solární

Pražský magistrát hodlá začít instalovat na bytové domy města fotovoltaické panely. V rámci pilotního projektu nejprve otestuje koncept tzv. komunitní energetiky na dvou bytových domech na Černém Mostě. Výkon každé z obou fotovoltaických elektráren by měl být zhruba 10 kW. Celý projekt je součástí klimatického plánu hlavního města zaměřeného na snižování uhlíkové stopy. Ten mimo jiné obsahuje závazek do roku 2030 pokrývat polovinu svých energetických potřeb z obnovitelných zdrojů energie.

„Jde o pilotní projekt naší pražské sluneční elektrárny. Elektřina takto vyrobená bude rovnou poskytnuta obyvatelům těchto domů, to znamená, že koncoví spotřebitelé ušetří na distribučních poplatcích, které se normálně platí energetickým společnostem,“ upozornil náměstek primátora a radní pro oblast životního prostředí Petr Hlubuček na významný benefit, který spotřebitelům fotovoltaika přinese.

Významnou roli v tomto pilotním projektu bude hrát nová příspěvková organizace Pražské společenství obnovitelné energie (PSOE), která kromě odborného dozoru nad realizací projektu bude zodpovědná i za následný provoz. PSOE bude disponovat licencí na výrobu a prodej elektrické energie a pro dané bytové domy tak bude fungovat jako dodavatel. „Byl bych rád, kdyby začala fungovat už od 1. října,“ uvedl k zahájení činnosti PSOE Petr Hlubuček. Zkušební provoz fotovoltaických elektráren by měl začít do konce letošního roku a její instalace by měla vyjít na 1,9 až 3,5 milionu korun.

Společenství bude otevřeno malým a středním podnikům i samotným obyvatelům domů. Město chce například umožnit Pražanům kupovat si menší podíly v elektrárnách instalovaných na městských budovách. Na výrobě energie se tak budou moci podílet i ti, kteří nemohou instalovat fotovoltaiky na svých vlastních střechách.

Na celém záměru se podílí rovněž společnost PREdistribuce, která obyvatelům domů, kteří budou mít zájem, namontuje inteligentní elektroměry. Obyvatelé zároveň uzavřou s dosavadním dodavatelem novou smlouvu o dodávce zbývající elektřiny, kterou už nepokryje místní výrobna. Pokud se celý projekt osvědčí, plánuje Praha další instalace komunitních fotovoltaických elektráren, a to nejen na majetku města, ale i v soukromě vlastněných objektech.

„Projekt na Černém Mostě je jednou z prvních vlaštovek, které realizujeme v rámci přeměny energetiky na městských objektech. V tomto případě jde o specifikum, že se nejedná o samostatnou budovu s jedním provozovatelem, který využívá zde vyrobený proud, jako jsou například školy. V tomto případě jde o bytový dům, kde budoucími odběrateli budou přímo jednotliví nájemci. Tím, že zde vyrobená energie bude mít přímo lokálního odběratele, dojde k úspoře v rámci nutnosti dostat vyrobenou elektřinu do centrální soustavy. Tímto směrem bychom chtěli jít i na velké části dalších městských objektů. Dostáváme Pražanům cenou konkurenceschopný a ekologicky čistý proud elektrické energie s velmi zajímavou provozní cenou,” upřesnil radní hlavního města Prahy Jan Chabr.

Zapojme i veřejné budovy

Podle Aliance pro energetickou soběstačnost mohou střechy rodinných a bytových domů v Praze a okolí poskytnout dostatek fotovoltaického výkonu nejméně pro 120 000 domácností. Inspirací přitom mohou být přístupy některých měst v zahraničí. Například ve Vídni hodlají masivně rozšiřovat solární panely na celkem 120 000 m2. Podobnou cestou se u nás vydává i Brno, které plánuje instalovat solární panely na 120 městských budov a zajistit svým občanům levnou a obnovitelnou energii. „Provoz virtuální elektrárny bude mít na starosti městský podnik. Chystáme se do ní zapojit 120 000 m2 střech na 120 městských budovách, které pokryjeme solárními panely. K dispozici bude i společné úložiště energie. Brňané s vlastní fotovoltaikou, kteří se k virtuální elektrárně připojí, mohou ze systému dodávat a odebírat elektřinu, jak se jim to bude hodit,” shrnuje výhody budoucího městského systému náměstek primátorky města Brna Petr Hladík.

„Solární elektrárny jsou v současnosti nejdostupnějším zdrojem čisté energie. Na vhodné střechy obytných domů v hlavním městě a v okresech Praha-západ a Praha-východ lze instalovat 472 až 675 MW výkonu, který by dokázal zásobovat elektřinou 120 000 až 170 000 domácností s průměrnou spotřebou. Bilančně to pak vychází, že každá čtvrtá až pátá pražská domácnost může během roku spotřebovávat jen solární energii. Toto číslo by přitom mohlo být ještě vyšší, pokud by budovy využily také fasády nebo v oblastech dotčených památkovou ochranou solární střešní tašky,“ uvedl Jiří Beranovský ze společnosti EkoWATT, která analýzu pro Alianci pro energetickou soběstačnost vypracovala.

Jen rodinné a bytové domy mohou vyprodukovat přes 482 gigawatthodin elektrické energie – přitom se počítalo s omezeními, jako je orientace střechy, zastínění nebo neochota vlastníků bytových jednotek ke společné investici. Ohledně otatních typů budov, jako jsou kancelářské, průmyslové a veřejné budovy (např. budovy státních orgánů nebo škol) je třeba vzít v úvahu, že mnohé z nich čekají zásahy spojené s adaptací na změnu klimatu, ať už v podobě zateplení, výměny oken nebo zelených střech. To zvyšuje ještě potenciál pro energetickou soběstačnost.

„Instalování střešních solárů na obytných budovách má smysl a nás ve vedení města těší, že podobné analýzy vznikají. Smysluplný přechod k udržitelné výrobě energie se ale neobejde bez zapojení veřejných budov, kterých máme v hlavním městě nejvíc v republice. Tedy budov města a státních institucí, všech druhů škol, nemocnic, galerií atd. Příkladem může být ZŠ Kunratice, která získala svou vlastní elektrárnu na nevyužité střeše už v roce 2010 a od té doby vyrobí zhruba 55 000 kilowatthodin čisté elektřiny ročně,“ vysvětluje Vít Šimral, radní hlavního města Prahy pro oblast školství.

Komunální energetika v praxi

Koncept komunitní energetiky není nijak nový, má již svoji historii, jejíž kořeny sahají do Skandinávie a zemí západní Evropy. Pro příklady dobré praxe není potřeba chodit daleko, stačí překročit hranice a nahlédnout do Německa či Rakouska, případně o kousek dále, například do Belgie. Německo v roce 2018 poprvé vyprodukovalo více elektřiny z alternativních zdrojů energie než z uhlí. Zhruba polovina těchto zdrojů je přitom ve vlastnictví družstev, kterých je v zemi přes tisíc, nebo jednotlivých občanů. U nás z obnovitelných zdrojů pochází zhruba 14 % celkové energie, přičemž jen necelým 1 % se na tom podílí komunitní energetika.

Asi nejznámějším příkladem komunitní energetiky v ČR – i když nikoli fotovoltaické – je obec Kněžice ve Středočeském kraji. Tato obec je označována jako energeticky soběstačná a získala za to nejedno prestižní ocenění. Stěžejním bodem místní energetiky je bioplynová stanice a dva kotle na biomasu. Bioplynová stanice využívá bioodpad k výrobě tepla a elektřiny. Ročně takto vyrobí okolo 2600 MWh elektřiny, čímž pokryje spotřebu zhruba 90 % obce. V bioplynové stanici se míchají splašky z tamních septiků s kompostem, kejdou a dalšími tekutými zbytky ze zemědělství a potravinářského průmyslu.

O přiměřenosti podpory výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů bude rozhodovat svým nařízením vláda. Takzvané vnitřní výnosové procento (IRR), zjednodušeně výnosnost investice do obnovitelného zdroje během trvání podpory, se bude pohybovat od 8,4 procenta do 10,6 procenta.

Rozhodla tak Poslanecká sněmovna, když tento týden schválila pozměňovací návrh Senátu k novele zákona o podporovaných zdrojích energie. Sněmovna původně přijala vládní návrh, který snižoval podporu až na 6,3 procenta. Senát pak do předlohy přidal i další pozměňovací návrhy. Zákon nyní dostane k podpisu prezident.

Solární asociace v červenci po schválení předlohy ve Sněmovně varovala, že sněmovní verze novely může být pro tisíce firem likvidační. Ministr průmyslu Karel Havlíček v Senátu uvedl, že sněmovní podoba zákona by poškodila úplně všechny.

Celkový roční příspěvek na podporované zdroje loni v Česku podle OTE činil 45,4 miliardy korun, což bylo zhruba stejně jako o rok dřív. Od roku 2006 bylo na podporu POZE v Česku vyplaceno přes 430 miliard korun. Stát loni na dotaci vydal 27 miliard korun, zbytek zaplatili zákazníci ve fakturách za elektřinu. Havlíček již dříve řekl, že jen podpora fotovoltaiky vyjde celkem téměř na 600 miliard korun, zatímco na výrobě elektřiny se podílí jen 2,6 procenty.

Novela také počítá s vyšším zdaněním solárních elektráren. Elektrárny z roku 2009 dosud odvodu nepodléhaly, nově na ně dopadne odvod u výkupní ceny ve výši deseti procent a u zeleného bonusu 11 procent. Elektrárnám uvedeným do provozu v roce 2010 vzrostou odvody na 20 a 21 procent.

Ministr Havlíček již dříve ve Sněmovně řekl, že pokud by u solárních elektráren bylo IRR 8,4 procenta a současně by se o deset procent zvýšila solární daň na projekty z takzvaného solárního boomu, přineslo by to do státního rozpočtu na solární dani čtyři až pět miliard Kč. Na podporu solárních elektráren loni v Česku podle dat Operátora trhu s elektřinou (OTE) šlo 29,1 miliardy korun.

Sněmovna do zákona vložila mimo jiné osvobození elektřiny v dopravě od poplatku na obnovitelné zdroje. Schválila i přechodovou podporu pro teplárny. Podle senátní úpravy by vláda mohla jako začátek období, za které se podpora poskytne, stanovit letošní 1. leden. Senátní verze obsahuje i provozní podporu solárních elektráren. Umožní státu, aby podle svého rozhodnutí vyhlásil aukci na výkup elektřiny z fotovoltaických zdrojů. Bude záležet na úvaze vlády. Návrh již dříve přivítalo Hnutí Duha a ocenil to i Svaz moderní energetiky. Senátní verze zavádí i podporu malých vodních elektráren modernizovaných v období po povodních v roce 2002 do konce roku 2005. Právo na podporu bude trvat po dobu 30 let od jejich modernizace.

Senát do zákona vložil i pozměňovací návrh, který připravilo ministerstvo průmyslu a který do zákona zavádí evropskou směrnici z roku 2018 o podpoře využívání energie z obnovitelných zdrojů v dopravě, takzvanou RED 2. Již ve Sněmovně o tomto návrhu hlasovali poslanci, ale neschválili ho. Senátem schválený návrh neobsahuje zvýšení podílu biosložky v benzinu. Ve Sněmovně tento návrh předložen byl, poslanci ho ale odmítli.

Havlíček pokládá zákon za klíčový. Podle něj umožní udělat jednou provždy tlustou čáru za systémem fotovoltaiky vybudované v letech 2009 a 2010. Před poslanci řekl, že senátní verze dává určitou možnost těm, kteří férově investovali do fotovoltaiky, aby mohli dále fungovat. „A současně se dává prostor proto, abychom podpořili moderní zdroje,“ konstatoval. Pokud by se to nepodařilo, nemohl by stát od příštího roku účinně podpořit tuzemské teplárenství.

Frances Arnoldová je sice vystudovaná letecká inženýrka, svou Nobelovu cenu v roce 2018 ovšem získala v oboru poměrně vzdáleném, v chemii. Nobelův výbor ji – a dva její kolegy a zároveň vědecké soupeře – ocenil za obrazně řečeno zkrocení evoluce pro potřeby vědy.

Podařilo se jí přijít se systémem pro „evoluci“ lepších enzymů. Enzymy jsou katalyzátory chemických reakcí v buňce, a tak mají celou řadu využití v chemii či medicíně. Bohužel naše znalosti nejsou takové, abychom dokázali vytvořit nový, účinný enzym „na přání“. Arnoldová (za přispění řady dalších kolegů, na které se nedostalo) přišla s metodou řízení evoluce podle přání člověka.

Vytvořila laboratorní obdobu přirozeného výběru, ve kterém imperativ „přežij do další generace“ nahradil lidský příkaz, například „rychle se navaž na látku X“. Na to navazuje postup pro napodobení mutačního procesu, který umožňuje rychle měnit podobu dané chemické látky („mutace“) a rychle ověřovat jejich účinnost. A to vše – na rozdíl od evoluce – v časových měřítkách blízkých člověku. Dnes lze s pomocí řízené evoluce vyrábět nejen účinnější enzymy, než jsou ty přírodní, ale i enzymy, které umožňují v přírodě nedosažitelných reakcí.

Metodu používají vědci i průmysl, a třeba výrobu řady léčiv si bez ní dnes nelze představit. Arnoldová konzistentně tvrdí, že od začátku si byla jistá tím, že její výzkum je skutečně převratný. „Jen mi 20 let trvalo, než jsem o tom přesvědčila zbytek světa,“ řekla novinářům po udělení ceny.

Cesta ke světlu

My se ovšem věnujme tomu, co Arnoldová dělá dnes – a co by tedy teoreticky mohlo být zajímavé za dalších 20 let. Je vedoucí vlastní velké laboratoře na Kalifornské univerzitě, takže její záběr je samozřejmě širší (spoustu práce za ni udělají jiní). Jedno téma se ovšem v každém případě v její práci vrací – a to je využití solární energie. Na pohled nejde o žádnou technologickou novinku, koneckonců fotovoltaika a její využití v energetice je jedním z největších témat posledního desetiletí v oboru. Arnoldová ale má zamířeno na jiný cíl: fotosyntézu.

Oprašme školní znalosti: rostliny při fotosyntéze s pomocí slunečního záření štěpí vodu na kyslík, elektrony a nabité vodíkové ionty (protony). Protony a elektrony se pak slučují s oxidem uhličitým a vytvářejí cukr glukózu. Ta se pak v rostlině ukládá v podobě škrobu a celulózy, což jsou jednoduše molekuly glukózy s dlouhým řetězcem (takzvané polysacharidy), které slouží jako zdroj energie pro rostlinu i materiál pro její další růst. Nu, a „odpad“ z procesu, tedy kyslík, dává přežít nám i dalším tvorům.

Fotosyntéza není nijak efektivní proces. Maximální teoretická čistá účinnost (po odečtení veškerých respiračních ztrát) činí zhruba 4 % – rostlina tedy v ideálním případě může k vytvoření cukrů využít jen každý 25. foton, který na její listy dopadne.

V průměru je to ještě podstatně méně, protože takto intenzivní může být proces pouze po krátkou dobu a za předpokladu dostatku vody a živin. Zavlažované a hnojené plodiny mohou během vegetačního období dosáhnout v průměru 2% účinnosti a nejproduktivnější lesy mírného a tropického pásu se blíží průměrné účinnosti 1,5 %. Globální kontinentální průměr činí pouze 0,33 %.

A protože oceánský plankton mění na biomasu méně než 0,1 % dopadajícího záření, průměr za celou biosféru činí tedy ani ne 0,2 %. Takže ne každý 25., ale zhruba každý 500. foton je skutečně využit k růstu rostliny.

Právě to je důvod, proč biopaliva nejsou a v dohledné době rozhodně nebudou vhodnou alternativou k jiným používaným palivům – vyprodukují na plochu příliš málo energie. Proti tomu využití fotovoltaiky nabízí v praktických podmínkách účinnosti kolem 15 % a v blízké budoucnosti ještě o něco více. Tak proč ztrácet čas s fotosyntézou?

Co vlastně chceme

Odpověď je asi většině čtenářů jasná: fotosyntéza slouží k produkci energie připravené k uložení. Z fotovoltaiky sice dokážeme dnes již poměrně levně vyrábět elektřinu připravenou k okamžité spotřebě, ale problém jejího skladování je stále nevyřešený – přesněji řečeno, řešení jsou zatím pro řadu aplikací příliš drahá. Samozřejmě, proces by se musel trochu změnit; glukózy prostě tolik nepotřebujeme.

Frances Arnoldová před počátkem své vědecké dráhy (foto Frances Arnoldová/Nobelprize.org)
Frances Arnoldová před počátkem své vědecké dráhy (foto Frances Arnoldová/Nobelprize.org)

Dobrou zprávou je, že již dnes víme o oblastech, ve kterých bychom účinnost přírodního procesu mohli naopak poměrně jednoduše překonat. Jednou možností je využití nanočástic s extrémně velikým povrchem k zachycování dopadajícího světla. Plocha takového materiálu může být na mikroskopické úrovni podstatně větší než u listu. Na pohled to sice není vidět, ale dnes dokážeme navrhovat materiály, jejichž povrch představuje pro světlo velmi účinnou past.

Nevyřešené problémy ovšem stále převažují. Největší a nejdůležitější výzva spadá do odborného ranku Frances Arnoldové. Její specialitou je vývoj nových enzymů, tedy katalyzátorů chemických reakcí v těle. A přesně v nich spočívá hlavní nevýhoda laboratorních „umělých listů“. Je zapotřebí vyvinout levnější, odolnější a také účinnější materiály, aby se vůbec dalo uvažovat o jejich nasazení v praxi.

Otevřenou otázkou je i to, který způsob využití získané energie je vlastně pro naše potřeby nejlepší. Bude výhodnější pracovat na lepších katalyzátorech pro proces sluneční katalýzy vody, tedy její rozklad na kyslík a vodík, který by pak mohl sloužit jako zdroj energie? Nebo bude lepší udělat ještě o krok více a rovnou v rámci jednoho procesu vytvářet uhlovodíková paliva, tedy v podstatě ekvivalent ropy? Šlo by patrně o jednodušší molekuly s kratšími řetězci, které se snáze vytvářejí, ale také pak lépe zpracovávají a spalují.

První postup je přece jen jednodušší, a zdá se nejsnáze dosažitelný. Pokud to ovšem dovolí historie naší energetiky: současná infrastruktura totiž není na příchod vodíku připravena. „Dnes si s ním můžete maximálně nafouknout balónek,“ zavtipkoval před několika lety poněkud hořce Daniel Nocera, který se na slavném americkém MIT věnoval právě vývoji umělé fotosyntézy. Vyrobil tehdy v laboratoři „křemíkový list“ (křemíkovou oplatku s katalyzátorem), který za ideálních podmínek měl účinnosti kolem 10 %. Navíc s využitím ne úplně drahých materiálů.

Druhá generace

Což je vše slibné, ale systém trpěl celou řadou neduhů, které nešlo jednoduše vyřešit. A jak se Nocera brzy přesvědčil, sehnat na podobný program peníze je těžké. Jeho start-up se rychle přeorientoval na vývoj průtokových baterií, a pak se ho teprve podařilo prodat společnosti Lockheed Martin.

Nocera se zatím svého nápadu nevzdal a v Indii pracuje na další generaci systému. Ta propojuje upravenou verzi jeho křemíkového listu s geneticky upravenou verzí bakterie živící se vodíkem (jak vidno, i vědci uznávají, že evoluce je v mnoha ohledech dále než jejich poznání). Bakterie se tedy živí vodíkem vznikajícím z článku a díky genetické úpravě produkují nejen biomasu, ale také alkoholy. Účinnost byla znovu kolem deseti procent, a tak zhruba o řád vyšší než u běžných rostlin.

První laboratorní prototyp "umělého listu" připravený na MIT na přelomu první a druhé deskády 21. století (foto A.Nocera/MIT)
První laboratorní prototyp “umělého listu” připravený na MIT na přelomu první a druhé deskády 21. století (foto A.Nocera/MIT)

Nocera tentokrát zkouší jinou strategii a snaží se projekt prosadit v Indii, která má méně rozvinutou energetickou infrastrukturu. To znamená, že je do ní méně investováno a nabízí se příležitost vyzkoušet nezavedené postupy. V tomto případě by to mohla být výroba biopaliv ve speciálních tancích, například pro vozidla v odlehlejších koutech rozvojových zemí.

Ale na úspěch projektu bychom rozhodně neradili v tuto chvíli nikomu sázet. Všichni odborníci se vzácně shodují na tom, že v ceně nebude moci „umělá fotosyntéze“ fosilním palivům konkurovat. Není tedy příliš mnoho důvodů investovat ani do vývoje, ani do rozvoje. Arnoldová a Nocera jistě mohou přijít na spoustu zajímavých řešení, ale bez finanční injekce se dále nepohnou. A v takovém případě tedy ani 20 let nebude na přesvědčení zbytku světa stačit.

To neznamená, že výzkum je marný. Na výrobu paliva mohou být tyto systémy příliš drahé. Ovšem lepší katalyzátory mohou najít užití v oborech s výrazně větší marží, například v chemickém či farmaceutickém průmyslu. Kouzlo snu o „umělém listu“ spočívá v tom, že inspiruje. O mnoho více bychom od něj asi v blízké době čekat neměli.

Fotovoltaický efekt feroelektrických krystalů lze zvýšit až tisícinásobně, pokud jsou v krystalické mřížce pravidelně uspořádány tři různé materiály. Objevil to tým vědců z Univerzity Martina Luthera (MLU) v Halle-Wittenbergu, kterému se podařilo střídavě navrstvit krystalické vrstvy titaničitanu barnatého, titaničitanu strontnatého a titaničitanu vápenatého. Překvapivý objev, o němž němečtí vědci informovali v odborném časopise Science Advances, by v budoucnu mohl výrazně zvýšit účinnost solárních článků.

Většina současných solárních článků funguje na bázi křemíku, jejich účinnost je však poměrně omezená. Tento fakt přivedl vědce ke zkoumání nových materiálů, jako jsou feroelektrika, k nimž patří například titaničitan barnatý, směsný oxid baria a titanu.

„Feroelektrický znamená, že materiál odděluje kladné a záporné náboje,“ vysvětluje fyzik Akash Bhatnagar z Centra pro inovační kompetence SiLi-nano při MLU základní pojmy. „Oddělení náboje vede k asymetrické struktuře, která umožňuje vytvářet elektřinu ze světla,“ dále upřesňuje Bhatnagar. Na rozdíl od křemíku však nepotřebují feroelektrické krystaly k vytvoření fotovoltaického efektu takzvaný PN přechod, jinými slovy žádné pozitivně a negativně nabité vrstvy. Díky tomu je tak výroba solárních panelů mnohem snazší.

Čistý titaničitan barnatý však neabsorbuje mnoho slunečního světla, a proto vytváří poměrně nízký fotoproud. Nejnovější výzkum ukázal, že kombinace extrémně tenkých vrstev různých materiálů výrazně zvyšuje schopnost zachytávat sluneční energii. „Důležité je, že se feroelektrický materiál střídá s paraelektrickým materiálem. Ačkoli paraelektrický materiál nemá oddělené náboje, může se za určitých podmínek stát feroelektrickým, například při nízkých teplotách nebo když je jeho chemická struktura mírně upravena,“ vysvětluje Bhatnagar.

Bhatnagarův výzkumný tým zjistil, že fotovoltaický efekt je výrazně posílen, pokud se feroelektrická vrstva střídá nikoli pouze s jednou, ale se dvěma různými paraelektrickými vrstvami. Yeseul Yun, který je na MLU doktorandem a hlavním autorem studie, popisuje: „Titaničitan barnatý jsme vložili mezi titaničitan strontnatý a titaničitan vápenatý. Dosáhli jsme toho odpařením krystalů za pomoci vysoce výkonného laseru a jejich opětovným nanesením na nosné substráty. Výsledkem byl materiál skládající se z 500 vrstev o celkové tloušťce přibližně 200 nanometrů.“

Při provádění fotoelektrických měření byl nový materiál ozářen laserovým světlem. Výsledek těchto pokusů překvapil i samotné vědce: v porovnání s čistým titaničitanem barnatým podobné tloušťky byl proud až tisíckrát silnější, a to navzdory skutečnosti, že podíl titaničitanu barnatého jako hlavní fotoelektrické složky byl snížen téměř o dvě třetiny. „Interakce mezi vrstvami mřížky zřejmě vede k mnohem vyšší permitivitě. Jinými slovy: elektrony jsou schopny díky buzení světelnými fotony proudit mnohem snadněji,“ říká Akash Bhatnagar. Měření také ukázala, že tento efekt je velmi robustní: zůstal téměř konstantní po dobu šesti měsíců.

Vědci nyní plánují pokračovat ve výzkumu, aby zjistili, co přesně způsobuje takto mimořádný fotoelektrický efekt. Akash Bhatnagar je přesvědčen, že potenciál, který nový výzkum ukázal, bude možné využít v praktických aplikacích, především při konstrukci solárních panelů. „Struktura vrstev vykazuje ve všech teplotních rozsazích vyšší energetický zisk než čistá feroelektrika. Krystaly jsou také výrazně odolnější a nevyžadují žádné speciální balení,“ dodal.

Nejen čeští turisté v posledních letech objevují ve stále větších počtech do nedávna z pochopitelných důvodů opomíjenou Albánii. Pokud tam letos zamíříte i vy, můžete se ovšem podívat na jednu technickou zvláštnost, kterou ani v Česku, ani jinde ve střední Evropě neuvidíte.

Evropský výrobce obnovitelné energie Statkraft totiž ve spolupráci s norským dodavatelem Ocean Sun právě v Albánii zahájil komerční provoz své první plovoucí solární elektrárny.

Zařízení je umístěno na vodní nádrži Banja, kde společnost Statkraft provozuje svou vodní elektrárnu Banja o výkonu 72 MW. Po úspěšném dokončení první plovoucí solární jednotky a připojení k síti nyní elektrárna vyrábí obnovitelnou energii a dodává ji do albánské národní elektrické sítě.

První jednotka sestávající z 1 536 solárních panelů, které mají dohromady instalovaný výkon 0,5 MWp z plochy téměř 4 000 metrů čtverečních.

Součástí projektu je dalších 160 stejných panelů na souši, jejich výkon se bude s těmi plovoucími během provozu nadále porovnávat. Očekává se, že projekt bude v druhé polovině roku 2021 pokračovat druhou realizační fází, v jejímž rámci budou instalovány další tři plovoucí jednotky s celkovým dodatečným výkonem 1,5 MWp.

Projekt využívá patentovanou membránovou technologii společnosti Ocean Sun. Solární moduly jsou namontovány na hydroelastických membránách, které údajně nabízejí proti jiným řešením výhody v ceně i výkonu

Technologie je určena pouze pro relativně dobře chráněné a klidné vodní plochy, jako jsou jezera, fjordy ńebo vodní nádrže. Patentovaný systém se skládá z plovoucí platformy ve tvaru disku ukotvené ke dnu pomocí čtyř kotevních bodů a dvanácti lan.

Design je do značné míry inspirován norskými zkušenostmi s aquakulturou, tedy velkochovem ryb v moři. “Rozdíl oproti rybí farmě spočívá v tom, že pod kruhem nejsou žádné klece pro ryby, takže hmotnosti systému je soustředěna na hladině, kde jsou rozmístěny moduly,” řekl před časem pro web PV-Magazine šéf firmy Sun Ocean Børge Bjørneklett.

Každá jednotka se skládá z plovoucího prstence potaženého tenkou membránou z polyetylenu s vysokou hustotou (HDPE). Přestože je membrána silná jen několik milimetrů, snadno unese jak váhu solárních panelů, tak váhu personálu provádějícího instalaci nebo údržbu.

Díky tomu, že membrána je tak tenká, mohou být panely podle společnosti mohou účinně chladit od vody z vodní plochy pod nimi. To by logicky mělo zvyšovat účinnost panelů především v parných dnech.

Šéf společnosti Ocean Sun neuvedl podrobnosti o chemickém složení použitého materiálu, který označil za umělý polymer. Uvedl, že membrána by mohla pojmout přibližně 600 kW výrobní kapacity fotovoltaického modulu, přičemž velikostní limit závisí na tom, že jedna membrána zabere celý 40stopý kontejner a větší membrány zatím nelze do zámoří přepravovat. “Když vyvíjíme projekty o velikosti megawattů, jsou rozděleny na dílčí jednotky o výkonu 600 kW, přičemž každou jednotku představuje jeden vztlakový kruh,” řekl Bjørneklett.

Výhody nejen pro Albánii

Tyto a další výhody se zatím v podstatě jen ověřují. Sea Ocean má na svém kontě jen několik málo instalací. Albánská by mohla být v mnoha ohledech zlomová, protože bude na dosah dalším potenciálním evropským zákazníkům a bude již pracovat v komerčním režimu.

“S velkým potěšením zahajujeme komerční provoz nového vlajkového plovákového zařízení Ocean Sun v nádrži Banja společnosti Statkraft. Je to důkazem bezpečné, jednoduché a rychlé metodiky výstavby. Solární panely se nám podařilo instalovat rekordní rychlostí… Těšíme se na druhou etapu projektu a na to, že budeme moci prokázat vysoký výkon našeho řešení,” prohlásil k zahájení provozu albánské instalace Bjørneklett.

Opakovaný důraz na rychlost výstavby není samozřejmě náhodný. Plovoucí elektrárny (alespoň na jiných než rekreačních vodních plochách) by měly mít velikou výhodu právě v tom, že nikomu nevadí. I když vhodných vodních ploch není k dispozici dost, rozhodně ne dost na to, aby pokryly evropskou spotřebu elektřiny, mělo by se na nich dát investovat relatvině snadno a rychle. Alespoň v to tedy investoři zatím nemají důvod nevěřit.

Podle společnosti Statkraft má Albánie jeden z nejvyšších podílů obnovitelné energie v jihovýchodní Evropě. Největší podíl na výrobě elektřiny v Albánii mají vodní elektrárny, které představují přibližně 95 % instalovaného výkonu. Kromě toho má Albánie jeden z nejvyšších počtů slunečních hodin v roce v Evropě a země tak má velký potenciál pro rozvoj solární energie, která se může poměrně vhodně doplňovat se stávajícími vodními elektrárnami.

V Česku v následujících letech násobně přibude fotovoltaických elektráren, Česko prý dokonce čeká v tomto směru “revoluce”. Ministr životního prostředí Richard Brabec (ANO) na tiskové konference 31. května řekl, že Modernizační fond by mohl do roku 2030 zvýšit jejich instalovaný výkon v ČR ze současných 2,2 gigawattu na sedm až 14 gigawattů (GW).

Přesněji bude záležet na ceně emisních povolenek, z nichž plynou do zmíněného Modernizačního fondu prostředky. Fond má přispět k přechodu tuzemské energetiky na ekologické zdroje, celkem do roku 2030 nabídne minimálně 150 miliard korun (a to ještě nejde o jediné prostředky, které na obnovitelné zdroje v Česku budou určeny). A možná více, pokud se udrží současné vysoké ceny povolenek, či budou ještě stoupat.

Brabec řekl, že rekordní ceny emisních povolenek naznačují, že uvolněná částka by ve finále mohla být téměř dvojnásobná. Uhelné elektrárny nyní mají v Česku podle dat Energetického regulačního úřadu instalovaný výkon asi deset GW, jaderné 4,3 GW.

Brabec informoval, že na výstavbu nových fotovoltaických elektráren půjde v prvních výzvách z Modernizačního fondu určených pro ně 4,5 miliardy korun, ministerstvo životního prostředí navíc plánuje peníze postupně přidávat. „Podpora bude čistě investiční, proto na rozdíl od solárního boomu v roce 2009 podpořené instalace žádným způsobem nezatíží státní rozpočet provozní podporou. V předregistračních výzvách jsme obdrželi přes 9000 projektových záměrů a 90 procent z nich se týká právě fotovoltaiky. Takže čekáme opravdu velký zájem a jsem zvědavý, kolik projektů se do ostrých výzev nakonec přihlásí,“ řekl. Na rozvoj obnovitelných zdrojů půjde podle něj půjde podstatná část peněz z Modernizačního fondu, a to téměř 40 procent. „Jsme na prahu revoluce,“ dodal Brabec.

Už před měsícem MŽP a Státní fond životního prostředí ČR (SFŽP ČR) vyhlásily první dvě ostré výzvy na 6,4 miliardy korun z Modernizačního fondu pro teplárny, nyní je doplní dvě pro fotovoltaické elektrárny. Miliardu korun si rozdělí v průběžné nárokové výzvě projekty s instalovaným výkonem elektrické energie do jednoho megawattu (MWp), dalších 3,5 miliardy Kč je připraveno pro větší elektrárny s výkonem nad jeden MWp, které se mohou hlásit do jednokolové soutěžní výzvy. V závislosti na velikosti podniku a typu instalace elektrárny mohou zájemci dosáhnout na dotaci ve výši až poloviny celkových výdajů na projekt.

Elektronický příjem žádostí bude v obou výzvách zahájen v poledne 12. července prostřednictvím informačního systému AIS SFŽP ČR. Žádosti mohou podávat všichni zájemci, kteří se už dříve zapojili do předregistrační výzvy. V případě průběžné výzvy pro malé projekty bude možné žádosti podávat do 15. listopadu, soutěžní výzva pro velké projekty bude uzavřena 29. října. Díky těmto prvním výzvám by mělo být postaveno asi 230 menších a zhruba 45 větších projektů.

Předseda Komory obnovitelných zdrojů energie Štěpán Chalupa na dnešní tiskové konferenci uvedl, že asociace vítá a podporuje důraz na rozvoj malých a středních lokálních fotovoltaik. Pro rozvoj obnovitelných zdrojů je podle něj klíčová novela zákona o podporovaných zdrojích energie, která je stále ve Sněmovně. „Pokud zákon nebude schválen touto Sněmovnou, další vláda přípravou a schvalováním nového zákona ztratí další dva až tři roky,“ dodal.

Ekologické Hnutí Duha oznámilo, že od června spouští web venkovvbaliku.cz, kde bude starostům a obcím nabízet pomoc s vyřízením dotací z Modernizačního fondu. „Města a obce teď mají jedinečnou příležitost, jak ušetřit za elektřinu ve školách nebo úřadech. Sestavit projekt, aby vyhovoval podmínkám otevřené výzvy, ale nebude úplně snadné. Každému, kdo chce stihnout podat žádost dříve, než prostředky dojdou, nabízíme pomoc,“ řekl dnes expert hnutí na dotace v energetice Ondřej Pašek.

Vicepremiér a ministr průmyslu a obchodu Karel Havlíček (za ANO) minulý týden uvedl, že nové obnovitelné zdroje budou mít v nejbližších sedmi letech z evropských fondů typu Modernizačního fondu a Plánu obnovy k dispozici kolem 100 miliard korun. V Česku podle něj neexistuje podporovanější zdroj než právě obnovitelné zdroje. Důvodem je především podpora v souvislosti s takzvaným solárním boomem před více než deseti lety.

Celkové náklady na takzvané podporované zdroje energie (POZE) v posledních letech každoročně činí přes 40 miliard korun. Předloni to bylo 45,4 miliardy Kč, solární elektrárny obdržely 29,1 miliardy korun. Od roku 2006 bylo na podporu POZE v Česku vyplaceno přes 385 miliard korun. Vyplácení podpory pro solární elektrárny dlouhodobě kritizuje prezident Miloš Zeman.

Peníze z Modernizačního fondu bude možné čerpat na škálu projektů – od modernizace veřejného osvětlení, pořízení elektrobusů, energetických úspor v budovách i průmyslu až po výstavbu fotovoltaických či větrných elektráren. Na peníze z fondu cílí mimo jiné polostátní společnost ČEZ. Firma nedávno oznámila, že plánuje do roku 2030 vybudovat obnovitelné zdroje o výkonu šest GW, převážně fotovoltaické elektrárny v ČR. Jen do solárů chce skupina investovat až 90 miliard Kč, řekl minulý týden SeznamZprávám místopředseda představenstva ČEZ Pavel Cyrani.

Olga Malinkiewiczová slyšela o perovskitech poprvé v dubnu 2013. Polka, která v té době byla Ph.D. studentkou na univerzitě ve španělské Valencii, nemohla uvěřit, že o materiálech, ze kterých jde jednoduše v laboratoři vyrábět fotovoltaické články s poměrně slušnou účinností, nikdy předtím neslyšela. Podle toho, co se právě dozvěděla, by mělo stačit smíchat několik jednoduchých solí…

„Nemohla jsem uvěřit, že by to bylo tak jednoduché,“ řekla s ročním odstupem časopisu Nature. V té době už její malý – a nakonec úspěšný – experiment přerostl v něco mnohem většího. V roce 2014 získala evropskou cenu za inovace ve studentské kategorii. V oceněném projektu svůj „solný“ článek připravila na ohebné plastové podložce a vyrobila tak funkční ohebný fotovoltaický článek.

Po příští týdny a měsíce její telefon údajně téměř nepřestal zvonit. Jeden investor za druhým se jí ptal, zda založí vlastní firmu a zda se na tom mohou podílet. V květnu 2014 tehdy 31letá doktorandka (Ph.D. titul ještě nedokončila) tlaku „podlehla“ a založila společnost Saule Technologies.

Perovskitové články společnosti Saule Technologies mají vynikat průhledností a flexibilitouc (kredit Saule Technologies )
Perovskitové články společnosti Saule Technologies mají vynikat průhledností a flexibilitouc (kredit Saule Technologies )

Lukraktivní návrat domů

Vrátila se do Polska, pronajala si laboratoř v technologickém parku ve Wroclavi a odmítla nabídku na odprodej 10procentního podílu ve firmě za milion euro. Zřejmě dobře udělala, protože podle neoficiálních informací, které firma sama nikdy nepotvrdila, nakonec od nejmenovaného japonského investora dostala za podíl ve firmě zhruba pět milionů euro.

Jízda Saule Technologie se od té doby nezastavila. Společnost zatím stále nic nevyrábí, ale investoři i možní zákazníci ji berou velmi vážně. Chce se soustředit na fotovoltaické panely pro zvláštní použití, například do oken a na fasády budov. Nejde tedy o tradiční pevné deskové články, ale v podstatě víceméně průhledné „fólie“, které by se měly připevnit na připravené povrchy, jako jsou okna či fasády.

Jejich hlavní výhodou má být snadná výroba, která probíha de facto pouze tiskem:

Saule Technologies prodala výhradní licenci na svou technologii firmě Skanska a realizovala malý pilotní projekt na fasádě kancelářské budovy ve Varšavě. Firma spustila také vlastní prototypovou linku na výrobu větších ověřovacích sérií. A zatím údajně stále platí, že v průběhu roku 2021 by se měla pomalu začít rozjíždět výroba.

Mladá technologie

Stojí asi za připomenutí, že popularita perovskitů není vlastně o mnoho staršího data než úspěch Olgy Malinkiewiczové. Perovskity sice zná lidstvo zhruba 200 let, ale teprve v roce 2009 z nich japonští vědci (a údajně spíše jen tak ze zvědavosti) vytvořili solární článek. V něm jeden perovskit sloužil jako barvivo, tedy materiál, který pohlcuje světlo dopadající na článek. Měl mizernou účinnost, jen 3,5 procenta, a dokonce se vědcům ztrácel pod rukama. V článku byl použit kapalný elektrolyt, který postupně rozpouštěl materiál článků. Z laického pohledu to ubohý výsledek, vědce ale zaujal.

Proč? Protože základní materiál použitý pro článek byl zajímavě levný. Perovskity jsou sloučenin halogenů s kovem (jako první byly popsány sloučeniny s olovem), které sice nemají téměř žádné prakticky využitelné vlastnosti, ale dají se v principu lze vyrábět levně a ve velkých množství. Už autory prvních článků napadlo, že podobné články by se daly výrbět sítotiskem, tedy podobně jako se tisknou například nálepky. Bylo ovšem jasné, že vědce čeká ještě spousta práce. Materiáloví odborníci nimi mělo museli najít levné sloučeniny s vhodnými vlastnostmi, které by se daly vyrábět výrazně levněji než „čistý“ křemík.

Postupně se “perovsktiový vlak rozjel”. V srpnu roku 2012 vytvořil tým ze švýcarského Lausanne články s perovskitem s účinnosti necelých 10 procent. V červenci roku 2013 pak rekord posunuli na 15 procent. V té době vystoupil do popředí „perovsktitové scény“ jistý Henry Snaith z Oxfordské univerzity, budoucí spoluzakladatel firmy Oxford PV. Snaith představil v časopise Science první perovskitový článek, který nepotřebuje kapalný elektrolyt. Články obsahující kapalinu jsou totiž velmi nepraktické, na slunci by mohly například velmi snadno praskat.

Perovskitový článek polsk firmy Saule Technologies(foto Saule Technologies)
Perovskitový článek polsk firmy Saule Technologies(foto Saule Technologies)

Snaith do výzkumu nastoupil s velkým nadšením. Již před lety veřejně prohlásil, že podle něj nebude v brzké době problém s pomocí perovskitů postavit články s účinností zhruba 20 až 25 procent. Nemyslel tím články čistě perovsktitové, ale články s několika vrstvami „vyladěnými“ pro co nejlepší absorpci různých částí slunečního spektra, které by mohly umožnit rychlé zvýšení účinnosti.

Velkou slabinou technologie byla nízká odolnost proti vlhkosti. Některé perovskity, se kterými vědci experimentovaly, se dokonce rozpouštěly tak rychle, že se je po výrobě nepodařilo ani řádně změřit. Jiné se postupně rozkládaly už na světle, což je pro fotovoltaický materiál nepříjemný handicap. Zastánci technologie dnes tvrdí, že se problémy s trvanlivostí zveličují, a díky rokům vývoje je situace jiná. Články některých výrobců už prošly běžnými mezinárodními testy odolnosti a trvanlivosti (tj. IEC 61215), tedy testy „zrychleného stárnutí“. Automaticky to však neznamená, že by v běžných podmínkách měly fungovat zhruba stejně dlouho jako křemíkové panely, od kterých se dnes očekává životnost zhruba 25 let. Řádově roky by však fungovat měly. 

Dalším problémem byl byl to obsah jedovatých látek v článku, konkrétně olova. Není ho mnoho (u článků Oxford PV by měl být údajně zhruba 0,3 gramu na metr čtvereční). Není to tedy překážku závažnou, z legislativního hlediska (a tedy i z pohledu uživatele) by mohlo jít o problém především při vyřazování panelů z provozu.

Fotovoltaika je z hlediska svého celkového potenciálu nejslibnější obnovitelný zdrojů vůbec. V posledních dvou desetiletích se postupně potenciálu přibližuje – a to z jednoho jednoduchého důvodu: protože klesla její cena. Od roku 2000 činí pokles ceny více než 80 procent, uvedla v loňském roce Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje (IRENA).

Do značné míry je díky křemíku. Ten dnes je základem prakticky všech vyráběných panelů s výjimkou některých okrajových způsobů využití (například pro družice). Věda zná v principu vhodnější a účinnější materiály, žádný z nich však tehdy tak levný, tak dobře známý a dobře prozkoumaný jako křemík. Výrobci křemíkových panelů se tak mohli opřít o dlouhá léta vědeckých i praktických zkušeností. I díky tomu se velkovýroba mohla těchto panelů rychle rozběhnout, a ceny tedy mohly rychle klesat. Pomalu je ovšem čas na náhradu.

Stará novinka

Velmi slibný nástupce se zrodil v roce 2009. Japonští vědci spíše jen tak ze zvědavosti vytvořili solární článek, ve kterém perovskit sloužil jako barvivo, tedy materiál, který pohlcuje světlo dopadající na článek. Měl mizernou účinnost, jen 3,5 procenta, a dokonce se vědcům ztrácel pod rukama. V článku byl použit kapalný elektrolyt, který postupně rozpouštěl materiál článků. Z laického pohledu to ubohý výsledek, vědce ale zaujal.

Proč? Protože základní materiál použitý pro článek byl zajímavě levný. Jednalo se o sloučeninu patří mezi tzv. perovskity. To je skupina sloučenin halogenů s kovem (jako první byly popsány sloučeniny s olovem), které lidstvo zná téměř 200 let. Mají sice nepraktické vlastnosti, ale jde o materiály, které v principu lze vyrábět levně a ve velkých množství. Už autory prvních článků napadlo, že podobné články by se daly výrbět sítotiskem, tedy podobně jako se tisknou například nálepky.

Bylo ovšem jasné, že vědce čeká ještě spousta práce. Perovskitů je celá řada. Materiáloví odborníci nimi mělo museli najít levné sloučeniny s vhodnými vlastnostmi, které by se daly vyrábět výrazně levněji než „čistý“ křemík.

Ukázka perovsktiu
Ukázka perovsktiu. V mřížce tvořené olovem a halogenem (v tomto případě chlórem či bromem) je uvězněna skupina CH3NH3+ (foto: Christopher Eames et al.)

Postupně se “perovsktiový vlak rozjel”. V srpnu roku 2012 vytvořil tým ze švýcarského Lausanne články s perovskitem s účinnosti necelých 10 procent. V červenci roku 2013 pak rekord posunuli na 15 procent. V té době vystoupil do popředí „perovsktitové scény“ jistý Henry Snaith z Oxfordské univerzity, budoucí spoluzakladatel firmy Oxford PV. Snaith představil v časopise Science první perovskitový článek, který nepotřebuje kapalný elektrolyt. Články obsahující kapalinu jsou totiž velmi nepraktické, na slunci by mohly například velmi snadno praskat.

Snaith do výzkumu nastoupil s velkým nadšením. Již před lety veřejně prohlásil, že podle něj nebude v brzké době problém s pomocí perovskitů postavit články s účinností zhruba 20 až 25 procent. Nemyslel tím články čistě perovsktitové, ale články s několika vrstvami „vyladěnými“ pro co nejlepší absorpci různých částí slunečního spektra, které by mohly umožnit rychlé zvýšení účinnosti.

Jen když nebude pršet…

Nikdo příliš nepochyboval, že perovskity by mělo být možné vyrábět levně. Jejich největší slabinou byla ovšem od začátku již zmíněná voda. Některé vhodné látky byly velmi nestabilní i za nízké vlhkosti. Někdy se dokonce rozpouštěly tak rychle, že se je po výrobě nepodařilo ani řádně změřit. Jiné se postupně rozkládaly už na světle, což je pro fotovoltaický materiál nepříjemný handicap.

Zastánci technologie tvrdí, že se problémy s trvanlivostí zveličují, a díky rokům vývoje je situace jiná. Články některých výrobců už prošly běžnými mezinárodními testy odolnosti a trvanlivosti (tj. IEC 61215), tedy testy „zrychleného stárnutí“. Automaticky to však neznamená, že by v běžných podmínkách měly fungovat zhruba stejně dlouho jako křemíkové panely, od kterých se dnes očekává životnost zhruba 25 let. Řádově roky by však fungovat měly. 

Firmě s oxfordským rodokmenem se ovšem evidentně nepodařilo vyřešit jiný problém, a to obsah jedovatých látek v článku, konkrétně olova. Není ho mnoho (údajně zhruba 0,3 gramu na metr čtvereční), ale i když si těžko představit, že v takovém množství by mohly panely způsobit nějakou ekologickou katastrofu, z legislativního hlediska (a tedy i z pohledu uživatele) by mohlo jít o problém především při vyřazování panelů z provozu.

Na světě je již několik firem, které chtějí perovskitové články zkoušet v praxi, pričemž v čele pelotonu je právě Oxford PV. Během několika málo let bychom tedy měli nejen z výsledků jejich měření, ale také z jejich finančních výkazů poznat, zda se křemík opravdu může na své pozici fotovoltaické jedničky začít cítit ohrožený.

V Česku se chystá nová vlna dotací do obnovitelných zdrojů (OZE). V příštích letech tedy můžeme v Česku očekávat jejich rozvoj. Ale které zdroje se nejspíše v Česku uchytí?

Ani voda, ani vítr

Začněme via negativa: celou řadu OZE boom nečeká. Například potenciál malých vodních elektráren je z velké části vyčerpán. Dnešní instalovaný výkon 1093 MW se v příštích letech podle odhadů bude zvyšovat jen zhruba o 1 až 2 MW ročně. Jde tedy o zhruba o jednotky, maximálně nízké desítky instalací ročně. Pro představu, v roce 2020 byla loni byla v Česku uvedena do provozu jedna malá vodní elektrárna na horním toku Vltavy s instalovaným výkonem 240 kW.

Větrné elektrárny mají „na papíře“ podstatně větší potenciál, skutečnost je zcela odlišná. V roce 2020 například nevznikla v Česku ani jedna jediná větrná elektrárna. Hlavní příčina je přitom v administrativě spojené se stavbou tohoto typu zdroje. „Příprava projektu větrné elektrárny trvá sedm let,“ uvádí na základě zkušeností členů komory Obnovitelných zdrojů (OZE) její mluvčí Martin Mikeska. Problémy bývají při schvalování projektů na nižších rozhodovacích úrovních, tedy na úrovni obcí a případně ještě krajů. Je to celkem pochopitelně dáno tím, že větrníky působí jsou doslova nepřehlédnutelné.

Využití biomasy, tedy například bioplynové stanice, má také svá jasné omezení. Biomasy prostě není dost na to, aby byla energetickému mixu dominovala. Může hrát zajímavou, ale spíše okrajovou roli. V příštích letech tak například téměř jistě uslyšíme více o biometanu.

Není to nic zásadně nového, jde v podstatě o velmi dobře vyčištěný bioplyn vzniklý ve stanicích přeměnou biologického materiálu (zbytků rostlin) bez přístupu vzduchu. Velmi zjednodušeně řečeno jde o zušlechtěnou formu dnes již vyráběné suroviny. Biometan se zbaví příměsi CO2, který tvoří zhruba třetinu bioplynu, a pak jej lze použít jako náhradu běžného zemního plynu. Optimistické scénáře počítají s tím, že výhledově by mohla biometan nahradit několik procent celkové spotřeby plynu v ČR.

V tuto chvíli se zdá jisté, že nejslibnější investicí v českých poměrech bude u nás od roku 2010 dlouho velmi nepopulární fotovoltaika.

Fotovoltaický potenciál Evropy. Množství vyrobené energie z jednoho kilowattu nainstalovaného výkonu. (foto SOLARGIS)
Fotovoltaický potenciál Evropy. Množství vyrobené energie z jednoho kilowattu nainstalovaného výkonu. (foto SOLARGIS)

Snadno a rychle

Potenciál „solárů“ zohledňují i oficiální dokumenty. Například podle scénáře, s nímž pracuje tzv. „uhelná komise“, by u nás měla do roku 2033 stoupnout solární kapacita na 4,8 GW. Do roku 2038, kdy by Česko mělo skončit s těžbou a spalováním uhlí, by měla dosáhnout 5,9 GW.

Pokud bychom stavěli zhruba 50 MW instalovaného výkonu ročně jako v roce 2020, celkového výkonu 5 GW by ČR dosáhla ovšem kolem roku 2080. Buď tedy budou muset změnit plány nebo tempo výstavby. I vzhledem k chystané podpoře se obecně očekává, že to bude především to druhé.

Investoři jsou evidentně připraveni. Státní fond životního prostředí (SFŽP) veden částečně i snahou zmapovat zájem o dotace z Modernizačního fondu vypsal na sklonku loňského roku takzvanou předregistrační výzvu. Kolo skončilo 1. února a fondu několik dní trvalo, než sdělil výsledek: přijal celkem 10300 projektových záměrů. Velkou část z nich tvoří projekty ve fázi tzv. „vize“, tedy připravené jen opravdu v hrubých rysech. Přesný objem požadovaných prostředků v tuto chvíli neznáme. Je ovšem velmi dobře možné, že už v tuto chvíli je dost zájemců o všechny plánované výzvy v části týkající se obnovitelných zdrojů na zhruba další desetiletí.

Proč? Odpověď je jasná: stavebně jednodušší zdroj elektřiny než fotovoltaika neexistuje. „Fotovoltaika má hned několik výhod: technologie je poměrně levná a vyřízení žádosti pro zřízení fotovoltaické provozny je procesně jednoduché,“ říká mluvčí Komory OZE Martin Mikeska.

Stavba fotovoltaického zdroje je proti tomu podstatně jednodušší. Protože jde o zdroj méně rušivý, okolí neklade stavbě takový odpor. Vzhledem k tomu, že výrobny zabírající volnou půdu se v Česku v podstatě stavět nemohou, největší potenciál mají v blízké době zřejmě elektrárny na střechách průmyslových či jiných budov.

Klad je i v tom, že jde o obor je poměrně etablovaný. V Česku si tak lze vybrat z ověřených instalačních firem, které v některých případech již mají poměrně bohatou a ověřitelnou historii (např. na stránkách Cechu akumulace a fotovoltaiky).

Co si vyrobíš, to si spotřebuj

Z ekonomického hlediska je v českých podmínkách pro provozovatele nejlepší, pokud se produkce zdroje spotřebuje přímo v místě výroby. Platby za elektřinu do dodanou sítě jsou v České republice nízké, nedá se také počítat s žádnou podporou za vyrobenou elektřinu v podobě nějakých speciálních tarifů či „zelených bonusů“. Připravované programy se omezují na podporu investiční, tedy na příspěvek na prvotní investici, nikoliv na podporu provozní.

V naprosté většině případů je podle propočtů i zkušeností investorů tedy výhodnější ušetřit za elektřinu ze sítě, spíše než přímo vydělávat na prodeji elektřiny vyrobené ve vlastní provozovně. Výpočet se samozřejmě liší podle velikosti a typu odběrového místa, ale například také náročnosti instalace (na ploché střeše je instalace samozřejmě jednodušší).

Investic tedy do podobných instalací přibývá – ale jen velmi pomalu. Podle statistiky Solární asociace u nás loni vzniklo celkem 1 373 komerčních instalací na střechách podniků a továren s celkovým výkonem 28,8 MWp, malých elektráren na rodinných domech bylo skoro čtyřikrát víc – byť jejich souhrnná kapacita dosáhla jen 22,6 megawattu.

Dům s fotovoltaickými panely (foto DoE)
Dům s fotovoltaickými panely (foto DoE)

Jak takové projekty mohou vypadat? Příkladem by mohly být například instalace na střechách obchodního řetězce Lidl. Mají v průměru výkony kolem 100 kW. Výroba z jedné z nich je v českých podmínkách přibližně 100 MWh ročně. Podle údajů provozovatele taková instalace sníží spotřebu energie v obchodě v průměru cca o 20 procent. Jde tedy jen o dílčí řešení, které má ovšem tu výhodu, že není kapitálově příliš náročné.

Blízká budoucnost by měla být o něco velkorysejší. Zřejmě největší investici v tomto oboru chystá celkem pochopitelně podle objemu tržeb největší firma u nás, tedy mladoboleslavská Škoda Auto.

Jejím plánem je během několika let osadit firemní střechy a zastřešená parkoviště v Mladé Boleslavi panely o celkovém maximálním výkonu cca 40 MW. Roční výroba by se mohla pak pohybovat snad až kolem 40 gigawatthodin (GWh) elektřiny. Určena by byla z velké části právě pro vlastní okamžitou spotřebu automobilky. První velká část projektu by měla být do provozu uvedena na podzim roku 2021. Sestava o výkonu nejméně 2,3 MW s předpokládanou roční výrobou kolem 2 300 MWh.

Škoda ovšem alespoň výhledově počítá s tím, že její provozovna bude sofistikovanější a budou ji doplňovat i baterie pro ukládání přebytků z výroby panelů. Koncept je přitažlivý i pro velké odběratele, kteří díky němu mohou ušetřit na nákupu nižšího paušálu rezervované kapacity (roční i měsíční). Aby tento tzv. peak-shaving ovšem mohl fungovat, je nutné počítat s instalací nějakého systému pro akumulaci energie, tedy baterie.

Kde (ne)bude klesat cena

Škoda ovšem alespoň výhledově počítá s tím, že její provozovna bude sofistikovanější a budou ji doplňovat i baterie pro ukládání přebytků z výroby panelů. Koncept je přitažlivý i pro velké odběratele, kteří díky němu mohou ušetřit na nákupu nižšího paušálu rezervované kapacity (roční i měsíční). Aby tento tzv. peak-shaving ovšem mohl fungovat, je nutné počítat s instalací nějakého systému pro akumulaci energie, tedy baterie.

Bateriové systémy se dnes v Česku využívají pouze okrajově (ostatně jejich využití je také dosti omezeno legislativně). Očekává se ovšem, že jejich dostupnost se bude výrazně zvyšovat, jak budou klesat jejich ceny. Ceny by v příštích několika letech měla podle odhadů analytiků vytrvale klesat o jednotky procent ročně, během několika příštích let by tedy propad měl být značný. Trend je podle analýz jasný a nezdá se, že by ho mohly výrazně ovlivnit například vyšší cenu surovin. Většina výrobců totiž dokázala snížit množství používaných vzácnějších ingrediencí typu kobaltu a výkyvy jejich ceny by neměly tedy pokles baterií příliš ovlivnit.

Naopak cena fotovoltaických instalací se pro většinu zájemců podle všeho příliš měnit nebude. Proti sobě stojí dva tlaky: cena práce s instalací a cena samotné technologie. První položka v čase postupně mírně roste, druhá mírně klesá. Podle odhadů komory Obnovitelných zdrojů budou obě zhruba podobné a změna se pohybuje kolem dvou procent ročně, ovšem s opačným znaménkem.

Instalace střešní fotovoltaické elektrárny (LA FAB)
Instalace střešní fotovoltaické elektrárny (LA FAB)

Oba trendy jsou tedy zhruba vyrovnané a závisí na jejich poměru v ceně dané zakázky. Pokud tedy obě složky tvoří zhruba stejný díl – a to je případ celé řady střešních instalací – cena se tedy příliš měnit nebude. Z ekonomického hlediska by mohly hrát větší význam změny v ceně elektřiny, která podle většinových očekávání spíše poroste.

U větších solárních parků může být poměr ceny technologie a práce jiný. Někdy zhruba 60/40, případně i 70/30. U těchto projektů lze i v českém prostředí očekávat cenový pokles. „Naše analýzy odhadují, že ve střednědobém časovém horizontu, ale zhruba v intervalu pěti či více let, by se mohla ceny elektřiny z takových zdrojů srovnat s cenou elektřiny z jiných zdrojů,“ říká Martin Mikeska z Komory OZE. Pokud se tedy české zákonné prostředí bude k projektům na zemědělské půdě (nepravděpodobné) případně například na rekultivovaných plochách, bývalých skládkách či výsypkách (pravděpodobnější) postaví kladně, právě takové projekty by měly být výhledově stále levnější. Naopak u střešních instalací zřejmě výrazné cenové změny očekávat nelze.

Pro úplnost dodejme, že svou roli hraje nejen samotné zlevňování panelů, ale také synergický vliv postupného zvyšování jejich účinnosti. V praxi se tak v některých instalacích stále častěji prosazují například „dvojité“, tzv. bifokální panely. Ty sbírají světlo i z druhé strany panelu. Byť je samozřejmě jejich efektivita nižší než efektivita článků na přední části panelu, cena prvku navíc je tak nízká, že se v řadě případů může vyplatit.

Druhý český „solární boom“ se tedy bude odehrávat ve chvíli, kdy je svět i obor ve zcela jiné situaci, než v letech 2009 a 2010. Doufejme, že po něm nezbude v Česku stejně hořká pachuť.

Načíst další