Mýty a fakta o slunečních elektrárnách
Uveřejněno dne 18 září 2012 000 14:18
Po několika diskuzích s lidmi podporujícími obnovitelné zdroje a hlavě sluneční energii jse se rozhodl sepsat pár důležitých faktů.
Spousta lidí si myslí, že fotovoltaická elektrárna (dále FVE) je velmi jednoduché zařízení. Není tomu tak. Rozhodně nestačí dát na pole panely a dráty strčit do zásuvky. Každý panel je složen ze seriově spojených článků a tyto panely se dále spojují do serie (string), aby se dosáhlo rozumného napětí několik set voltů. Panely v serii musí mít všechny velmi podobné výkonostní parametry, jinak může dojít nejen k snížení výkonu stringu, ale i k lokálnímu přehřívání, které může vést až k popraskání krycího skla. Tyto stringy se dále zapojují paralelně a opět musí mít všechny přilbližně stejné parametry aby byl jejich výkon plně využit. FV panely vyrábí stejnosměrný proud, síť používá střídavý proud, takže je nutné jej převést. K tomu slouží střídače, což jsou drahé polovodičové zařízení plné tranzistorů a kondenzátorů.
Sluneční energie se mnohdy považuje za levnou. Zde je to složitější, pokud už FVE máme, tak sluneční svit je opravdu zadarmo a náklady na údržbu nejsou nijak vysoké. Instalace ovšem už tak levná není, např jeden 14 kW měnič stojí okolo 4000 Eur a k němu je potřeba kolem 90 m^2 panelů asi za 25000 Eur (možná by se dali sehnat z Číny levnější, ale nechceme, aby se FVE po pár letech rozpadla). Ještě nějaké ty peníze na pozemek s instalaci a máme hezkých 30000 Eur za 14 KWp. To p za kilowatty není překlep, ale zančí kilowattpeak neboli maximální výkon elektrárny, o tom v dalším odstavci. Takhle to odpovídá ceně 2,14 Eur/Wp, což je dnes docela běžné.
Teď k těm kilowattpeakům. Slunce nesvítí pořád, takže ani FVE nejede pořád na plný výkon, dokonce je to tak, že většinu času vůbec nebo skoro vůbec nevyrábí. Když skutečnou vyrobenou energii, vydělíme energii, kterou bychom měli, kdyby FVE jela pořád na maximum, dostaneme v našich podmínkách něco mezi 12% a 15%. To znamená, že náše 14 kWp modelová elektrárnička ve skutečnosti dokáže nahradit konvenční elektrárnu se výkonem okolo 2 kW (to je např. příkon rychlovarné konvice), protože uhelné či jaderné elektrárny mohou v dlouhodobém průměru vyrábět klidně 90% instalovaného výkonu.
Otázka ekologičnosti FVE taky není úplně jednoduchá. Je to podobné jako s cenou, když už FVE máme je ekologická. U výroby je to něco jiného. Na výrobu polykrystalického křemíku je potřeba cca 0,7 mWh elektrické energie, tuhle investovanou energii, dokáže FVE v našich podmínkách vyrobit za zhruba 4 roky. Energetická investice, ale není zdaleka u konce. Křemík se musí nařezat (řezačka bere kolem 100 kW, řez trvá 12 hodin, vznikne 5000 desek – to jen pro zajímavost, z celkového hlediska je tahle energie zanedbatelná), musí se vyrobit články, ty se musí zapouzdřit, a ještě je potřeba hliníková konstrukce. To byla potřebná energie, teď k používaným chemikáliím. Chemikálie přímo potřebné na výrobu nijak hrozné nejsou, ale protože se spousta operací musí dělat v úplné čistotě používaj se nepěkná čistidla jako kyselina fluorovodíková, kyselina chlorovodíková, hydroxid sodny, hydroxid draselný, peroxid vodíku atd. Většina z toho v dost velké koncentraci a zahhřátá. Životnost panelu je kvůli působení povětrnostních vlivů přibližně 30 let. Teoreticky by se dali články recyklovat, protože se ničí hlavně zapouzdření, prakticky už to nejde, neboť články jsou v panelu uloženy, tak aby byli dobře chráněny, z toho vyplývá, že z něj nejdou jednoduše dostat.
Dále jsem se setkával s myšlenkou postavit FVE na sahaře, kde je hodně světla. Světlo tam sice je, ale to je tak všechno. Na sahaře jsou běžné teploty okolo 50°C, panel se zahřeje ještě alespoň o 20°C více, takže bude mít 70°C. Vzhledem k tomu, že účinoost panelu a vodivost vodičů s rostoucí teplotou klesá cca o 0,7 %/°C tak při 70°C klesne účinnost na přibližně 70% původní hodnoty. Dalším problémem jsou střídače, což jsou polovodičové součástky, kterým teplo taky moc nesvědčí. Můžete namítat, že převést proud na střídavý by se dalo později, ale to je taky problém. FV články neumožňují vytvořit string s větším napětím než 1000 V (mohlo by dojít k průrazu) a tak nízkým napětím se energie moc daleko dostat nedá (u nás se v přenosové soustavě používá 110 000 V a více). A posleslední asi nejzávažnější argument. Víte jak se dělá pískované sklo? Pustí se na něj proud drobných částic křemičitého písku. Takže už asi máte představu jak budou FV panely vypadat, když na ně vítr pošle trochu písku.
A největší problém na konec. FVE vyrábí, když svítí slunce, což je doba, kdy potřebujeme nejméně energie. Nemusí se tolik svítit, topit, méně lidí sedí u televize a mnoho dalšího. FVE vyrábí jen přes den a to jen přes hezký letní den. Sice se to nezdá, ale v zimě vyrobí FVE jen asi 30% v porovnání s výrobou v létě. To výpadek zrovna v době největší energetické spotřeby. Spousta ekologů namítá, že energie se dá skladovat. Je tomu opravdu tak? Máme baterky a kondenzátory, což nejsou zrovna ekologické věci a jejich schopnost uchovávat energii také není nijak závratná. Pak tu jsou přečerpávací vodní lektrárny, ty už uchovají docela velké množství energie, ale i tak by při masovějším nasazení FVE nestačili ani vyrovnávat rozdíly mezi dnem a nocí. Jejich účinnost je jen 75% procent a zimní výpadek FVE nemají šanci vyřešit vůbec. Ještě méně realistická možnost je vyrábět vodík a ten pak v palivových článcích přeměňovat zpět na elektřinu, zde také dochází ke ještě větším ztrátám než u přečerpávací elektrárny.
Vzkaz pro ekoteroristy na závěr: Může se vám to nelíbi, ale tohle jsou fakta s nimiž nic neuděláte. Možná za 50 let pokročí technologie a budemem moci energii skladovat, ale do té doby je FVE jako masový zdroj energie nepoužitelná.
