k záboru orné půdy z důvodu výstavby fotovoltaických elektráren? Možnosti odpovědí: a) půda by neměla být znehodnocována výstavbou fotovoltaických elektráren b) zemědělsky nevyužívaná půda může být využita pro stavbu fotovoltaických panelů c) fotovoltaické elektrárny by měly být stavěny pouze na neúrodných půdách d) fotovoltaické elektrárny by měly být stavěny na budovách (střešní či fasádní systémy) a ne na zemědělské půdě
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 10, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 15 a Grafu č. 13: Tab. 15 Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k záboru orné půdy z důvodu výstavby fotovoltaických elektráren? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 6 9 a) 3 5 b) 6 9 c) 50 77 d) celkem
65
100
Graf č. 13: Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k záboru orné půdy z důvodu výstavby fotovoltaických elektráren?
Jaký je Váš postoj k záboru orné půdy z důvodu výstavby fotovoltaických elektráren? 5% a)
9% 9% 77%
b) c) d)
52
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 10, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 16 a Grafu č. 14: Tab. 16 Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k záboru orné půdy z důvodu výstavby fotovoltaických elektráren? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 1 9 a) 0 0 b) 1 9 c) 9 82 d) celkem
11
100
Graf č. 14: Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k záboru orné půdy z důvodu Výstavby fotovoltaických elektráren?
Jaký je Váš postoj k záboru orné půdy z důvodu výstavby fotovoltaických elektráren? 0% 9% 9%
a) b) c)
82%
d)
U otázky č. 10, došlo u obou skupin dotazovaných téměř ke shodě. Více jak 75 % všech dotazovaných se domnívá, že nejlepší variantou pro realizace fotovoltaických elektráren je umístit je na již postavené budovy a orná půda by neměla být v žádném případě tímto způsobem ničena.
53
Otázka č. 11 Na otázku č. 11 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory na princip činnosti fotovoltaických elektráren s ohledem na to, zdali je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Princip činnosti fotovoltaické elektrárny: Možnosti odpovědí: a) znám b) neznám c) něco jsem o tom slyšel/a d) nezajímám se
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 11, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 17 a Grafu č. 15: Tab. 17 Odpověď na otázku: Princip činnosti fotovoltaické elektrárny: Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 6 9 a) 12 18 b) 46 71 c) 1 2 d) celkem
65
100
Graf č. 15: Odpověď na otázku: Princip činnosti fotovoltaické elektrárny:
Princip činnosti fotovoltaické elektrárny: 2% 9%
18%
a) b) c) d)
71%
54
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 11, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 18 a Grafu č. 16: Tab. 18 Odpověď na otázku: Princip činnosti fotovoltaické elektrárny: Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 9 82 a) 0 0 b) 2 18 c) 0 0 d) celkem
11
100
Graf č. 16: Odpověď na otázku: Princip činnosti fotovoltaické elektrárny:
Princip činnosti fotovoltaické elektrárny: 0% 18% 0%
a) b) c) d) 82%
U otázky č. 11 se projevuje názorový rozdíl mezi oběma skupinami respondentů. Respondenti, kteří jsou majiteli fotovoltaických elektráren, se považují za více informované o dané problematice, což označilo více jak 80 % z nich v dotazníku. Naopak druhá skupina respondentů o dané problematice slyšela pouze málo a za znalce se považovalo pouze 9 % z oslovených.
55
Otázka č. 12 Na otázku č. 12 odpovídali všichni respondenti. Při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory na zvýšení ceny elektrické energie, v důsledku zvýšených nákladů na její výrobu ve fotovoltaických elektrárnách s ohledem na to, zdali je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Zvýšení ceny elektrické energie v důsledku zvýšených nákladů na její
výrobu ve fotovoltaických elektrárnách: Možnosti odpovědí: a) spíše akceptuji, protože dochází k podstatnému zlepšení životního prostředí b) odmítám, protože nedochází k podstatnému zlepšení životního prostředí, pouze je zvyšován zisk výrobců elektrické energie c) akceptuji jako nutné zlo, vlivy na životní prostředí neřeším, vnímám je jako zanedbatelné Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 12, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 19 a Grafu č. 17: Tab. 19 Odpověď na otázku: Zvýšení ceny elektrické energie v důsledku zvýšených nákladů na její výrobu ve fotovoltaických elektrárnách: Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 3 5 a) 50 77 b) 12 18 c) celkem
65
100
Graf č. 17: Odpověď na otázku: Zvýšení ceny elektrické energie v důsledku zvýšených nákladů na její výrobu ve fotovoltaických elektrárnách:
Zvýšení ceny elektrické energie v důsledku zvýšených nákladů na její výrobu ve fotovoltaických elektrárnách: 5% 18%
a) b) 77%
c)
56
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 12, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 20 a Grafu č. 18: Tab. 20 Odpověď na otázku: Zvýšení ceny elektrické energie v důsledku zvýšených nákladů na její výrobu ve fotovoltaických elektrárnách: Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 4 37 a) 3 27 b) 4 36 c) celkem
11
100
Graf č. 18: Odpověď na otázku: Zvýšení ceny elektrické energie v důsledku zvýšených nákladů na její výrobu ve fotovoltaických elektrárnách:
Zvýšení ceny elektrické energie v důsledku zvýšených nákladů na její výrobu ve fotovoltaických elektrárnách:
36%
37%
a) b) c)
27%
U otázky č. 12 vyjádřilo svůj souhlas se zvyšováním cen elektrické energie pouze 5 % respondentů, přestože ve skupině respondentů, která označila, že nejsou majitelé fotovoltaických elektráren, je dle otázky č. 6 přibližně 35 % příznivců obnovitelných zdrojů. Ve skupině respondentů, kteří se označili jako majitelé fotovoltaických elektráren, je znát také nejistý postoj k problematice ceny elektrické energie v závislosti na OZE. Tato skupina se rozdělila na přibližně 3 stejné části a každá z nich akceptuje jiné stanovisko.
57
Otázka č. 13 Na otázku č. 13 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory respondentů, zdali mají být fotovoltaické zdroje podporovány jiným způsobem než jiné OZE s ohledem na to, zdali je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Myslíte si, že fotovoltaické zdroje by měly být podporovány jinak, než jiné
typy obnovitelných zdrojů? Možnosti odpovědí: a) ANO b) NE c) NEVÍM
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 13, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 21 a Grafu č. 19: Tab. 21 Odpověď na otázku: Myslíte si, že fotovoltaické zdroje by měly být podporovány jinak, než jiné typy obnovitelných zdrojů? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 3 5 a) 48 74 b) 14 21 c) celkem
65
100
Graf č. 19: Odpověď na otázku: Myslíte si, že fotovoltaické zdroje by měly být podporovány jinak, než jiné typy obnovitelných zdrojů?
Myslíte si, že fotovoltaické zdroje by měly být podporovány jinak, než jiné typy OZE? 5% 21% a) b) c) 74%
58
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 13, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 22 a Grafu č. 20: Tab. 22 Odpověď na otázku: Myslíte si, že fotovoltaické zdroje by měly být podporovány jinak, než jiné typy obnovitelných zdrojů? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 0 0 a) 9 82 b) 2 18 c) celkem
11
100
Graf č. 20: Odpověď na otázku: Myslíte si, že fotovoltaické zdroje by měly být podporovány jinak, než jiné typy obnovitelných zdrojů?
Myslíte si, že fotovoltaické zdroje by měly být podporovány jinak, než jiné typy OZE? 0% 18% a) b) c) 82%
U otázky č. 13 se obě skupiny oslovených respondentů shodli, že by neměly být jinak podporovány fotovoltaické zdroje na úkor jiných OZE. Toto stanovisko je velmi nečekané hlavně u skupiny majitelů fotovoltaických elektráren, kteří aktivně využívají státem garantovaných výkopních cen. Toto lze dokumentovat na otázce č. 5, kde 91 % oslovených majitelů fotovoltaických elektráren uvedlo, že veškerou produkci soukromé fotovoltaické elektrárny dodávají do veřejné sítě a realizují tak zisk.
59
Otázka č. 14 Na otázku č. 14 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány
názory
respondentů,
jaké
vidí
největší
úskalí
při
realizaci
fotovoltaických systémů na soukromé nemovitosti s ohledem na to, zdali již je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Co vnímáte jako největší negativum při realizaci fotovoltaického systému na Vaší nemovitosti? Možnosti odpovědí: a) nejsem vlastník žádné vhodné nemovitosti, kde by šlo tento projekt realizovat b) příliš vysoké pořizovací náklady c) složitá administrativa spojená s připojením takového zařízení k veřejné elektrické síti d) příliš nízké výkupní ceny elektrické energie a tudíž dlouhá návratnost investice Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 14, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 23 a Grafu č. 21:
Tab. 23 Odpověď na otázku: Co vnímáte jako největší negativum při realizaci fotovoltaického systému na Vaší nemovitosti? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 15 23 a) 35 54 b) 10 15 c) 5 8 d) celkem
65
100
Graf č. 21: Odpověď na otázku: Co vnímáte jako největší negativum při realizaci fotovoltaického systému na Vaší nemovitosti? Co vnímáte jako největší negativum při realizaci fotovoltaického systému na Vaší nemovitosti? 8% a)
15% 23%
b) c)
54%
d)
60
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 14, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 24 a Grafu č. 22:
Tab. 24 Odpověď na otázku: Co vnímáte jako největší negativum při realizaci fotovoltaického systému na Vaší nemovitosti? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 0 0 a) 2 18 b) 8 73 c) 1 9 d) celkem
11
100
Graf č. 22: Odpověď na otázku: Co vnímáte jako největší negativum při realizaci fotovoltaického systému na Vaší nemovitosti?
Co vnímáte jako největší negativum při realizaci fotovoltaického systému na Vaší nemovitosti? 0% 9%
18%
a) b) c)
73%
d)
Z odpovědí na otázku č. 14 vyplynulo, že nadpoloviční většina lidí, kteří nemají fotovoltaickou elektrárnu, vidí největší problém ve vysoké finanční nákladnosti realizace, asi čtvrtina z oslovených nevlastní ani vhodnou nemovitost. Respondenti, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, však vidí největší problém ve složité administrativě, která je spojena s touto realizací.
61
Otázka č. 15 Na otázku č. 15 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory respondentů, jaká vidí největší pozitiva při realizaci fotovoltaických systémů na soukromé nemovitosti s ohledem na to, zdali již je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Co vnímáte jako největší pozitiva pro která byste fotovoltaický systém
instaloval/a na Vaší nemovitosti? Možnosti odpovědí: a) dobrá návratnost investice volných finančních prostředků b) jistota státem garantované výkupní ceny elektrické energie c) udělat něco pozitivního pro zlepšení životního prostředí v místě bydliště d) vůbec žádná pozitiva nevidím
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 15, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 25 a Grafu č. 23: Tab. 25 Odpověď na otázku: Co vnímáte jako největší pozitiva, pro která byste fotovoltaický systém instaloval/a na Vaší nemovitosti? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 10 16 a) 4 6 b) 36 55 c) 15 23 d) celkem
65
100
Graf č. 23: Odpověď na otázku: Co vnímáte jako největší pozitiva, pro která byste fotovoltaický systém instaloval/a na Vaší nemovitosti?
Co vnímáte jako největší pozitiva, pro která byste fotovoltaický systém instaloval/a na Vaší nemovitosti? 23% 15% 56%
6%
a) b) c) d)
62
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 15, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 26 a Grafu č. 24:
Tab. 26 Odpověď na otázku: Co vnímáte jako největší pozitiva, pro která byste fotovoltaický systém instaloval/a na Vaší nemovitosti? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 6 55 a) 4 36 b) 1 9 c) 0 0 d) celkem
11
100
Graf č. 24: Odpověď na otázku: Co vnímáte jako největší pozitiva, pro která byste fotovoltaický systém instaloval/a na Vaší nemovitosti?
Co vnímáte jako největší pozitiva, pro která byste fotovoltaický systém instaloval/a na Vaší nemovitosti? 0% 9% a) b) 36%
55%
c) d)
Zajímavý výsledek vyplynul z odpovědí na 15. otázku. 55 % respondentů, kteří nevlastní fotovoltaickou elektrárnu, vidí největší pozitivum na realizaci fotovoltaických systémů v ochraně životního prostředí, naopak u druhé skupiny respondentů, kteří jsou majiteli fotovoltaických elektráren, odpověděl pouze jeden respondent, že největší pozitivum vidí ve zlepšení životního prostředí. U všech ostatních je zřejmé, že realizovali stavbu fotovoltaické elektrárny hlavně z důvodu zajímavého zhodnocení finančních prostředků.
63
Otázka č. 16 Na otázku č. 16 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory respondentů, zdali znají závěry a doporučení tzv. Pačesovy komise tykající se energetické koncepce našeho státu, s ohledem na to, zdali již je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Znáte závěry a doporučení tzv. Pačesovy komise týkající se energetické
koncepce státu? Možnosti odpovědí: a) ANO b) NE c) NEVÍM Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 16, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 27 a Grafu č. 25: Tab. 27 Odpověď na otázku: Znáte závěry a doporučení tzv. Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 11 17 a) 46 71 b) 8 12 c) celkem
65
100
Graf č. 25: Odpověď na otázku: Znáte závěry a doporučení tzv. Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu?
Znáte záměry a doporučení tzv. Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu? 12%
17% a) b) c)
71%
64
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 16, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 28 a Grafu č. 26:
Tab. 28 Odpověď na otázku: Znáte závěry a doporučení tzv. Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 0 0 a) 9 82 b) 2 18 c) celkem
11
100
Graf č. 26: Odpověď na otázku: Znáte závěry a doporučení tzv. Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu?
Znáte záměry a doporučení tzv. Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu? 0% 18% a) b) c) 82%
Z odpovědí na otázku č. 16 vyplývá, že většina respondentů z obou skupin oslovených lidí nemá povědomí o plánech českého státu s ohledem na dlouhodobou energetickou koncepci. Dokonce ve skupině majitelů fotovoltaických elektráren se nenašel ani jeden respondent, který by o závěrech tzv. Pačesovy komise věděl. Tento fakt je velice překvapující z důvodu, že se tato stanoviska mohou těchto lidí přímo týkat. Dle mého názoru je důvodem takto špatných výsledků u této otázky nedostatečná informovanost veřejnosti prostřednictvím masmedií.
65
Otázka č. 17 Na otázku č. 17 odpovídali pouze respondenti, kteří v otázce č. 16 označili odpověď a) ANO, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory respondentů, zdali se ztotožňují se závěry tzv. Pačesovy komise. Vzhledem k tomu, že se ve skupině majitelů fotovoltaických elektráren nenašel ani jeden respondent s kladnou odpovědí, odpovídalo pouze 11 respondentů, kteří označili, že nejsou vlastníky fotovoltaické elektrárny. Ztotožňujete se závěry Pačesovy komise týkající se energetické koncepce
státu? Možnosti odpovědí: a) ANO b) NE Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 17, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 29 a Grafu č. 27: Tab. 29 Odpověď na otázku: Ztotožňujete se závěry Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 9 82 a) 2 18 b) celkem
11
100
Graf č. 27: Odpověď na otázku: Ztotožňujete se závěry Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu?
Ztotožňujete se závěry Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu?
18% a) b) 82%
Z odpovědí na otázku č. 17 vyplývá, že v případě, že některý z respondentů zná závěry a doporučení tzv. Pačesovy komise, tak se s nimi většinou i ztotožnuje a považuje je za správné. Problém je však v celkové informovanosti lidí o této problematice. 66
Otázka č. 18 Na otázku č. 18 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory respondentů, zdali jim vadí, že Česká republika nemá dlouhodobou koncepci rozvoje v oblasti energetiky, s ohledem na to, zdali již je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Vadí Vám, že Česká republika nemá dlouhodobou koncepci rozvoje
v oblasti energetiky? Možnosti odpovědí: a) ANO b) NE c) NEVÍM Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 18, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 30 a Grafu č. 28: Tab. 30 Odpověď na otázku: Vadí Vám, že Česká republika nemá dlouhodobou koncepci rozvoje v oblasti energetiky? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 41 63 a) 5 8 b) 19 29 c) celkem
65
100
Graf č. 28: Odpověď na otázku: Vadí Vám, že Česká republika nemá dlouhodobou koncepci rozvoje v oblasti energetiky?
Vadí Vám, že Česká republika nemá dlouhodobou koncepci rozvoje v oblasti energetiky?
29%
a) b)
8%
63%
c)
67
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 18, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 31 a Grafu č. 29:
Tab. 31 Odpověď na otázku: Vadí Vám, že Česká republika nemá dlouhodobou koncepci rozvoje v oblasti energetiky? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 7 64 a) 1 9 b) 3 27 c) celkem
11
100
Graf č. 29: Odpověď na otázku: Vadí Vám, že Česká republika ne dlouhodobou koncepci rozvoje v oblasti energetiky?
Vadí Vám, že Česká republika nemá dlouhodobou koncepci rozvoje v oblasti energetiky?
27%
a) b)
9%
64%
c)
Odpovědi na otázku č. 18 jsou prakticky u obou dvou skupin oslovených respondentů stejné. Více jak 60 % z nich vadí, že ČR nemá ucelenou dlouhodobou energetickou koncepci státu. Paradox je však v tom, že lidem toto vadí, avšak závěry Pačesovy komise, který tento problém řeší, dle odpovědí na otázku č. 16, neznají.
68
Otázka č. 19 Na otázku č. 19 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory respondentů, jaký je jejich postoj k problematice obnovitelných zdrojů energie, s ohledem na to, zdali již je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Jaký je Váš postoj k problematice obnovitelných zdrojů energie (OZE)? Možnosti odpovědí: a) OZE je nutné velmi intenzivně rozvíjet b) OZE pouze jako „doplněk“ stávajících konvenčních zdrojů elektrické energie c) OZE nikdy nenahradí konvenční zdroje energie
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 19, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 32 a Grafu č. 30: Tab. 32 Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k problematice obnovitelných zdrojů energie (OZE)? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 13 20 a) 44 68 b) 8 12 c) celkem
65
100
Graf č. 30: Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k problematice obnovitelných zdrojů energie (OZE)?
Jaký je Váš postoj k problematice obnovitelných zdrojů energie (OZE)? 12%
20% a) b) c)
68%
69
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 19, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 33 a Grafu č. 31:
Tab. 33 Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k problematice obnovitelných zdrojů energie (OZE)? Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 7 64 a) 3 27 b) 1 9 c) celkem
11
100
Graf č. 31: Odpověď na otázku: Jaký je Váš postoj k problematice obnovitelných zdrojů energie (OZE)?
Jaký je Váš postoj k problematice obnovitelných zdrojů energie (OZE)? 9% a) 27%
b) 64%
c)
Z odpovědí na otázku č. 19 je patrné, že většina laické veřejnosti se domnívá, že OZE nikdy nenahradí klasické konvenční zdroje. Ve skupině respondentů, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, je naopak znatelná nadpoloviční tendence k velmi intenzivní podpoře rozvoje OZE. Tito respondenti věří, že potenciál OZE
je natolik velký, že by v budoucnu mohl nahradit klasické konveční zdroje
energie.
70
Otázka č. 20 Na závěrečnou otázku č. 20 odpovídali všichni respondenti, při vyhodnocení otázky jsou zjišťovány názory respondentů, z jakých zdrojů získali nejvíce informací týkajících se fotovoltaických elektráren s ohledem na to, zdali již je tazatel majitel fotovoltaické elektrárny či ne. Většinu informací o fotovoltaických elektrárnách znám z: Možnosti odpovědí: a) masmédií (televize, rozhlas, internet,…) b) odborné literatury c) od přátel, či známých d) vůbec se o tuto problematiku nezajímám
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 20, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 34 a Grafu č. 32:
Tab. 34 Odpověď na otázku: Většinu informací o fotovoltaických elektrárnách znám z: Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 54 83 a) 2 3 b) 8 12 c) 1 2 d) celkem
65
100
Graf č. 32: Odpověď na otázku: Většinu informací o fotovoltaických elektrárnách znám z:
Většinu informací o fotovoltaických elektrárnách znám z: 2% 3%
12%
a) b) c) 83%
d)
71
Jednotlivé odpovědi respondentů na otázku č. 20, kteří označili, že jsou majiteli fotovoltaické elektrárny, jsou znázorněny v následující Tab. 35 a Grafu č. 33: Tab. 35 Odpověď na otázku: Většinu informací o fotovoltaických elektrárnách znám z: Odpovědi Absolutní četnost [N] Relativní četnost [%] 4 36 a) 6 55 b) 1 9 c) 0 0 d) celkem
11
100
Graf č. 33: Odpověď na otázku: Většinu informací o fotovoltaických elektrárnách znám z:
Většinu informací o fotovoltaických elektrárnách znám z: 0% 9% a) 36%
b) c)
55%
d)
Z odpovědí na otázku č. 20 vyplývá, že většina respondentů, kteří označili, že nejsou majiteli fotovoltaické elektrárny, nejvíce informací o této problematice získalo z masmedií. Naopak majitelé fotovoltaických elektráren mají větší snahu získávat informace z odborné literatury. Pozitivní zjištění je hlavně takové, že naprostá většina z oslovených má zájem se o danou problematiku zajímat. Pouhé 2 % z oslovených respondentů, kteří nemají fotovoltaické elektrárny, označilo odpověď, že se o danou problematiku vůbec nezajímá. Ve skupině majitelů fotovoltaických elektráren se dokonce takový nenašel ani jeden. I když v této skupině to šlo očekávat, vzhledem k tomu, že mají přímý kontakt s touto technologií.
72
Závěr Cíl této bakalářské práce tkví v informování o OZE se zaměřením zejména na energii Slunce v podobě přímé a nepřímé přeměny solární energie na elektrickou energii. Práce je rozdělena do dvou částí. První z nich je teoretická a druhá aplikační. V teoretické části je shrnuto možné využití různých druhů OZE a především solární energie. Práce se zabývá nejen historií využívání přímé a nepřímé přeměny solární energie na elektrickou, ale i samotným principem funkce výroby a základních typů fotovoltaických článků. Značný prostor práce byl věnován problematice různých způsobů zvyšování výkonu fotovoltaických panelů. Cílem této bakalářské práce jako celku bylo přehledně zpracovat základní faktory, které ovlivňují využití fotovoltaických elektráren nejen v podmínkách ČR. Cílem aplikační části práce bylo zmapovat názory veřejnosti na OZE a především fotovoltaiku a porovnat je s názory lidí, kteří jsou majiteli fotovoltaických elektráren a tudíž mají s touto problematikou praktickou zkušenost. Zkoumání bylo prováděno formou anonymního dotazníku realizovaného v centru a rozšířeném centru Olomouce. Výzkumu se zúčastnilo celkem 76 respondentů, z nichž 11 bylo majitelů fotovoltaických elektráren a 65 bylo laické veřejnosti. Věk oslovených respondentů se pohyboval převážně v rozmezí 21- 40 let a respondenti žili hlavně v obci nad 100 001 obyvatel. Z výsledků
průzkumu
vyplývá,
že
většina
z dotazovaných
majitelů
fotovoltaických elektráren využívá štědré dotační politiky státu a veškerou vyrobenou elektrickou energii prodávají do rozvodné sítě. Z těchto odpovědí lze usuzovat, že ve většině případů tato skupina lidí využila možnosti zhodnocení svých volných finančních prostředků v podobě výstavby fotovoltaických elektráren. Při odpovědích na otázky týkající se postojů a rozvoje využívání OZE byly získány protichůdné odpovědi u oslovených dvou skupin respondentů. Většina majitelů fotovoltaických elektráren zastává názor oproti laické veřejnosti, že jsou spíše příznivcem OZE, a že má smysl podporovat získávání energie z OZE. Naopak obě skupiny se shodly v problematice záboru orné půdy. Většina z oslovených je přesvědčena, že by neměla být orná půda znehodnocována výstavbou fotovoltaických elektráren. Je smutné, že většina lidí z laické veřejnosti má nejvíce informací o této problematice převážně z masmedií. To se také odráží v nedostatečné úrovni znalostí této skupiny lidí v oblasti principu činnosti fotovoltaických elektráren a problematiky 73
týkající se dlouhodobé energetické koncepce státu. Naopak skupina respondentů, kteří jsou majiteli fotovoltaických elektráren, nabyli velkou část vědomostí o této problematice v odborné literatuře, z čehož vyplývá, že teoretické znalosti mají na vyšší úrovni, avšak co se týče znalostí problematiky dlouhodobé energetické koncepce státu, je u obou skupin úroveň vědomostí velmi nízká. Jednoznačně v této oblasti stále chybí osvěta. Zajímavý výsledek vyplynul z odpovědí na otázku, co vnímají respondenti jako největší pozitivum při realizaci fotovoltaických systémů. 55 % těch, kteří nevlastní fotovoltaickou elektrárnu, vidí největší pozitivum v ochraně životního prostředí, naopak u druhé skupiny respondentů, kteří jsou majiteli fotovoltaických elektráren, odpověděl pouze jeden respondent, že největší pozitivum vidí v zlepšení životního prostředí. U všech ostatních se opět potvrdila skutečnost, že realizovali stavbu fotovoltaické elektrárny hlavně z důvodu zajímavého zhodnocení finančních prostředků. Jak je patrné z předešlého textu týkajícího se otázek souvisejících s OZE a fotovoltaikou, panují ve společnosti výrazné názorové rozkoly. Bylo by žádoucí, aby stát investoval do kvalitní osvěty v celé oblasti OZE, aby nedocházelo k mylné interpretaci faktů. Věřím, že obsah teoretické i aplikační části splnil svůj cíl, a že se předkládaná práce může stát jedním ze zdrojů, které mohou široké veřejnosti podat nezaujaté informace v oblasti OZE a především fotovoltaiky.
74
Seznam literatury a zdrojů 1.
Wikipedia [online]. 29.1.2011 [cit. 2011-02-09]. Www.wikipedia.cz. Dostupné z WWW:
.
2.
Ministerstvo vnitra ČR [online]. 2005 [cit. 2011-02-09]. Sbírka zákonů. Dostupné z WWW: .
3.
Obnovitelné
zdroje
energie [online].
Www.zdrojeenergie.blogspot.com.
4.9.2008 Dostupné
[cit.
2011-02-09].
z
WWW:
. 4.
Http://www.nazeleno.cz [online]. 8.12.2008 [cit. 2011-02-13]. Malá větrná elektrárna v praxi. Dostupné z WWW: .
5.
Obnovitelné zdroje energie - Přehled druhů a technologii. Praha : Ministerstvo životního prostředí, 2009. 31 s. ISBN 978-80-7212-518-0.
6.
Http://elektrarny.info/ [online]. 3.3.2009 [cit. 2011-08-27]. Princip fungování elektráren. Dostupné z WWW: .
7.
Wikipedia [online]. 15.8.2011 [cit. 2011-08-28]. Www.wikipeida.cz. Dostupné z WWW:.
8.
Http://www.aldebaran.cz/ [online]. 2007 [cit. 2011-08-27]. Sluneční soustava. Dostupné
z
WWW:
. 9.
MURTINGER, Karel, BERANOVSKÝ, Jiří, TOMEŠ, Milan. Fotovoltaika. Elektřina ze slunce. Brno: EkoWATT, 2008. 81 s. ISBN 978-80-7366-133-5.
10.
Www.energeticky.cz [online]. 2009 [cit. 2011-08-29]. Solární systémy. Dostupné z WWW: .
11.
http://fotovoltaika.falconis.cz fotovoltaických
[online].
článků.
2009
[cit. 2012-03-11]. Výroba
Dostupné
z
WWW:
. 12.
LIBRA, Martin, POULEK, Vladislav. Fotovoltaika - Teorie i praxe využití solární energie. Praha : ILSA, 2009. 160 s. ISBN 978-80-904311-0-2.
75
13.
Http://www.pvpumps.com [online]. 2009 [cit. 2011-09-06]. Zařízení pro orientaci
kolektorů
solární
energie.
Dostupné
z
WWW:
. 14.
Www.vscht.cz [online]. 21.2.2011 [cit. 2011-09-06]. Koncentrační solárnětermické
systémy.
Dostupné
z WWW
. 15.
Www.energetickyporadce.cz [online]. 2008 [cit. 2011-09-14]. Solární kolektory. Dostupné
z
WWW:
zdroje/energie-slunce/solarni-kolektory.html>. 16.
Www.cez.cz [online]. 2009 [cit. 2011-09-14]. Solární kolektory. Dostupné z WWW: .
17.
Www.wikipedia.org [online]. 11.9.2011 [cit. 2011-09-14]. Wikipedia. Dostupné z WWW: .
18.
ŘEZÁNKOVÁ, Hana. Analýza dat z dotazníkových šetření. Praha: Professional Publishing, 2011. 223 s. ISBN 978-80-7431-062-1.
19.
NASA [online]. 2006 [cit. 2011-08-28]. Www.nasa.gov. Dostupný z WWW: .
20.
Www.wikipedia.org [online]. 30.12.2005 [cit. 2011-02-09]. Www.wikipedia.org. Dostupné z WWW:< http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:1972_Iceland_Geysir2.jpg>.
21.
Www.energyweb.cz [online]. 2011 [cit. 2011-02-09].Využití geotermální energie.
Dostupné
z
WWW:<
http://www.energyweb.cz/web/EE/images/geotermalni2.gif >. 22.
Www.stranypotapecske.cz [online]. 2010 [cit. 2011-02-09]. Slapové jevy: příliv a odliv. Dostupné z WWW:< http://www.stranypotapecske.cz/teorie/prilivodliv.asp>.
23.
www.nazeleno.cz [online]. 2011[cit. 2011-04- 21]. Nazeleno – chytrá řešení pro každého.
Dostupné
z
WWW:
energie/mala-vetrna-elektrarna-v-praxi-kolik-vydela.aspx>. 24.
www.priroda.cz [online]. 2011 [cit. 2011-04- 21]. – Kde se bere elektrická energie. Dostupné z WWW:< http://www.priroda.cz/clanky.php?detail=95>.
25.
www.kea-olomouc.cz [online]. 209 [cit. 2011-04- 21]. – Krajská energetická agentura
Olomouckého
kraje.
Dostupné
z
WWW:<
http://www.kea-
olomouc.cz/index.php?ca=zdroje&ar=06>. 76
26.
Www.cez.cz. 2010 [cit. 2011-04- 21]. Solární (fotovoltaické) články. Dostupné z WWW:< http://www.cez.cz/edee/content/microsites/solarni/k32.htm>.
27.
Www.tzb-info.cz. 21.9.2006 [cit. 2011-04- 21]. Vysoce účinné fotovoltaické systémy s trackery a koncentrátory záření. z WWW:< http://www.tzbinfo.cz/3542-vysoce-ucinne-fotovoltaicke-systemy-s-trackery-a-koncentratoryzareni>.
28.
Www.energetickyporadce.cz. 2008 [cit. 2011-09- 20]. Energetický poradce PRE. z
WWW:<
http://www.energetickyporadce.cz/obnovitelne-zdroje/energie-
slunce/solarni-kolektory.html>.
77
Seznam příloh Příloha č. 1: Základní informace o Slunci Příloha č. 2: Dotazník použitý v aplikační části bakalářské práce
78
Příloha č. 1: Základní informace o Slunci
Zde jsou uvedeny základní parametry Slunce, které jsou podle NASA (19) následující: Poloměr:
695 500 km
Vzdálenost od Země (průměrná):
149 600 000 km
Hmotnost:
1,989 x 1030 kg
Hmotnost jádra:
50 % celkové hmotnosti
Teplota v jádře:
15 000 000 K
Povrchová teplota:
5 800 K
Životnost:
palivo na dalších 7 miliard let
Chemické složení:
H = 92,1 %, He = 7,8 %, O = 0,06 %, C = 0,03 %
Průměrná hustota:
1,4 g/cm3 (avšak v jádře až 130 g/cm3)
79
Příloha č. 2: Dotazník použitý v aplikační části bakalářské práce Vážená paní, vážený pane, tento dotazník je součástí bakalářské práce zaměřené na využívání obnovitelných zdrojů energie a především fotovoltaiky. Celý výzkum je přísně anonymní. Vaše osobní údaje nejsou v rámci dotazníku zjištovány a tedy nemohou být ani nikde zveřejněny. Průměrný čas na vyplnění dotazníku je 10-15 minut. Vyhovující pouze jednu odpověď zakroužkujte. Předem děkuji za spolupráci. Jiří Slovák 1) Dotazovaný je: a) MUŽ
b) ŽENA
2) Věk dotazovaného: a) do 20 let c) 41 – 60 let
b) 21 – 40 let d) 61 a více let
3) Obec, kde dotazovaný bydlí: a) obec do 5 000 obyvatel c) obec od 25 001 do 100 000 obyvatel
b) obec od 5 001 do 25 000 obyvatel d) obec nad 100 001 obyvatel
4) Jste majitel fotovoltaické elektrárny na své nemovitosti? a) ANO b) NE Pakliže jste v minulé otázce zaškrtl/a NE, pokračujte v otázce číslo 6. V opačném případě pokračujte prosím otázkou číslo 5. 5) Jakým způsobem využíváte vyrobenou elektrickou energii? a) elektrickou energii využívám pouze pro svoji potřebu. Tzv. OSTROVNÍ PŘÍPOJ b) potřebnou energii domácnosti sám spotřebuji a přebytky dodávám do veřejné sítě c) veškerou produkci fotovoltaické elektrárny dodávám do veřejné elektrické sítě 6) Jaký je Váš postoj k obnovitelným zdrojům energie? a) příznivce b) odpůrce c) nemám pevně vytvořený názor 7) Má podle Vás smysl získávát energii z obnovitelných zdrojů energie? a) ANO b) NE c) NEVÍM 8) Škodí podle Vás fotovoltaické elektrárny výrazným způsobem přírodě? a) ANO b) NE c) NEVÍM 9) Vadí Vám vzhled fotovoltaických elektráren v krajině? a) ANO b) NE c) NEVÍM 80
10) Jaký je Váš postoj k záboru orné půdy z důvodu výstavby fotovoltaických elektráren? a) půda by neměla být znehodnocována výstavbou fotovoltaických elektráren b) zemědělsky nevyužívaná půda může být využita pro stavbu fotovoltaických panelů c) fotovoltaické elektrárny by měly být stavěny pouze na neúrodných půdách d) fotovoltaické elektrárny by měly být stavěny na budovách (střešní či fasádní systémy) a ne na zemědělské půdě 11) Princip činnosti fotovoltaických elektráren: a) znám b) neznám c) něco jsem o tom slyšel/a d) nezajímám se 12) Zvýšení ceny elektrické energie v důsledku zvýšených nákladů na její výrobu ve fotovoltaických elektrárnách: a) spíše akceptuji, protože dochází k podstatnému zlepšení životního prostředí b) odmítám, protože nedochází k podstatnému zlepšení životního prostředí, pouze je zvyšován zisk výrobců elektrické energie c) akceptuji jako nutné zlo, vlivy na životní prostředí neřeším, vnímám je jako zanedbatelné 13) Myslíte si, že fotovoltaické zdroje by měly být podporovány jinak než jiné typy obnovitelných zdrojů? a) ANO b) NE c) NEVÍM 14) Co vnímáte jako největší negativum při realizaci fotovoltaického systému na Vaší nemovitosti? a) nejsem vlastník žádné vhodné nemovitosti, kde by šlo tento projekt realizovat b) příliš vysoké pořizovací náklady c) složitá administrativa spojená s připojením takového zařízení k veřejné elektrické síti d) příliš nízké výkupní ceny elektrické energie a tudíž dlouhá návratnost investice 15) Co vnímáte jako největší pozitivum, pro která byste fotovoltaický systém instaloval/a na své nemovitosti? a) dobrá návratnost investice volných finančních prostředků b) jistota státem garantované výkupní ceny elektrické energie c) udělat něco pozitivního pro zlepšení životního prostředí v místě bydliště d) vůbec žádná pozitiva nevidím 16) Znáte závěry a doporučení tzv. Pačesovy komise týkající se energetické koncepce státu? a) ANO b) NE c) NEZAJÍMÁM SE
81
Pakliže jste v minulé otázce zaškrtl/a ANO, pokračujte v otázce číslo 17. V opačném případě pokračujte prosím otázkou číslo 18. 17) Ztotožnujete se závěry Pačesovy komise týkající se energeitické koncepce státu? a) ANO b) NE 18) Vadí Vám, že Česká republika nemá dlouhodobou koncepci rozvoje v oblasti energetiky? a) ANO b) NE c) NEMÁM NÁZOR 19) Jaký je Vás postoj k problematice obnovitelným zdrojům energie (OZE)? a) OZE je nutné velmi intenzivně rozvíjet b) OZE pouze jako „doplněk“ stávajících konvenčních zdrojů elektrické energie c) OZE nikdy nenahradí konvenční zdroje elektrické energie 20) Většinu informací o fotovoltaických elektrárnách znám z: a) masmédií (televize, rozhlas, internet, …) b) odborné literatury c) od přátel, či známých d) vůbec se o tuto problematiku nezajímám
82
Anotace Jméno a příjmení:
Jiří Slovák
Katedra:
Katedra technické a informační výchovy
Vedoucí práce:
Mgr. Martin Havelka, Ph.D.
Rok obhajoby:
2012
Název práce:
Obnovitelné zdroje energie se zaměřením na fotovoltaiku
Název v angličtině:
Renewable sources of energy - focused on Photovoltaics
Anotace práce:
V teoretické části předkládané bakalářské práce je uveden přehled možného využití obnovitelných zdrojů energie, za účelem výroby elektrické energie. V dalších kapitolách je pozornost věnována historii fotovoltaiky, principům funkce fotovoltaických článků a především různým způsobům zvýšení jejich výkonu. Poslední kapitola teoretické části řeší problematiku nepřímé přeměny slunečního záření na elektrickou energii. Aplikační část práce porovnává názory obyvatel, kteří jsou majiteli / nejsou majiteli fotovoltaických elektráren na získávání energie z obnovitelných zdrojů energie.
Klíčová slova:
Obnovitelné zdroje energie, sluneční záření, fotovoltaický článek, fotovoltaické panely, životní prostředí
83
Anotace v angličtině:
The theoretical part of this bachelor thesis presents an overview of the possible employment of renewable energy sources for the purpose of production of electrical energy. The following chapters deal with the history of photovoltaics, principles of function of photovoltaic cells and focus especially on various methods of increasing their output. Last chapter of the theoretical part deals with the issue of indirect conversion of solar radiation into electrical energy. Application part of the thesis compares the opinions of inhabitants who are (or are not) the owners of photovoltaic power stations for obtaining energy from renewable energy sources.
Klíčová slova
Renewable energy sources, solar radiation, photovoltaic
v angličtině:
cells, photovoltaic panels, environment
Přílohy vázané v práci:
Příloha č. 1: Základní informace o Slunci Příloha č. 2: Dotazník 1 CD ROM
Rozsah práce:
84 s. (vlastní práce 77 s., přílohy 7 s.) 52 normostran vlastního textu
Jazyk práce:
český jazyk
84
