BZ!: Fotovoltaika má budúcnosť

Slnecne_moduly.jpg Jeden z najperspektívnejších spôsobov výroby elektrickej energie je zužitkovanie slnečného žiarenia, ktoré ako bohatý energetický zdroj je k dispozícii zadarmo a neobmedzene. Obrovské množstvo energie dopadajúce na povrch Zeme zo Slnka (89 petawattov) by súčasnú celosvetovú spotrebu pokrylo 6000-krát. Jeden petawatt predstavuje 1 biliardu wattov (1015 W) alebo 1 000 000 000 000 000 wattov. Celkové množstvo výkonu vyžiareného Slnkom na plochu je označované ako slnečná konštanta a na Zemi dosahuje v priemere 1,367 kW/m2. Slnečné žiarenie je na zemskom povrchu menšie ako mimo atmosféry, pretože zemská atmosféra pohltí 20 až 40 percent elektromagnetického žiarenia a určitá časť sa zasa ako infračervené žiarenie odrazí späť do vesmíru.

Fotovoltaika a technológie
Fotovoltaika predstavuje priamu premenu slnečnej energie na elektrinu pomocou fotočlánkov. Tie už v roku 1958 slúžili na zásobovanie väčšiny kozmických telies energiou. Fotočlánky však dnes už nájdeme aj vo vreckových kalkulačkách, hodinkách či v parkovacích automatoch a využívajú sa už aj na výrobu elektrickej energie pre domácnosti či podniky ako ekologická alternatíva veľkých zdrojov.
v Pri výrobe fotovoltaických článkov sa uplatňujú materiály obsahujúce kremík (amorfný, polykryštalický, mikrokryštalický), zlúčeniny telúru a kadmia i zlúčeniny CIGS či CIGSSe (meď, indium, gálium, síra, selén). Ich produkcia sa poslednom období značne zdokonalila vďaka zvyšujúcemu sa záujmu o obnoviteľné zdroje energie.
v Slnečné články sa vyrábajú aj z organických plastov, ich účinnosť a životnosť však ani zďaleka nedosahuje úroveň porovnateľných panelov na báze kremíka. Okrem toho rýchlejšie podliehajú starnutiu, ktoré je sprevádzané znižovaním ich účinnosti. Z organických látok sa dajú zhotoviť veľmi tenké slnečné panely, ktoré sú priehľadné, ohybné a navyše ich možno produkovať s výrazne nižšími výrobnými nákladmi.

Perspektívne by malo byť možné naniesť vrstvu organických fotočlánkov na sklá okien. Ako sľubné technológie prichádzajú momentálne do úvahy hlavne Grätzelove články alebo články na báze umelých hmôt doplnených fulerénmi. Pri prvých ide o kombináciu molekúl farbív slúžiacich na zachytávanie svetla a nanočastíc oxidu titaničitého v úlohe polovodiča. V druhom prípade sa na výrobu elektriny používajú plastové články s fulerénmi v súčinnosti s elektricky vodivými polymérmi. Fulerény sú sférické molekuly zložené z atómov uhlíka, zoradených do 5- a 6-hranov a priestorovo usporiadané do guľovitého tvaru, pritom mimoriadne odolné proti vonkajším fyzikálnym vplyvom.

Výhody kontra nevýhody
Plusov fotovoltaických systémov je dostatok. Počas výroby elektriny neznečisťujú životné prostredie, vyžadujú iba minimálnu údržbu a prevádzkové náklady sú v porovnaní s inými technológiami extrémne nízke. Dokážu vyrábať elektrickú energiu aj pri oblačnom počasí, hoci s menším výkonom. Návratnosť je veľmi rýchla, no iba zásluhou vysokej podpory zo strany štátov. Sú schopné pracovať bez poruchy dlhé roky, ich životnosť dosahuje minimálne 20 – 30 rokov.

Nedostatky sú však takisto zastúpené v hojnom množstve. Náklady na výstavbu fotovoltaických systémov sú vysoké, hoci v poslednom čase sa cena panelov značne znížila. Výsledkom je drahá elektrická energia v porovnaní s cenou energie z iných zdrojov. Využíva sa preto mnoho rôznych možností na podporu rozšírenia týchto systémov, či už ide o rozličné daňové zvýhodnenia, alebo garantovanú výkupnú cenu. Solárna energia nie je k dispozícii v noci, je veľmi nespoľahlivá pri zlom počasí (hmla, dážď...) a panely nefungujú, ak ich pokryje vrstva snehu. Takže sú potrebné aj systémy, ktoré chýbajúcu energiu nahradia. Respektíve ekologickú elektrinu treba počas slnečných dní, keď jej existuje prebytok, ukladať, aby sa dala použiť v dňoch bez slnka, resp. v nočných hodinách, čo, prirodzene, zvyšuje celkové potrebné investície. Solárne panely produkujú jednosmerný prúd, ktorý musí byť pomocou invertorov premenený na striedavý, a to prináša straty od 4 do 12 percent. Fotovoltaické články postupom času znižujú svoju účinnosť, a teda aj dodávaný výkon. Ekologická likvidácia panelov je nákladná, pretože obsahujú nebezpečné či jedovaté látky, ako olovo, kadmium a telúr.

Účinnosť
Dnes dosahovaná účinnosť solárnych článkov siaha od niekoľkých percent po vyše 40 %. Tým, že slnečná energia nič nestojí, zohráva vyššia účinnosť článkov kľúčovú úlohu v tom, ako zlepšuje, teda skracuje návratnosť investičných nákladov potrebných na výstavbu zariadenia. Lepšia účinnosť je však rozhodujúcim činiteľom vtedy, keď máme k dispozícii obmedzenú plochu na montáž slnečných panelov a ich hmotnosť musí byť čo najnižšia, náklady sú v takom prípade až na druhom mieste.

Organické články v súčasnosti dosahujú účinnosť do 6 percent, tenkovrstvové moduly využívajúce amorfný kremík sa pohybujú medzi 5 až 13 percentami, pri uplatnení polykryštalického kremíka efektívnosť vzrastie na 13 až 18 percent a monokryštalický kremík zabezpečí účinnosť medzi 14 a 24 percentami. Takzvané koncentrátorové články dosahujú v laboratórnych pomeroch vyše 40 percent.

Problém súčasných slnečných modulov spočíva v tom, že časť slnečného žiarenia nie je pohltená a premenená na elektrickú energiu, ale sa odráža od povrchu. Čierny kremík tomuto odrazu takmer úplne zabráni a v budúcnosti by tak účinnosť mohla vzrásť približne o 30 až 40 percent oproti bežným kremíkovým modulom. Táto technológia však zatiaľ existuje iba v laboratórnych podmienkach.

Porovnajme si uvedené hodnoty účinnosti s inými zariadeniami a zdrojmi elektriny. Obyčajné žiarovky premenia asi tri až päť percent spotrebovanej elektrickej energie na svetlo, efektivita uhoľných elektrární sa pohybuje v celosvetovom priemere okolo 31 %, atómových elektrární zhruba medzi 32 až 36 percentami, moderné vodné elektrárne dosahujú efektívnosť do 90 %. Tepelné slnečné kolektory dokážu premeniť na teplo až 90 percent slnečných lúčov.

Záver
Hoci celkové množstvo slnečného žiarenia, ktoré máme k dispozícii, sa zdá nesmierne veľké, jeho výkon na plochu je pomerne malý. Preto na získavanie „čistej“ elektriny pomocou fotovoltaiky potrebujeme pomerne veľké plochy. To je však relatívna hodnota, lebo solárne články sa dajú montovať na zastavené plochy, napr. fasády a strechy domov, mosty, parkoviská, protihlukové steny, ale možno zužitkovať aj zem ležiacu ladom a podobne. Z hľadiska hospodárnosti nie je pre návratnosť investície rozhodujúci špičkový výkon fotovoltaického zariadenia, ale množstvo ním vyrobenej elektriny za rok.

Ďalšie informácie nájdete >>

Zdroj: BZ! Redakcia



Ohodnoťte článok:
   
 

24 hodín

týždeň

mesiac

Najnovšie články

BZ!: Ako na fo­tog­ra­fie s vy­so­kým roz­sa­hom kon­tras­tu
Väčšina fotografov pozná problém s prepálenými svetlými časťami a príliš tmavými oblasťami v tieni – ani v jednej z nich nenájdeme dostatok detailov. čítať »
 
BZ: Akú uhlopriečku si vyberať pri kúpe televízora
Sledovanie televíznych programov má z hľadiska veľkosti uhlopriečky a vzdialenosti diváka od televízora určité zásady. Ideálny odstup, ktorý by bol univerzálny, síce neexistuje, ale postupne vznikli základné pravidlá. čítať »
 
BZ!: Fotografie s tretím rozmerom alebo priestorové videnie
Trh domácej elektroniky je stále v pohybe, po televízoroch s vysokým rozlíšením (HD) sa do obývačiek dostáva tretia dimenzia (3D). Nedávno sa na trhu objavili prvé monitory podporujúce full HD 3D a k dispozícii sú už aj projektory, ktoré si „rozumejú“ s priestorovým obrazom. čítať »
 
BZ: Zvuk v obývačke ako v kine - Philips HTS9520
Philips uvádza na slovenský trh nové systémy domáceho kina. HTS9520 je predstaviteľ systému 5.1 so štyrmi satelitnými reproduktormi, centrálnym reproduktorom a subwooferom. Oproti doterajším systémom domáceho kina predstavuje hlavné zlepšenie systém označovaný ako 360Sound. čítať »
 
BZ: Mýty a fakty o televízoroch
Kto si dnes kúpi nový televízor s vysokým rozlíšením (HD), určite si všimne očividne lepší obraz oproti tomu, ktorý mu poskytoval starý prijímač s klasickou obrazovkou a štandardným rozlíšením. čítať »
 
BZ!: Nevoľnosť vyvolaná trojrozmernými filmami
Trend rastúceho počtu nových filmov premietaných vo formáte 3D väčšinu divákov teší. Nájdu sa však aj takí, ktorí si filmy s priestorovým obrazom nemôžu vychutnať. Postihuje ich totiž nevoľnosť, s ktorou sa používatelia stretli už skôr pri niektorých počítačových hrách. čítať »
 
BZ!: Technické hračky pre špiónov
Pri sledovaní špionážnych filmov vám určite napadlo, že máloktoré povolanie (v tomto prípade sa hodí aj výraz poslanie) je tak bytostne závislé od moderných technológií ako práve tento spôsob utajeného zberu informácií. čítať »
 
BZ!: Ultrazoom s veľmi širokým ohniskom - Samsung WB650
Pred pár rokmi bola ponuka kompaktných fotoaparátov so širokouhlým ohniskom dosť obmedzená. Naopak, ultrazoomov bolo na trhu požehnane. Pri výbere fotoaparátu ste sa museli rozhodovať, či chcete mnohonásobný zoom alebo široké ohnisko. čítať »
 
 
 
  Zdieľaj cez Facebook Zdieľaj cez Google+ Zdieľaj cez Twitter Zdieľaj cez LinkedIn Správy z RSS Správy na smartfóne Správy cez newsletter