V ČR dopadne na 1m2 vodorovné plochy zhruba 950 – 1340 kWh solární energie, roční množství slunečných hodin se pohybuje v rozmezí 1331 – 1844 hod. podle ČHMÚ, podle jiných zdrojů je to až 1600 – 2100 hodin.
Přitom z jednoho instalovaného kilowattpeaku (kWp) běžného solárního systému (FV články z monokrystalického, popř. polykrystalického křemíku, běžná účinnost střídačů apod.) lze za rok získat v průměru 800 – 1100 kWh elektrické energie. Vzhledem k tomu, že Česká republika se rozhodla zavést mechanismus výkupních cen (tzv. feed-in tariff) v kombinaci se systémem „zelených bonusů“, dá se tvrdit, že instalací malé sluneční elektrárny na střechu svého domu si můžete výrazně vylepšit roční cash flow rodiny.
Co je fotovoltaika
Fotovoltaiku lze chápat jako technologii s neomezeným růstovým potenciálem a časově neomezenou možností výroby elektrické energie. Nejedná se však pouze o zajímavou technologii, ale také o vyspělé (hi-tech) průmyslové odvětví, které ve světě zažívá neobvyklý rozvoj. Mnohé vyspělé země světa včetně zemí Evropské unie se snaží solární energii podporovat a v delším časovém horizontu jí přisuzují nezastupitelné místo v energetickém „mixu“. Tento aspekt nabývá na významu zejména vzhledem k narůstající energetické závislosti, hrozící energetické krizi, ekologickým a bezpečnostním otázkám klasických způsobů výroby energie a dalším negativním aspektům současné i budoucí energetiky. V tomto kontextu lze tedy fotovoltaiku vnímat jako jedno z dostupných řešení, jako univerzálně použitelný energetický zdroj, prostě jako technologii budoucnosti.
Trocha historie
Pojem fotovoltaika pochází ze dvou slov, řeckého φώς [phos] = světlo a ze jména italského fyzika Alessandra Volty. Objev fotovoltaického jevu samotného se připisuje Alexandru Edmondu Becquerelovi, který jej jako devatenáctiletý mladík odhalil při experimentech v roce 1839. V roce 1904 jej fyzikálně popsal Albert Einstein a v roce 1921 mu byla za „práce pro rozvoj teoretické fyziky, zejména objev zákona fotoelektrického efektu“ udělena Nobelova cena.
Prvotní pokusy s využitím solární energie pomocí fotočlánků spadají do sedmdesátých let 19. století, kdy byly poprvé zjištěny změny vodivosti selenu při jeho osvětlení a kolem r. 1883 byl sestrojen první selenový fotočlánek s tenkou vrstvou zlata a s účinností pod 1 {79509491934a9189f6caf711b45d28419197db5ab2ea3b92582a7990f52a4368}. První patent na křemíkový solární článek byl podán v roce 1946 a první skutečný fotovoltaický článek s 6{79509491934a9189f6caf711b45d28419197db5ab2ea3b92582a7990f52a4368} účinností byl vyroben z krystalického křemíku v roce 1954 v Bellových laboratořích. Větší rozvoj nastává v šedesátých letech s nástupem kosmického výzkumu, sluneční články slouží jako zdroj energie pro družice. Vůbec první družicí využívající k zisku energie sluneční paprsky byl ruský Sputnik 3, vypuštěný 15. května 1957.
Solární článek
Fotovoltaika využívá přímé přeměny světelné energie na elektrickou energii v polovodičovém prvku označovaném jako fotovoltaický nebo také solární článek. Stejnosměrný elektrický proud, který generuje, je přímo úměrný ploše solárního článku a intenzitě dopadajícího slunečního záření. Napětí jednoho článku s hodnotou přibližně 0,5 V je příliš nízké pro další běžné využití. Sériovým propojením více článků získáme napětí, které je již použitelné v různých typech fotovoltaických systémů. Standardně jsou používány sestavy pro jmenovité provozní napětí 12 nebo 24 V. Takto vytvořené sestavy článků v sériovém nebo i sériovo-paralelním řazení jsou hermeticky uzavřeny ve struktuře krycích materiálů výsledného solárního panelu.
Solární panel
Sériovým nebo i paralelním elektrickým propojením solárních článků vzniká po jejich zapouzdření fotovoltaický panel. Panel musí zajistit hermetické zapouzdření solárních článků, musí zajišťovat dostatečnou mechanickou a klimatickou odolnost (např. vůči silnému větru, mrazu apod.). Konstrukce solárních panelů jsou značně rozmanité podle druhu použití, předním krycím materiálem je speciální kalené sklo, které odolává i silnému krupobití.
Fotovoltaické systémy
Podle účelu použití lze fotovoltaické systémy rozdělit do 3 skupin (viz níže). Nejvýznamnější skupinou jsou jednoznačně síťové systémy, které například v Německu tvoří více než 90 {79509491934a9189f6caf711b45d28419197db5ab2ea3b92582a7990f52a4368} veškerých instalací.
Drobné aplikace tvoří nejmenší, avšak nezanedbatelný podíl na FV trhu. Každý jistě zná FV články v kalkulačkách nebo také solární nabíječky akumulátorů. Trh drobných aplikací nabývá na významu, protože se množí poptávka po nabíjecích zařízeních pro okamžité dobíjení akumulátorů (mobilní telefony, notebooky, fotoaparáty, MP3 přehrávače apod.) na dovolených, v kempech popř. ve volné přírodě.
Další skupinu tvoří ostrovní systémy (off-grid), které se používají všude tam, kde není k dispozici rozvodná síť a kde je potřeba střídavého napětí 230 V. Obvykle jsou instalovány na místech, kde není účelné anebo není možné vybudovat elektrickou přípojku, náklady na její vybudování jsou srovnatelné nebo vyšší než náklady na fotovoltaický systém (Vzdálenost k rozvodné síti je více než 500–1000 m, např. chaty, karavany, jachty, napájení dopravní signalizace a telekomunikačních zařízení, zahradní svítidla, světelné reklamy apod.)
Síťové systémy (on-grid) patří do oblastí s hustou sítí elektrických rozvodů. V případě dostatečného slunečního svitu jsou spotřebiče v budově napájeny vlastní „solární“ elektrickou energií a případný přebytek je dodáván do veřejné rozvodné sítě. Při nedostatku vlastní energie je elektrická energie z rozvodné sítě odebírána. Systém funguje zcela automaticky díky mikroprocesorovému řízení síťového střídače. A právě tento typ systémů se jeví (za předpokladu dotace) jako zajímavá investiční příležitost, kdy je veškerá produkce FV elektrárny prodávána do sítě za tzv. výkupní tarify.
BIPV – Building Integrated Photovoltaics (fotovoltaika integrovaná do budov) Aplikace fotovoltaiky v obvodových pláštích budov (střechy, fasády) představuje významný fenomén, který přispívá k její atraktivitě a má příznivý dopad na snížení nákladů na instalaci FV systémů. Široká škála pojetí fotovoltaických fasád má původ v kreativitě, která je vlastní architektonickému pohledu na životní prostředí člověka. Solární panel v mnoha různých podobách se stal přímo výzvou pro architekty a konstruktéry, což v mnohých případech vedlo ke zcela novým a velmi atraktivním řešením, ne jenom obvodových plášťů, ale i koncepcí budov. Střechy a fasády budov tak mohou plnit aktivní funkci zdroje energie, a to jak tepelné, tak i elektrické. Pláště budov jsou vystavovány nemalým energetickým tokům v podobě slunečního záření. Jsou-li standardní stavební prvky pro realizaci pláště budovy vybaveny solárními články, získává tak budova novou dimenzi. Část své běžné energetické spotřeby je schopná krýt právě ze solární energie.