Pár zajímavostí od JR SOLAR CZ aneb dozvíte se více o sluneční energii.

V solární technice  přichází veškerá využitelná energie ze Slunce. Množství sluneční energie, která každoročně dopadne na povrch Země je 5000 krát větší, než veškerá potřeba světové energie, proto se vyplácí podle možností hledat, jak vyřešit alespoň část našich energetických problémů s použitím této nadměrné nabídky.

Slunce je centrální hvězdou v našem planetárním systému. Bez Slunce by nebyl na zemi možný život. Slunce má průměr 1 392 000 km, teplota jeho povrchu se pohybuje mezi 5700K až 6000K. Zdrojem energie Slunce je jádrová syntéza, kdy se vodík přeměňuje na hélium. Každou vteřinu se 4000 tun hmoty Slunce přemění na energii, která se vyzáří do okolního vesmíru. Spektrálně složené sluneční záření se pohybuje od rentgenové oblasti až po rádiové vlny.

Sluneční energie dopadá na Zemi ve značně zředěné formě. Na hranici zemské atmosféry je to 1350W na čtvereční metr = tzv. sluneční konstanta. Při průniku zemskou atmosférou se část této energie odrazí a pohltí, takže na povrch Země dopadne maximálně 1000W na čtvereční metr ve formě přímého a difúzního záření. Difúzní složka vzniká rozptylem přímého světla na oblacích a nečistotách v ovzduší a odrazem od terénu, difúzní složka slunečního záření mimo jiné způsobuje, že se nebe zdá modré.

Sluneční energii lze použít pro účely výroby tepla (fototermika), nebo pro výrobu elektrické energie (fotovoltaika). Vyrábět elektřinu lze pro účely vlastní spotřeby v místech, kde není rozvodná síť, nebo ji za účelem zisku prodávat distributorům elektrické energie.

Fotovoltaický jev Vám přináší JR SOLAR CZ

byl objeven v roce 1839 Antoine-César Becquerelem (1788-1878). Na rozhraní dvou polovodičových materiálů, na něž dopadá světlo, vzniká elektrické napětí. Světlo se skládá z nesčetných drobných nosičů energie, fotonů. Dopadnou-li tyto fotony na solární článek, budou uvolněny elektrony na n-vrstvě a přesouvat se k p-vrstvě křemíkového polovodiče. Tento přesun se nazývá průtok proudu a probíhá vždy od – do +.

Fotovoltaický článek/panel

První fotovoltaické články, které jsou obvykle zapojovány do panelů byly vyrobeny v 50. letech v USA pro vesmírný výzkum, protože výroba energie ze slunečního záření je jedním z mála možných "nejaderných" způsobů výroby energie v kosmu. První fotovoltaický článek byl vyroben v roce 1954 a ve vesmíru byl použit v roce 1958. Cena prvních panelů byla nad úrovní 150$/Watt-peak, od 70. let cena s rostoucím zájmem o fotovoltaiku a s rostoucím objemem výroby klesala až na dnešní cenu přibližně 3-4$/Watt-peak.

Jednotka výkonu Watt peak

Nominální výkon fotovoltaických panelů je udáván v jednotkách Watt peak (Wp), jde o výkon vyrobený solárním panelem při standardizovaném výkonnostním testu, tedy při energetické hustotě záření 1000W/m2, 25°C a světelném spektru odpovídajícím slunečnímu záření po průchodu bezoblačnou atmosférou Země. Watt peak je jednotkou špičkového výkonu dodávaného solárním zařízením za ideálních podmínek, jde tedy přibližně o výkon dodávaný panelem za běžného bezoblačného letního dne. 

Energetická návratnost a recyklovatelnost fotovoltaických panelů

Energetická náročnost výroby fotovoltaického panelu s články o nominálním výkonu 100Watt-peak je včetně konstrukcí a dalšího příslušenství a zařízení nutných pro jeho provoz na úrovni přibližně 300kWh. Takový panel za rok provozu vyrobí přibližně 100kWh elektrické energie, energetická návratnost celého fotovoltaického zařízení je tedy okolo 3 let. Výrobci poskytují na články 25 letou tzv. výkonnostní garanci, kdy po 25 letech provozu článku bude jeho výkon na 80% jeho nominálního výkonu. Články mají životnost delší než 30 let, po této době se veškeré materiály na výrobu panelů (kovy a sklo) a článků (křemík) dají recyklovat u specializovaných firem.

Typy fotovoltaických článků a jejich účinnosti

Fotovoltaické články založené na křemíkové bázi se dělí na amorfní (napařovaná křemíková vrstva - účinnost 4%-8%), monokrystalické (články vyráběné z jednoho křemíkového krystalu - účinnost 13%-20%) a polykrystalické (články vyráběné z křemíkové krystalické mřížky - účinnost 10%-15%). Alternativním materiálem pro výrobu fotovoltaických článků jsou vodivé polymery, slitiny na bázi india a galia případně sloučeniny na bázi kadmia s účinností 4%-10%, které lze vrstvit a tím dostahovat několikanásobně vyšších účinností. Slibnou cestou výroby fotovoltaických materiálů budou v budoucnu nanočástice. Nekřemíkové technologie jsou však často pouze ve fázi výzkumu a vývoje, nicméně některé z těchto technologií do budoucna pravděpodobně plně nahradí energeticky náročný, drahý a nedostatkový křemík.

Globální záření na území ČR

Nejméně slunečního záření za rok je na severozápadě České republiky, naopak nejvíce slunečního záření lze naměřit na Jižní Moravě.

Doba trvání slunečního záření

Doba trvání slunečního záření se v rámci republiky může v průměrných hodnotách lišit až o 500 hodin za rok.

Průměrný počet bezoblačných dní

Průměrný počet bezoblačných dní se v rámci republiky může lišit až o 40 za rok.

Pohyb Slunce během roku

Úhel dopadu slunečního záření závisí na denní době, na ročním období a na zeměpisné šířce. Doba slunečního svitu se pohybuje od 8 hodin v zimě až po 16 hodin v létě.

Energetický potenciál zdrojů na Zemi

Zásoby fosilních paliv jsou limitované a jejich využívání v současné míře z dlouhodobého hlediska neudržitelné. Naopak potenciál Slunce mnohonásobně převyšuje energetické nároky lidstva.