Výroba elektřiny z vodních zdrojů je v porovnání se solární či větrnou energetikou méně závislá na rozmarech počasí či přírodních podmínkách. Na rozdíl od megalomanských projektů, jako je například čínské vodní dílo Tři soutěsky, které nezohledňují dopady na životní prostředí, ale v Evropě již dnes převládají malé projekty. Jde hlavně o průtočné vodní elektrárny, takzvané run-of-river, které se snaží být při ekonomické efektivitě i ekologicky co nejšetrnější.

V oblastech, které nemají vysoké hory, se nejčastěji jedná o řešení využívající řek se stabilním průtokem a jezů. „Tyto elektrárny nevyžadují stavbu přehrady a zaplavení území nad elektrárnou, což znamená i menší odpor z hlediska přijatelnosti veřejností. To je zároveň nevýhodou v případě, kdy není stabilní průtok, protože toto řešení neumožňuje kvůli absenci nádrže akumulaci vody,“ vysvětluje Pavel Rudolf, vedoucí Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana z Energetického ústavu Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně.

V Evropě je podle něj v současné době asi 15 procent celkového výkonu ve vodních elektrárnách dodáváno právě průtočnými elektrárnami. Typickou evropskou zemí využívající průtočné vodní elektrárny osazené Kaplanovými nebo přímoproudými Kaplanovými turbínami je Rakousko (oblast dolního toku rakouského Dunaje). Konkrétně jde o elektrárny ve městech Ybbs-Persenbeug, Melk, Aschach, Greifenstein a Freudenau, které společně vytvářejí celkový výkon asi 5,7 GW.

Mezi další evropské země s významným podílem průtočných elektráren patří Německo (dolní část Rýna) nebo Švédsko. „V Česku mezi novější elektrárny tohoto typu, postavené po roce 2010, patří například Obříství, Litoměřice či Štětí na Labi,“ dodává Pavel Rudolf s tím, že v Evropě je potenciál velkých řek již prakticky vyčerpán a možnosti rozvoje se skýtají právě malým vodním elektrárnám.

Podle Cechu malých vodních elektráren mají průtočné vodní elektrárny v našich podmínkách smysl. Více vody v řekách teče na konci podzimu a v zimě, kdy je elektřiny obecně málo. Pozdně podzimní a zimní nedostatek elektřiny se přitom v Česku bude ještě prohlubovat s předpokládaným dalším masivním rozvojem fotovoltaických zdrojů, respektive s odstávkou uhelných zdrojů. „Vodní elektrárny tedy vyrábějí a budou vyrábět maximum elektřiny v době jejího nedostatku, jde tudíž o cennou elektřinu. Výroba z malých vodních elektráren v České republice navíc kolísá spolu s průtoky velmi pozvolna. I proto například dispečink České přenosové soustavy v přípravě provozu na delší období odhaduje výkon malých vodních elektráren trvale na 300 megawattů v zimním období a na 200 megawattů v letním období,“ říká Vladimír Zachoval, předseda Cechu malých vodních elektráren.

Podle Skupiny ČEZ byl loňský rok mimořádný

Společnost ČEZ nedávno uvedla, že malé vodní elektrárny z jejího portfolia vyrobily v roce 2020 v Česku více než 229 milionů kWh elektřiny, meziročně o 16 % více a nejvíce za posledních 6 let. Svou produkcí pokryly roční spotřebu více než 65 000 českých domácností. I na malých vodních zdrojích se tak začíná projevovat nejrozsáhlejší modernizační akce v dějinách české hydroenergetiky, při níž dosud bylo zcela obnoveno 38 soustrojí na všech typech vodních elektráren Skupiny ČEZ po celé ČR. Investice vyšla na více než 3 miliardy Kč.

V pomyslné hitparádě malých vodních elektráren dominovala šumavská Vydra, která dodala do sítě 29 200 MWh bezemisní energie a pokryla tak spotřebu 8 500 domácností. Následovala ji malá vodní elektrárna Práčov, která leží na Chrudimce pod vodním dílem Křižanovice (16 100 MWh) a elektrárna Spytihněv na řece Moravě (12 700 MWh).

Potenciál je v horách

Podle Karla Kramla, ředitele společnosti Stream Hydropower, která se na řešení malých vodních elektráren specializuje, dosahuje průtočná vodní elektrárna například při porovnání se solární elektrárnou minimálně čtyřnásobně vyšší roční dodávky energie do sítě. „A přestože dodávaný výkon klesá s průtoky v řece v období suchých měsíců, je možné vodu akumulovat v jezové zdrži a elektrárnu provozovat ve špičkovém režimu, tedy v době největší denní spotřeby energie. V praxi to v případě malých vodních elektráren znamená větší nádrž nad jezem, v podstatě vznik malého horského jezera,“ vysvětluje Karel Kraml.

Významný potenciál pro výrobu elektrické energie pak mají podle odborníků právě horské oblasti bohaté na vodní zdroje. V těchto oblastech se setkáváme především s derivačními průtočnými vodními elektrárnami, které vodu z řeky odvádějí a následně ji zase do vodního toku po několika kilometrech vracejí. Na rozdíl od přehrad nevyužívá toto řešení Kaplanovy turbíny, ale spíše turbíny určené pro velké spády, jako je Peltonova či Francisova.

„Toto řešení umožňuje využití hydro-energetického potenciálu větší části řeky v řádech několika kilometrů, v některých případech až desítek kilometrů. Samotné stavební objekty jsou malých rozměrů a většinou nevyčnívají z krajiny. Odběrný objekt z řeky představuje obyčejně jen několik metrů vysoký jez s podzemní sedimentační nádrží na odstranění písku z říční vody, trubní přivaděč se pak vede buď pod zemí, anebo po povrchu a strojovna má charakter malé průmyslové stavby, u které se v posledních letech objevují designová provedení dle moderní architektury,“ popisuje Karel Kraml.

Česká republika však má pro takováto řešení příliš nízké a hustě osídlené hory. Vzít v českých horách vodu z řeky, vést ji do derivační vodní elektrárny a vrátit po několika kilometrech zpět do toku by znamenalo, že voda bude chybět obcím, průmyslovým podnikům či vodákům.

To, že energetický potenciál českých vodních toků pro výstavbu nových vodních elektráren je omezený, dobře ví i ČEZ. Ten se podle svých slov do budoucna bude soustředit především na modernizaci, tedy zvyšování efektivity provozu vodních elektráren, které se již v praxi osvědčily.

Řecko spustilo na jednom ze svých ostrovů v Egejském moři zajímavý technologicko-ekologický experiment. Cílem tohoto ambiciózního projektu, který na počátku června představil řecký premiér Kyriakos Mitsotakis, je vytvořit z ostrova Astypalaia místo, kde veškerá energie bude pocházet z obnovitelných zdrojů. Současně s tím by se měla zlepšit mobilita místních obyvatel i turistů po ostrově. Řekové se tímto projektem snaží dostat do popředí v boji proti změnám klimatu a zmíněný ostrov by se měl stát pro ostatní země vzorem budování klimaticky neutrální mobility.

Realizační fáze projektu by měla trvat šest let a měla by zahrnovat postupné nahrazování konvenčních soukromých i veřejných vozidel jezdících na ostrově elektrickými a také zavedení inovativního dopravního systému založeného na sdílené mobilitě, tedy sdílení vozidel nebo organizované spolujízdě. Projekt dále předpokládá, že dojde k zásadní přeměně výroby elektřiny. Ta by se měla nadále vyrábět pouze z obnovitelných zdrojů.

Základním cílem je zajistit, aby všechny každodenní činnosti na ostrově Astypalaia probíhaly jen s podporou obnovitelné energie. Na území ostrova dnes jezdí zhruba 1 500 vozů, ty by však již v brzké době měly být kompletně nahrazeny elektromobily. Vláda chce obyvatele ostrova k této obměně motivovat tím, že jim na pořízení bezemisních vozů či kol poskytne dotace. Na ostrově se již začíná stavět i potřebná infrastruktura – pro elektromobily již bylo nainstalováno prvních šest duálních nabíjecích stanic.

Vedle rozvoje elektromobility je v plánu také to, že do roku 2026 budou po silnicích ostrova jezdit jen autonomní autobusy, tedy autobusy bez řidičů. Předpokladem takto zásadní systémové změny však je, že se infrastruktura ostrova zásadně změní, což bude kromě jiného znamenat například instalaci sítě 5G. Projekt počítá i s vybudováním hybridní elektrárny, která bude k výrobě elektrické energie využívat jen obnovitelné zdroje. Energii k jejímu chodu budou poskytovat větrné turbíny, fotovoltaický park a akumulační baterie.

Příležitost pro Volkswagen

Významnou roli v celém projektu hraje německá automobilka Volkswagen, která si tak může vylepšit svoji pošramocenou pověst z nedávné minulosti. Automobilka již ostrovu darovala čtyři elektrická vozidla – po jednom místní policii, pobřežní stráži, civilní letecké službě a správě hlavního města, které se jmenuje stejně jako ostrov – Astypalaia. Jedná se o modely VW e-up!, ID.3 a ID.4. Volkswagen již na ostrov začal dodávat i elektrické skútry SEAT MÓ 125.

Řecko má s Volkswagenem dobré vztahy, a to jistě i proto, že patřilo mezi ty členské státy EU, které po něm v roce 2015 nepožadovaly žádné finanční kompenzace za emisní skandál Dieselgate. Současná vláda tento postup obhajuje tím, že na odškodnění neměla podle řeckého práva nárok.

Do celého projektu se zapojí i řada vědců, například odborníci ze skotské University of Strathclyde nebo řecké Egejské univerzity. Ti budou zkoumat zpětnou vazbu na zaváděné novinky, kterou budou dostávat od místních obyvatel. Výsledky, které vědci shromáždí, pak poskytnou dalším zemím a regionům, jež se budou chtít vydat stejným směrem. Cenné tipy budou zpřístupněny i široké veřejnosti.

Ostrov Astypalaia a jeho obyvatelé by do budoucna mohli významně těžit ze soběstačnosti zdrojů, a to i finančně. Astypalaia totiž v současné době získává naftu, benzín a plyn z řecké pevniny. Stejně je tomu i s potravinami a dalšími každodenními potřebami, i ty musejí být na ostrov dopravovány, především z největšího řeckého přístavu Pireus. Jedna taková plavba přitom trvá i deset hodin. To samozřejmě život na ostrově prodražuje. Astypalaia má však jedno velké plus: je jedním z mála ostrovů této velikosti, které mají vlastní zdroj vody. Pokud se tedy k této výhodě přidá energetická soběstačnost, život na ostrově se stane mnohem příjemnějším a hlavně levnějším.

Obyvatelé Astypalaie platí za energie v průměru o 25 procent více než lidé na řecké pevnině. To se týká nejen pohonných hmot, ale i elektřiny, energetickou poptávku totiž na ostrově v současné době pokrývají pouze dieselové generátory, které ročně vyprodukují kolem 5 000 t CO2. Obnovitelné zdroje tedy budou pro místní obyvatele znamenat nemalou finanční úsporu i ekologickou úlevu. Do roku 2023 by na ostrově měly být v provozu solární panely o celkovém výkonu 3 MW, což by mělo stačit na pokrytí veškerého provozu elektromobilů a až 60 % ostatních potřeb. V dalších letech by měl tento podíl dále narůstat.

Sdílení elektrovozidel pro místní i turisty

Sdílení veřejných automobilů a nový systém místní dopravy by měly snížit množství automobilů v soukromém vlastnictví. Hlavní řecký dovozce značky Volkswagen, firma Kosmocar, dodá na Astypalaiu místním autopůjčovnám flotily elektromobilů určených ke sdílení. Společně s Kosmocarem pak tyto společnosti budou poskytovat službu sdílení automobilů nejen místním, ale i turistům, kteří na ostrov v hojném počtu jezdí. Tyto automobily budou připojeny online k systému správy vozového parku, což by podle zástupců Kosmocaru mělo mimo jiné zabránit například tomu, že návštěvníci ostrova, kteří se často na ostrově nevyznají a mohou zabloudit, uvíznou s vybitým elektromobilem na některém z odlehlých míst ostrova.

V rámci zkvalitnění místní veřejné dopravy je v plánu vytvoření služby Shuttle-on-Demand. V současné době totiž působí na Astypalaii pouze jedna soukromá autobusová společnost – a to zejména v letních měsících, kdy velké množství turistů je zárukou dostatečné poptávky. Mimo turistickou sezónu je však nabídka žalostně slabá. To by se však mělo již brzy změnit. Na ostrově by měly vzniknout soukromé dopravní společnosti, které budou provozovat veřejnou dopravu celoročně a samozřejmě v plně elektrickém režimu.

Hlavní město by do roku 2030 mělo investovat 230 miliard korun do opatření snižujících emise oxidu uhličitého, pokud chce dostát svému závazku snížit uhlíkovou stopu metropole o 45 procent. Vyplývá to z návrhu klimatické strategie města, který by mělo v nejbližší době schvalovat vedení města. Dokument navrhuje celkem 69 opatření, většinu potřebných peněz chce město získat z evropských fondů.

Náměstek primátora Petr Hlubuček (STAN) řekl, že by rád dokument předložil na příští jednání rady v pondělí a následně na zastupitelstvo koncem května. „Myslím, že jsme tu v Praze lídry v této věci,“ řekl a dodal, že Česká republika se sice připojila k Pařížské dohodě o boji se změnou klimatu, ale konkrétní plán na celostátní úrovni zatím chybí.

Strategie se zaměřila na čtyři základní oblasti. Prvním je udržitelná energetika, kam spadají energetické úspory v budovách, instalace fotovoltaických panelů na střechy nebo využití tepla z odpadních vod pro vytápění. Druhou oblastí je udržitelná mobilita, kam patří nákupy elektrobusů pro MHD nebo dostavba metra. Třetí je cirkulární ekonomika, která zahrnuje například výstavbu bioplynové stanice na zpracování zbytků potravin. Posledním pilířem je pak adaptace na změnu klimatu například pomocí výsadby zeleně nebo lepšího hospodaření s dešťovou vodou.

Hlavně z cizího

Z celkových odhadovaných nákladů 230 miliard korun by město podle strategie mělo z vlastních zdrojů uhradit asi 55 miliard, zbytek má jít z různých evropských programů. Se započtením úspor, které by opatřeními měly vzniknout, bude podle Hlubučka nutná roční investice města mezi dvěma a 2,5 miliardy korun. Náměstek dodal, že řada opatření – například na budovách – se týkají investic, které by se stejně musely udělat z důvodu nutné údržby.

Zelené projekty jsou podle náměstka nyní v kurzu a Evropská unie je chce významně dotovat, navíc mají potenciál pro modernizaci ekonomiky a tvorbu pracovních míst. „Pokud této příležitosti nevyužijeme, tak přijdeme o peníze, na které si nyní můžeme sáhnout,“ míní Hlubuček. Dodal, že za klíčovou považuje spolupráci se soukromým sektorem, zejména velkými energetickými firmami. Představa, že by mělo město vše dělat samo, je podle něj chiméra.

Z konkrétních projektů náměstek zmínil například instalaci fotovoltaických panelů na střechy, kterou magistrát plánuje vyzkoušet ve dvou bytových domech na Černém Mostě. Podle energetického manažera hlavního města Jaroslava Klusáka by se tímto způsobem v budoucnu mohlo vyrábět až 30 procent elektřiny v metropoli. Stejně tak by se podle Hlubučka mohlo až 30 procent tepla nutného pro vytápění města získávat z odpadních vod. Ty jsou zahřáté a teplo se z nich dá zpětně získat s pomocí výměníků.

Mezinárodní agentura pro atomovou energii ke konci loňského roku registrovala 70 konkrétních návrhů malých modulárních reaktorů (SMR – small modular reactors), které jsou většinou definovány jako sériově vyráběné reaktory s výkonem do 300 MW a s poloměrem ochranné zóny do 300 metrů.

Hlavním principem SMR je uložení celého primárního jaderného okruhu do jedné kompaktní nádoby, kterou lze od zbytku elektrárny po vyčerpání paliva oddělit a relativně snadno vyměnit za jinou. Klíčové komponenty a systémy, tedy reaktor, oběhová čerpadla, parogenerátory a často i kompenzátor objemu jsou přímo ve výrobních závodech kompletovány do jednoho celku a následně transportovány a instalovány v budované elektrárně.

Nejdále v jejich vývoji pokročily firmy z jaderných mocností, jejichž vlády pokrok v oblasti jaderných technologií různými způsoby přímo podporují. Týká se to USA, Ruska, Číny, Francie i Velké Británie. Technologie SMR vyvíjí rovněž Kanada, Jižní Korea, Indonésie, Argentina a Saudská Arábie.

Uchytí se v severní Americe?

Na jaře roku 2020 udělilo ministerstvo energetiky USA kalifornské společnosti Oklo povolení k zahájení testů rychlého neutronového mikroreaktoru Aurora s výkonem 1,5 MW. V srpnu 2020 se SMR další americké firmy NuScale Power stal prvním a zatím jediným projektem tohoto druhu na světě, který obdržel osvědčení národního úřadu pro jadernou bezpečnost, že splňuje všechny jeho bezpečnostní požadavky. NuScale Power předpokládá, že první elektrárnu složenou z dvanácti samostatných modulů, z nichž každý bude mít výkon 77 MW, spustí v Idahu v roce 2027.

Letos v březnu slíbila kanadská vláda 45 milionů USD (téměř jednu miliardu korun) na podporu vývoje 300 MW solného reaktoru společnosti Moltex Energy Ltd. a kanadský federální regulátor v současné době přezkoumává zhruba deset dalších návrhů SMR.

Kanada je každopádně z různých důvodů v poměrně dobrém postavení, aby podobný systém dotáhla do praxe. Tamní firmy nemají sice kapitálové možnosti například amerických protějšků, mají však poměrně výraznou politickou podporu a dlouholetou tradici domácího jaderného průmyslu.

Kanadský trh je velmi specifický a v jiných podmínkách by sázka na rozvoj malých modulárních reaktorů měla zřejmě menší naděje na úspěch. Nedávná analýza jejich zavedení v českých podmínkách, kterou vedl František Hezoučký, dospěla k závěru, že tato technologie by byla v důsledku nejméně několikanásobně dražší než klasické, velké reaktory chlazené a moderované lehkou vodou.

V Kanadě to ovšem na řadě míst nemusí platit, protože tam stále řeší budování zdrojů energie v odlehlejších oblastech. Výstavba velkých reaktorů je v takových oblastech z praktických důvodů nesmyslná, ať již proto, že mají příliš veliký výkon, nebo by doprava dílů do takových oblastí byla prakticky nemožná. Ekonomické výhledy mohou také samozřejmě změnit i dodávky tepla z reaktoru, zvláště pokud se podaří dodržet slibované parametry. Jak jsme již ale uvedli, jde zatím o nevyzkoušenou technologii. Nasazení musí předcházet demonstrace takového systému.

Zvažovaná podoba nadzemní části reakktoru společnosti Oklo nazývaného Aurora (foto Gensler)
Zvažovaná podoba nadzemní části reakktoru společnosti Oklo nazývaného Aurora (foto Gensler)

Zbylé jaderné velmoci (a Česko)

V dubnu schválila první projekt SMR o výkonu 125 MW také čínská vláda. Modul, který vychází z domácí technologie ACP 1000 má být v jaderné elektrárně Čchang-ťiang v provincii Chaj-nan uveden do provozu dokonce už v roce 2026. Rusko na konci roku 2019 připojilo k síti plovoucí jadernou elektrárnu Akademik Lomonosov se dvěma reaktory s celkovým výkonem 70 MW.

Francouzský energetický gigant EDF je lídrem národního francouzského konsorcia, které vyvíjí lehkovodní reaktor 170 MW navržený tak, aby se mohl stát náhradou středně velkých elektráren na fosilní paliva. EDF podle vedoucího její divize nových jaderných projektů Xaviera Ursata očekává, že po roce 2030 bude řada zemí potřebovat nahradit ropné, uhelné a případně plynové elektrárny, jejichž areály budou ideálním místem pro instalaci SMR. Základní konstrukce francouzského reaktoru má být dokončena příští rok a mezitím chce EDF přesvědčit vládu, aby už do roku 2030 umožnila výstavbu pilotního zařízení, které se stane referenčním vzorkem a odrazovým můstkem k obchodní expanzi.

Na vývoji SMR pracuje také české Centrum výzkumu Řež, které je součástí skupiny ČEZ. V lednu loňského roku získal jeho projekt malého modulárního reaktoru s označením Energy Well patent Úřadu průmyslového vlastnictví a nyní probíhá příprava na výstavbu experimentální jednotky.

Praktické zkušenosti s malými (pod 300 MW elektrického výkonu) reaktory jsou relativně omezené, byť rozhodně ne špatné. Ovšem zcela chybějí zkušenosti s jejich výrobou ve větším množství, ve kterém má být skryto kouzlo snižování cen tohoto typu jaderného zdroje. Před několika lety studie OECD totiž odhadovala, že bez sériové výroby je cena jednoho malého reaktoru na jednotku výkonu zhruba o 50 až 100 % vyšší než u velkých tlakovodních reaktorů.

Jedinou možností se zdát být jen výroba ve velkém, nic jiného nedává ekonomický smysl. Ta je možná ovšem pouze v případě, že se projekt neukáže příliš technologicky náročný, uvádění do provozu proběhne bez velkých komplikací a provoz sám bude bezproblémový.

Plovoucí elektrárna Akademik Lomonosov v Peveku (foto Rosatom)
Plovoucí elektrárna Akademik Lomonosov v Peveku (foto Rosatom)

Paradoxní realita

Všeobecně se totiž předpokládá, že největší naději na nasazení ve větším měřítku mají tzv. tlakovodní reaktory, tedy velmi zjednodušeně a nepřesně řečeno zmenšená varianta reaktorů, které dnes slouží ve velkých elektrárnách typu Temelína. Tato technologie je nejlépe známá, nejen výrobcům, ale i regulátorům. A to i v malém měřítku, protože tlakovodní reaktory se používají také v současných ponorkách či letadlových lodích (technická řešení jsou trochu jiná, protože určení je také jiné, ale to není v principu důležité).

Paradoxně, dnes je v praxi nasazen vlastně jen jediný typ, který by se dal označit za malý modulární reaktor – a ten patří do jiné kategorie než mezi tlakovodní reaktory. Jedná se o indický těžkovodní reaktor s výkonem 220 MW s označením IPHWR-220. Jde o reaktor s konstrukcí právě kanadského původu, který Indové v průběhu let vylepšili.

Dnes provozují 16 reaktorů této nebo odvozené konstrukce, které všechny používají jako palivo přírodní uran. Indie tak nemusí stavět závod na obohacování paliva pro své reaktory. To je v souladu s dlouhodobou koncepcí indické jaderné energetiky, která mimo jiné usiluje o energetické využití thoria. Tempo indického jaderného vývoje je ovšem spíše pomalejší.

Jaderná energetika v současné době pokrývá zhruba 10 % celosvětové spotřeby elektřiny. V provozu je 440 jaderných reaktorů s celkovou kapacitou přibližně 400 GWe v 32 zemích a na Tchaj-wanu. Zhruba 50 reaktorů v 16 zemích je nyní ve výstavbě, zejména v Číně, Indii, Rusku a Spojených arabských emirátech.

Světová jaderná asociace (WNA) v této souvislosti upozorňuje, že pro nadcházející dvě desetiletí neexistují žádné pevné scénáře uzavírání starých jaderných elektráren a výstavby nových zařízení. Odhady hovoří o tom, že do roku 2040 se uzavře 154 reaktorů, zatímco 289 elektráren bude uvedeno do provozu.

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.

O Huntových z Texasu slyšel v Česku málokdo. Přesto je i českým čtenářům můžeme jednoduše představit: je to rodina velmi podobný Ewingům z “mýdlové opery” Dallas.

Zakladatel rodinného dědictví H.L. Hunt byl self-made-man, který ve 30. letech nad partičkou karet koupil za milion dolarů práva na největší v té době známé ropné naleziště na světě (East Texas Oil Field). Během následujících desetiletí se stal jedním z deseti nejbohatších lidí v USA. Měl život opravdu jako z televizního seriálu: byl velkým sponzorem konzervativních organizací a církví, ale jak se zjistilo po jeho smrti v roce 1975, žil dlouhé roky tajně v bigamii. Celkem měl 15 dětí se třemi ženami.

Jeho potomci se v oboru pohybovali také. Jeden z jeho synů, Bunker, byl krátce považován za nejbohatšího muže planety. Získal totiž koncesi na průzkum a případnou těžbu ropy v Libyii. Z geologického hlediska to byla trefa do černého, celý sektor ovšem brzy poté znárodnil nový libyjský vůdce Muammar Kaddáfí.

Nakonec byl z finančního hlediska nejúspěšnějším nástupníkem slavného otce syn Ray, jehož společnost například realizovala LNG projekty v Jemenu, Peru, nebo těžila v Kanadě či Rumunsku. Po pádu Saddáma Husajna byla jeho společnost první, kdo zahájila těžbu na severu země, tedy území bývalého Kurdistánu.

H.L. Hunt v roce 1965
H.L. Hunt v roce 1965

Další generace Huntových už se musí vyrovnat s tím, že situace v energetice se mění. Nevěří už pouze ropě. Rayův syn Hunter L. Hunt vybudoval novou spojku mezi soustavami Mexika a USA, kterou (respektive společnost ji vlastnící a provozující), kterou následně prodal za dvě miliardy dolarů. A před sedmi lety, v roce 2013, se také pustil do investice ve fotovoltaice – a věrný rodinné tradici rovnou ve velmi riskantním duchu.

Barva pro vojáky

Hunter L. totiž investoval do vývoje zcela nové technologie, tzv. perovskitových fotovoltaických článků. Založil společnost Hunt Perovskite Technologies, která roky byla téměř neviditelná, to se ovšem pomalu mění. Vývojový tým firmy pracuje s různými scénáři využití těchto materiálů.

Jedna je opravdu radikální: pro časopis Forbes vývojáři firmy oznámili, že chtějí vyvinout “nátěrovou” technologii. Na plastový substrát se přímo na místě instalace má nastříkat fotovoltaický nátěr. Ten bude mít nejspíše poměrně krátkou životnost (řádově údajně měsíců), ale obnova by měla být extrémně levná. Mezi první uživatele by údajně měla patřit například armáda.

Nejblíže praktickému využití má ovšem konzervativnější myšlenka využití perovskitových článků k vylepšení vlastností stávajících křemíkových panelů. Takový tandem by měl výrazně zvýšit výkon fotovoltaiky bez výrazného navýšení ceny. V úspěch v tomto ohledu doufá například firma, která by se dala označit za nestora tohoto mladého oboru, paradoxně v Německu působící Oxford PV.

Legislativa vyspělých zemí dnes jednoznačně upřednostňuje stavbu nízkoenergetických, či dokonce aktivních budov. Architekti nemusí jen spořit, mohou s výrobou energie v projektech také přímo počítat. Například s pomocí solárních panelů na střechách budov.

Ale musí být panely nutně na střeše? Technologie výroby fotovoltaických nabízí i možnost umístění panelů na jiné plochy – třeba přímo do oken. Ale jaké má takové okno vlastnosti?

Izolují i vyrábí

Tyto okna mají (přesněji řečeno mohou mít, pokud si to zákazník přeje) stejně dobré izolační vlastnosti jako protisluneční skla s pokovenou vrstvou (tzv. low-E). Navíc obsahují tenké křemíkové amorfní články, laserem opracované tak, aby byly co nejmenší a nejtenčí, a okno tedy propouštělo co nejvíce světla.

Takové řešení nikdy nemůže být dokonalé, a podobné fotovoltaické okno vždy bude pohlcovat část dopadajícího viditelného světla, a ne například pouze UV část slunečního spektra. Což samozřejmě použití do jisté míry limituje. Navíc ztmavovací efekt je poměrně výrazný. Například produkty průkopnické fimry v oboru, Onyx Technology, se pohybují od matných skel až po taková, která propouštějí pouze zhruba 30 procent dopadajícího slunečního záření. To je vhodné do skutečně slunečných oblastí, ale třeba v našich zeměpisných šířkách by to pro řadu použití bylo příliš.

Interiér obchodu s fotovoltaickou roletou (foto: OnyxSolar)
Interiér obchodu s fotovoltaickou roletou (kredit OnyxSolar)

Výkon takového systému také není nijak závratný. Podle kalkulátoru na stránkách výrobce by očekávaná roční výroba z jednoho čtverečního metru kolmé fasády směřující na jih měla činit něco přes 30 kWh elektřiny. To je zhruba čtvrtina až pětina hodnoty, kterou bychom měli očekávat u stejné plochy běžných panelů. Je to důsledek nejen o něco nižší účinnosti samotných průhledných tenkovrstvých panelů, ale také nevhodné orientace většiny fasád. Pokud by střecha měla sklon 45°, výroba by byla téměř dvojnásobná.

Na druhou stranu, fasáda je prostor zdarma, a pokud bude tato technologie zajímavá ekonomicky, nízká účinnost nemusí být překážkou. Navíc především v kancelářských budovách dává takový doplněk jasný smysl: v době, kdy svítí slunce, bývá jejich chlazení nezbytné, a elektřina „zdarma“ se tak rozhodně může hodit.

V tomto ohledu ovšem příliš jasno nemáme. Onyx Solar uvádí, že její produkt je v některých případech jen o deset procent dražší než skla s pokovenou vrstvou, ale z jeho materiálu není přesně jasné, jak srovnávání probíhalo, a jaký produkt byl pro srovnání použit. O ekonomické stránce tedy je těžké hovořit – byť samozřejmě výrobcem udávané hodnoty v jeho kalkulátoru vycházejí nepříliš překvapivě poměrně dobře a slibují finanční návratnost řádově během několika let podle místních podmínek.

Atrium Bellových laboratoří v americkém New Jersey se střechou osazenou fovoltaickými články (foto: OnyxSolar)
Atrium Bellových laboratoří v americkém New Jersey se střechou osazenou fovoltaickými články (kredit OnyxSolar)

Přichází konkurence

Více ukáží až konkrétní zkušenosti, kterých by mohlo v příštích několika letech začít poměrně rychle přibývat. Na trh se chystají i další subjekty. První v závěsu za Onyx Solar by mohla být americká společnost SolarWindow Technologies, která v srpnu loňského roku podepsala licenční smlouvu na svou technologii výrobci oken Triview Glass Industries.

SolarWindow články na okna nanáší v několika „nátěrech“, v polymerových vrstvách. Jde o tzv. organické fotovoltaické články, které mají obecně nižší účinnost než křemíkové (rekord je necelých 12 procent). Ovšem jejich výroba je teoreticky poměrně jednoduchá (v tomto případě nástřikem několika vrstev na sklo), a mají i další pro okna zajímavou vlastnost: mají úzké absorpční pásy, a tak lze připravit články absorbující v podstatě jen vyhrazené části spektra (například infračervené), aniž by došlo ke ztrátě průhlednosti ve viditelném spektru.

SolarWindow tvrdí, že mohou na trh dodávat okna, která propouštějí zhruba 85 procent viditelného světla a budou mít přibližně srovnatelnou účinnost jako tenké křemíkové články. Otázkou zůstává trvanlivost této technologie. Organické články totiž obecně příliš dlouho nevydrží, a pokud by se po několika letech měly měnit či obnovovat, jen těžko si dokážeme představit, že by se mohly vyplácet.

Fotovoltaika v posledních desetiletích prudce zlevnila, půda – především ve vyspělých zemí – naopak zdražuje. Dává tedy smysl najít řešení, které by mohlo vzácného statku efektivně využít nějakým vhodným doplňkem. V posledních letech se tak začíná hlasitěji mluvit o konceptu, který umožní z půdy, přesněji zemědělské půdy, získat více díky levné elektřině ze Slunce: agrofovolotaice.

Především ve vyspělých evropských zemích, které se všechny potýkají s komplikovanými otázkami kolem rentability zemědělství při zachování ohledů na krajinu a půdu, které hlavně v Evropě není nazbyt (v USA je situace poněkud odlišná). Myšlenka je prostá: hospodáři by mohli získat nový zdroj příjmů, který by zároveň pomohl při kýženém přechodu k nízkouhlíkové energetice.

Nesmělé krůčky

Řekněme si rovnou, že rozvoj je opravdu nesmělý a jen pomalu nabírá dech. Prvním zajímavějším experimentem v našem okolí je pilotní projekt Fraunhofeova ústava pro solární energetické systémyse nedaleko Bodamského jezera. Na ploše o velikosti 0,34 ha je instalována FVE na pět metrů vysoké konstrukci. Celkový instalovaný výkon je 194 kW. Nainstalovány jsou tu oboustranné panely, které vyrábějí elektřinu i z odraženého slunečního záření od zemského povrchu.

Projekt má poměrně jednoduchý cíl: porovnat růst stejných plodin na dvou referenčních plochách. Jedna plocha má nad sebou konstrukci s panely, ta druhá je běžné pole s běžným způsobem hospodaření. Porovnání dvou těsně spolu sousedících ploch poskytuje nejrelevantnější výsledky.

Jak se ukazuje, rozdíly mohou být poměrně značné a do značné míry závisí na lokálních podmínkách a na počasí v daném roce. Projekt byl zahájen v roce 2017, kdy byla úroda pod fotovoltaiku o téměř pětinu (přesněji o 18 %) nižší než na sousední kontrolní ploše. V roce 2018, který byl výrazně slunečnější a sušší než rok předchozí, byl rozdíl výrazně menší. A úroda některých plodin byla dokonce na zastíněné ploše cca o desetinu vyšší. Za suchých let tedy mohou panely mít dvojí pozitivní efekt: nejenom vyrábějí „zelenou“ energii, ale jejich stín také brání vysychání půdy.

Solární panely nad vinicí v jižní Francii
Solární panely nad vinicí v jižní Francii (kredit Antoine BOLCATO (RPC))

Vinařům by se hodil stín?

Výsledky se samozřejmě liší rovněž podle plodiny a klimatu. Dobrý příkladem je vinařství Piolenc na jihu Francie. To je součástí pilotního projektu společnosti Sun’Agri, která na tomto místě testuje využití fotovoltaických systémů ve spojení s pěstováním vína, přesně řečeno tedy vinné révy.

Jde o malý projekt. Na ploše 600 m2 se réva pěstuje pod fotovoltaickými panely. Ty jsou samozřejmě poměrně malé a je mezi nimi dost místa, aby réva měla dostatek slunce. Celkový výkon elektrárny je tedy jen 84 kW. Stejný byste poměrně snadno mohli získat například z instalací na střechách řekněme 20 rodinných domků (v ČR je průměrný výkon střešní instalace pod 4 kW).

Projekt je to malý i v dalším ohledu: konstrukce je pouze něco přes čtyři metry vysoká, protože vinná réva se obhospodařuje výrazně menšími stroji než běžné zemědělské plodiny. Pro zajímavost, v částečném zastínění se na vinici sleduje odrůda Grenache Noir, jedna z nejrozšířenějších odrůd červeného vína na světě, která tvoří velkou část (80 %) vína typu Châteauneuf-du-Pape.

Réva je v mnoha ohledech pro agrofotovoltaiku vhodná plodina. Potřebuje sice slunce, ale v jižní Francii ho má více než dost. Zastínění nemá žádný negativní vliv na kvalitu hroznů, protože vinná réva nepotřebuje 100 % slunečního záření, které v této zeměpisné šířce na zem dopadá (samozřejmě v severnějších šířkách by to mohl být problém).

Naopak, v posledních horkých letech zastínění spíše pomohlo, protože podle průběžných výsledků tohoto experimentu se snížila potřeba vody pro růst rostlin o 22 %. A to především proto, že díky zastínění půda na vinohradu ztrácela méně vody. Rostliny z takovýchto instalací by tedy mohly být o něco odolnější vůči vlnám suchých období s nedostatkem dešťových srážek.

Instalace využívá natáčecí panely, které mají zvyšovat množství zachyceného světla. To je technologie, která se uplatňuje spíše jen příležitostně. Výroba energie je obecně řečeno odvětví s poměrně nízkými maržemi a jednoduchost a nižší cena téměř vždy vítězí. V tomto případě ovšem by mohla najít své opodstatnění, protože sklon panelů určuje řídicí software podle meteorologických podmínek tak, aby množství dopadajícího světla co nejvíce vyhovovalo rostlinám pod nimi.

Agrofotovoltaická elektrána společnosti Next2sun (kredit Next2sun)
Agrofotovoltaická elektrána společnosti Next2sun (kredit Next2sun)

Produktivní ploty

Vysoké konstrukce nad ornou půdou mají své nevýhody. Jednou z nich je cena, která je u nich podstatně vyšší než u běžných panelů na nízkých konstrukcích, jež nejen spotřebují méně materiálu, ale také se pohodlně stavějí přímo ze země. Uvažuje se – a někdy se již zkoušejí – i elektrárny, které se bez nich obejdou. Německá společnost Next2sun tak například postavila elektrárnu o celkovém instalovaném výkonu 2 MW na zemědělském pozemku nedaleko města Eppelborn na západě Německa, která má panely v podstatě až na úroveň země. Jak je to možné?

Panely jsou totiž umístěny v podstatě v podobě velkých vertikálních kolmých „stěn“, které se táhnou napříč celým pozemkem. Při pohledu z větší dálky budou působit podobně jako konvenční fotovoltaické elektrárny. Ve skutečnosti je však využití plochy půdy výrazně menší a panely a konstrukce, na které stojí, vlastně pokrývají zhruba jedno procento z celkové plochy.

Celá elektrárna tak má samozřejmě nižší účinnost, ale Next2sun to chce kompenzovat jiným „trikem“. Používá oboustranné panely, které mohou přijímat světlo z obou stran. To za běžných okolností pomáhá zvyšovat výkon o světlo odražené od země, v tomto případě tomu však není. Panely jsou totiž orientovány spíše severo-jižním směrem. Jinak řečeno, panely vyrábějí nejvíce po ránu a poté k večeru.

Agrofotovoltaická elektrána společnosti Next2sun (kredit Next2sun)
Agrofotovoltaická elektrána společnosti Next2sun (kredit Next2sun)

Firma tak chce nejen zjednodušit konstrukci a uvolnit půdu, ale také se vyhnout konkurenci jiných fotovoltaických výroben. Její provoz má mít nejvyšší výrobu v době, kdy jiné solární elektrárny vyrábějí nejméně a ceny na trhu jsou tedy vyšší (to je problém kachní křivky, jak se nesoulad mezi špičkami ve spotřebě a výrobou OZE obecně označuje). Podle Next2sun je na ploše takové elektrárny možné využít na pěstování krmiva, jako pastvy, či pěstování zemědělských plodin.

Všechny provozovny společnosti jsou ovšem relativně nové, například Eppelborn funguje od roku 2018 (společnost zprovoznila ještě větší elektrárnu s výkonem cca 4 MW, ale to až v roce letošním). Zkušeností tedy není mnoho, a ještě méně je těch nezávislých. Podle údajů uváděných na jejich webových stránkách je elektrárna z vertikálních panelů poměrně efektivní.

Z jednoho MW instalovaného výkonu se údajně vyrobilo během roku kolem 1000 MWh elektrické energie. To je podobné jako z běžných instalací v našich zeměpisných šířkách, a tedy jde spíše o překvapivě dobrý výsledek. Samozřejmě, k dosažení výkonu jsou nutné oboustranné (tzv. bifaciální) panely, které jsou zase o něco dražší než panely běžné (s tím, že rozdíl ovšem bude patrně klesat). To by však mohly do jisté míry kompenzovat vyšší ceny prodané elektřiny, pokud by se skutečně podařilo velkou část výroby soustředit do ranních či večerních hodin.

V Česku se zatím projekty pouze přivravují. Stejně jako v některých jiných oborech, i v případě je problém s legislativou, který podobný koncept zatím nezná. Ale situace by se snad mohla v tomto ohledu v dohledné době změnit. O vývoji vás budeme informovat.

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.

Rusko v posledních letech sází na export technologií pro jadernou energetik. A to nejen jako jedenz mála úspěšných hi-tech produktů, které země vyváží, ale také do značné míry jako nástroj diplomatický.

Cíle ovšem nejsou pouze zahraniční – jaderná energetika má také Rusku sloužit k pokrytí značné části domácí spotřeby. Což by mělo mimo jiné umožnit zvýšení exportů fosilních paliv, které by se jinak v Rusku spotřebovali, a také se samozřejmě pomoci jaderný průmyslu v chodu. V odvětví se tak budou hromadit zkušenosti a výrobní, které zase na oplátku umožní levněji a spolehlivěji plnit dodávky zahraniční.

Rozšiřování ruské flotily jaderných civilních reaktorů a nahrazování dosluhujícíh zařízení je ovšem poměrně veliký úkol. Vladimír Putin určil, že v roce 2045 má “jádro” pokrývat 25 procent elektrické spotřeby země. Není to cíl příliš ambiciózní, protože v tuto chvíli je spotřeba pokryta jadernými zdroji z cca 20,3 %. Ale musí se počítat s tím, že velká část ruských reaktorů v tomto období bude muset být odstavena a místo se nich postavit nové.

Ve skutečnosti jde tedy o poměrně ambiciózní plán výstavby, který na světě překonává jen program čínský (Čína má ale již dnes mnohem větší ekonomické možnosti než Rusko). Ruská státní společnost Rosatom oznámila, že realizace rozhodnutí bude vyžadovat výstavbu 24 nových jaderných bloků, tedy zhruba jeden blok každý rok.

To nebude pro firmu triviální úkol. Už v tuto chvíli má podle informací z průmyslu poměrně velké problémy splnit své závazky v zemích, které mají jednotky od Rosatomu objednané (Maďarsko, Egypt a další). Má údajně značné problémy pokrýt projekty personálně, protože zkušených odborníků není k dispozici dost. Což tedy není problém ani zdaleka jen ruký. Dodejme ovšem, že robustní a skutečně udržitelný program výstavby dalších bloků by tento problém časem mohl vyřešit.

V zemi je přitom k začátku roku 2021 v provozu 11 jaderných elektráren, a to včetně výkonem malé plovoucí jaderné elektrárny Akademik Lomonosov. Celkem je v provozu 37 jaderných bloků s celkovým instalovaným elektrickým výkonem 29,4 GWe.

Načíst další