Úvod » Obnovitelné zdroje » Energie Slunce » Fotovoltaika

Fotovoltaika

Jak to funguje?

Přímá přeměna energie slunečního záření v elektrickou energii je možná na základě fotovoltaického jevu, při němž částice světla (fotony) přímo dopadají na solární článek a svojí energií z něj "vyrážejí" elektrony. Polovodičová struktura článku pak uspořádává pohyb elektronů na využitelný stejnosměrný elektrický proud.

Užitečné informace

Tento princip byl propracován v šedesátých letech minulého století pro potřeby kosmonautiky – jde původně o kosmickou technologii, vyvinutou pro zásobování družic a vesmírných lodí elektřinou, sluneční baterie slouží jako zdroj elektrické energie a jsou součástí výzbroje všech umělých družic.
Provoz solárních článků je zcela nehlučný, nevyžaduje žádnou obsluhu a jen nepatrnou údržbu.
Provozní náklady jsou prakticky nulové.
Při provozu nevznikají žádné zplodiny.
Životnost fotovoltaického článku je asi 20 let.
Během prvních dvou až čtyř let provozu získá solární článek tolik energie, kolik bylo potřeba na jeho výrobu.

Využití

Komerčně nabízené panely jsou konstruovány obvykle tak, že dávají stejnosměrný proud s napětím 12 V. Jejich počtem a zapojením (sériovým nebo paralelním) lze zvyšovat výsledné napětí nebo proud, možnosti jsou zde téměř neomezené.

Výkon fotovoltaického systému pochopitelně závisí na intenzitě dopadajícího světla. Účinnost nejrozšířenějších panelů (z monokrystalického křemíku) je 14-16 %. Články o ploše 1 m² tak mohou dát za plného slunce výkon cca 110 W. Při zatažené obloze výkon klesá asi na desetinu. Za rok lze z 1 m² získat 80-120 kWh elektřiny. Mimoto je účinnost panelu závislá i na náklonu panelu ke svislé rovině a orientaci panelu vzhledem ke světovým stranám.

Rozdělení

Kapesní aplikace
V dnešní době se s úspěchem používá slunečních baterií ve spotřební elektronice, zejména u kapesních kalkulátorů, budíků, rádií apod. Všude tam, kde není příliš vysoká spotřeba, může pár čtverečních centimetrů fotovoltaických článků nahradit jednu nebo dvě tužkové baterie. Oblíbené jsou různé cestovní dobíječky mobilů nebo tužkových akumulátorů, které jsou vhodné zejména na delších výpravách do odlehlých míst. Fotovoltaické články mohou být naneseny i na pružnou podložku – posledním hitem je "elektrická bunda", která díky fotovoltaice na ramenou a zádech může napájet walkman nebo dobíjet mobil. I když se zdá, že jde jen o hračky, fotovoltaika zde zajímavým způsobem snižuje množství problematického odpadu, který jinak představují alkalické tužkové i jiné baterie.
GRID-ON – dodávka do distribuční sítě
Fotovoltaický zdroj elektřiny lze použít pro dodávku do distribuční sítě – fotovoltaické elektrárny. U nás jsou
v poslední době velmi oblíbené, v současné době se pracuje na několika nových projektech tohoto typu.
V provozu je jich zatím jen několik. Jedna fotovoltaická elektrárna je také instalována na budově ředitelství PRE. Často se však toto zapojení využívá v rodinných domech, kdy fotovoltaika napájí přednostně domácí spotřebiče. Není-li v domě odběr, jsou přebytky prodávány do sítě. Tyto systémy se obejdou bez poměrně nákladných akumulátorů; jako nekonečně velký akumulátor jim slouží síť. Naopak vždy potřebují střídač, který přemění stejnosměrný proud na střídavý, na který jsou spotřebiče v domácnosti konstruovány.
GRID-OFF – bez distribuční sítě

Ve středoevropských podmínkách se často využívá fotovoltaika v místech, kde není k dispozici elektřina ze sítě. Může to být chata či obytný automobilový přívěs, kde je díky slunečnímu záření zajištěn komfort elektrického osvětlení, chladničky i dalších spotřebičů. Fotovoltaika může napájet elektrický ohradník na pastvinách nebo zařízení ostrahy na staveništi. Často pohání nouzové telefonní budky u dálnic nebo výstražnou dopravní signalizaci. Ve městech jsou fotovoltaicky napájené některé parkovací automaty. Takové zařízení lze kdykoli snadno přemístit bez rozkopání chodníku kvůli napojení k síti.
Pro fotovoltaický systém se používají speciální akumulátory konstruované pro pomalé nabíjení i vybíjení.

Budoucnost

Náklady na fotovoltaický systém včetně příslušenství jsou 12 000 – 16 000 Kč/m². S jejich rostoucím využíváním však cena neustále klesá. Panely se používají třeba pro zastřešení parkovišť a hal, nebo jako fasádní obklad budov. Tak mohou sluneční energii nejen využívat, ale i bránit nežádoucímu letnímu přehřívání. Na trhu jsou nabízeny solární články v různých odstínech, což umožní pestřejší architektonické využití.