Využití solární energie

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Využití solární energie Bakalářská práce

Vedoucí práce:

Vypracovala:

Dr. Ing. Radovan Kukla

Soňa Tomečková Brno 2010

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Využití solární energie vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MENDELU v Brně.

Dne……………………………. Podpis………………………….

PODĚKOVÁNÍ Za odborné vedení a cenné rady děkuji vedoucímu této práce, Dr. Ing. Radovanu Kuklovi. Dále bych ráda poděkovala Dr. Pavlovi Vaňáskovi a Ing. Pavlovi Křížovi, za ochotnou spolupráci a poskytnutí materiálů pro zpracování této práce.

Abstrakt Bakalářská práce na téma Využití solární energie je zaměřena především na oblast fotovoltaiky, tedy na přeměnu solární energie v energii elektrickou. Popisuje výhody i nevýhody využití solární energie, princip fotovoltaiky, stavbu solárních článků a další možnosti využití solární energie a jiné zajímavosti v oblasti využití Slunce jako obnovitelného zdroje energie. Praktická část je zaměřena na studii konkrétní fotovoltaické elektrárny. Popisuji v ní elektrárnu v místě mého bydliště, ve Velké nad Veličkou. Zabývám se stavební částí, kolik fotovoltaická elektrárna vyrobí energie, jaký má zisk, jaké byly náklady na vybudování elektrárny a jakým způsobem zasáhla stavba do životního prostředí. V krátkosti popisuji i základní legislativní předpisy z oblasti fotovoltaiky. Klíčová slova: solární energie, solární článek, fotovoltaika, solární systém

Abstract Bachelor thesis with the theme Usage of solar energy is dealing with the area of Photovoltaics, therefore, change of solar energy into electrical energy. It describes the advantages and disadvantages of the usage of solar energy, the priciple of Photovoltaics, building of solar panels with the option of recyclation after expiry and other means of usage of the Sun as a renewable source of energy. The practical part is dealing with a study of a particular photovoltaic powerstation. I describe a power station in the place of my resindence, in Velká nad Veličkou in it. I am dealing with the construction part, how much energy the power station provides, what gain it has, the budget for the construction of the power station and how the construction affected the environment. I briefly describe the basic legislatives in the field of Photovoltaics aswell. Key words: solar energy, solar cell, photovoltaics, solar system

1

ÚVOD ...................................................................................................................9

2

CÍL......................................................................................................................10

3

SOLÁRNÍ ENRGIE A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ ..............................................11 3.1

Environmentální dopady fotovoltaiky ...........................................................11

3.2

Recyklace fotovoltaických panelů.................................................................11

3.2.1 4

5

Metody recyklace....................................................................................12

SOLÁRNÍ ENERGIE V ČR ..............................................................................14 4.1

Faktory ovlivňující dostupnost solární energie v ČR .....................................14

4.2

Největší solární elektrárna v ČR....................................................................15

ÚČINNOST SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ ..............................................................16 5.1

Jak zvýšíme účinnost solárního systému?......................................................16

6

VÝKONNOST SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ..........................................................18

7

VÝHODY A NEVÝHODY FOTOVOLTAICKÝCH SYSTÉMŮ ...................20

8

SOLÁRNÍ TECHNIKA .....................................................................................21

9

8.1

Fototermické panely .....................................................................................21

8.2

Fotovoltaické panely.....................................................................................21

8.3

Dopravní prostředky .....................................................................................21

ROZDĚLĚNÍ FV SYSTÉMŮ Z HLEDISKA PŘIPOJENÍ K ROZVODNÉ

SÍTI ...........................................................................................................................22 9.1

Systémy připojené k síti - grid-on .................................................................22

9.2

Samostatné (ostrovní) systémy - grid-off.......................................................22

10 FOTVOLTAICKÝ ČLÁNEK............................................................................23 10.1 Princip ..........................................................................................................23 10.2 Výroba..........................................................................................................23 10.2.1 Monokrystalické křemíkové články.........................................................24 10.2.2 Polykrystalické křemíkové články...........................................................25 10.2.3 Články z amorfního křemíku...................................................................25 10.2.4 Energetická náročnost výroby .................................................................25 10.3 Rozdělení fotovoltaických článků podle typu................................................26 10.4 Spojení fotovoltaických článků a panelů .......................................................27 11 LEGISLATIVA..................................................................................................28 11.1 Základní legislativní rámec provozování solárních elektráren .......................28 11.2 Garantovaná výkupní cena × zelený bonus....................................................28 11.2.1 Zelený bonus ..........................................................................................29

11.2.2 Výkupní ceny (vše do sítě, feed-in tariff) ................................................29 11.2.3 Výše výkupních cen a zelených bonusů...................................................29 12 CO JE POTŘEBA PRO ZŘÍZENÍ FV ELEKTRÁRNY? ...............................31 13 FOTOVOLTAICKÝ PARK VELKÁ NAD VELIČKOU ................................33 13.1 Smluvní dokumentace...................................................................................33 13.2 Stavební řešení .............................................................................................34 13.3 Kabely pro solární panely .............................................................................35 13.4 Výrobci a dodavatelé komponent ..................................................................35 13.5 Střídač typ Fronius IG 150 plus ....................................................................35 13.6 Fotovoltaický panel ALEO S-18 ...................................................................36 13.7 Vliv stavby na životní prostředí ....................................................................37 13.8 Zkoušky panelu ............................................................................................38 13.9 Produkce energie ..........................................................................................38 13.9.1 Produkce energie za rok ..........................................................................38 13.9.2 Produkce energie za 20 let.......................................................................39 13.9.3 Předpokládaná produkce na základě nezávislého modelového výpočtu výroby energie.....................................................................................................39 13.10 Financování FVE..........................................................................................40 13.11 Výnosy FVE.................................................................................................40 13.11.1 Výnosy dle "internetové kalkulačky" ......................................................41 13.12 Zisk FVE ......................................................................................................41 14 DISKUZE ...........................................................................................................43 15 ZÁVĚR ...............................................................................................................44 16 SEZNAM ZDROJŮ ...........................................................................................46 17 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK................................................................51 18 SEZNAM OBRÁZKŮ........................................................................................52 19 SEZNAM PŘÍLOH ............................................................................................53

1

ÚVOD

Slunce je nezbytné pro život na Zemi. Je to obrovská žhavá koule, kterou ze tří čtvrtin tvoří vodík, nejlehčí a nejběžnější prvek ve Vesmíru. Právě ten je zdrojem energie, kterou Slunce vyzařuje do vesmírného prostoru. Sluneční záření, které dopadá na zemský povrch, se nazývá globální. Jedná se o záření všech vlnových délek, šířící se všemi směry. [5] Při měření intenzity slunečního záření rozlišujeme záření přímé a difúzní, neboli rozptýlené. Při zatažené obloze je přítomna jen difúzní složka záření. [5] Měří se nejčastěji celkové záření, které je dáno součtem obou složek přístroje zvaným pyranometr v meteorologických stanicích. Porovnává se teplota černého a bílého povrchu pod skleněným krytem. Rozdíl teplot, měřený souborem termočlánků, je potom úměrný intenzitě dopadajícího záření. [5] Zdrojem sluneční energie je jádro. [3] Stejně jako všechny hvězdy, i Slunce září díky termonukleárním reakcím probíhajícím v jádře. Povrch se neustále mění, vznikají a zanikají sluneční skvrny, protuberance, erupce i jiné sluneční útvary. Slunce ovlivňuje ostatní tělesa Sluneční soustavy nejen gravitačně, zářením v širokém spektru vlnových délek, ale i magnetickým polem. [8] Fosilní energetické suroviny jako uhlí, ropa nebo zemní plyn, které se dnes těží ve velkém měřítku, nejsou nic než zásobníky sluneční energie z dřívějších věků. Díky obrovskému technickému pokroku a přicházejícímu zvyšování spotřeby energie, po miliony let ukládané zásoby energie budou během několika desetiletí vyčerpány. Z toho vyplývá, že tato fosilní paliva musí být co nejdříve nahrazena jinými zdroji energie, a sice alternativními neboli tzv. obnovitelnými (Obr. 1). [4]

Obr. 1 Podíl obnovitelných a neobnovitelných zdrojů energie, tzv. energetický mix (zdroj: sunenergyfacts.com)

-9-

2

CÍL

Cílem této bakalářské práce je zhodnotit stav a využití solární energie jak z hlediska teoretického, tak praktického. Práce je zaměřena především na oblast fotovoltaiky. V praktické části bylo úkolem zvolit vhodnou oblast pro využití solární energie. Jižní Morava je nejlepší lokalitou pro využití solární energie z hlediska množství dopadajícího slunečního záření, proto jsem zvolila solární park na Hodonínsku, konkrétně ve Velké nad Veličkou. Fotovoltaická elektrárna je popsána z hlediska stavebního, ekonomického, i legislativního.

- 10 -

3

SOLÁRNÍ ENERGIE A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Využívání solární energie je šetrné k životnímu prostředí – při výrobě energie tohoto druhu nevznikají žádné emise, avšak nezapomínejme, že jisté množství emisí vzniká při výrobě samotného systému, poněvadž se jedná o technologie poměrně náročné. Solární systémy neprodukují exhalace, nezanechávají po sobě žádný odpad a nikoho neohrožují. Pro zachování dobrých životních podmínek je třeba co nejvíce využívat alternativní zdroje energie a snižovat spotřebu fosilních paliv - zásob, které vytvářely rostliny miliony let. Při spalování fosilních paliv totiž vznikají zdraví škodlivé skleníkové plyny (methan a oxid uhličitý), které mění naše životní prostředí, zejména atmosféru. Růst koncentrace těchto plynů v atmosféře vede ke globální změně klimatu. [5]

3.1 Environmentální dopady fotovoltaiky Z hlediska vzniku FVČ je můžeme rozdělit na přímé a nepřímé. Přímé dopady jsou spojovány s konkrétním výrobním procesem. Mezi přímé dopady patří např. zábor půdy, emise z těžby primárních surovin, spotřeba vody ve výrobě, emise chemických látek a další. Nepřímé dopady souvisí s emisemi z výroby, ze spotřebované elektřiny a z dopravy. Na významnosti roste i rychlost čerpání surovinových zdrojů pro vyhodnocení jejich dostupnosti v budoucnosti. [16]

3.2 Recyklace fotovoltaických panelů Problém recyklace FVP bude aktuální zejména v době vyřazení dnes používaných FVP, po dosažení jejich životnosti. [41] Pro usnadnění recyklace jsou zkoušeny úpravy konstrukce, které spočívají v demontáži jednotlivých komponent. Mezi nevýznamnější co do hmotnosti patří sklo (63 %) a hliníkový rám (22 %). Recyklace tohoto materiálu je dnes zcela běžná, recyklovatelnost se blíží 100 %. Oproti tomu, plastové materiály jsou téměř nerecyklovatelné. Recyklace skla snižuje spotřebu energie na jeho výrobu asi o 40 %, v případě hliníku až o 95 %. Dnes jsou na trhu nabízeny i panely bez hliníkového rámu. [41]

- 11 -

3.2.1 Metody recyklace Existují dvě metody recyklace – recyklace panelů bez ohledu na technologii výroby a úpravy konstrukce s cílem recyklaci usnadnit. [41] Nejpokročilejší metodou recyklace FVČ je recyklace termická. Je to metoda použitelná pro většinu současných panelů a článků. Nevýhodou tohoto způsobu recyklace je energetická náročnost a náročnost na ruční práci. Navzdory nevýhodám se touto metodou vytěží až 85 % křemíkových desek, a tím se sníží spotřeba energie na výrobu nových panelů až o 70 %. [41] Úkolem konstrukčních úprav je usnadnit demontáž celých, plně funkčních článků na konci životnosti panelu. Jsou navrhovány metody zapouzdření článků bez laminace nebo dvojité zapouzdření s mezivrstvou, která má nízkou přilnavost k článkům - metoda DEM. U metody DEM jsou články před laminací zapouzdřeny do silikonu, který má srovnatelný index lomu jako EVA, ale nízkou adhezi k článkům. Dodatečné vrstvy snižují účinnost v nejlepších případech o 3 %. [41]

- 12 -

4

SOLÁRNÍ ENERGIE V ČR

V ČR jsou relativně dobré podmínky pro využití solární energie. I přesto je u nás výroba energie ze slunečního záření mnohem nižší než v jiných zemích EU. [48] Největší množství sluneční energie dopadá na jižní Moravu (Obr.2). Podle Technického týdeníku prudce roste zájem firem z okolních států o vybudování FVE v České republice. Např. nizozemská firma Econcern uvažuje o postavení několika fotovoltaických elektráren právě na jižní Moravě.

Obr. 2 Roční průměrný úhrn slunečního záření kWh/m2 (zdroj: fotovoltaika.vialoca.com) V ČR je solární systém o výkonu 1 kWp schopen vyrobit 900-1 000 kWh1 elektrické energie za rok. Zastínění a nevhodná orientace by mohla ovlivnit množství vyrobené energie až o několik %. [21] Pro srovnání průměrná domácnost má roční spotřebu 2 500 kWh elektrické energie. [11] Slunce u nás svítí okolo 1 400 až 2 100 h/rok. Minimální svítivost na území České republiky se pohybuje od 950 kWh/m2 a maximální svítivost se pohybuje kolem 1 250 kWh/m2 (Obr.3). [24] Oblasti se silně znečištěnou atmosférou způsobují pokles globálního záření o 5 – 10 %, někdy až 15 – 20 %. V oblastech s nadmořskou výškou 700 - 2 000 m n.m. se setkáváme naopak s 5% nárůstem globálního záření. [23]

1

Jednotka výkonu v soustavě SI je joule za sekundu, která podle Jamese Watta dostala název Watt. 1 watt = 1 W = 1 J.s-1. Součinem výkonu a času získáme jednotku užívanou v praxi a sice kilowatthodinu. 1 kilowatthodina = 1kWh = (103 W) (3 600 s) = 3,60×106 J. [1]

- 13 -

Obr. 3 Tepelné výkony slunečního záření (zdroj: itest.cz) Podle ERÚ dosáhl k 31. 12. 2009 instalovaný výkon FVE v České republice 411 MWp2. V roce 2009 byly uvedeny do provozu FVE o výkonu přes 350 MWp, tj. cca o 100 MWp více, než byly nejvyšší odhady Czech RE Agency z října roku 2009. Podhodnoceny byly i odhady instalovaného výkonu například v Německu. Několik zahraničních firem, především z Německa a Španělska, začaly v loňském roce realizovat FVE v České republice pro jiné zahraniční investory, z úvěrů zahraničních bank. Je možno očekávat, že koncem roku 2010 celkový instalovaný výkon FVE v ČR přesáhne 1 000 MWp. Vzhledem k situaci v předchozím roce nelze vyloučit hodnotu až 1 500 MWp. [13]

4.1 Faktory ovlivňující dostupnost solární energie v ČR • Zeměpisná šířka • Roční doba • Oblačnost a lokální podmínky • Sklon plochy, na níž záření dopadá • Orientace kolektoru Ideálním místem pro využití této energie jsou oblasti s dlouhým slunečním svitem a s vyšší nadmořskou výškou. [29] 2

Watt peak je nominální výkon fotovoltaických panelů. Je to výkon vyrobený solárním panelem

při výkonnostním testu. Panel je testován při energetické hustotě záření 1 000 W/m2, 25 °C a světelném spektru, odpovídajícímu slunečnímu záření po průchodu bezoblačnou atmosférou Země. Watt peak je v podstatě jednotkou špičkového výkonu panelu za ideálního letního dne. [14]

- 14 -

4.2 Největší solární elektrárna v ČR Největší solární elektrárna vzrostla u obce Vepřek na Mělnicku, ve středočeském kraji (Obr.4). S výkonem dosahujícím až 35 MWp se stala největší solární elektrárnou v České republice. [20] Další významné FVE v ČR viz Příloha 1. Stavba 26 bloků byla zahájena v říjnu 2009 a dokončena v únoru 2010.

Obr. 4 Solární elektrárna Vepřek na Mělnicku (zdroj: ekoelektrárny.cz) Použitá technologie: •

Monokrystalické panely PHONOSOLAR 185 Wp a 190 Wp

•

Střídače SMA – SMC11000TL a SMC10000TL

•

Konstrukce Krinner – ocelová, žárově pozinkovaná konstrukce se závrtnými šrouby (Obr.5) a hliníkovými příčnými profily. [46]

Obr. 5 Zemní vrut KRINNER (zdroj: ssprojekt.cz) - 15 -

5

ÚČINNOST SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ

Jaká bude účinnost přeměny slunečního záření, závisí na vlastnostech materiálu, ze kterého je FV článek zhotoven. Materiál ovlivňuje spektrální citlivost (rozložení spektrální citlivosti) FV článku na dopadající záření (FV článek využívá energii různých vlnových délek s různou účinností). [12] Účinnost monokrystalických článků se pohybuje okolo 14 – 17 %, polykrystalických mezi 13 – 16 %, což můžeme přirovnat k účinnosti průměrného osobního auta. Levnější amorfní články mají účinnost nejnižší, a sice 5 – 7 %. [21] Účinnost FV článku je definována jako podíl maximálního výkonu, kterého může FV článek dosáhnout (Pm) a výkonu dopadajícího záření (Pz):

η=

Pm Pm [/ ] = Pz E × Ac

kde: E …… intenzita osvětlení při standardizovaných zkušebních podmínkách [W/m2]; Ac ……plocha FVČ [m2] [12] Při stanovení účinnosti v podmínkách ČR lze předpokládat, že na 1 m2 Sluncem ozářené plochy, dopadá každou 1 s přibližně 750 J3 zářivé energie. [12]

5.1 Jak zvýšíme účinnost solárního systému? 1. Antireflexní vrstvy a textura povrchu Jednou z možností, jak zvýšit účinnost, je zvýšit intenzitu slunečního záření dopadajícího na FV článek. Účinnost zvýšíme použitím dokonalejší antireflexní vrstvy. Na přední straně se vytvoří jehlanovitá struktura, která usnadní vstup fotonů do struktury a znesnadní výstup nezachycených fotonů, odražených od zadní vrstvy článku, díky totální reflexi. [5] 2. Průhledné kontakty Sběrné kontakty (mřížka) na vrchní straně článku zastiňují určitou část dopadajícího záření. Proto se používají průhledné vrstvy, nejčastěji z oxidu cínu. [5] 3

1 J = 1 Ws

- 16 -

3. Oboustranné moduly Používají se speciální oboustranné FVP panely, na které světlo dopadá z obou stran. [5] 4. Natáčení modulů za sluncem Zvýšení produkce elektřiny dosáhneme, pokud FVP umístíme na pohyblivý stojan, který kopíruje pohyb Slunce a zajišť uje tak trvalý kolmý dopad paprsků během dne. [5] Řešením může být např. systém Traxle (Obr.6). Hlavní nosnou částí je trubka z hliníku, popř. nerezu, postavená šikmo v ose sever/jih. Na této trubce jsou uchycena ráhna a na nich FV panely. V trubce je zabudován stejnosměrný motor, který přes šroubovou převodovku otáčí celou konstrukcí. Elektrický proud pro pohon motoru je získáván z malého FV modulu, uchyceného na spodní části trubky. [42] Tento modul je namontován kolmo ke Slunci a má FV články na obou stranách. Sluneční sledovač TRAXLE se otáčí podle toho, na kterou stranu malého FV modulu svítí Slunce. Je prokázáno, že pohyblivé systémy vyrobí až o 40 % energie víc než pevné systémy. [42]

Obr. 6 Fotovoltaická elektrárna s pohyblivými stojany TRAXLE instalovaná v Číně (zdroj: tf.czu.cz) 5. Koncentrátory Jsou to zařízení schopná sbírat a shromažďovat sluneční záření z velké plochy a soustředit je na malou plochu FV článku a tím zvýšit výkon článku (proud). Koncentrátor je cenově výhodnější než FV článek. [5] Existuje několik druhů koncentrátorů, např. zrcadlové, čočkové, nebo koncentrátory založené na jiných principech – dielektrické, fluorescenční. [5]

- 17 -

6

VÝKON SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ

Podstatný vliv na výkon FV článku má intenzita osvětlení. Platí, že s rostoucí intenzitou osvětlení roste generovaný proud FV článku (fotoproud). [12] Vlastnosti FV článku negativně ovlivňuje teplota. Proud s rostoucí teplotou roste, napětí, a tím pádem i výkon klesá. [12] Změna výkonu, neboli pokles výkonu je dán vztahem:

dP ∆P % ≅ = −0,4 dϑ ∆ϑ °C Ze vztahu vyplývá, že při změně teploty o 10 °C, se změní výkon o 4 %. Při změně teploty o 25 °C dojde ke změně výkonu až o 10 %. [12] Pro vzájemné porovnání výkonů FV článků se výrobci dohodli na standardních zkušebních podmínkách STC. Měření výkonu se provádí při ozáření 1 000 W/m2, při teplotě FV článku 25 °C a veličině AM = 1,54. Výkon, změřený za takových podmínek, se nazývá špičkovým výkonem, jednotkou je Wp. [12] Vliv na výkonnost má dále: 1. Natočení Je nezbytné kolektor správně natočit. V případě pevných konstrukcí jsou kolektory nejčastěji natočeny na jih. Vyšší výkon lze dosáhnout nasměrováním kolektoru mírně na západ (asi o 10°). Tak lze lépe využít i svit zapadajícího Slunce. Výkon se zvýší, pokud se kolektor může otáčet za Sluncem, což umožňují konstrukce pohyblivé. [14] 2. Osvit kolektoru Je vhodné zajistit nejlépe celodenní osvit. Největší výkon kolektorů nastává kolem 14:00. Pokud nelze zajistit celodenní osvit, je lepší, aby kolektory byly zastíněny v dopoledních hodinách. [14] 3. Sklon kolektoru Optimální sklon kolektoru v našich podmínkách je 35° (Příloha 3). [14] 4. Konstrukce Musí odolávat různým přírodním vlivům (vítr, sníh, atd.) [14] 5. Počet hodin slunečního svitu [21] 4

AM 1,5 znamená, že složení světla odpovídá slunečnímu světlu po průchodu 1,5 násobnou tloušť kou zemské atmosféry filtrující světlo. [12]

- 18 -

6. Intenzita slunečního záření v závislosti na znečištění atmosféry (město, venkov, hory). [21] Z těchto parametrů lze stanovit množství vyrobené energie systémem za rok. K tomu slouží speciální počítačové programy, např. firemní programy výrobců. [21]

- 19 -

7

VÝHODY A NEVÝHODY FOTOVOLTAICKÝCH SYSTÉMŮ

Pokud porovnáme výhody a nevýhody, dospějeme k závěru, že využití fotovoltaiky u nás je především jako doplňkový zdroj menšího výkonu, nebo nachází uplatnění v oblastech, kde se nenaskýtá možnost připojení k elektrické rozvodné síti (v chatových oblastech atd.). Výhody •

nenarušují okolní krajinu [37]

•

bezhlučný provoz [37]

•

prakticky bezporuchová technologie [37]

•

nevyžaduje obsluhu [37]

•

neomezená plocha [22]

•

lze použít trackery, koncentrátory atd. [22]

•

lze instalovat v optimální poloze a sklonu [22] Nevýhody

•

závislost na klimatických podmínkách [37]

•

díky poloze ČR (zeměpisná výška, šířka) není výroba tolik efektivní [37]

•

nejvíce energie vyrobí FVS v létě, tedy v době, kdy je spotřeba energie nejmenší. Naopak v zimě je výroba nejmenší, spotřeba energie přitom roste. [37]

•

cena tohoto druhu energie je nejdražší ze všech obnovitelných zdrojů [37]

•

vysoká cena FV panelů [37]

•

ve srovnání s cenou poměrně malá životnost, uvádí se cca 20 let [37]

•

riziko poškození a krádeže [22]

•

vyšší náklady na ostrahu [22]

•

nutná údržba plochy (sečení, pastva) [22]

•

nutné vybudování přípojky k síti [22]

- 20 -

8

SOLÁRNÍ TECHNIKA

Solární technikou můžeme nazvat všechna zařízení, která ke svému provozu potřebují sluneční energii. Klasickým příkladem solární techniky jsou solární kolektory pro ohřev vody, fotovoltaické panely pro výrobu elektrické energie, dále to jsou dopravní prostředky (auta, lodě, letadla) na solární pohon. Patří sem také mobilní telefony, GPS moduly a kalkulačky dobíjené solárními panely. [50] Termické i fotovoltaické kolektory (sběrače) nefungují samy o sobě. Potřebují přídavná technická zařízení (např. měniče, akumulátory apod.). Takto zapojená zařízení se odborně nazývají solární systémy. [45]

8.1 Fototermické panely Slouží k výrobě tepelné energie. V našich podmínkách je možno díky solárním kolektorům ušetřit až 80 % ročních nákladů na ohřev vody. [33] Z hlediska tvaru jsou nejběžnější ploché solární panely, z hlediska způsobu přenosu tepla pak panely kapalinové. [36]

8.2 Fotovoltaické panely Slouží k výrobě elektrické energie. Velikosti solárních panelů jsou různé, plocha panelu by měla být menší než 2 m2, aby byla zajištěna dobrá manipulovatelnost s panelem při instalaci. Průměrná životnost systému cca 25 let. [27] V jednom solárním panelu se nachází 36 článků o výstupním napětí 12 V nebo 72 článků o napětí 24 V. Výkony solárních panelů dosahují 150, 180 až 280 W. [27]

8.3 Dopravní prostředky O solární energii se stále více zajímají i konstruktéři dopravních prostředků. Takové prostředky nejsou dostupné běžným zákazníkům, jsou ve fázi vývoje. Konstruktéři ještě stále řeší různé technické problémy. Předpokládáme však, že dopravní prostředky na solární pohon najdou brzy uplatnění i u běžných uživatelů. Do této skupiny zařadíme auta, lodě a letadla na solární pohon (Příloha 2). [35]

- 21 -

9

ROZDĚLENÍ FV SYSTÉMŮ Z HLEDISKA PŘIPOJENÍ K ROZ-

VODNÉ SÍTI Podle toho, zda jsou fotovoltaické systémy připojeny k rozvodné síti, nebo jsou na této síti nezávislé, je rozdělujeme do následujících skupin.

9.1 Systémy připojené k síti - grid-on Takový systém nalezneme např. na střeše budovy. Veškerá produkce je obvykle prodávána do sítě a budova si odebírá elektřinu pro vlastní potřebu. [21] Nezbytnou součástí systému je střídač, který přeměňuje stejnosměrný proud z FVČ na střídavý. Systémy fungují zcela automaticky díky mikroprocesorovému řízení. [21] Podmínkou pro provoz je uzavření smlouvy s provozovatelem distribuční nebo přenosové soustavy (např. E-ON, ČEZ). Energie je do sítě dodávána za výkupní cenu, která je dána cenovým rozhodnutím Energetického regulačního úřadu. [21] Systémy grid-on jsou nejrozšířenější v Německu, Japonsku, Spojených státech a ve Španělsku. Nachází se ale i u nás, v České republice. [9]

9.2 Samostatné (ostrovní) systémy – grid-off Tyto systémy nachází uplatnění tam, kde není k dispozici rozvodná síť . [9] Instalují se v oblastech, kde by vybudování přípojky bylo z ekonomického hlediska srovnatelné s náklady na vybudování systému využívajícího solární energii. [9] Ostrovní systémy můžeme shledat na chatách, jachtách nebo obytných automobilových přívěsech, atd. Díky solární energii fungují i veřejná osvětlení, nouzové telefonní budky u dálnic, výstražná dopravní signalizace nebo parkovací automaty. Výhodou je snadné přemístění bez nutnosti rozkopávat chodník pro napojení k síti. [21]

- 22 -

10 FOTOVOLTAICKÝ ČLÁNEK 10.1 Princip „Fotovoltaický (sluneční, solární) článek je v podstatě polovodičová dioda. Jeho základem je tenká křemíková destička s vodivostí typu P. Na ní se při výrobě vytvoří tenká vrstva polovodiče typu N, obě vrstvy jsou odděleny tzv. přechodem P-N.“ [37] „Osvětlením článku vznikne v polovodiči vnitřní fotoelektrický jev a v polovodiči se z krystalové mřížky začnou uvolňovat záporné elektrony (Obr.7). Na přechodu P-N se vytvoří elektrické napětí, které dosahuje u křemíkových článků velikosti zhruba 0,5 V. Energie dopadajícího světla se v článku mění na elektrickou energii. Připojíme-li k článku pomocí vodičů spotřebič (např. miniaturní elektromotorek), začnou se kladné a záporné náboje vyrovnávat a obvodem začne procházet elektrický proud. Je-li třeba větší napětí nebo proud, zapojují se jednotlivé články sériově či paralelně a sestavují se z nich fotovoltaické panely.“[37]

Obr. 7 Princip FVČ (zdroj: mrsolar.com)

10.2 Výroba Přes 80 % článků se vyrábí z krystalického křemíku Si5. Tento prvek se řadí mezi polovodiče, které se za určitých podmínek chovají jako izolanty, za jiných podmínek jsou elektrickými vodiči. [26] Zkouší se jiné polovodičové materiály jako např. galiumarsenid GaAs, tellurid kadmia CdTe, diselenid mědi a india CIS (CuInSe2 ), články využívající organické látky, nanostruktury apod. [5]

5

Křemík byl objeven roku 1824 Jönsem J. Berzeliem (1779-1848). [5] Po kyslíku je druhým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře, tvoří 26 – 28 % zemské kůry. [47]

- 23 -

10.2.1 Monokrystalické křemíkové články Vyrábí se z ingotů polykrystalického křemíku tzv.Czochralského metodou (Příloha 4), pomalým tažením zárodku krystalu z taveniny velmi čistého křemíku. Jedná se o technicky a energeticky náročnou technologii. [5] Ingoty (Obr.8) se rozřežou na tenké pláty o tloušť ce cca 0,25 – 0,35 mm. V současnosti lze vyrobit i článek tloušť ky 0,1 mm. Plátky, neboli „wafers“, se zarovnají, vyleští, na povrchu odleptají – tím se odstraní nepravidelnosti a nečistoty. Přídavkem fosforu se na destičkách vytvoří P-N přechod (fosfor vytvoří na povrchu vrstvu s vodivostí typu n). [5]

Obr.

8 Křemíkové ingoty (zdroj: fotovoltaica.falconis.cz)

Hotový článek se usadí do krycí fólie a dále upevní v tvrzeném skle. Na závěr se orámuje většinou hliníkovou konstrukcí, vzniká fotovoltaický panel pro budoucí instalaci (Obr.9). [28]

Obr. 9 Skladba FV panelu (zdroj: tzb-info.cz)

- 24 -

10.2.2 Polykrystalické křemíkové články Čistý křemík je odléván do forem, což je jednodušší metoda než tažení monokrystalu. Formy mohou mít čtvercový i obdélníkový průřez. Články ale mají horší elektrické vlastnosti – nižší proud, účinnost, protože na styku jednotlivých krystalových zrn je větší odpor. Výhodou je ale levnější výchozí surovina. [5] Tento typ článků díky svému vzhledu, připomínajícímu leštěný kámen, je oblíbený v architektuře. [5]

10.2.3 Články z amorfního křemíku Proces výroby je založen na rozkladu vhodných sloučenin křemíku – silanu, dichlorsilanu ve vodíkové atmosféře. Připravíme tak velmi tenké vrstvy křemíku na skleněné, nerezové nebo plastové podložce. Takto nanesená vrstva křemíku je amorfní, tzn. že nemá pravidelnou krystalickou strukturu. Lze tak vyrábět velmi tenké a ohebné články. [14]

10.2.4 Energetická náročnost výroby Některé fáze výroby panelů jsou energeticky náročnější, některé méně (Obr.10). Za více náročnější se považuje výroba mg-Si, rafinace na sg-Si, výroba ingotů a desek, výroba článků, kompletace panelů. Významná může být i recyklace na konci životního cyklu. Méně významné fáze výroby je těžba a zpracování surovin, montáž systému, spotřeba energie v provozu, demontáž systému nebo doprava. [16]

Obr. 10 Spotřeba energie na výrobu ingotů a řezání desek (zdroj: czrea.org) Spotřeba energie na výrobu monokrystalických ingotů vykazuje velké rozdíly. Závisí to na jednotlivých výrobcích. Rozdíly mezi výrobci jsou způsobeny zejména různou

- 25 -

velikostí ingotů. Spotřeba energie klesá také při výrobě ingotů větších průměrů. Dnešní technika zvládá tažení ingotů o průměru 450 mm. [16] Spotřeba energie na řezání desek je závislá na šířce řezu a ploše. Spotřeba energie je značně menší, neexistuje způsob, kterým by se energetická náročnost podstatně snížila. Lze ale snižovat spotřebu pomocných materiálů a to tím, že zrecyklujeme brusnou emulzi. [16]

Obr. 11 Podíl jednotlivých fází na energetické náročnosti výroby FV panelů (tzb.info) Výroba monokrystalických článků je energeticky náročnější než polykrystalických (multikrystalických) (Obr.11). Hodnoty se mohou lišit v závislosti na použité metodě výroby solárního křemíku, na výrobci. V novějších provozech je už náročnost menší. [16]

10.3 Rozdělení fotovoltaických článků podle typu 1. Monokrystalické články - skládají se z jednoho krystalu křemíku o velikosti víc jak 100 mm, pravidelná krystalická mřížka. Vyrábí se pomalým tažením roztaveného křemíku, výroba je ale drahá a náročná. Monokrystalická buňka je černá, má tvar osmiúhelníku (Obr.12). [44] 2. Polykrystalické články - složeny z většího množství krystalů o velikosti 1–100 mm, které jsou různě orientovány. Levnější výroba, struktura krystalů připomíná „ledové květy“. Polykrystalická buňka je modrá, má tvar čtverce. V praxi se nejvíce používají právě tyto články (Obr.12). [44] 3. Amorfní – vícevrstvé - vrstvy jsou naneseny nejčastěji na skleněnou desku. Každá vrstva má tendenci reagovat na jiné spektrum slunečního záření. Proto mohou panely vyrábět energii i bez přímého slunečního svitu. Účinnost panelů je nízká, pohybuje se kolem 8 %. [34] Využití nachází např. v kapesních kalkulačkách atd. (Obr.12) [31]

- 26 -

Obr.12 Monokrystalický, polykrastalický a amorfní článek (zdroj: s-power. cz)

10.4 Spojení fotovoltaických článků a panelů Fotovoltaický článek má nízké pracovní napětí, cca 0,5 V. Z toho důvodu se články zapojují do tzv. panelů (modulů, generátorů). V praxi se setkáváme nejčastěji se zapojením 36 článků pro 12 V nebo 72 pro 24 V. Při sériovém spojení protéká články stejný proud. Je proto nutné, aby všechny články byly rovnoměrně osvíceny. Pokud je jen jeden článek zastíněný, poklesne výkon celého panelu. [27] Hotové panely se pro zvýšení účinnosti dále skládají do tzv. fotovoltaických polí (jeden panel má výkon od několika do cca 200 W). [27] Solární články v panelech (nebo jednotlivé solární panely) mohou být spojeny následovně [49] : •

sériové spojení - zvyšuje výstupní napětí a zachovává výstupní proud panelů [49] (je sčítán proud) [27]

•

paralelní spojení - zvyšuje max. odebíraný proud a zachovává výstupní napětí jednotlivých panelů [49] (je sčítáno napětí) [27]

•

sériově-paralelní spojení - kombinuje dvě výše uvedené varianty, získá se tak potřebné výstupní napětí a proud. [49]

Při spojování je třeba dodržovat následující pravidlo: měly by se vzájemně propojovat jen solární panely téhož typu, jednoho výrobce. Ten v mnohých případech také uvádí maximální počet vzájemně propojených panelů pro zachování definovaných vlastností. [49]

- 27 -

11 LEGISLATIVA 11.1 Základní legislativní rámec provozování solárních elektráren Zákon č. 458/2000 Sb. - energetický zákon Zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů Vyhláška č. 475/2005 Sb. prov. vyhláška zák. o podpoře využívání obn. zdrojů Vyhláška č. 364/2007 Sb. novela vyhlášky č. 475/2005 Vyhláška č. 150/2007 Sb. o způsobu regulace cen v energetických odvětvích Vyhláška č. 51/2006 Sb. o podmínkách připojení k elektrizační soustavě [40] Nejdůležitější zákonem v oblasti fotovoltaiky je zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a tento zákon provádějící předpisy, tj. konkrétně vyhláška č. 475/2005 Sb. (a její novela – vyhláška č. 364/2007 Sb.) Výše uvedené právní předpisy stanoví státní garanci výkupních cen z fotovoltaické elektrárny na dobu 20 let. A dále například možnost volby podpory výrobce elektřiny, tj. formou výkupních cen či zelených bonusů. [43]

11.2 Garantovaná výkupní cena × zelený bonus Každý výrobce elektřiny z fotovoltaické elektrárny má ze zákona možnost vybrat si formu státní podpory, a to buď prostřednictvím garantovaných výkupních cen nebo cenově výhodného zeleného bonusu (Obr.13). Výše obou těchto podpor je nastavena tak, aby po dobu životnosti solární elektrárny byla výrobcům elektřiny zaručena brzká návratnost vložených investic (8 – 10 let) a přiměřený zisk. [25]

Obr. 13 Výkupní ceny × zelený bonus (zdroj: wolfsolar.webnode.cz) - 28 -

V současné době není možné využití zelených bonusů a výkupních cen kombinovat. Na druhou stranu je ale připuštěna možnost každoročně přejít na druhý systém podpory. [25]

11.2.1 Zelený bonus Jedná se o výkupní cenu, kterou provozovatelé dostanou za každou vyrobenou kWh bez ohledu na to, zda jsme z celkového množství vyrobené energie něco spotřebovali či nikoliv. Provozovatel vyrobenou energii spotřebovává a do sítě dodává pouze přebytky. Za spotřebovanou energii bude provozovateli vyplacen zelený bonus a za dodané přebytky výkupní cena. [25] Tato varianta je výhodná pro rodinné domy, ale také firmy, které si instalací solární elektrárny chtějí nejen vydělat, ale i snížit náklady na elektrickou energii. [25]

11.2.2 Výkupní ceny ( vše do sítě, feed-in tariff ) Veškeré množství vyrobené el. energie je prodáváno rovnou do sítě. Energie se tedy nemůže využít pro vlastní potřebu. Je to systém určený především pro solární parky, které nevyužívají vyrobenou elektrickou energii pro svoje potřeby. [25] Ze získaných zkušeností po celém světě dnes můžeme tvrdit, že z pohledu fotovoltaiky a jejího rozvoje se mechanismus výkupních cen v kombinaci se systémem zelených bonusů osvědčil asi nejlépe. Také proto dnes tento systém v Evropě (a nejen tam) dominuje a mnohé další země jej zavádějí, popř. upravují (Francie, Řecko). [17]

11.2.3 Výše výkupních cen a zelených bonusů Výše výkupních cen a zelených bonusů pro rok 2010 viz Tab.1. Srovnání cenových rozhodnutí od roku 2006 viz Obr.14. Výše výkupních cen a zelených bonusů od roku 2006 viz Příloha 5. Tab.1 Aktuální ceny vyrobené elektřiny pomocí FVS, které byly uvedeny do provozu po 1.1.2010 (zdroj: nazeleno.cz)

Zdroje do 30kW Zdroje nad 30kW

Dodávka do sítě 12,25 Kč/kWh 12,15 Kč/kWh

- 29 -

Zelené bonusy 11,28 Kč/kWh 11,18 Kč/kWh

15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00

2009 2008 2007 2006

po 1.1.2009

2009

1.1.08 - 31.12.08 1.1.07 - 31.12.07 1.1.06 - 31.12.06

před 2006

12,79

13,73

14,08

14,08

6,71

-5%

2% 13,46

2% 13,80

2% 13,80

2% 6,57

-0%

2% 13,46

2% 13,46

2% 6,41

+2%

2% 13,2

2% 6,28

2008 2007 2006

Obr. 14 Vývoj cenových rozhodnutí ERÚ (zdroj: firemní materiály E-in s.r.o.) Během tiskové konference ERÚ, v listopadu 2008, bylo oznámeno, že pro rok 2009 budou výkupní ceny sníženy o 5 %. To byl podnět pro masivní dokončování projektů před koncem roku 2008. Podobně v loňském roce, 24. 8. 2009, MPO oznámilo záměr snížit výkupní ceny pro fotovoltaiku již od 1. 1. 2010. Stejně jako v roce 2009 prudce vzrostl zájem o uzavírání kontraktů s termínem dokončení do 31. 12. 2009. V dnešní době nabízejí firmy realizaci FV elektrárny o výkonu 2 MWp i do 2 měsíců od uzavření kontraktu. [18] Pro rok 2010 došlo ke snížení výkupní ceny pouze o 5 %, což je maximální hodnota, kterou ERÚ umožňuje zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie. Zároveň došlo k mírnému oslabení koruny. Stále je však investice do fotovoltaiky velmi výhodná, zvlášť pro zahraniční investory. Např. v Německu klesly výkupní ceny o 11 %, a jsou téměř o 40 % nižší než výkupní ceny v České republice. [18] Hospodářský výbor PSP 13.1.2010 schválil poslanecký návrh novely zákona č. 180/2005 Sb. Navrhované znění odstavce (4) v §6 zní: "(4) Výkupní ceny stanovené Úřadem pro následující kalendářní rok nesmí být nižší než 75 % hodnoty výkupních cen platných v roce, v němž se o novém stanovení rozhoduje. Toto ustanovení se poprvé použije pro ceny stanovené pro rok 2011." [18] Ve srovnání se sousedním Německem zůstane i v takovém případě podpora v České republice na výrazně vyšší úrovni. [18]

- 30 -

12 CO JE POTŘEBA PRO ZŘÍZENÍ FV ELEKTRÁRNY? „1. získat Souhlas s připojením výrobny do distribuční sítě. Energetické společnosti mají povinnost připojit výrobnu, pokud to stav distribuční sítě dovoluje. Energetické společnosti si mohou ovšem stanovit podmínky, za kterých připojení povolí. Pro získání souhlasu je obvykle nutné dodat: •

Žádost o připojení výrobny, dle jednotlivých energetických společností (PRE, ČEZ, E-ON).

•

Dotazník výrobny

•

Výpis z katastru nemovitostí

•

Jednopólové schéma

•

Projekt fotovoltaické elektrárny

•

Souhlas obce s výstavbou výrobny

2. Územní souhlas stavebního úřadu, pod který spadá místo instalace. Zda je tento souhlas nutný ověříme na příslušném stavebním úřadu. 3. Podpis Smlouvy o dílo. 4. Vlastní realizace elektrárny. 5. Revize zařízení a zkoušky. 6. Podání Žádosti o udělení licence na ERÚ Pro prodej elektrické energie je nutné vlastnit licenci, kterou uděluje ERÚ. Pro získání licence je nutné zajistit: •

Žádost o udělení licence pro podnikání v energetických odvětvích pro fyzické osoby

•

Formulář Kontaktní údaje

•

Žádost o zprostředkování přidělení IČ nebo úředně ověřený doklad o firmě a IČ

•

Žádost o přidělení IČ z ČSÚ

•

Formulář Seznam jednotlivých provozoven pro skupinu 11 – výroba elektřiny

•

Příloha k žádosti o udělení licence na výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů energie – tabulka rozpis nákladů

•

Čestné prohlášení o bezdlužnosti na daních, soc. zabezpečení, clech, zdravotním pojištění a pokutách a poplatcích vůči ČR nebo územním samosprávným celkům, do výkonu 1 MWp.

- 31 -

•

Kopie z katastrální mapy zakreslením umístění fotovoltaické elektrárny

•

Majetkový vztah k výrobně elektřiny (technologie, stavební část a nezbytná pomocná zařízení), v případě nájemní smlouvy, souhlas vlastníka s provozováním zařízení, postačí též faktura s dokladem o zaplacení

•

Kolaudační rozhodnutí nebo povolení k předčasnému užívání stavby ke zkušebnímu provozu v případě stavebního řízení, nebo i udělení územního souhlasu

•

Revizní zpráva elektrického zařízení

•

Správní poplatek ve výši 1000 Kč do výkonu 1MW (kolek)

•

Plná moc oprávněné osoby pokud není žadatelem

•

Výpis z rejstříku trestů žadatele ne starší 6 měsíců, originál nebo ověřená kopie

7. Uzavření Smlouvy s distribuční společností. Pro uzavření smlouvy je obvykle nutné doložit: •

Stanovisko distribuční společnosti

•

Žádost - smlouva o připojení výrobny k DS, žádost o uzavření smlouvy o výkupu elektřiny, žádost - smlouva o sdružených službách nebo žádost - smlouva o poskytnutí distribuce

•

Platná revize elektrického zařízení výrobny

•

Platná revize elektrické přípojky včetně dokumentace skutečného provedení

•

Protokol o nastavení ochran

•

Stavební povolení

•

Osvědčení o registraci k daním

8. Fakturace za vyrobenou elektřinu.“[39]

- 32 -

13 FOTOVOLTAICKÝ PARK VELKÁ NAD VELIČKOU Velká nad Veličkou spadá pod okres Hodonín, ležící v Jihomoravském kraji (Obr.15). Je největší obcí Horňácka. Rozkládá se na úpatí Bílých Karpat, kde pramení říčka Velička. Obec o rozloze 1318 ha leží v nadmořské výšce 288 m, zeměpisná šířka: 48°52’57’’, zeměpisná délka: 17°31’9’’.[15]

Obr. 15 Mapa ČR (zdroj: ortex.cz) Přínosem této stavby je zvýšení % podílu výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů energie a úspora emisí oxidu uhličitého ve výši 17 895,92 tun/rok. [19]

13.1 Smluvní dokumentace Investor smluvně zajistil odprodej produkované energie na dobu 20 let společnosti BASE-Obnovitelná energie s.r.o, a zároveň má smluvně na dobu neurčitou zajištěnu její distribuci ke konečnému zákazníkovi formou zeleného bonusu (Tab.3). [2] Tab.2 Smluvní dokumentace (zdroj: inspekční zpráva TÜV SÜD) Typ smlouvy

Smluvní partner

Platnost

Připojení k distribuční síti

E-ON Distribuce a.s.

Doba neurčitá

Zelený bonus

E-ON Energie a.s.

Doba neurčitá

Odkup elektřiny

BASE-Obnovitelná energie s.r.o

20 let

Provoz a servis

EkoSolar s.r.o.

5 let

Pojištění majetku

Česká pojišť ovna a.s.

3 roky

Ostraha majetku

GAN s.r.o

Doba neurčitá

- 33 -

13.2 Stavební řešení Stavba FVE byla zahájena 18.9.2009, stavební povolení vydal Stavební úřad ve Velké nad Veličkou. Po dokončení stavby, 15.12.2009, byla elektrárna připojena do sítě distributora (E-ON Distribuce a.s.). Fotodokumentace stavby viz Příloha 6. Lokalita se nachází severně od obce Velká nad Veličkou, v její okrajové části a je mírně svažitá se spádem k severozápadu. Rozkládá se na pozemkových parcelách 2985/39, 40, 41, 43, 44; 2986/2, 3; 2989/2, 6, 9, 10, 15, 16, 20, 21, 22; 2990/1, 8, 9 a 2992/86, 87, 88, 89. [2] FVE byla zrealizována na pozemku bývalé skládky, o rozloze cca 2,3 ha. [7] Situaci znázorňuje Příloha 11. Vzhledem k podmínkám na trhu v době objednávky fotovoltaických komponent, zvolil investor následující řešení: •

2 280 ks FV panelů ALEO S-18/220 (220 W) s účinností 13,4 % při STC6.

•

2 200 ks FV panelů ALEO S-18/225 (225 W) s účinností 13,7 % při STC.

•

75 ks třífázových investorů Fronius IG PLUS-150-3 (12 kW) s účinností 96 % (plus 1 ks slouží jako rezervní).

•

Nosná konstrukce HESCO 3-SKH-005/B2. [2]

FV panely jsou při sklonu 30o a jižní orientaci zapojeny po 12 ks do řetězců, tzv. stringů. Pět stringů je pak zapojeno do inventoru. Celkový vstupní výkon činí 13,5 kW (pro panely s výkonem 225 W) a 13,2 kW (pro panely s výkonem 220 W). Tyto vstupní výkony jsou mírně vyšší, než vstupní výkon uvedený výrobcem pro daný model inventoru. [2] FV panely jsou připevněny ke kovové konstrukci 0,5 m nad zemí a kotveny pomocí žárově zinkovaných kotvících vrutů do země (Příloha 8). Tato technologie se vyznačuje vysokou šetrností k životnímu prostředí. Celá konstrukce se skládá z několika pilotů, které jsou pomocí zavrtávacího zařízení ukotveny v zemi. Na tyto piloty se poté instalují další části konstrukce tak, aby bylo možné uchycení jednotlivých FV panelů. Každý pilot má na každé straně šroubovici, která umožňuje snadné zavrtání pilotu do země v libovolné hloubce. Díky této šroubovici je možné kdykoliv piloty ze země odstranit. [7]

6

STC = standard test conditions (1000W/m2, 25oC, AM 1,5) [2]

- 34 -

FV panely jsou připojeny na tzv. střídače (měniče, inventory), které přeměňují stejnosměrný proud na střídavý. Ten je pak veden přes transformační stanici do veřejné rozvodné sítě. [7] V severní části pozemku je zřízena trafostanice (Příloha 7) a kombinovaný kontejner pro zázemí obsluhy, včetně sociálního zázemí. Trafostanice je vybudována na betonové desce s uzemněním, umístěná těsně za vjezdovou branou. Kontejner je osazen na ploše z betonových panelů. [7] Pozemky jsou oploceny poplastovaným pozinkovaným pletivem s výškou 180 cm (Příloha 12). Jednotlivé sloupky jsou od sebe vzdáleny 3 m. Nad pletivem je umístěn ostnatý drát. V rozích pozemku jsou umístěny lampy venkovního osvětlení. [7] Objekt je napojen na vedení VN z důvodu předání elektrické energie. Vedení je od objektu FVE přes vodní tok Velička nadzemní, po přechodu přes řeku je stažen do země a veden až po místo napojení podzemním vedením (Příloha 9,10). [7]

13.3 Kabely pro solární panely Kabely musí splňovat základní požadavky: •

nízký ztrátový odpor a optimální kapacita/indukčnost pro minimalizaci ztráty generovaného výkonu

•

vysoká mechanická odolnost a stálost parametrů za různých podmínek

•

vysoká odolnost proti klimatickým podmínkám

Důraz je kladen na stálost vůči povětrnostním podmínkám (teplota, UV záření, vítr atd.). [49] Na realizaci stavby bylo použito 736 m kabelů. [7]

13.4 Výrobci a dodavatelé komponent •

Aleo Solar AG, Německo – hlavní výrobce FV komponent

•

Fronius, Rakousko - hlavní výrobce centrálních měničů

•

Ekosolar, ČR – komplexní servis služeb výstavby a provozu FV elektráren [2]

13.5 Střídač typ Fronius IG 150 plus Vstupní a výstupní technické údaje střídače viz Příloha 13

- 35 -

Maximální využití každého slunečního paprsku je možné díky souhře následujících faktorů. •

3 špičky účinnosti

Díky automatickému přepínání transformátoru dochází ke třem špičkám účinnosti, což zabezpečuje rovnoměrnou účinnost v oblasti vstupního napětí. [30] Pokud porovnáme takový střídač se střídačem bez automatického přepínání, dospějeme k závěru, že účinnost se stoupajícím vstupním napětím klesá. Zařízením bez transformátoru špička účinnosti chybí. [30] •

Koncepce MIX

Kombinací více výkonových dílů lze získat maximální výkon při částečném využití, např. při oblačném počasí. Proto si výkonové díly střídavě, nezávisle na době provozu, rozdělují práci. [30] •

Module Manager

Module Manager se stará o rychlé a přesné sledování MPP, zajišť uje, aby z každého slunečního paprsku bylo získáno optimum – udržuje bod maximálního výkonu (MPP). Tato technologie je důležitá u plochých charakteristik účinnosti u tenkovrstvých modulů. [30] •

Odvětrávání

Odvětrávání zajišť uje chlazení součástek. Je zajištěno, aby rušivé elementy, jako prach a vlhkost, zůstaly venku a nedojde tak ke kontaktu se základní deskou. [30]

13.6 Fotovoltaický panel ALEO S-18 V každém modulu je umístěno 60 polykrystalických křemíkových článků, umožňujících vynikající výkon i v době s omezeným slunečním svitem. [10] Samotné články jsou zapouzdřeny v EVA plastu, rám je zhotoven z hliníkových profilů, které jsou odolné proti korozi a povětrnostním podmínkám. Přední strana modulů je vyrobena z předpjatého solárního skla, které umožňuje vysokou propustnost skla. Za účelem izolace se na zadní stranu FVČ umisť uje polyesterová fólie, která zaručuje i dlouhou životnost článku. [10]

- 36 -

Technická data FV panelu ALEO viz Příloha 14.

Obr.16 FV panel ALEO (zdroj: aleo-solar.de) Panely (Obr.16) lze díky dvěma přemontovaným kabelům dlouhým 1 m s konektorem jednoduše zapojit do série. [10] Výrobce panelů ALEO garantuje, že model ALEO S-18/220, ALEO S-18/225 dosáhne minimálně 90 % nominálního výkonu po 10 letech a minimálně 80 % nominálního výkonu po 25 letech. [2]

13.7 Vliv stavby na životní prostředí Během stavebních prací došlo k negativnímu ovlivnění životního prostředí zvýšenou hladinou zvuku a zvýšenou prašností. Prašnost negativně ovlivňovala okolní pozemky. Tomu realizační firma zabránila přiměřeným kropením. [7] Stavba si nevyžádala kácení vzrostlé zeleně, pouze odstranění náletové zeleně malého vzrůstu. Nezpevněné plochy byly zatravněny speciální směsí, která dorůstá maximálně do výšky 10 cm. Za oplocením, v severní části pozemku, jsou nasázeny dřeviny, střídavě se skupinami keřů ve složení Líska, Trnka, Hloch, Svida, Ptačí zob, Řešetlak, Kalina. [7] Během stavby bylo dbáno nato, aby nedošlo ke znečištění vod, zejména ropnými látkami. Byly používány mechanizační prostředky v dobrém technickém stavu, aby se zabránilo úkapům, či únikům ropných látek. [7] Tuhé nekontaminované odpady při výstavbě byly soustřeďovány do popelnic a pravidelně odváženy Technickými službami na skládku. [7]

- 37 -

13.8 Zkoušky panelu Ze statického výpočtu hliníkového profilu vychází maximální průhyb profilu 22,8 mm, což je nepatrně víc než maximální možný průhyb FVP (21 mm). Panely jsou připevněny k profilu kloubovým připojením a to pouze bodově, proto maximální možný průhyb profilu nemá vliv na funkci a mechanickou odolnost FVP. Vzájemné spojení panelu je vyztuženo vloženým prvkem. Díky tomuto opatření lze považovat ve statickém výpočtu spojení více hliníkových panelů za spojitý nosník. [2] Na osmi různých místech lokality elektrárny byla provedena tahová zkouška základové konstrukce. Ve všech místech konstrukce vyhověla tahové síle 700 kg, což je více než maximální možná tahová síla při zatížení sáním větru (6,59 kN). [2]

13.9 Produkce energie Investor zvolil prodej generované energie ve formě Zeleného bonusu. Zdroj je provozován paralelně se sítí pro vlastní spotřebu, případné přebytky putují do sítě. Zelený bonus dle cenového rozhodnutí č.8/2008 činí 11,81 Kč/kWh. [6] Dne 15.1.2010 investor uzavřel Smlouvu o dodávce elektrické energie se společností BASE-Obnovitelná energie s.r.o v předběžném ročním objemu 1000 kWh. Na tuto formu odprodeje má uzavřenou platnou smlouvu o úhradě Zeleného bonusu se společností E-ON Energie a.s. ze dne 15. 1.2010. [2]

13.9.1 Produkce energie za rok Z poskytnuté procentuální výroby byly přímou úměrou získány kWh (Příloha 18).

Leden Únor 7,56%

3,31% 2,63% 3,57%

5,18%

Březen

8,33%

Duben

9,18% 10,37%

Květen Červen Červenec Srpen

12,23% 12,57% 13,34%

11,72%

Září Říjen Listopad Prosinec

Obr.17 Produkce energie za 12 měsíců (zdroj: firemní materiály E-in s.r.o.) - 38 -

13.9.2 Produkce energie za 20 let Za 20 let očekáváme pokles množství vyprodukované energie o 179 915 kWh (Obr.18). Předpokládáme pokles výkonu o 1 % ročně (Příloha 15).

Obr.18 Produkce energie za 20 let (zdroj: firemní materiály E-in s.r.o.)

13.9.3 Předpokládaná produkce na základě nezávislého modelového výpočtu výroby energie Pro určení hodnoty ročního osvitu dané lokality byly brány v úvahu tři zdroje: •

ČHMÚ,

všeobecné

údaje

–

průměrná

hodnota

ročního

osvitu

2

1 097 kWh/m /vodorovná plocha. Se zohledněním sklonu panelu 34° pak 1 220 kWh/m2 (uvažuje se nárůst vlivem sklonu panelů o cca 11 %). [2] •

ČHMÚ, meteorologická laboratoř Znojmo-Kuchařovice – průměrná hodnota ročního slunečního osvitu 1 145,5 kWh/m2/vodorovná plocha. Se zohledněním sklonu panelů 34° je tato hodnota 1 271,5 kWh/m2 (uvažuje se nárůst vlivem sklonu panelů o cca 11 %). [2]

•

PVGIS – průměrná roční hodnota slunečního osvitu pro sklon panelů 34° je 1 250 kWh/m2. [2]

- 39 -

Pro výpočet byla uvažována nejnižší z těchto hodnot, tzn. 1 220 kWh/m2 a skutečný sklon 30°. Dále byly brány v úvahu ztráty ve výši 11 %, účinnost měničů 95,5 %, průměrné účinnosti panelů 13,5 %. [2] Dosazením do vztahu: celková roční produkce = průměrný roční osvit × plocha FV panelů × účinnost měničů, dostaneme hodnotu celkové roční produkce elektrické energie ve výši 1 035,202 MWh/rok. Po zohlednění vlastní spotřeby systému, cca 2 %, dostaneme celkovou roční produkci FVE 1 014, 497 MWh/rok. [2]

13.10

Financování FVE

Celkové investiční náklady na výstavbu FVE dosáhly 95,60 Kč/1Wp. Výše těchto nákladů leží v horní polovině v současnosti předpokládaného cenového rozmezí (orientačně od 75 Kč/1Wp). [2] Pořizovací cena FVE tedy činí celkem 95 600 000 Kč. Na výstavbu FVE poskytla Komerční banka úvěr ve výši 68 544 000 Kč. Při 6% úrokové sazbě bude investor splácet 760 979 Kč měsíčně po dobu 10 let. Za rok tak zaplatí 9 131 747 Kč. Na úrocích investor zaplatí celkem 22 773 471 Kč.

13.11

Výnosy FVE

Výnosy získané během 20 let viz Obr. 19, bližší hodnoty viz Příloha 15

Obr. 19 Výnosy v letech - 40 -

13.11.1 Výnosy dle „internetové kalkulačky“ Pro porovnání výnosů bylo využito tzv. „internetové kalkulačky“. Základem výpočtu jsou statistiky průměrných světelných podmínek na území České republiky a výkupní ceny pro rok 2009 dle vyhlášky č. 150/2007 k zákonu 180/2005 Sb. a cenového rozhodnutí ERÚ č. 5/2009. [46] Dle kalkulačky je možný výnos: •

Po pěti letech 63 840 000 Kč

•

Po deseti letech 130 700 000 Kč

•

Po patnácti letech 200 400 000 Kč

•

Po dvaceti letech 273 200 000 Kč

Kalkulačka nabízí i porovnání s trackerem o 2 osách, s technologií, která umožňuje natáčení panelů za Sluncem, viz výše.

13.12 Zisk FVE Pokud od výnosů odečteme splátku úvěru, úrok banky, náklady na servis a údržbu, náklady spojené s pronájmem pozemku a ostatní náklady, dostaneme zisk před zdaněním. Výše nákladů viz Příloha 17. Po odečtení daně pak čistý zisk (Příloha 16). Zisk za rok viz Obr. 20, zisk za 20 let viz Obr. 21.

Obr. 20 Zisk za 12 měsíců

- 41 -

Obr. 21 Zisk za 20 let

- 42 -

14 DISKUZE Fotovoltaický park ve Velké nad Veličkou je v provozu pouze krátkou dobu, od konce prosince 2009. Neměla jsem tedy příležitost, porovnat skutečné množství vyrobené energie v jednotlivých letech, měla jsem možnost hodnotit stav pouze z poskytnutých teoretických úvah a výpočtů. Dle internetové kalkulačky (dále jen kalkulačka) jsem zkontrolovala přesnost výpočtů výnosů. Z výpočtů kalkulačky vyplývá, že výnosy investice jsou zhruba stejné. Odlišnost mohl způsobit jiný úhel sklonu panelů. V našem případě počítáme s 30°, kalkulačka bere v úvahu 35°. Kalkulačka počítá se zastavěnou plochou 21,5 ha, řešená elektrárna se rozkládá na necelých 23 ha. Kalkulačka nabízí i porovnání výnosů v případě, že by místo pevné konstrukce byl použit tracker o dvou osách, což je systém, který se v průběhu dne natáčí za Sluncem. V takovém případě by byl výnos o cca 100 000 000 Kč vyšší. Naproti tomu by takový systém vyžadoval cca třikrát větší plochu. Konstruktéři pro výstavbu elektrárny použili technologii závrtných systémů. Naproti tomu existují systémy postavené na betonových patkách (Příloha 21), což je z mého pohledu mnohem lepší z hlediska odstranění po ukončení životnosti. V současnosti se pro výrobu betonových patek využívá betonového recyklátu , čímž šetříme životní prostředí. Elektrárna se rozkládá na místě bývalé skládky, pro které nebylo nalezeno lepšího využití. A právě takové lokality by se měly využívat k výstavbám fotovoltaických elektráren. Protože velké množství fotovoltaických elektráren je zrealizováno na zelených loukách, či orných půdách, pro které by se určitě v mnoha případech nalezlo lepší využití. Na zemi je asi 22 milionů km2 pouští, které nelze využít v zemědělství ani jiným způsobem. Např. neúrodná poušť Sahara se rozkládá na 7 000 000 km2. Pokud by se využila alespoň desetina rozlohy za účelem výroby elektřiny, dnešní technika by dokázala vyrobit asi 50 TW elektrické energie, což je asi pětkrát víc než lidstvo potřebuje. Nevyužité zůstávají i rozlehlé ploché střechy závodů. Kdyby se více využívaly takové plochy, nemusely by elektrárny tolik „hyzdit“ krajinu, jako v obci Velká nad Veličkou (počet obyvatel cca 3500), kde v současnosti vyrůstá dokonce třetí fotovoltaická elektrárna. Pro velké závody by solární panely navíc mohly sloužit jako jistý architektonický doplněk.

- 43 -

15 ZÁVĚR Klasické zdroje energie, jako uhlí, ropa, zemní plyn, uran, které se utvářely po mnoho let, budou v budoucnosti jistě vyčerpány. A právě sluneční energie by mohla pokrýt narůstající energetické nároky lidstva. Fotovoltaické neboli solární elektrárny se stávají čím dál více předmětem diskusí. Na jedné straně je to zdroj, který by měl přispět k ekologičtější výrobě elektřiny. Na straně druhé, odpůrci poukazují mimo jiné na náklady, které jsou spojeny s výrobou fotovoltaických článků, ale i s výstavbou slunečních elektráren a jež by se nakonec mohly promítnout do cen energie. Dále se naskýtá otázka, co bude se solárními panely asi za 20 let, kdy skončí jejich životnost? A budou se vůbec majitelé fotovoltaických elektráren hlásit k jejich odstranění a uvedení krajiny do původního stavu? A bude vůbec možné uvést krajinu do původního stavu? Dle mého názoru, nejlepší využití solární energie je pro domácí využití, a sice pro ohřev užitkové vody. Dokonce i Energetický regulační úřad vyjádřil sympatie k malým zdrojům s výkonem pod 30 kW a navrhuje od ledna pro tyto zdroje vyšší výkupní ceny. Probíhají i studie využití solární energie v automobilových průmyslech, avšak dopravní prostředky na solární pohon jsou stále ve vývoji. Takové prostředky by neprodukovaly tolik škodlivin, jako ty dnešní, a tím by byly šetrnější k životnímu prostředí. Výborné využití solární energie nalézám i v programu „Slunce do škol“: S tím jsem měla možnost se setkat na Střední odborné škole ve Strážnici, kdy solární energie byla využívána pro osvětlení na chodbách. Školy tak ušetří,dle mého názoru, nemalou částku peněz. Největší problém současnosti představuje distribuce elektrické energie do veřejné rozvodné sítě. V minulém roce distributoři připojili k síti fotovoltaické elektrárny s výkonem až 9 000 MW. Dle správce ČEPS, takovou kapacitu rozvodová síť není schopna pojmout. Kvůli možným výpadkům proudu byli distributoři vyzváni, aby nepřipojovali nové zdroje. Distributoři žádosti vyhověli. Jan Řehák, vedoucí ČFPA, naproti tomu tvrdí, že stop stav není nutný a obviňuje distributory z porušování zákona, který jim ukládá povinnost připojovat nové zdroje. ČEPS prý nemá pravomoc distributorům cokoliv nařizovat. Nejvíce tím trpí domácnosti, které si na střechu chtějí umístit solární panely o kapacitě do deseti kilowatů.

- 44 -

Jan Řehák však odhaduje, že by se distributoři, vzhledem k chystaným žalobám od majitelů domů, mohli do dvou nebo tří měsíců umoudřit a opět připojovat menší střešní solární systémy. Poslanci také nedávno schválili zákon, který umožňuje snížení výkupních cen o více než 5 % ročně. Omezí se tím vysoké zisky podnikatelů, kteří budou distributorům poskytovat elektřinu levněji. O kolik ceny klesnou by měl v říjnu 2010 rozhodnout ERÚ. Zákon má zamezit také zdražování elektřiny díky solárnímu boomu. Za elektřinu z obnovitelných zdrojů energie totiž zaplatí každý, kdo odebírá elektřinu. S rostoucím počtem solárních elektráren se automaticky zvyšuje i příspěvek, který tvoří část celkové ceny elektřiny. V tomto roce snížil ERÚ výkupní ceny o 5 %, zájem o fotovoltaické elektrárny však neklesl. Odůvodněním mohou být snižující se pořizovací náklady, protože ceny technologií naopak poklesly. [32] Fotovoltaická elektrárna ve Velké nad Veličkou byla vybudována na pozemku bývalé skládky o rozloze cca 2,3 ha. S výkonem 1 MW předpokládáme produkci 1 035 000 kWh elektrické energie za rok. Za 20 let tak elektrárna vygeneruje 18 846 632 kWh. Celkové pořizovací náklady činí 95 600 000 Kč. Na výstavbu FVE poskytla Komerční banka úvěr ve výši 68 544 000 Kč. Při 6% úrokové sazbě bude investor splácet 760 979 Kč měsíčně po dobu 10 let. Za rok tak zaplatí 9 131 747 Kč. Na úrocích investor zaplatí celkem 22 773 471 Kč. Fotovoltaická elektrárna po dobu životnosti přinese zisk 2 711 628 506 Kč po zdanění. Investor smluvně zajistil odprodej produkované energie na dobu 20 let společnosti BASE-Obnovitelná energie s.r.o, a zároveň má smluvně na dobu neurčitou zajištěnu její distribuci ke konečnému zákazníkovi formou zeleného bonusu. Zelený bonus dle cenového rozhodnutí č.8/2008 činí 11,81 Kč/kWh.

- 45 -

16 SEZNAM ZDROJŮ SEZNAM LITERATURY [1] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fyzika : Mechanika. Brno : VUTIM, 2006. 328s. ISBN 80-214-1869-9. [2] Inspekční zpráva 69/60/10/BT/IZ/C. České Budějovice: TÜV SÜD czech s.r.o., 23.3.2010. 15s. [3] KADRNOŽKA, J. Energie a globální oteplování: Země v proměnách při opatřování energie. Brno : VUTIM, 2006. 189s. ISBN 80-214-2919-4 [4] LADENER, H. Solární zařízení. Praha : Grada, 2003. 267s. ISBN 80-247-0362-9 [5] MURTINGER, K.; BERANOVSKÝ, J.; TOMEŠ, M. Fotovoltaika: elektřina ze slunce. 2. vyd. Brno : ERA, 2008. 81s. ISBN 978-80-7366-133-5. [6] Smlouva o úhradě zeleného bonusu k elektřině vyrobené z obnovitelného zdroje: uzavřená v souladu se zákonem č.180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů a prováděcích předpisů, č. smlouvy 2009-zb-S710419. České Budějovice : Ing. Hušek, V., 15.1.2010. 6s. [7] Souhrnná technická zpráva. Lipník nad Bečvou : Architektonický ateliér, Judl, Z., Ing.arch.Palko, L., 14.8.2009. 8s.

SEZNAM INTERNETOVÝCH ZDROJŮ [8] Aldebaran.cz [online]. 2000 [cit. 2010-03-16]. Sluneční soustava: Slunce. Dostupné z: . [9] Alen.cz [online]. 2009 [cit. 2010-02-25]. FOTOVOLTAIKA-metodická pomůcka Ministerstva pro místní rozvoj k umisť ování, povolování a užívání fotovoltaických staveb a zařízení. Dostupné z . [10] Aleo-solar.cz [online]. © 2010 [cit. 2010-04-05]. Polykrystalické moduly | aleo solar AG. Dostupné z . [11] Alternativni-zdroje.cz [online]. 6. 9.2007 [cit. 2010-03-9]. Alternativní zdroje energie - Sluneční elektrárny (solární energie). Dostupné z .

- 46 -

[12] BANNERT, P. Vosvdf.cz [online]. 2009 [cit. 2010-04-23]. Parametry fotovoltaických článků. Dostupné z . [13] BECHNÍK, B. Instalovaný výkon FVE v roce 2009 a snížení výkupních cen pro rok 2011. Alternativní energie [online]. 2010, č.1, [cit. 2010-03-12]. Dostupný z . [14] Ceska-solarni.cz [online]. © 2009 [cit. 2010-03-09]. Česká Časté dotazy - solární elektrárny na klíč, solární panely, solární články, solární energie. Dostupné z . [15] Cs.wikipedia.org [online]. 2008 [cit. 2010-03-25]. Velká nad Veličkou - Wikipedie, otevřená encyklopedie. Dostupné z . [16] Czrea.org [online]. ©2003-2009 [cit. 2010-03-11]. Analýza životního cyklu fotovoltaických systémů. Dostupné z . [17] Czrea.org [online]. ©2003-2009 [cit. 2010-03-11]. Czech RE Agency - Fotovoltaika

pro

každého.

Dostupné

z


oze/fotovoltaika#clanek>. [18] Czrea.org [online]. ©2003-2009 [cit. 2010-03-18]. Czech RE Agency - Fotovoltaika pro každého. Dostupné z . [19] E-in.cz [online]. 2006 [cit. 2010-04-02]. E-in photovoltaics systems. Dostupné z . [20] Ekoelektrárny.cz [online]. © 2008-2010 [cit. 2010-04-18]. Phonosolar: Největší solární

elektrárna

v

ČR

u

obce

Vepřek

na

Mělnicku.

Dostupné

z

. [21] Ekowatt.cz [online]. © 2008 [cit. 2010-02-12]. EkoWATT : Energie slunce - výroba elektřiny. Dostupné z . [22] Ekowatt.cz [online]. © 2008 [cit. 2010-04-05]. Příprava záměru fotovoltaické elektrárny-energie slunce - praktické otázky. Dostupné z

- 47 -

. [23] Energetika.cz [online]. © 2010 [cit. 2010-04-05]. Energie Slunce-výroba elektřiny. Dostupné z . [24] Energo.estranky.cz [online]. © 2005 - 2009 [cit. 2010-03-09]. ČESKÁ energetická a

obchodní

společnost

s.r.o.

-

Fotovoltaické

elektrárny.

Dostupné

z

. [25] Fotovoltaicke-solarni-elektrarny.eu [online]. listopad 2009 [cit. 2010-01-11]. Fotovoltaické

solární

elektrárny

-

legislativa,

zákony.

Dostupné

z

. [26] Fotovoltaika.falconis.cz [online]. © 2008 - 2009 [cit. 2010-03-13]. Fotovoltaický článek.

Dostupné

z


clanek.php>. [27] Fotovoltaika.falconis.cz [online]. © 2008 - 2009 [cit. 2010-01-11]. Fotovoltaický panel (modul). Dostupné z . [28] Fotovoltaika.falconis.cz [online]. © 2008 - 2009 [cit. 2010-01-11]. Výroba fotovoltaického

Dostupné

článku.

z

. [29] Fotovoltaika.vialoca.com [online]. © 2009 [cit. 2009-12-02]. Podmínky - Fotovoltaika.

Dostupné

z


cr/podminky.html>. [30] Fronius.cz [online]. 2007 [cit. 2010-04-02]. FRONIUS Česká republika s.r.o. Produkty - Zasíť ované střídače. Dostupné z . [31] Heliostar.cz [online]. © 2007 [cit. 2010-01-11]. Heliostar - solární systémy, sluneční kolektory, solární vytápění, solární chlazení, teplovzdušné vytápění, stěnové vytápění,

fotovoltaika,

solární

energie

a

její

zpracování.

Dostupné

z

. [32] HORÁČEK, F. Ekonomika.idnes.cz [online]. © 1999 – 2010 [cit. 2010-04-22]. Obhájce solárního boomu: Za 15 let nebude třeba dotovat energii ze slunce. Dostupné z . - 48 -

[33] Itest.cz [online]. 11.8.2006 [cit. 2009-12-10]. ITEST - solární systémy, tepelná čerpadla. Dostupné z . [34] JANDÁK, P. S-power [online]. © 2009 [cit. 2010-04-02]. S-Power, Solární elektrárny

na

klíč.

Fotovoltaika.

Dostupné

z


technologie.html>. [35] KUSALA, J. Cez.cz [online]. 2009 [cit. 2010-03-11]. Solární energie. Dostupné z WWW: . [36] KUSALA, J. Cez.cz [online]. 2005 [cit. 2009-12-10]. Solární energie. Dostupné z WWW: . [37] KUSALA, J. Cez.cz [online]. 2005 [cit. 2009-12-10]. Solární energie. Dostupné z . [38] McRai s.r.o. Solarcenter.cz [online]. © 2009 [cit. 2010-04-18]. Výnos z investice. Dostupné z . [39] NÁDENÍK, Z. Aesolar.cz [online]. © 2009 [cit. 2010-03-24]. Postup pořízení fotovoltaické elektrárny. Dostupné z . [40] Naturalstones.cz [online]. © 2009 [cit. 2010-03-09]. Investice do fotovoltaických elektráren. Dostupné z . [41] POSPÍŠIL, D. H-energy.cz [online]. © 2009-2010 [cit. 2010-03-11]. Fotovoltaikarecyklace. Dostupné z . [42] Sledovače slunce | Produkty TRAXLE | Fotovoltaické solární systémy Poulek Solar s.r.o. [online]. 2002 [cit. 2010-03-15]. Solární panely, solární systémy. Dostupné z . [43] Smartsolar.cz [online]. © 2009 [cit. 2010-03-05]. Legislativa - solární systémy. Dostupné z . [44] Solarni-energie.info [online]. 2004 [cit. 2010-01-11]. Fotovoltaické solární panely a kolektory - produkty . Dostupné z . [45] Solární-energie.info [online]. 2004 [cit. 2009-12-10]. O solární energii a slunečním záření - Solární-energie.info. Dostupné z . [46] Ssprojekt-projektování a optimalizace solárních elektráren [online].2008 [cit. 2010-04-18]. Dostupné z . - 49 -

[47] STRAKA, J. Tabulka,cz [online]. © 1998-2010 [cit. 2010-04-23]. Periodická tabulka prvků: Křemík. Dostupné z . [48] O sluneční elektrárny roste v Česku zájem. Technický týdeník [online]. 2008, č. 23, [cit. 2010-03-16]. Dostupný z . [49] Tzb-info.cz [online]. ©2001-2010 [cit. 2010-04-16]. Začínáme s fotovoltaickými panely . Dostupné z . [50] Využití solární energie [online]. 2007 [cit. 2009-12-10]. Využití solární energie | Solární technika (1/4). Dostupné z .

- 50 -

17 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK FV ..................................................................fotovoltaický DEM........................................ Double Encapsuled Module FVS .................................................... fotovoltaický systém FVA ..................................................... ethylen vinyl acetát FVP .......................................................fotovoltaický panel FVČ.....................................................fotovoltaický článek FVE ................................................fotovoltaická elektrárna ERÚ ..........................................Energetický regulační úřad MPO................................Ministerstvo průmyslu a obchodu VN................................................................. vysoké napětí ČHMÚ............................Český hydrometeorologický ústav AM ....................................................................... Air Mass ČFPA...................Česká fotovoltaická průmyslová asociace ČEPS ....................... Česká energetická přenosová soustava PVGIS .......... Fotovoltaický geografický informační systém PSP....... Poslanecká sněmovna Parlamentu České republiky DS .................................................................distribuční síť

- 51 -

18 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr.1 Podíl obnovitelných a neobnovitelných zdrojů energie, tzv. energetický mix ....... 9 Obr.2 Roční průměrný úhrn slunečního záření kWh/m2 .............................................. 13 Obr.3 Tepelné výkony slunečního záření..................................................................... 14 Obr.4 Solární elektrárna Vepřek na Mělnicku ............................................................ 15 Obr.5 Zemní vrut KRINNER ....................................................................................... 15 Obr.6 Fotovoltaická elektrárna s pohyblivými stojany Traxle instalovaná v Číně ....... 17 Obr.7 Princip FVČ..................................................................................................... 23 Obr.8 Křemíkové ingoty ............................................................................................. 24 Obr.9 Skladba FV panelu ........................................................................................... 24 Obr.10 Spotřeba energie na výrobu ingotů a řezání desek .......................................... 25 Obr.11 Podíl jednotlivých fází na energetické náročnosti výroby FV panelu............... 26 Obr.12 Monokrystalický, polykrystalický a amorfní panel .......................................... 27 Obr.13 Výkupní ceny×zelený bonus............................................................................ 28 Obr.14 Vývoj cenových rozhodnutí ERÚ..................................................................... 30 Obr.15 Mapa ČR........................................................................................................ 33 Obr.16 FV panel ALEO .............................................................................................. 37 Obr.17 Produkce energie za 12 měsíců....................................................................... 38 Obr.18 Produkce energie za 20 let.............................................................................. 39 Obr.19 Výnosy v letech............................................................................................... 40 Obr.20 Zisk za 12 měsíců............................................................................................ 41 Obr.21 Zisk za 20 let .................................................................................................. 42

- 52 -

19 SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1: Největší fotovoltaické elektrárny v ČR ........................................................ 55 Příloha 2: Letadlo na solární pohon ........................................................................... 56 Příloha 3: Vliv orientace sklonu panelu na energetický výnos ..................................... 56 Příloha 4: Tažení ingotu ............................................................................................. 57 Příloha 5: Vývoj výkupních cen a zelených bonusů dle cenového rozhodnutí ERÚ č. 5/2009 z 23. listopadu 2009 .................................................................................... 58 Příloha 6: Průřez stavebními pracemi......................................................................... 59 Příloha 7: Trafostanice ............................................................................................... 65 Příloha 8: Konstrukční řešení FV panelu .................................................................... 66 Příloha 9: Kabelové vedení přes vodní tok .................................................................. 66 Příloha 10: Řez kabelovou trasou ............................................................................... 67 Příloha 11: Přehledná mapa ....................................................................................... 68 Příloha 12: Oplocení M 1:50 ...................................................................................... 69 Příloha 13: Vstupní a výstupní technické údaje střídače.............................................. 70 Příloha 14: Technická data FV panelu ALEO ............................................................. 71 Příloha 15: Množství vyrobené energie a výnosy......................................................... 72 Příloha 16: Zisk .......................................................................................................... 73 Příloha 17: Náklady.................................................................................................... 74 Příloha 18: Měsíční výroba energie v % a v kWh ........................................................ 75 Příloha 19: Měsíční zisky v Kč .................................................................................... 75 Příloha 20: Internetová kalkulačka ............................................................................. 76 Příloha 21: Montáž na závrtové zemní vruty a betonové patky .................................... 77

- 53 -

PŘÍLOHY

- 54 -

Příloha 1

Největší fotovoltaické elektrárny v ČR

Zdroj: czrea.org

- 55 -

Příloha 2

Letadlo na solární pohon

Zdroj: cez.cz

Příloha 3

Vliv orientace sklonu panelů na energetický výnos

Zdroj: solarenvi.cz - 56 -

Příloha 4

Tažení ingotu

Zdroj: vossost.cz

- 57 -

Příloha 5

Vývoj výkupních cen a zelených bonusů dle Cenového rozhodnutí ERÚ č. 5/2009 z 23. listopadu 2009 Datum uvedení do provozu

Výroba elektřiny využitím slunečního záření pro zdroj s instalovaným výkonem do 30 kW včetně a uvedeným do provozu od 1. ledna 2010 do 31. prosince 2010 Výroba elektřiny využitím slunečního záření po 1. lednu 2009 pro zdroj s instalovaným výkonem nad 30 kW včetně a uvedeným do provozu od 1. ledna 2010 do 31. prosince 2010 Výroba elektřiny využitím slunečního záření pro zdroj s instalovaným výkonem do 30 kW včetně a uvedeným do provozu od 1. ledna 2009 do 31. prosince 2009 Výroba elektřiny využitím slunečního záření po 1. lednu 2009 pro zdroj s instalovaným výkonem nad 30 kW včetně a uvedeným do provozu od 1. ledna 2009 do 31. prosince 2009 Výroba elektřiny využitím slunečního záření pro zdroj uvedený do provozu od 1. ledna 2008 do 31. prosince 2008 Výroba elektřiny využitím slunečního záření pro zdroj uvedený do provozu od 1. ledna 2006 do 31. prosince 2007 Výroba elektřiny využitím slunečního záření pro zdroj uvedený do provozu před 1. lednem 2006 Zdroj: nazeleno.cz

- 58 -

Výkupní ceny elektřiny v Kč/MWh 12 250

11 280

12 150

11 180

13 150

12 180

13 050

12 080

14 010

13 040

14 370

13 400

6 850

5 880

Zelené bonusy v Kč/MWh

Příloha 6

Průřez stavebními pracemi Původní stav terénu

Místo připojení k síti VN (původní stav)

Urovnání terénu

- 59 -

Rozmístění kotvících vrutů po pozemku

Zavrtání vrutů do země

- 60 -

Stavba oplocení

Montáž hliníkových konstrukcí a panelů

- 61 -

Kabelové vedení

- 62 -

Trafostanice

Konečný stav FVE

- 63 -

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o

- 64 -

Příloha 7

Trafostanice

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

- 65 -

Příloha 8

Konstrukční řešení FV panelu

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

Příloha 9

Kabelové vedení přes vodní tok

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

- 66 -

Příloha 10

Řez kabelovou trasou

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

- 67 -

Příloha 11

Přehledná mapa

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o. - 68 -

Příloha 12

Oplocení M 1:50

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

- 69 -

Příloha 13

Vstupní a výstupní technické údaje střídače Jmenovitý výkon DC

12600 W

Rozsah napětí MPP

230 - 500 V

Max. oblast vstupního napětí (při 1000 W/m², -10 °C) Max. vstupní proud

Jmenovitý výkon AC Max. výstupní výkon Max. účinnost střídače Výstupní napětí Účinnost Euro Účinnost přizpůsobení MPP Jmenovité napětí/frekvence Síť ové připojení Činitel zkreslení Účiník Vlastní spotřeba v noci Rozměry (v × š × h) Hmotnost přípojné oblasti Hmotnost oblasti výkonového dílu Krytí Koncepce střídače Chlazení Kryt Rozsah okolní teploty Přípustná vlhkost vzduchu Měření stejnost. izolace na stejnost. straně Chování při přetížení Odpojovač DC

600 V 54,9 A

12000 W 12000 W 96,0 % 400 VAC, +10/-15 % 95,5 % 99,9 % 230 V 50 Hz (60 Hz) třífázové < 3,5 % 1 1W 1221 × 434 × 244 mm 11 kg 38 kg IP 44 Vysokofrekvenční transformátor Řízená ventilace Kovový plášť pro montáž uvnitř i venku -20 °C - 50 °C 0 % - 95 % Varování při RISO < 500 kΩ Posunutí pracovního bodu, omezení výkonu Integrovaný (tzn. bez nutnosti dodatečné instalace nebo kabeláže)

Zdroj: fronius.cz

- 70 -

Příloha 14

Technická data FV panelu ALEO Výkonová třída 220 W

Výkonová třída 225 W

Hodnoty při 1 000 W/m2 (STC)7 Jmenovitý výkon

220 W

225 W

Jmenovitý proud IMPP

7,65 A

7,78 A

Jmenovité napětí

28,7 V

28,9 V

Zkratový proud ISC

8,24 A

8,34 A

Napětí naprázdno

36,3 V

36,4 V

7,47 m2/kWp

7,30 m2/kWp

13,4 %

13,7 %

158 W

162 W

Jmenovitý proud IMPP

5,86 A

5,93 A

Jmenovité napětí

27,0 V

27,3 V

Zkratový proud ISC

6,52 A

6,57 A

Napětí naprázdno

33,3 V

33,5 V

12 %

12,3 %

PMPP

UMPP

UOC Specif. ploš. výkon AP Účinnost9 η Hodnoty při 800 W/m2 (NOCT)8 Jmenovitý výkon PMPP

UMPP

UOC Účinnost η Zdroj: aleo-solar.cz

7

Elektrické hodnoty při standardních testovacích podmínkách (STC): 1000 W/m2, 25 °C, AM 1,5 Elektrické hodnoty při jmenovité teplotě článků: 800 W/ m2, NOCT; 20 °C, AM 1,5 9 Vztaženo na celkovou plochu modulu (1,6434 m2) 8

- 71 -

Příloha 15

Množství vyrobené energie a výnosy

Výroba v kWh/rok 1 035 000 1 1 024 650 2 1 014 404 3 1 004 259 4 994 217 5 984 275 6 974 432 7 964 688 8 955 041 9 945 490 10 936 035 11 926 675 12 917 408 13 908 234 14 899 152 15 890 160 16 881 259 17 872 446 18 863 722 19 855 085 20 CELKEM 18 846 632 Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

- 72 -

Výnos celkem v Kč 13 400 145,00 13 471 073,55 13 603 090,07 13 736 400,35 13 871 017,08 14 006 953,04 14 144 221,18 14 282 834,55 14 422 806,33 14 564 149,83 14 706 878,50 14 851 005,91 14 996 545,77 15 143 511,92 15 291 918,33 15 441 779,13 15 593 108,57 15 745 921,03 15 900 231,06 16 056 053,32 293 229 645

Příloha 16

Zisk Plánovaný zisk před Daň z příjmu v zdaněním v Kč Kč Plánovaný zisk po zdanění v Kč 12 575 145 0 12 575 145 25 204 719 0 25 204 719 37 949 479 0 37 949 479 50 810 382 0 50 810 382 63 788 393 0 63 788 393 76 884 479 0 76 884 479 90 099 616 0 90 099 616 103 434 785 0 103 434 785 116 890 973 0 116 890 973 130 469 171 0 130 469 171 144 170 379 0 144 170 379 157 995 601 0 157 995 601 171 945 848 0 171 945 848 186 022 134 2 572 154 183 449 980 200 225 482 2 698 636 194 954 692 214 556 920 2 722 973 206 563 156 229 017 481 2 747 506 218 276 210 243 608 202 2 772 237 230 094 695 258 330 130 2 797 166 242 019 457 273 184 314 2 822 295 254 051 346 2 787 163 633 19 132 969 2 711 628 506 Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

- 73 -

Příloha 17

Náklady servis a údržba v Kč 360 000 367 200 374 544 382 035 389 676 397 469 405 418 413 527 421 797 430 233 438 838 447 615 456 567 465 698 475 012 484 513 494 203 504 087 514 169 524 452 8 747 053

nájem pozemeku + ost. nákl. v Kč Odpisy (2. odpisová skupina) v Kč 465 000 0 474 300 0 483 786 0 493 462 0 503 331 0 513 398 0 523 666 19 120 000 534 139 19 120 000 544 822 19 120 000 555 718 19 120 000 566 832 19 120 000 578 169 589 732 601 527 613 558 625 829 638 345 651 112 664 135 677 417 11 298 277 95 600 000

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

- 74 -

Příloha 18

Měsíční výroba energie v % a v kWh

Měsíc

výroba %

leden

3,57

únor

5,18

březen

8,33

duben

10,37

květen

12,57

červen

11,72

červenec

13,34

srpen

12,23

září

9,18

říjen

7,56

listopad

3,31

výroba kWh 100 291,5 133 612,8 39 002,25 56 591,5 91 005,25 113 292,3 137 327,3 128 041 145 739,5 82 593 36 161,75

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o.

Příloha 19

Měsíční zisky v Kč leden

502 457

únor

729 464

březen

1 172 494

duben

1 459 633

květen

1 770 712

červen

1 651 012

červenec

1 878 301

srpen

1 722 888

září

1 292 053

říjen

1 064 765

listopad

466 547

prosinec

370 788

Zdroj: firemní materiály E-in, s.r.o. - 75 -

Příloha 20

Internetová kalkulačka

Zdroj: solarcenter.cz

- 76 -

Příloha 21 Montáž na závrtové zemní vruty a betonové patky

Zdroj: unimont.eu

- 77 -