solární

V Portugalsku se ke spuštění připravuje zatím největší plovoucí elektrárna v Evropě.

Po hladině vodní nádrže Alqueva přepravovaly v posledních dnech remorkéry nezvyklý nápad: 12 tisíc solárních panelů o ploše odpovídající čtyřem fotbalovým hřištím. Lesklý ostrov vybudovala největší energetická společnost v zemi, EDP. Je jednou součástí plánu Portugalska snížit závislost na dovozu fosilních paliv, jejichž ceny po ruské invazi na Ukrajinu prudce vzrostly.

Miguel Patena, ředitel skupiny EDP odpovědný za solární projekt, pro agenturu Reuters uvedl, že elektřina vyrobená v plovoucím elektrárně s instalovaným výkonem 5 megawattů (MW) bude stát třetinu toho, co by při dnešních cenách stála elektřina vyrobené v plynové elektrárně.

Plánovaná roční výroba zařízení je zhruba 7,5 gigawatthodin (GWh) elektřiny. Doplňovat by je měly bateriové úložiště energie. “Tento projekt je největším plovoucím solárním parkem na vodní přehradě v Evropě, je to velmi dobré měřítko,” řekl Patena.

Členka výkonné rady EDP Ana Paula Marques podle Reuters uvedla, že válka na Ukrajině jasně ukazuje nutnost přejít na obnovitelné zdroje energie. Řekla, že projekt Alqueva je součástí strategie EDP “do roku 2030 být stoprocentně zelený”, přičemž vodní elektrárny a další obnovitelné zdroje nyní představují 78 % z 25,6 GW instalovaného výkonu EDP.

Největší portugalská energetická společnost EDP se na rozšíření tohoto druhu obnovitelné energie připravovala již delší dobu. Vroce 2017 instalovala pilotní plovoucí solární elektrárnu na přehradě Alto Rabagao, aby technologii otestovala. Instalace s 840 panely nemá valný energetický smysl, jde pouze o experimentální zařízení. Jako první v Evropě testoval, jak se vodní a solární energie mohou vzájemně doplňovat.

V rámci rozšiřování svého „zeleného portfolia“ firma také již nyní plánuje rozšíření projektu Alqueva. V dubnu získala právo na výstavbu druhého plovoucího parku s instalovaným výkonem 70 MW.

Portugalsko, které je téměř celoročně zalité sluncem a omýváno Atlantským oceánem, je mnohými odborníky a analytiky v oblasti obnovitelných zdrojů energie považováno za ideální místo pro získávání energie z koktejlu přírodních zdrojů: slunce, větru a vody.

Solární parky a větrné turbíny se staly součástí portugalské krajiny již před lety, ale přestože přibližně 70 % vyrobené elektřiny pochází z obnovitelných zdrojů, země je stále závislá na dovozu fosilních paliv, aby uspokojila své energetické potřeby.

Proč na vodě?

Plovoucí „sluneční“ elektrárny mohou mít řadu různých výhod a přínosů v závislosti na místních podmínkách. Například v Japonsku, které je ve využívání „floatovoltaiky“ jedním z průkopníků, bývá hlavním smyslem pro využití těchto systémů nedostatek prostoru a snaha o co nejvyšší využití obnovitelných zdrojů místo drahých (dovážených) fosilních paliv.

I když v Evropě není o místo taková nouze jako v Japonsku, i na Starém kontinentu bychom jistě mohli ocenit elektrárny, které nezabírají půdu, a tedy nikomu nevadí (tedy téměř nikomu, někdo se určitě najde). I když vhodných vodních ploch není k dispozici neomezené množství, rozhodně ne dost na to, aby pokryly evropskou spotřebu elektřiny, podobné projekty by mohly být celkem přímočaře realizovatelné (jak je fotovoltaika obecně).

V teplejších a sušších částech světa může zase přesvědčit snížení odparu. Předběžné informace napovídají, že v takto suchých oblastech může instalace „floatovoltaiky“ (z anglického výrazu „floatovoltaics“, který vznikl složením slov float a photovoltaics) snížit výpar až o 90 %.

To je třeba případ jihozápadu Spojených států amerických, který se již  řadu let potýká s nedostatkem vody v přehradách a vodních nádržích. Podle amerických úřadů je jen na jezeře Lake Mead odpar zodpovědný za ztrátu zhruba 6 % ročního toku řeky Colorado (986 milionů m3 vody) a na jezeře Powell pak jde o více než 1 mld. m3 vody.

Podstatnou výhodou především právě pro teplejší místa světa s vysokým poměrem přímého slunečního svitu (třeba znovu jih USA) je i chladící efekt vody pod elektrárnou. Díky nižším teplotám a chlazení může plovoucí fotovoltaika během horkých dní vyrábět o něco více elektřiny než panely v běžných pozemních solárních parcích.

V tomto případě ovšem záleží do značné míry na konstrukci. Významnější by chladící efekt měl být u tenkých panelů, které voda logicky dokáže lépe ochladit. S tím počítá například společnost Ocean Sun, která postavila v Albánii svůj prototyp plovoucí solární elektrárny postavené na velmi tenké polymerové podložce.

Její plovoucí jednotka se sestává z 1 536 solárních panelů, které mají dohromady instalovaný výkon 0,5 MWp z plochy téměř 4 000 metrů čtverečních. 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.

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.

Plovoucí elektrárna na albánské přehradní nádrží Banja (foto Ocean Sun)
Plovoucí elektrárna na albánské přehradní nádrží Banja (foto Ocean Sun)

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.

Samotná výroba elektrické energie z těchto instalací může být také svým objemem zajímavá. Dle zprávy Environment 360 by pokrytí pouze 6 % plochy Lake Mead znamenalo dodatečných 3400 MW instalovaného výkonu. V ideálních podmínkách by tedy výkon této „doplňkové“ elektrárny byl vyšší než instalovaný výkon elektrárny na Hooverově přehradě (2074 MW) – která ovšem má samozřejmě tu výhodu, že její výrobu lze do značné míry řídit.

Velký projekt i v Česku

Stavba plovoucích fotovoltaických elektráren by se v brzké době měla rozběhnout i v Česku. Podle zprávy serveru Seznam Zprávy z loňského roku investici do velké elektrárny chystá například skupina Sev.en Energy miliardáře Pavla Tykače na jezeře Marcela na rekultivované výsypce poblíž dosud činného velkolomu ČSA.

Pilotní projekt pod názvem Life Watersolar připravila Sev.en Energy ve spolupráci s Univerzitou J. E. Purkyně a státním Palivovým kombinátem Ústí (PKÚ). Partneři jej představili koncem loňského roku během webináře Aliance pro energetickou soběstačnost.

Plovoucí elektrárna složená ze tří tisíc panelů bude doplněna výrobnou vodíku o výkonu 525 kW. Vodíkový elektrolyzér má sloužit ke zpracování solární elektřiny v době, kdy je jí při příznivých klimatických podmínkách na trhu přebytek a její cena klesá k nule.

Náklady na celý systém jsou podle mluvčí spočteny na 215 milionů korun, část by měla pokrýt dotace z evropského programu Life. Elektrárna má být hotova tak, aby od roku 2028 bylo možné zhodnotit zkušenosti z její výstavby a provozu. Sev.en chce výsledky zužitkovat v budoucích větších projektech.

Česko nemá takový potenciál jako některé jiné země, ale příležitosti jsou i tak zajímavé. Panely například mohou pokrýt jezera, která teprve mají vzniknout zatopením dnešních lomů ČSA, Vršany, Libouš a Bílina na Mostecku. Investoři zvažují tuto možnost také na odkalištích po OKD na Karvinsku.

Plovoucí elektrárnu chce na jezerech na severu Čech budovat i podnikatel Martin Hausenblas. „Plovoucí fotovoltaika je o 36 procent účinnější. Může to být cesta pro náš odklon od uhlí a cesta pro zelenou a perspektivní budoucnosti Ústeckého kraje,“ řekl pro Seznam Zprávy Martin Hausenblas s tím, že na projektu plovoucí fotovoltaiky spolupracuje ČVUT.

Podle studie společnosti Deloitte mohou mít čtyři budoucí podkrušnohorská jezera potenciál solárního výkonu celkem mezi 3,9 až 6,6 gigawattu (rozmezí je odrazem rozptylu mezi realistickým až maximalistickým scénářem). To by podle Deloitte znamenalo, že tyto plovoucí elektrárny vyrobí ročně 4 až 6,8 terawatthodin (TWh) elektřiny ročně. To odpovídá zhruba pěti až osmi procentům současné spotřeby (která do budoucna ovšem téměř určitě poroste i kvůli odklonu od ruských energií).

Zatím v malém

Zatím jsou všem české pokusy se „soláry na vodě“ pouze skromné. V malém měřítku ji zkouší elektrárenská společnost ČEZ na hladině přehrady Štěchovice. V rámci pilotního projektu se na těchto solárních panelech o celkovém výkonu 22 kWp, umístěných v horní nádrži tamní přečerpávací elektrárny, mají ověřit možnosti jejich případného nasazení v budoucích velkých solárních parcích.

Ne, že by ČEZ neměl s fotovoltaikou žádné zkušenosti, další – a s takovou nezvyklou technologií – bude určitě potřebovat. Firma má v plánu do roku 2030 vybudovat obnovitelné zdroje o výkonu až 6 GW, přičemž fotovoltaika má mít na hlavní podíl. Vzniknou na brownfieldech, na pozemcích bývalých dolů, na znehodnocených průmyslových plochách a na půdách nízkých bonit – a pokud štěchovický experiment skončí příznivě, tak dost možná i na vlně některé z přehrad, které ČEZu patří.

Plovoucí fotovoltaická elektrárna skupiny ČEZ na hladině štechovické nádrže (foto ČEZ)
Plovoucí fotovoltaická elektrárna skupiny ČEZ na hladině štechovické nádrže (foto ČEZ)

Během testů chtějí energetici v reálném prostředí zjistit, jak se budou chovat nosné plováky a solární panely v kombinaci s každodenním provozem přečerpávací elektrárny. Letos v létě by se pilotní instalace měla rozšířit do podoby regulérní elektrárny využívající energii ze slunečního záření o výkonu 100 kWp. Celkově by podle ČEZu mohla horní nádrž pojmout solární panely o výkonu až 2,5 MW.

„Skládačka“ ze čtyř řad monokrystalických fotovoltaických panelů vznikla díky spolupráci firem ČEZ Obnovitelné zdroje, PRODECO a vodních elektráren ČEZ. Takzvané stříšky s orientací východ-západ drží nad hladinou horní nádrže více než třicet vzduchem plněných plováků o nosnosti přes 6 tun. Proti rozmarům počasí a neustálému pohybu hladiny nádrže, kterou určuje provoz přečerpávací elektrárny, je celá konstrukce fixována pojezdovými ližinami připevněnými na stěny nádrže.

Zatímco dnes si představujeme elektrárny jako mohutné budovy s komíny či chladícím věžemi, naše děti si možná pod tímto výrazem spíše představí něco zcela jiného.

Energetický systém prakticky všech zemí světa prochází radikální změnou, jak se zvyšuje podíl obnovitelných zdrojů na úkor fosilních paliv. Zatímco v první dekádě roku 2000 došlo k obrovskému nárůstu výroby elektřiny ze zemního plynu a rok 2010 byl dekádou větrné a solární energie, první náznaky naznačují, že inovace v roce 2020 může být boomem „hybridních“ elektráren.

Typická hybridní elektrárna kombinuje výrobu elektřiny s bateriovým úložištěm na stejném místě. To často znamená solární nebo větrnou farmu spojenou s velkokapacitními bateriemi. Společná práce solárních panelů a bateriového úložiště může vyrábět obnovitelnou energii, když je sluneční energie během dne na vrcholu, a pak ji podle potřeby uvolňovat po západu slunce.

Pohled na připravované projekty v oblasti energetiky a skladování energie nabízí pohled na budoucnost hybridní energetiky. Například tým z Lawrence Berkeley National Laboratory spočítal, že o připojení k síti ve Spojených státech požádaly výrobní a bateriové projekty o celkovém výkonu 1 400 gigawattů. To je více, než kolik činí celkový výkon všech stávajících elektráren v USA dohromady. Největší skupinu nyní tvoří solární projekty a více než třetina těchto projektů je takzvaně „hybridních“: to jednoduše znamená, že zahrnují jak výrobny energie (solární články) a bateriové úložiště.

„Hybridní“ elektrárny nabízejí řadu výhod, zároveň ovšem samozřejmě jejich existence vyvolávají otázku, jak by měla elektrická síť fungovat, a jak bychom ji měli provozovat.

Proč jsou hybridy populární

S rozvojem větrné a solární energie začínají mít tyto technologie velký vliv na rozvodnou síť. Zajímavý je americký příklad, protože zahrnuje celou řadu různých trhů s různými podmínkami a politickými tlaky, a přitom společným rámcem. V pevně demokratické Kalifornii již solární energie má více než 25procentní podíl na roční výroby elektřiny a její podíl se rychle zvyšuje i v dalších státech, jako je Texas, Florida a Georgia. Ve státech „větrného pásu“, od Dakoty po Texas, došlo k masivnímu rozšíření větrných turbín, přičemž Iowa nyní získává většinu své energie z větru.

Tento vysoký podíl obnovitelné energie vyvolává otázku: Jak integrovat obnovitelné zdroje, které v průběhu dne vyrábějí velké, ale proměnlivé množství energie? Zde přichází na řadu skladování. Ceny lithium-iontových baterií v posledních letech rychle klesly, protože se zvýšila jejich výroba pro trh s elektromobily. I když existují obavy z budoucích problémů v dodavatelském řetězci, konstrukce baterií se bude pravděpodobně také vyvíjet.

Kombinace solární energie a baterií umožňuje provozovatelům hybridních elektráren dodávat energii ve špičce, tedy v „nejdražších“ hodinách, kdy je poptávka nejsilnější. To může být například v letních odpoledních hodinách a večer, kdy klimatizace běží na plné obrátky. Baterie také pomáhají vyrovnávat výrobu z větrné a solární energie, „vyhladit“ špičky poptávky a ukládají přebytečnou energii, která se jinak nevyrobila, či by se případně bez užitku vypouštěla do země.

Jaká je situace? Na konci roku 2020 bylo v USA v provozu 73 solárních a 16 větrných hybridních projektů. Jejich celkový maximální výkon je zhruba 2,5 gigawattů, maximální výkon baterií je zhruba 0,45 gigawattů (tedy 450 MW, což je výkon několika uhelných bloků).

Ovšem trh s těmito elektrárnami v posledních letech doslova explodoval, a počet podaných žádostí prudce roste. Do konce roku 2021 požádalo o schválení připojení k síti více než 675 gigawattů navrhovaných solárních elektráren, přičemž více než třetina z nich byla spojena s úložištěm. „Ve froně“ bylo pak dalších 247 gigawattů výkonu ve větrných elektrárnách. Z nich zhruba 19 gigawattů, tedy asi 8 % z nich, bylo hybridních.

Žádost o připojení je samozřejmě pouze jedním z kroků při vývoji elektrárny. Developer potřebuje také dohody o pozemcích a komunitách, smlouvu o prodeji, financování a povolení. V praxi to znamená, že do komerčního provozu se v USA v letech 2010-2016 dostala pouze přibližně jedna ze čtyř nových elektráren, která si požádala žádost o připojení. Jak ovšem vidno, zájem o hybridní elektrárny velmi silně roste.

Interpretaci situace poněkud komplikuje skutečnost, že v některých amerických státech, jako je Kalifornie, jsou baterie pro nové solární developery v podstatě nebyztností. Vzhledem k tomu, že solární energie velmi často tvoří většinu ten den vyrobené energie, budování pouze dalších solárních panelů nedává velký obchodní smysl. V současné době je tak 95 % všech navrhovaných velkých plánovaných solárních projektů ve frontě v Kalifornii vybaveno bateriemi.

Otázky do budoucna

Když odborníci z Berkley analyzovali tržní data, své závěry shrnuli do deseti jednoduchých bodů:

Investice do baterií se v mnoha oblastech Spojených států dnes již vyplatí. Autoři analýzy dospěli k názoru, že přidání baterií do solární elektrárny sice zvyšuje cenu, ale zároveň zvyšuje hodnotu vyráběné energie. Umístění výroby a skladování na stejném místě může přinést výhody v podobě daňových úlev, úspory stavebních nákladů a provozní flexibility. Při pohledu na potenciál příjmů v posledních letech a s pomocí federálních daňových úlev se zdá, že přidaná hodnota ospravedlňuje vyšší cenu.

Společné umístění znamená také kompromisy. Větrná a solární energie se nejlépe uplatní tam, kde jsou větrné a solární zdroje nejsilnější, ale baterie poskytují největší hodnotu tam, kde mohou přinést největší výhody pro síť, například vyrovnávání špiček ve spotřebě. To znamená, že při výběr nejlepšího umístění s nejvyšší hodnotou je v řadě případů nezbytně kompromisem mezi dvěma odlišnými požadavky. Federální daňové úlevy, na které investoři mohou dosáhnout pouze v případě, že budují baterie společně se solárními panely, mohou v některých případech vést k neoptimálním rozhodnutím.

Neexistuje jediná nejlepší kombinace, tedy třeba nejlepší poměr výkonu panelů ke kapacitě, či výkonu baterie. Hodnota hybridní elektrárny je částečně určena konfigurací zařízení. Větší baterie určuje, jak dlouho do večera může elektrárna dodávat energii. Hodnota noční energie však závisí na místních tržních podmínkách, které se v průběhu roku mění.

Pravidla trhu s elektřinou se musí vyvíjet. Hybridy se mohou účastnit trhu s elektřinou jako jedna jednotka nebo jako samostatné subjekty, přičemž solární výrobna a bateriové úložiště se na trhu pohybují a jednají nezávisle na sobě. Hybridy mohou být také buď prodejci, nebo odběrateli energie, případně obojí. To může být komplikované. Pravidla pro účast hybridů na trhu se stále vyvíjejí a provozovatelé elektráren mohou experimentovat s tím, jak své služby prodávají.

Malé hybridy vytvářejí nové příležitosti. Hybridní elektrárny mohou být také malé, například solární a bateriové v domácnosti nebo podniku. Takové hybridy se na Havaji staly standardem, protože solární energie nasycuje rozvodnou síť. V Kalifornii se zase odběratelé potýkají s častými odstávkami energie během období zvýšeného rizika lesních požárů – některá velkokapacitní vedení se totiž vypínají v rámci prevence požárů. Stále není jasné, jak by tyto hybridy „za elektroměrem“ měly být oceňovány, a jak mohou přispět k provozu sítě.

Hybridy jsou teprve na začátku své cesty, jejich vývoj ještě zdaleka není u konce. Jejich podobu bude ještě měnit další technologických vývoj, výsledky praktického experimentování. Přesto se zdá stále jasnější, že elektrárny budoucnosti budou „pod obojí“.

Netradiční řešení nebo nesmysl?

„Hybridní“ elektrárny kombinující obnovitelné zdroje energie s bateriemi lze dnes považovat v podstatě za nepříliš inovativní koncept. Rozhodně v jejich případě lze ještě leccos zlepšovat, ovšem samotná technologie staví na metodách, které v praxi používají už desetiletí. V bouřlivé době se ovšem řada firem či výzkumných týmů pokouší trh a investory přesvědčit, že je čas na mnohem nezvyklejší řešení.

Objevuje se tak celá řada řešení, které mají někdy zajímavý potenciál, ve většině případů ovšem nejspíše skončí ve slepé uličce. Izraelský kibuc Yahel nedaleko Rudého moře používá k levnému ukládání sluneční energie vzduchové baterie. Technologie dostala chytlavý marketingový název AirBattery. Přebytečná energie ze solárních panelů vyrábí přes den páru, jež se ukládá v podzemních nádržích a po západu slunce pohání turbíny, které vyrábějí elektřinu.

Relativně tenkou ocelovou nádrž se speciálním polymerovým obložením lze umístit přímo u zdroje energie, a tím pádem za nižší cenu. AirBattery dosahují oproti lithium-iontovým bateriím sice jen 80procentní účinnosti, která ale vlivem jejich stárnutí neklesá.

Klesat by naopak s rozšiřováním výroby měla cena, která je už dnes s fotovoltaikou srovnatelná. Společnost Augwind Energy, která technologii AirBattery rozvíjí, získala od investorů 60 milionů USD a během několika příštích let chce nainstalovat tisíce MWh kapacity.

Několik firem, například americký start-up Ubiquitous Energy, chce opatřit okna mrakodrapů fólií, která obsahuje průhlednou fotovoltaiku. Povlak má tloušťku několika nanometrů, vyrobenou elektřinu odvádí systém drobných drátků. Solární okna chce firma s tržbami přes tři miliardy amerických dolarů, která se zabývá aplikacemi ve spotřební elektronice, automobilech a zemědělství, začít ve velkém vyrábět do konce roku 2023.

Cena takto upraveného skla by měla být údajně zhruba o třetinu vyšší než v případě běžného skla a energetická účinnost nižší než u tradičních solárních panelů. Firma ale přesto věří v jeho masivní rozšíření a do roku 2050 chce mít celosvětově nainstalovaných 100 milionů čtverečních metrů solárního okenního skla.

Britský gigant BP hodlá využít městské budovy jako „virtuální elektrárny“ (což je další velký trend na energetickém trhu). Ve spojení s americkou technologickou společností Blueprint Power chce majitelům komerčních budov umožnit, aby prodávali přebytečnou energii uloženou v bateriích nebo vyrobenou na střechách pomocí solárních panelů a vytvářet virtuální elektrárny s vysokým výkonem i flexibilitou.

Blueprint Power už spolupracuje s pěti největšími newyorskými vlastníky komerčních nemovitostí, kteří disponují asi 10 miliony čtverečních metrů zastavěné plochy a již dnes generují 13 MW obnovitelné energie. Do konce roku 2022 by BP chtěla disponibilní výkon téměř ztrojnásobit na 36 MW. Demonstrační projekt v městské čtvrti Queens v New Yorku, jehož součástí bude i 150 nabíjecích stanic pro elektromobily, má i významný ekologický rozměr. S provozem městských a komerčních nemovitostí je totiž spojeno až 28 % celosvětových ročních emisí skleníkových plynů.

„Virtuální elektrárny“ se na rozdíl od jiných příkladů v tomto krátkém, nereprezentativním výčtu nepochybně ještě dočkají dalšího rozšíření. Podobné systémy nabízí vícero firem, za všechny jmenuje například Siemens.

To nápad společnosti DST Innovation z Walesu to bude mít s větším rozšířením těžší. Tato společnost připravuje výstavbu celého „zeleného města“, jehož součástí bude kromě solárních elektráren i přílivová elektrárny v Bristolském zálivu u Swansea ve Velké Británii.

Mezinárodní konsorcium vedené zmíněnou DST Innovations hodlá údajně investovat 2,2 miliardy amerických dolarů (cca 50 miliard korun) do stavby energeticky plně autonomního města nazvaného Blue Eden. Součástí jeho infrastruktury by údajně měla být přílivová elektrárna využívající mořských proudů. Její výkon by měl dosáhnout až 320 MW.

Ve městě by měl stát mimo jiné i závod na výrobu high-tech baterií, plovoucí solární elektrárna s plochou 72 tisíc metrů čtverečních a datové centrum o rozloze 94 tisíc metrů čtverečních. V plánu je výstavba výzkumného centra pro oceány a změnu klimatu a přibližně 150 ekologických domů ukotvených ve vodě. První práce na výstavbě Blue Eden mají odstartovat začátkem roku 2023, tak brzy uvidíme, jak moc se velkolepé sliby podaří ve skutečnosti naplnit.

Celosvětová roční spotřeba energie by podle vědeckých odhadů měla do roku 2040 dosáhnout 21 TWr (terawattroků). To by znamenalo nárůst o 130 procent oproti spotřebě v roce 2019. I s ohledem na současnou krajně nejistou energetickou situaci proto značná část odborné i laické veřejnosti upíná pozornost k solární energetice.

Podle některých odhadů Země ročně přijme zhruba 2,3 × 104 TWr solární energie, takže k uspokojení současných celoročních globálních energetických požadavků by stačilo zachytávat veškeré dopadající sluneční světlo po dobu pouhých 7 hodin. To je samozřejmě nedosažitelný ideál. Současná realita je taková, že fotovoltaické články dokážou přeměňovat sluneční energii na elektrickou s maximální účinností kolem 30 procent, takže většina solární energie se nejenže ztrácí v podobě tepla, ale přispívá také ke zhoršení výkonu článků. Navíc fotovoltaické články fungují pouze přes den. Existují již sice i projekty tzv. koncentračních solárních elektráren, které dokážou vyrábět energii i po západu slunce, tato zařízení jsou však konstrukčně velmi náročná (jejich součástí je soustava obrovských zrcadel, která koncentrují sluneční paprsky do teplonosného média, kterým jsou obvykle roztavené soli či syntetické oleje) a zaberou poměrně dost místa.

Mezinárodní tým vědců ze Švédska, Číny a Španělska nyní představil koncept, který by podle jejich přesvědčení měl fotovoltaiku posunout opět o kousek vpřed. Výsledkem jejich výzkumu a vývoje je kompaktní zařízení na bázi čipu, které umožňuje přímé skladování solární energie, již lze následně řízeně uvolňovat ve formě tepla a přeměňovat na elektrickou energii.

Elektřina třeba až za 18 let

První zárodky tohoto konceptu představil tým vědců ze švédské univerzity Chalmers tekniska högskola již v roce 2017. Vědci tehdy dokázali vyvinout novou technologii pro ukládání sluneční energie na bázi speciální kapaliny. Nyní se týmu podařilo připojit tento systém k ultratenkému termoelektrickému generátoru. Vizí vědců je pokračovat ve vývoji směrem k něčemu, co nazývají samonabíjecí elektronika. Taková zařízení by se podle vědců měla být schopna nabíjet solární energií zcela autonomně podle aktuální potřeby.

Švédy vyvinutá technologie ukládání sluneční energie, označovaná jako molekulární solární termální systém (Molecular Solar Thermal – MOST), se opírá o speciálně navrženou molekulu skládající se z atomů uhlíku, vodíku a dusíku. Když přijde tato molekula do kontaktu se slunečním světlem, atomy v molekule se přeskupí a vznikne energeticky bohatý izomer, který lze konzervovat v kapalné formě.

Předností tohoto systému je, že zachycená energie může být v kapalném stavu uložena až po dobu 18 let. K jejímu opětovnému uvolnění slouží speciálně navržený katalyzátor. Ten vrátí molekulu do jejího původního tvaru, při čemž se uvolní energie ve formě tepla. A právě v této fázi výzkumu tým Chalmers tekniska högskola navázal spolupráci s vědci Šanghajské dopravní univerzity. Výsledkem jejich kooperace je kompaktní termoelektrický generátor umožňující přeměnu získaného tepla na elektřinu. O nejnovějších výsledcích spolupráce vědci informovali minulý měsíc v Cell Report Physical Science.   

„Generátor je ultratenký čip, který by mohl být integrován do spotřební elektroniky, jako jsou sluchátka, chytré hodinky či mobilní telefony,“ je přesvědčen Zhihang Wang, který se na projektu podílí. „Zatím jsme sice takto vyrobili jen malé množství elektřiny, ale výsledky výzkumu ukazují, že tento koncept skutečně funguje. Vypadá to velmi slibně,“ dodává.

Malý výkon, ale funguje to

V současné době výkon generátoru údajně dosahuje 0,1 nW, což opravdu není mnoho, vědci však spatřují v technologii MOST velký potenciál, který by mohl řešit z podstaty věci přetržitý charakter solární energetiky tím, že takto vzniklou energii dokáže dlouhodobě ukládat.

„Toto je radikálně nový způsob výroby elektřiny ze sluneční energie,“ řekl vedoucí výzkumu Kasper Moth-Poulsen, který je také profesorem na katedře chemie a chemického inženýrství v Chalmers. „Umožňuje nám využít solární energii k výrobě elektřiny bez ohledu na počasí, denní dobu, roční období nebo zeměpisnou polohu. Je to uzavřený systém, který může fungovat, aniž způsobí emise oxidu uhličitého,“ upřesnil.

Vědci se nyní, poté co se jim podařilo prokázat, že výroba elektřiny je tímto způsobem možná, hodlají zaměřit na zlepšení výkonu tohoto energetického zdroje a zároveň začít připravovat i cenově dostupná komerční řešení, která by mohla sloužit, jak již bylo uvedeno, například k nabíjení běžné spotřební elektroniky nebo k vytápění domácností.

„Společně s různými výzkumnými skupinami zahrnutými do projektu nyní pracujeme na zefektivnění systému. Je třeba zvýšit množství elektřiny a tepla, které dokáže vyprodukovat. I když je energetický systém založen na jednoduchých základních materiálech, je třeba jej upravit tak, aby byl dostatečně nákladově efektivní a bylo možné jej vyrábět v širším měřítku,“ dodal Kasper Moth-Poulsen.

K tomu, aby solární panely podávaly optimální výkon, musí být jejich povrch co nejčistší. Je však více než jasné, že prostředí, v němž jsou panely umístěny, obvykle způsobí, že se jejich povrch dříve či později pokryje prachem, pyly a dalšími drobnými nečistotami. Pokud se jedná jen o jednotky panelů, je čištění snadné, stačí trochu vody, čisticí prostředek a mop, a za malou chvíli je hotovo. Jde-li však o elektrárnu čítající desítky či stovky panelů, je již věc podstatně složitější. V takovém případě lze použít vodní vysokotlaké čištění, což však již může být poměrně náročné na vodní zdroj. Američtí vědci nyní přišli s čisticí metodou, která vodu vůbec nevyžaduje, panely totiž čistí statická elektřina. Tento způsob by podle expertů měl být velmi efektivní a především ekologičtější.

Obvykle se údržba povrchu solárních panelů provádí vodou, přičemž mytí musí být velmi šetrné, aby nedošlo k poškrábání povrchů, které by mohlo mít negativní vliv na jejich výkon. Toto čištění je nezbytné pro zajištění maximálního příjmu slunečních paprsků články, proto by se mělo provádět pravidelně, alespoň dvakrát ročně – samozřejmě i s ohledem na míru děšťových či sněhových srážek, které mohou s čištěním do jisté míry pomoci. Používání vody ve velkém množství k provádění této údržby však představuje problém, zejména v pouštních či polopouštních oblastech. Tam se také nacházejí v současnosti největší fotovoltaické elektrárny – v Indii, Číně, Spojených arabských emirátech či USA – a právě tam se do budoucna počítá s jejich největší expanzí. Platí to ale v podstatě zcela obecně, protože spotřeba vody při čištění je v každém případě značná. Vědci odhadují, že množství vody , které se na celém světě ročně spotřebuje k čištění fotovoltaiky, by jako pitná voda vystačilo na rok dvěma milionům lidí.

Velké ztráty

Čištění panelů bez vody a současně i bez poškození jejich povrchu poškrábáním je tedy již delší čas poměrně naléhavým úkolem. V nedávné době se však tohoto úkolu chopil tým amerických vědců z Massachusetts Institute of Technology (MIT) a podařilo se jim vyvinout metodu, která se jeví být slibnou. Vědci nejprve zkoumali, jakým způsobem znečištění snižuje účinnost panelů. Zjistili, že nahromadění pěti miligramů prachu na centimetr čtvereční způsobuje padesátiprocentní ztrátu produkce panelů, takže jejich kvalitní očista je opravdu potřeba. Dokonce i pouhé jednoprocentní snížení výkonu 150megawattové solární elektrárny by mohlo mít za následek roční ztrátu až 200 000 amerických dolarů. Celosvětově by pak snížení výkonu solárních elektráren o tři až čtyři procenta znamenalo ztrátu mezi 3,3 a 5,5 miliardy amerických dolarů.

Vědci z MIT šli na věc přes elektrostatickou elektřinu. Pokusy vyvinout způsoby řešení na bázi elektrostatického nábojeV minulosti se objevily . Jejich podstatou byla vrstva nazývaná elektrodynamické síto. To však může propouštět vlhkost a způsobit tak selhání systému. V prostředí, jaké panuje například na Marsu, může toto řešení posloužit dobře, ale na Zemi, dokonce i na poušti, se mohou vyskytnout vážné problémy.Tým MIT využívá elektrostatiky poněkud jinak než jeho předchůdci. Čisticí systém tvoří elektroda, kterou může být zcela jednoduchá kovová tyč, která se posouvá přes panel a vytváří elektrické pole, které prachovým částicím dodává elektrický náboj. Vědci pak nastavili velikost napětí právě tak, aby elektrostatická síla působící v tomto poli na prachové částice byla větší než gravitační a adhezní síly a dokázala je tak „odlepit“ od povrchu solárního panelu.

Experimenty se speciálně připravenými laboratorními vzorky prachu obsahujícími zrnka různých velikostí prokázaly, že proces na testovacím zařízení funguje velmi efektivně. Ukázalo se, že vlhkost vzduchu způsobila, že se částice pokryly tenkou vrstvou vody, což se ukázalo být klíčovým faktorem. „Prováděli jsme experimenty při různých vlhkostech – od 5 do 95 procent – a zjistili jsme, že pokud je vlhkost okolního prostředí vyšší než 30 procent, můžete z povrchu panelů odstranit téměř všechny částice,“ říká Sreedath Panat, který se na vývoji čisticího zařízení podílel. Podle Panata navíc nový čisticí mechanismus na rozdíl od některých předchozích pokusů funguje i při velmi vysoké vlhkosti, například až 95 procent, a bez časového omezení.

Vědci předpokládají, že provoz zařízení bude v běžné praxi fungovat automaticky, případně jej bude možné i ovládat na dálku, tak aby jeho nasazení v rozsahu standardních solárních elektráren bylo co nejefektivnější.

Znepokojující vodní stopa

Výsledky tohoto výzkumu byly zveřejněny v časopise Science Advance a podle odborníků by mohly ročně po celém světě ušetřit miliony litrů vody. Než však bude moci být tato slibná inovace používána ve velkém měřítku, bude muset být ještě lépe „odladěna“, upozorňují vědci z MIT.

„Vodní stopa solárního průmyslu je dnes ohromná,“ upozorňuje Kripa Varanasi, jeden z členů výzkumného týmu MIT. A tato stopa se podle něj bude nadále zvětšovat, protože solární instalace budou v příštích letech celosvětově velmi rychle expandovat. „Solární průmysl proto musí postupovat velmi obezřetně a s rozmyslem, aby se to, co nabízí, opravdu mohlo označovat jako udržitelné řešení,“ uzavírá Kripa Varanasi.

Ministerstvo životního prostředí rozhodlo o udělení finanční podpory prvním pěti desítkám projektů větších solárních elektráren. Finance poplynou z Modernizačního fondu, který bude v oblasti zvyšování podílu čisté elektřiny podporovat nepalivové zdroje, typicky právě fotovoltaické elektrárny na střechách i neúrodných půdách, větrné elektrárny nebo malé vodní elektrárny.

Modernizační fond je nástrojem, který definuje evropská legislativa jako nástroj k dekarbonizaci. Prostředky čerpá z monetizace dvou procent celkového počtu emisních povolenek na období 2021–2030, 50 procent získává z tzv. solidárních povolenek a zároveň z derogace povolenek. Pro Českou republiku bude při současných cenách emisních povolenek dostupná částka přibližně 120 až 150 miliard Kč. Z fondu bude možné čerpat následujících 10 let.

„Pokud chceme Česko zbavit závislosti na spalování uhlí, potřebujeme restartovat rozvoj obnovitelných zdrojů energie. Posvěcení prvních projektů podpořených v Modernizačním fondu je nejzásadnějším impulsem pro dekarbonizaci domácí energetiky za poslední roky. Právě solární energetika je klíčem k zajištění levné a čisté energie do budoucna. Přínosem je nyní i fakt, že za energii slunce nemusíme posílat peníze do Ruska,“ komentoval krok ministerstva Martin Sedlák, programový ředitel Svazu moderní energetiky.

Budování fotovoltaických elektráren na brownfieldech, výsypkách nebo plochách bývalých dolů je nejdostupnějším řešením pro naplnění klimatických závazků České republiky. Potvrzují to i nedávno provedené kalkulace společnosti Deloitte. Svaz moderní energetiky v minulosti upozornil na to, že rozvoj solární energetiky by Česku přinesl potřebný impuls v rámci restartu ekonomiky. Podle studie, kterou zpracovali konzultanti společnosti Deloitte pro Svaz moderní energetiky, lze v Česku vybudovat až 7 500 megawattů nových solárních elektráren do roku 2030. Zároveň by zvýšení podílu obnovitelných zdrojů v elektroenergetice přineslo až 33 000 pracovních míst a růst HDP až o 7 procent.

Svaz moderní energetiky současně upozorňuje, že vláda Petra Fialy může dát ještě silnější impuls pro rozvoj obnovitelných zdrojů, a to zařazením fotovoltaiky také mezi zdroje, které se budou moci ucházet o provozní podporu v tzv. aukcích. Ty nyní připravuje Ministerstvo průmyslu a obchodu, avšak právě pro solární elektrárny navrhuje na příští roky čistou nulu. Aukční podpora je přitom model podpory úspěšně vyzkoušený v zahraniční. Využívají jej na podporu fotovoltaiky například v Německu, Polsku nebo Maďarsku.

V Česku v loňském roce opět meziročně přibylo fotovoltaických řešení na střechách hal a v průmyslových areálech, zájem o energii ze slunce potvrzují i firmy na Slovensku. V souvislosti s výrazným růstem cen energií v loňském roce se potvrzuje, že alternativní zdroj energie může být pro podniky zdrojem významných úspor. Posilování tohoto trendu v následujících letech nahrává i modernizace distribučních soustav. Zvýšením jejich kapacity a zaváděním inteligentního řízení bude možné do sítě zapojovat více menších výrobců elektrické energie, než je tomu v současnosti.

Zájem firem o energii ze slunce potvrzují aktuální data Solární asociace. Podle nich v roce 2021 v Česku na střechách firem a komerčních objektů přibylo téměř 400 fotovoltaických instalací s celkovým výkonem 19,2 MWh. Ve srovnání s rokem 2020 se sice jednalo o sedmdesátiprocentní pokles v počtu instalací, Solární asociace jej ovšem vysvětluje složitou administrativou a zdlouhavou realizací projektů.

„Firmy se začínají o fotovoltaiku ke snížení nákladů provozu zajímat čím dál více. Fotovoltaika má výhodu, že si investor může spočítat předem, kolik ho bude elektřina z ní stát. Dá se tedy říct, že je třeba pro finanční ředitele velice výhodným nástrojem, jak naplánovat výdaje. V kombinaci s akumulací energie může kromě toho zabránit mikrovýpadkům a dalším nepříjemným jevům,“ popisuje výkonný ředitel Solární asociace Jan Krčmář. V důsledku skokového nárůstu cen elektřiny tak podle něj zažíváme boom střešních instalací.

Nárůst hlásí i Slovensko

Podobně jako v Česku se o fotovoltaická řešení zajímají i firmy na sousedním Slovensku. „Naši členové mají zájem o zavádění fotovoltaiky v rámci svých areálů, a to hlavně formou instalací na střechách průmyslových hal. Vícero našich členů už fotovoltaiku instalovanou má. Současné ceny elektřiny jen potvrdily správnost rozhodnutí z minulosti,“ uvádí Tibor Gregor, výkonný ředitel sdružení Klub 500, který sdružuje slovenské podniky s více než pěti sty zaměstnanci.

Výraznější zapojení výroby energie z obnovitelných zdrojů v rámci firemních areálů by měly v dalších letech podpořit národní plány obnovy, které se jak v Česku, tak i na Slovensku soustředí právě i na podporu fotovoltaiky. K vyšší penetraci OZE pak přispěje také modernizace samotných distribučních soustav.

„Modernizace distribučních soustav na takzvané Smart Grids je pro větší zapojení decentralizovaných zdrojů energie – mezi něž se fotovoltaická řešení v rámci podniků řadí – nezbytná. Česko a Slovensko sice historicky mají ve srovnání s mnoha jinými evropskými zeměmi poměrně robustní síť a provozovatelé soustav se na větší decentralizaci v posledních letech připravovali, i tak před námi stále stojí výzva zajištění stabilní a bezpečné distribuční sítě i do budoucnosti,“ vysvětluje Miroslav Kopt, vedoucí útvaru Strategických projektů EG.D.

Modernizované distribuční soustavy budou mít v prvé řadě větší kapacitu, díky níž budou schopny pojmout velké množství menších producentů elektrické energie. Vedle navýšení kapacity budou stěžejní roli hrát moderní technologie. Půjde především o modernizaci dispečerských řídicích a automatizačních systémů, které umožní komunikaci prvků v síti v reálném čase, jejich monitoring, ovládání a aktivní řízení spotřeby energie v rámci celé soustavy. Díky tomu bude možné nejen připojovat nové zdroje, ale i další nové sektory a technologie, kam patří například energetická společenství či elektromobilita.

Úspory mohou být značné

Nejčastějším důvodem pro pořízení fotovoltaického řešení jsou pro firmy úspory na provozních nákladech. Ty se mohou podle velikosti řešení pohybovat i v desítkách procent. Příkladem je brněnská společnost TopGis, která se specializuje na letecké snímkování a mapové aplikace pro města a obce. Firma sídlí v moderní budově Inovačního centra Svatopetrská a má na střeše a jižní fasádě celkem 257 fotovoltaických panelů osazených na ploše 425 m2. Celkové předpokládané množství energie, kterou fotovoltaika na domě za rok vyrobí, je 76 MWh.

„Elektrickou energii vyrobenou ze slunce spotřebuje na svůj provoz budova, přičemž během slunečních dnů dokonce fotovoltaika na budově o celkové podlahové ploše 6 500 metrů čtverečních vyrobí více energie, než sama spotřebuje. Přebytečnou energii pak využijí další budovy v areálu nebo nabíječky pro elektroauta,“ popisuje technický správce areálu Vlastimil Rieger. Celková roční úspora na energiích dosahuje 25 procent. V budově jsou přitom 24 hodin denně v provozu tepelná čerpadla a servery, které TopGis potřebuje pro uchování obrovského množství mapových dat a jejich publikaci stovkám klientů po celé České republice.

Energii ze slunce vyrábí i slovenská společnost Duslo, která působí v chemickém průmyslu. Současné řešení, které podnik využívá, je koncipované jako ostrovní systém s instalovaným výkonem 0,985 MWh. Všechna vyrobená energie je v současnosti vykupována, firma již ale zvažuje další solární řešení. „Provoz fotovoltaické elektrárny pro nás představuje významné zkušenosti z pohledu zvažované realizace nové FVE, která by byla připojená už do naší místní distribuční sítě,“ říká Marek Kurňava, ředitel Úseku energetiky společnosti Duslo. Nové fotovoltaické řešení by podle něj mělo několikanásobně vyšší výkon. Jeho výstavba je součástí projektu, jehož cílem je výroba zeleného vodíku elektrolýzou s využitím elektrické energie z obnovitelných zdrojů.

Nové plány Číny v oblasti obnovitelných zdrojů energie se zaměří na oblast Gobi a další pouštní regiony. Země výstavbu nových obrovských větrných a solárních elektráren a posílí své přenosové kapacity, uvedly regulační orgány v novém strategickém dokumentu.

Aby Čína, která je největším světovým producentem skleníkových plynů, splnila své klimatické cíle, připravuje politiky, které umožní “zelenou a nízkouhlíkovou transformaci” jejího energetického systému, v němž tradičně převládá uhlí.

Peking chce do konce roku 2030 zvýšit celkovou kapacitu větrných a solárních elektráren na 1 200 gigawattů (GW), což je téměř dvojnásobek současné úrovně. Bude zároveň postupně snižovat využívání fosilních paliv ve snaze dosáhnout uhlíkové neutrality přibližně do roku 2060.

Národní energetická komise NEA, která má za úkol koordinovat čínskou energetickou politiku, však v pokynech zveřejněných ve čtvrtek 10. února uvedla, že Čína k dosažení cíle využívání “zelené energie” potřebuje nová opatření a institucionální mechanismy. Informovala o tom agentura Reuters. Podle NEA země do roku 2030 vytvoří systém umožňující pokrýt veškerou novou poptávku po energii z nefosilních zdrojů.

Aby se tohoto cíle podařilo dosáhnout, plánuje NEA diverzifikovat kanály financování obnovitelných zdrojů energie a zlepšit pobídky a tržní mechanismy, včetně systému “certifikace zelených produktů”, který by povzbuzoval spotřebitele. Kromě zmíněných pouštních projektů bude také pracovat na zlepšení přenosové sítě na venkově a umožní vesnickým kolektivům investovat do obnovitelných zdrojů energie a podílet se na zisku.

Ačkoli chce, aby obnovitelné zdroje pokryly většinu nové poptávky po energii, Čína stále očekává, že spotřeba uhlí poroste nejméně do roku 2025. Analytici ze státní společnosti SGC, která má na starosti provoz sítě (a je tedy ekvivalentem českého ČEPS), předpovídají, že v letech 2021-2025 by mohlo být postaveno dalších 150 GW uhelných elektráren.

V nových pokynech se uvádí, že Čína učiní z čisté spotřeby uhlí prioritu a bude dále eliminovat malé a neefektivní doly, elektrárny a teplárny a zároveň bude více podporovat zachycování a ukládání uhlíku v tepelných elektrárnách.

Má šanci na úspěch

Čínské plány na stavbu obnovitelných zdrojů energie v odlehlých oblastech nutně znamenají, že energie se musí dopravit k zákazníkovi. To je bolavý plán německé Energiewende, která se stále nedokáže vypořádat s tím, že nejlepší místa pro stavbu nových zdrojů jsou na severu země (tedy hlavně na větrném pobřeží Severního moře), elektřinu ovšem ve velkém potřebuje i průmyslový vnitrozemský jih, který nemá příliš příznivé klimatické podmínky, a to ani pro stavbu fotovoltaiky, ani větrných elektráren.

Transformátor pro 1 110 kV vedení v Číně, který postavila společnost ABB (foto Jonas Bilberg/ABB)
Transformátor pro 1 110 kV vedení v Číně, který postavila společnost ABB (foto Jonas Bilberg/ABB)

Čínští plánovači mají ovšem situaci podstatně jednodušší. Stavba infrastrukturních projektů je v zemi výrazně jednodušší z legislativního hlediska, protože právě řečeno míra ochrany práv jednotlivce je výrazně nižší než v Česku. Trasy pro vedení také z části vedou přes velmi řídce obydlená území.

Výhodou je i to, že Čína má s těmito projekty rozsáhlé zkušenosti. Ve velkém měřítku dnes využívá stejnosměrné sítě ultra vysokého napětí“ (používá se často anglická zkratka UHVDC), tedy nad 800 kilovoltů, které jsou ideální pro efektivní přenos elektřiny na velké vzdálenosti.

Stejnosměrné vedení pak lze postavit jednodušeji a levněji než vedení střídavého proudu: už například proto, že není zapotřebí přenášet tři fáze. Velmi jednoduše řečeno, ušetří se na kabelech i sloupech vedení. Zároveň má stejnosměrné vedení na stejnou vzdálenost zhruba o třetinu menší ztráty než stejné vedení se střídavým proudem. 

Hlavní nevýhodou tedy byly a jsou náklady na přeměnu stejnosměrného proudu a do jisté míry i s tím spojené technické obtíže. Protože dnes už je problém efektivně technicky vyřešený, volba mezi AC (altering current, tedy střídavý proud) a DC (direct current) vedením je do značné míry otázkou vzdálenosti.

Nižší náklady na vedení a menší ztráty stejnosměrného vedení převáží nad nevýhodami v případě vzdáleností 600 až 800 kilometrů. Pokud se má stavět podmořský kabel, volba je jasná už při délkách nad 50 kilometrů, protože ponořené vodiče se střídavým proudem mají mnohem větší ztráty. 

Prvním projektem s dodávkami stejnosměrného proudu na větší vzdálenosti byl zhruba stokilometrový podmořský kabel spojující švédský ostrov Gotland s pevninou, který začal fungovat v roce 1954 (měla napětí 100 kV, dnes se používá i 1 000 kV). Dnes jich na světě stojí řádově několik desítek, z toho více než 30 ovšem právě v Číně.

Ta svou první UHVDC linku zprovoznila roku 2009, od té doby je pilně buduje. Nešlo přitom pouze o efektivitu přenosu. Budování linek plnilo i důležité politické cíle: Čínští představitelé přislíbili obyvatelům znečištěním sužovaných velkých čínských měst na východu země doslova modré z nebe, přesněji znovu modrou oblohu nad hlavou.

Od roku 2013 běží program, který se emise snaží snížit několika přístupy najednou, od omezování vjezdu vozidel do měst po omezování podpory a rozvoje uhelných zdrojů (byť jak jsme i uváděli, ty jsou stále základem čínské energetiky). Koncentrace výroby energie do méně obydlených oblastí je samozřejmě z tohoto hlediska ideální řešení, ale bez efektivního přenosu energie velmi drahý.

Co to stojí

Takový proces není samozřejmě zadarmo. Podle odhadů Mezinárodní agentury pro energii vyjde proces modernizace čínské elektrické sítě během prvních několika dekád 21. století na zhruba čtyři biliony dolarů.

Zvýšené nároky na rozvodnou síť v posledních letech měly v Číně také jeden nečekaný důsledek. V roce 2016 došlo k nucenému rozdělení jihočínského rozvodné sítě, která dodávala elektřinu pro čtvrt miliardy lidí, na dvě menší sítě. V oblasti nově postavená stejnosměrná vedení během několika let rychle vyrostla v klíčový zdroj. Dodávala v některých chvílích až čtvrtinu celkové spotřeby, což v době rozdělení sítě činilo i více než 25 GW.

Solární panely v kalifornské poušti (foto Bureau of Land Management, CC BY 2.0)
Solární panely v kalifornské poušti (foto Bureau of Land Management, CC BY 2.0)

Simulace ukazovaly, že za určitých okolností by příliv stejnosměrného proudu z těchto vedení mohl způsobit vážné komplikace a kolaps celé sítě se střídavým proudem. V provozu se tedy nikdy nic nestalo, ale provozovatel se preventivně rozhodl rozdělit síť na dva menší a „zvladatelnější“ celky.

Jde o ojedinělý krok: na celém světě se v posledních desetiletích sítě spíše spojují do větších celků. Obecně se předpokládá, že ve větších sítí je jednoduše řečeno více možností spolupráce a výměny elektřiny, a z logiky věci by tedy měla být stabilnější a bezpečnější (tedy pokud je stabilita a bezpečnost cílem všech účastníků, samozřejmě).

Dálková stejnosměrná vedení ovšem mohou do jisté míry situaci změnit. Nejen, že umožňují efektivní výměnu mezi velmi vzdálenými oblastmi, mohou také (pokud jsou dobře navržena a postavena) posloužit jako „pojistky“ proti šíření velkých black-outů, kterých se provozovatelé i veřejnost oprávněné bojí.

Čínští inženýři doufají, že se jim podaří změny zvládnout s pomocí podobných spíše organizačních opatření typu rozdělení větších sítí na menší (o tom se údajně rozhodne především podle praktických výsledku z jižní Číny), ale také nový technologií. Země totiž hodlá v mnohem větší míře využívat také vedení střídavého proudu s velmi vysokým napětí, v jejím případě konkrétně s napětím 1 000 kV (připomínáme, že u nás je nejvyšší napětí ve vedení 400 kV).

Podobná napětí se už používala i v minulých desetiletích v jiných zemích, například bývalém SSSR a Japonsku (v obou případech 1 100 kV), Čína si samozřejmě vyvinula či nechala vyvinout vlastní standard a techniku. Měla by umožnit rychlou distribuci proudu ze stejnosměrných dálkových vedení v rámci střídavé sítě tak, aby ve skutečnosti nedošlo k problémům, které předpovídaly simulace v jižní Číně.

Letošní rok bude pro obor výroby elektřiny ze Slunce rekordní. Výroba i instalace by měly být nejvyšší v dějinách. Odhadují to alespoň analytici agentury Bloomberg na obnovitelné zdroje v divizi NEF (New Energy Finance), kteří připravili deset předpovědí vývoje fotovoltaiky v letošním roce.

Byť se jejich předpovědi týkají hlavně světových trendů, vývoj v této oblasti bude velmi zajímavý i pro Čechy. Rozvoj solární energetiky bude v našich podmínkách totiž poměrně mohutně podpořen dotačními programy na instalaci nových panelů. Díky kombinaci s drahou elektřinu tedy zájem o energii ze Slunce může být nebývalý.

Zjevně přitom nebudeme na světě sami, naznačuje pohled už na první z 10 předpovědí BNEF.

1. Rok 2022 bude prvním rokem, ve kterém bude instalováno více než 200 GW fotovoltaiky

Solární „vlak“ se rozjíždí stále rychleji. Střední scénář odhadu BNEF pro celkový výkon instalovaných fotovoltaických panelů v roce 2021 byl 83 GW (rozmezí 171-199 GW). Střední scénář pro výstavbu v roce 2022 je 228 GW, přičemž hodnota by se měla nejspíše (na 95 procent) pohybovat v rozmezí 204-252 GW.

Předpověď má jeden háček: stále není vyloučeno, že prvním rokem, kdy bylo instalováno 200 GW, byl rok 2021. Cena panelů by nezůstávala ve čtvrtém čtvrtletí roku 2021 tak vysoká, kdyby solární moduly někde neinstalovaly…

2. Ceny solárních modulů klesnou a budou klesat

V roce 2021 byla úzkým hrdlem ve výrobě fotovoltaických panelů produkce polykrystalického křemíku. V kombinaci se silnou poptávkou vyhnala ceny standardních modulů s 166 mm články až na zhruba 28 amerických centů za watt výkonu. V roce 2022 Bloomberg očekává o 39 % vyšší produkci polykrystalického křemíku než v roce 2021.

Celková výrobní kapacita by měla stačit na výrobu téměř 300 GW křemíkových solárních produktů, a to jak díky náběhu nových kapacit a odstraňování překážek ve výrobě ve stávajících továrnách. Velká část produkce bude samozřejmě soustředěna do Číny, která by mohla mít výrobní kapacitu kolem 250 GW za celý rok.

S tím souvisí i předpověď, že nabídka panelů na trhu bude dostatečná. V posledním měsíci roku 2021cena křemíku klesla z říjnových 37 USD/kg na 32 USD/kg. BNEF očekává, že ve 2. pololetí 2022 bude dále klesat až na 20-25 USD/kg. Vyšší účinnost a přechod na větší články (182 mm a 210 mm) umožní další snížení cen modulů zhruba o cent na watt. Agentura tak očekává pokles pokles cen modulů na mezinárodním trhu o 11-15% na 23-24 amerických centů na watt.

3. Kapacita fotovoltaik zálohovaných bateriemi se zdvojnásobí

Databáze BloombergNEF v současné době zahrnuje 278 plně zprovozněných velkých fotovoltaických s akumulací energie, které dohromady mají celkovou výrobní kapacitou fotovoltaiky 12,5 GW a kapacitou baterií 2,7 GW / 7,7 GWh. Odhad BNEF je, že na konci roku bude kapacita dvojnásobná. Ale vzhledem k tomu, že trh se rychle vyvíjí, jasnou předpověď agentura dělat nechce. Své odhady bude prý během roku ještě upřesňovat.

Největšími trhy v tomto roce budou Čína a USA. USA jsou již dobře zavedeným trhem se solárními a skladovacími zařízeními. V Číně nyní 20 provincií vyžaduje nebo podporuje, aby se nově budované obnovitelné zdroje energie kombinovaly s ukládáním energie.. .

4. Rekordní čínskou výstavbu potáhne fotovoltaika na střechách

Od poloviny roku 2021 čínské ústřední orgány podporují místní samosprávy, aby koordinovaly výstavbu malých fotovoltaických elektráren na střechách do větších projektů. Tento model hromadné výstavby bude s podporou místních samospráv napomáhat růstu rezidenčního sektoru, zejména ve venkovských oblastech. Na trh s malými fotovoltaickými elektrárnami také vstoupily státní podniky, zkušení soukromníci pro ně působí jako subdodavatelé nebo vedoucí projektů.

BNEF očekává, že v roce 2022 přesáhne instalace fotovoltaických panelů v domácnostech v Číně rekordních 20 GW.

V komerčním a průmyslovém sektoru umožnila energetická krize v září 2021 úřadům zvýšit ceny elektřiny až o 20 %, a přenesly tak na uživatele část nákladů na zdražující uhlí. Vyšší cena elektřiny zvýší ziskovost střešní fotovoltaiky a a bude motivovat uživatele s vysokou energetickou náročností k instalaci střešních fotovoltaických systémů.

Čína stanovila pro každou provincii každoroční limit celkové spotřeby energie s cílem kontrolovat emise uhlíku, což v roce 2021 vedlo v některých částech země k dodávkám energie na příděly a omezování výroby. V současné době se do celkové spotřeby energie započítává i energie z obnovitelných zdrojů.

Ale z jednání vrcholných čínských úřadů vyplývá, že by mohlo dojít ke změně. Energie z obnovitelných zdrojů v místě spotřeby by se v příštím roce zřejmě neměla započítávat do celkové kvóty spotřeby pro uživatele. To by znamenalo, že instalace střešních fotovoltaických panelů by mohl být dobrý „lék“ proti hrozbě omezování výroby – a také to, že zájem o takové instalace mezi podniky dále poroste.

BNEF očekává, že vyšší ceny elektřiny i politika výjimky z kvót spotřeby energie budou hnacím motorem pro rozšíření střešní fotovoltaiky pro domácnosti. A že v roce 2022 celkový výkon nových instalací v komerčním a průmyslovém sektoru pravděpodobně překročí 10 GW.

Fotovoltaické panely na střeše
Fotovoltaické panely na střeše (foto Steven Pisano)

5. Střešní „soláry“ s bateriemi se stanou standardem na dalších trzích

Fotovoltaice a bateriím pro domácnosti se bude věnovat větší pozornost, jak význam odvětví rostě. Na Havaji jsou nyní téměř všechny nové rezidenční solární systémy postaveny s úložištěm, v Německu je úložištěm vybavena asi polovina z nich, ve Švýcarsku asi 15 % a v Austrálii asi 5 %. Tento údaj není k dispozici pro většinu trhů, ale BNEF očekává, že do konce roku 2022 budou existovat nejméně dva další trhy, u kterých bude k dispozici dost údajů, aby bylo jasné, že podíl instalací s bateriemi bude přes 50 %.

Mezi jednotlivými zeměmi panují zásadní rozdíly v tom, jak se staví k otázce, jak majitele domácích baterií motivovat, aby svá úložiště poskytly pro síťové účely. Ani v tom, jaký význam tyto systémy vlastně mohou mít při regulaci provozu sítě. To se už v roce 2022 podle BNEF změní. Vzhledem k tomu, jak pomalu ale na změny reaguje české prostředí, v našich podmínkách tato změna nejspíše příliš vidět nebude, troufneme si předpovídat my.

6. V Evropě se budou podepisovat smlouvy o gigawatty

Na severoevropských trzích (Polsko, Dánsko, Německo) podepíše v roce 2022 více společností a veřejných služeb smlouvy o nákupu „zelené“ elektřiny z FVE. Podobný vývoj lze čekat i ve Španělsku, kde odezní politická nejistota.

Většina, konkrétně 72 % (tj. 1,4 GW), v Evropě v roce 2021 uzavřených smluv o dlouhodobém přímém prodeji elektřiny (tzv. PPA) byla podepsána na Pyrenejském poloostrově, i když na podzim uzavírání nových smluv zpomalilo.

Trend zřejmě ovšem bude pokračovat. Podle databáze sestavené BNEF mají být na základě PPA smluv uvedeny v období 2022-2025 do provozu fotovoltaické výroby s celkovou kapacitou 13,1 GW.

7. Solární aukce budou komplikovanější a často budou zahrnovat bateriová úložiště

V roce 2021 proběhly v Indii, Jihoafrické republice a Chile zajímavé solární aukce, v nichž se utkaly různé technologie, které mají společný cíl vyřešit problém nespolehlivosti dodávek OZE.

V JAR šlo aukci zaměřenou na instalaci záložních zdrojů a očekávalo se, že povede v první řadě k výstavbě ropných a plynových elektráren. Ale v soutěži také uspěly nabídky na budování celkem 1 687 MW fotovoltaiky, přibližně 160 MW větrných elektráren a 640 MW bateriových systémů. Všechny by měly být vybudována v roce 2022.

V Indii byly v první aukci na 2,5 GW obnovitelných zdrojů, které by měly dodávat energii nepřetržitě po celý den v říjnu 2021 podány nabídky v hodnotě 11,8 GW za průměrnou cenu 42,55 USD/MWh.

V Chile byly v září 2021 v aukcích zaměřených na technologie přiděleny roční kontrakty na solární a akumulační projekty a větrné elektrárny v objemu 2,3 TWh (postaveny mají být do roku 2026). Tendry na solární energii s akumulací pořádá i Izrael.

BNEF očekává, že v roce 2022 bude nejméně pět dalších zemí pořádat komplexní aukce na solární a skladovací zařízení.

8. Do výroby se začnou prosazovat úplné novinky

V roce 2022 na trhu s fotovoltaikou začnu vstupovat nové technologie. Ale začněme u jedné etablované: již dnes je podle BNEF k dispozici více než 400 GW roční kapacity na výrobu současného článků PERC (s pasivovanou zadní stranou), které mají účinnost kolem 24 procent.

V letošním roce by měly vzniknout významné továrny (tedy >10GW roční kapacity) na nové technologie článků, jako je TOPCon (kombinuje výhody nízkých povrchových rekombinačních ztrát s účinným transportem nosičů náboje, P-N přechod je na zadní straně jako celopovrchový kontakt) či heterokonjunkčních článků (ty mají díky použití různých typů křemíkových materiálů lepší výkony).

O nástupu těchto technologií se v minulosti mluvilo mnohokrát, ale zatím nikdy nebyly cenově konkurenceschopné s běžnými produkty. Ale významné investice současných velkých výrobců článků a integrovaných modulů to pravděpodobně změní. Mezi novými technologiemi pravděpodobně rychleji zvítězí technologie TOPCon, protože má údajně lepší nákladové parametry a je kompatibilnější se stávající výrobou článků, pokud jde o proces, zařízení a materiály. PERC však zůstane hlavním produktem ještě dva až tři roky.

Na trh budou uvedeny i některé specializované výrobky, zejména pro čínský domácí trh, který má určitou podporu pro fotovoltaiku integrovanou do budov. Například čínský průkopník v této oblasti, společnost Sunman Energy, právě otevřel továrnu o výkonu 1 GW/rok ve městě Yangzhong v provincii Zhejiang.

Vertikální panely mají mít vyšší produkci na začátku a sklonku dne, kdy jsou ceny energií vyšší. Zda to kompenzuje celkově nižší výrobu, ukáže praxe.
Vertikální panely mají mít vyšší produkci na začátku a sklonku dne, kdy jsou ceny energií vyšší. Zda to kompenzuje celkově nižší výrobu, ukáže praxe. (foto Next2Sun)

9. Komerčně se začne využívat agrofotovoltaiky

Agrofotovoltaika – tedy stavění solárních projektů tak, aby se pod nimi mohla probíhat zemědělská výroba – je v solárních kruzích něco jako módní slovo. Někdy je agrofotovoltaika jen způsobem, jak získat povolení nebo dotaci na výstavbu fotovoltaiky na zemědělské půdě, a výnosy z produkce na pozemcích bývají velmi nízké.

Existují však poměrně dobré důkazy, že v určitých případech se mohou obě činnosti dobře doplňovat. Třeba u plodin, které se sklízejí ručně (panely vždycky komplikují nasazení větší techniky). Společnosti jako GroenLeven (dceřiná společnost BayWa r.e.) a Baofeng Group již instalují agrofotovoltaické systémy, aby zlepšily výnosy některých konkrétních plodin, jako jsou maliny, bobule goji a či vinná réva.

Společnosti se teprve učí, jak musí systémy vypadat pro které plodiny, protože neexistuje žádná standardizace. Pro určité případy se zvažují i vertikální projekty. V průběhu roku 2022 tak lze očekávat pokrok ve výběru optimálních aplikací pro tuto technologii.

10. Solární továrny začnou vznikat i mimo Čínu, jejich rozjezd ale potrvá

Jasnou světovou jedničkou ve výrobě fotovoltaiky je a bude letos Čína. Ale přibývá zemí, které chtějí rozvíjet své kapacity.

Na druhém místě za Čínou pevně stojí Indie. V současné době má výrobní kapacity přibližně na 12,4 GW modulů a 3,3 GW článků ročně. Tamní vláda plánuje kapacitu významně navyšovat ve všech možných výrobních krocích. V listopadu 2021 uspořádala aukci, jejíž tří vítězové každý podal nabídku na vybudování provozů s kapacitou 4 GW panelů ročně (včetně výroby samotných článků a křemíku).

I v USA se zřejmě něco změní. V tuto chvíli zřejmě již definitivně „mrtvý“ návrh zákona Build Back Better obsahoval významnou podporu domácí výroby, a to zejména křemíkových desek (waferů) na články, které se v současné době vyrábí do velké míry v Číně. I přes neúspěch této iniciativy BNEF považuje za velmi pravděpodobné, že nějaká forma systematické podpory pro americkou výrobu počátkem letošního roku projde.

V Evropě plánuje společnost Meyer Burger (SWX: MTBN), která se specializuje na heteropřechody, v letošním roce rozšířit svou továrnu na výrobu článků a modulů v německém Freibergu ze 400 MW na 1 GW. Meyer Burger také plánuje továrnu v USA.

Přesto dominance Číny bude těžko otřesitelná, a to zejména právě ve výrobě „waferů“. Trh bude nasycený a výrobci se na něj bez opravdu pevných (a tedy drahých) záruk těžko pohrnou.

Ministerstvo průmyslu a obchodu již pod novým vedením Jozefa Síkely připravilo návrh prováděcího předpisu, jímž by se měla uvést do praxe aukční podpora pro nové projekty obnovitelných zdrojů energie. Návrh obsahuje cíle pro rozvoj větrné energetiky nebo kombinované výroby elektřiny a tepla spalováním zemního plynu, avšak chybějí v něm cíle pro solární elektrárny. Tento fakt kritizuje Svaz moderní energetiky.

Svazu vadí, že se nová vláda Petra Fialy ve svém programovém prohlášení výslovně zavázala k rehabilitaci fotovoltaiky – uvádí se tam dokonce, že vláda považuje fotovoltaiku za klíčový obnovitelný zdroj – a poslední kroky ministra průmyslu s ním nejsou zcela v souladu. S investicemi do fotovoltaiky ostatně počítá i Národní plán obnovy. Na podporu přechodu k čistším zdrojům energie je v něm vyčleněno 6,66 miliardy Kč. Otázkou tedy zůstává, jakými  konkrétními způsoby bude tato částka distribuována.

Varovná statistika

„Pokud ministerstvo průmyslu nezahrne solární elektrárny mezi podporované zdroje, zříká se tak nejlevnějšího zdroje v našich podmínkách. Přičemž právě solární energetika může přispět k proměně české energetiky,“ komentoval ministerský návrh Martin Sedlák, programový ředitel Svazu moderní energetiky. Varovně přitom vyznívá aktuální zpráva Eurostatu, podle níž je Česká republika v rámci zemí EU pátá od konce, co se týče podílu obnovitelných zdrojů na celkovém energetickém mixu. V Česku byl v roce 2020 tento podíl 15 procent, což mimo jiné znamená, že momentálně zaostáváme dokonce i za silně „uhelným“ Polskem (16procentní podíl). V Polsku totiž díky systematické podpoře narostl od roku 2015 výkon fotovoltaiky o úctyhodných 1 600 procent a země je tak aktuálně pátým největším solárním trhem v Evropě s tím, že jeho pozice bude pravděpodobně nadále posilovat.

„Tamní vláda totiž úspěšně využívá aukční systém podpory pro velké projekty, ale také promyšlené nastavení pomoci pro energetické komunity nebo domácnosti, které mají zájem o umístění solární elektrárny na střechu svého domu. Právě kombinace velkých i malých projektů vede k úspěšnému rozvoji fotovoltaiky za výhodných podmínek pro spotřebitele,“ upozornil na motivační nastavení podpory solární energetiky v Polsku Martin Sedlák. Pro úplnost dodejme, že zeměpisné podmínky pro solární energetiku jsou v Česku i Polsku v zásadě totožné.

Podle Svazu moderní energetiky by tedy měla česká vláda zahrnout fotovoltaiku mezi zdroje, které se mohou ucházet o aukční podporu i zelené bonusy. V letech 2022–2024, pro které je zmíněný návrh uvažován, by přitom mohlo jít o testovací objem nových projektů s cílem prověřit zájem trhu o jednotlivé formy podpory a schopnost investorů pro své záměry získat financování. Aukční podpora je podle svazu navíc výhodná pro stát i spotřebitele: stát získá předvídatelné prostředí v energetice, protože podpora zavazuje investora dodávat energii do sítě po dobu minimálně 20 let, takže stát bude moci lépe předvídat, s jakými zdroji může v příštích letech počítat, a spotřebiteli poklesnou výdaje za energie.

„Spotřebitelé budou těžit z konkurenčního prostředí. Aukce mají de facto podobu tržní soutěže, ve které získají podporu pouze nejnižší nabídky s garancí nejlevnější dodávané elektřiny do sítě. Čím více bude síť energií nezávislá na ruském zemním plynu nebo uhlí zatíženém emisními povolenkami, tím lépe budou české ceny energie odolávat výkyvům na mezinárodním trhu,“ vysvětlil Martin Sedlák.

Na podporu soutěže

Forma tržní podpory vyplývá z loňské novely zákona o podporovaných zdrojích a počítá s možností vypsat aukce podpory pro větrné, solární a malé vodní elektrárny, využití skládkového plynu nebo kombinovanou výrobu elektřiny a tepla. Stát může vyhlásit aukční podporu například pro solární elektrárny s výkonem nad 1 MW, fotovoltaiky s menším výkonem (pod 1 MW) mohou získat zelený bonus bez nutnosti aukční soutěže. V případě větších elektráren může jít o solární parky budované na brownfieldech. Menší zdroje se zeleným bonusem zase mohou být střešní solární elektrárny například na školách nebo nemocnicích.

Aukční podpora je přitom poměrně standardní podpůrný nástroj: jako impuls pro budování nových solárních a větrných elektráren jej od roku 2015 využívá například Německo. Díky konkurečnímu prostředí, které díky němu vzniklo, poklesla cena dodávané solární elektřiny do sítě mezi lety 2015 a 2021 o 48 procent. Aukční podpory již několik let využívá také Polsko, Maďarsko nebo Francie.

Podle studie vypracované Centrem pro otázky pro životní prostředí při Univerzitě Karlově pro Alianci pro energetickou soběstačnost by v českých podmínkách mělo být možné zvýšit výrobu energie z fotovoltaických zdrojů do roku 2030 o zhruba pětinásobek na 12 terawatthodin ročně. Další studie, kterou vypracovala poradenská společnost Deloitte pro Svaz moderní energetiky, uvádí, že do již zmíněného roku 2030 je v České republice reálné zvýšit instalovaný výkon solárních elektráren na 9 000 MW.

V roce 2020 šlo v Česku na podporu solárních elektráren podle dat Operátora trhu s elektřinou (OTE) 29,1 miliardy korun. Celková roční výše poskytnutého příspěvku podporovaným zdrojům energie přitom činila 45,4 miliardy korun a dosáhla tak podobné úrovně jako v roce 2019. Od roku 2006 bylo na podporu POZE (podporované obnovitelné zdroje energie) v Česku vyplaceno přes 430 miliard korun. V roce 2020 stát na dotaci přispěl 27 miliardami korun, zbytek zaplatili zákazníci ve fakturách za elektřinu.

Aukční podpora obnovitelných zdrojů energie

Základní myšlenkou tzv. aukční podpory je to, že stát si určí, kolik chce mít například fotovoltaických elektráren, a výrobci v aukci soutěží o to, kdo dokáže dodat do sítě daný objem elektřiny s nejnižší veřejnou podporou. Vítězí tak zpravidla ten, kdo nabídne nejnižší cenu dodávané energie. Při výběru přitom může rozhodovat pouze cena, ale mohou se zohlednit i další kritéria, například lokalizace daného projektu. Základním předpokladem aukce je, že výše podpory stanovená soutěžním způsobem bude nižší, než kdyby byla stanovena administrativně. Tímto způsobem proto lze napomáhat k definování reálné hodnoty soutěžené energie. Soutěžní systémy však nemusí být nejvhodnějším způsobem podpory pro malé výrobce energie, kteří si nemohou dovolit podat příliš nízkou nabídku.

Soutěžní nabídkové řízení převážně formou aukčního řízení již funguje například v Německu, Francii nebo Polsku. Jednotlivé právní úpravy se však od sebe liší, například v garantované délce podpory nebo v režimu vysoutěžené podpory. Obvyklými režimy podpory jsou prémie k výnosu za prodanou elektřinu a „contract for difference“. Délka podpory se většinou pohybuje mezi 10 a 20 lety. Zpravidla se také stanovuje maximální objem soutěžené kapacity instalovaného výkonu pro každou jednotlivou aukci.

Čínské kapacity na produkci solárních panelů by podle nových údajů mohly dosáhnout 500 gigawattů. Mohly by tak v ideálním případě ročně vyrobit panely s maximálním výkonem 250 temelínských elektráren. Pro samotné výrobce to však není dobrá zpráva.

Podle nových údajů analytické společnosti Asia Europe Clean Energy (Solar) Advisory (AECEA), o kterých informoval server pv-magazine, může čínské odvětví na výrobu fotovoltaických článků do konce letošního roku (2022) extrémně rychle růst.

Podle odhadů by mohlo dosáhnout výrobní kapacity 550 GW, co se týče výroby samotných solárních článků (tedy jen „jader“ článků), a 500 GW v oblasti fotovoltaických modulů (tedy celých panelů).

Pro srovnání, tolik panelů by v českých podmínkách vyrobilo zhruba tisíckrát více elektřiny, tedy zhruba 500 terawatthodin (TWh). Za celý rok 2019, tedy předtím, než do spotřeby energií promluvila koronavirová pandemie, všichni odběratelé v Česku spotřebovali zhruba 61 TWh elektrické energie.

Pokud se tak stane, bude to zásadní skok. V roce 2021 čínští výrobci díky rozšířování kapacity výroby dosáhli odhadované celkové výrobní kapacity kolem 340 GW. Nových linek však v poslední době v Číně údajně přibývá neuvěřitelným tempem. „Pro ilustraci, jen ve čtvrtém čtvrtletí (míněno čtvrté čtvrtletí roku 2021, pozn. red.) bylo uvedeno více než 80 GW nových výrobních kapacit na výrobu křemíkových destiček (tzv. waferů), a to převážně novými hráči v této oblasti,“ uvedla poradenská společnost pro pv-magazine.

Stejná firma se také domnívá, že v blízké budoucnosti nebude po těchto dodatečných kapacitách dostatečná poptávka. Upozorňuje naprosto správně, že v uplynulé dekádě bylo téměř vždy pravidlem, že nabídka v této oblasti převažovala nad poptávkou. Výrobci měli téměř vždy nějaké volné a nedostatečně využívané kapacity. Situace se v tomto ohledu zřejmě nezmění a podnikání v této oblasti bude i nadále nervydrásající zkušeností. Hlavně tedy mimo Čínu, ale do značné míry i v této zemi.

Čínský rychlý růst

Analytická společnost AECEA (což v podstatě znamená dlouholetý znalec čínského trhu s fotovoltaikou Frank Haugwitz) také pro stejný specializovaný časopis o fotovoltaice připomněla, jaký za sebou má Čína „solární“ rok.

V zemi bylo údajně připojeno do sítě přibližně 53 GW nových fotovoltaických systémů. „Pokud si uvědomíme, že rok 2021 byl posledním rokem, kdy bude možné využívat dotace centrální vlády, není těžké pochopit, proč výkon instalovaných rezidenčních fotovoltaických systémů meziročně vzrostl o 113 % (21,59 GW),“ uvedla AECEA. V zemi se vůbec dařilo budování menších (distribuovaných) solárních systémů. Jejich celkový výkon byl o něco málo vyšší než výkon velkých solárních parků uvedených do provozu v roce 2021.

Velké solární parky jsou ovšem nejjednodušší a nejlevnější možností při stavbě „solárů“, a tak není divu, že celkově v Číně převažuje. Celková kapacita fotovoltaických výroben v zemi dosáhla podle AECEA na konci prosince 306 GW. Zhruba třetina, cca 107,5 GW, připadá na vrub menším provozovnám, zbytek větším solárním instalacím.

„Celkově se očekává, že z vyšších sazeb za elektřinu (i v Číně se energie zdražují a změna to byla často dramatická, pozn. red.) budou mít největší prospěch fotovoltaické systémy pro domácnosti a podniky,“ vysvětlila dále AECEA.

Zda bude znamenat stejný přínos i pro velké projekty, tedy velké solární parky, zatím není zcela jasné. A to zejména kvůli jiné změně předpisů: poplatky za užívání půdy k výrobě energie se v některých provinciích výrazně zvýšily. V některých případech to bylo řádově až o stovky procent. Což samozřejmě z velké části eliminuje potenciální zisky z vyšších sazeb za elektřinu.

Při pohledu do budoucna poradenská společnost uvedla, že rok 2022 vykazuje zajímavé známky růstu. V posledních týdnech bylo údajně vyhlášeno nebývalé množství výběrových řízení na nákup fotovoltaických panelů.

Panely na elektřinu

Solární panel je tvořen solárními (fotovoltaickými) články, které mohou být tvořeny polovodičovými nebo organickými prvky, jež elektromagnetickou energii světla mění v energii elektrickou. Přímou přeměnou světla na elektrickou energii se dnes zabývá samostatná specializace. Fotoelektrický jev vysvětluje vznik volných elektrických nosičů dopadem záření.

Solární články jsou tvořeny polovodičovými plátky tenčími než jeden milimetr. Na spodní straně je plošná průchozí elektroda. Horní elektroda má plošné uspořádání do tvaru dlouhých prstů zasahujících do plochy. Tak může na plochu svítit světlo. Povrch solárního článku je chráněn skleněnou vrstvou, sloužící jako antireflexní plocha. Tak je zabezpečeno, aby do polovodiče vniklo co nejvíce světla. Antireflexní vrstvy se většinou tvoří napařením oxidu titanu. Tím článek získává svůj tmavomodrý vzhled.

Jako polovodičový materiál se používá převážně křemík. Jiné polovodičové materiály, např. arsenid gallitý, sulfid kademnatý, tellurid kademnatý, selenidy mědi a india nebo sulfidy gallia, se zatím nasazují spíše ojediněle, obvykle v nějakých specializovaných a okrajových aplikacích.

Nejlepší dostupné křemíkové solární panely mohou přeměnit na elektrickou energii v reálných podmínkách dnes maximálně 23 % energie dopadajícího záření. Teoretická maximální účinnost pro jeden přechod je 34 % (tzv. Shockleyův–Queisserův limit). Účinnost je v současnosti běžně mezi 18 a 23 %, při započtení vlivu zeměpisné šířky a celoročních teplot v ČR pak do 10 %. Při teplotě nad 25 °C klesá účinnost asi o 0,4 % na každý stupeň Celsia.

Aktualizace (24.1.2022) Do článku jsme pro srovnání doplnili informace o spotřebě elektřiny v ČR.

Načíst další