Co je to fotovoltaika?

Zajímáte se o využití obnovitelných zdrojů? Jednou z alternativ k fosilním palivům je fotovoltaika. Jak přeměna energie ze slunce na elektřinu funguje? Zjistěte, co je to fotovoltaika a jak si díky ní vytvořit energeticky soběstačnou domácnost.

Jak funguje fotovoltaika?

Fotovoltaika představuje přeměnu slunečního záření na elektřinu pomocí fotovoltaického jevu. Zjednodušeně řečeno tento jev spočívá v tom, že fotony slunečního záření dopadají na solární články a svojí energií uvolňují elektrony, které vytváří elektrické napětí. To se při uzavření obvodu přemění na elektrický proud.

Jednotlivé fotovoltaické články se zapojují do větších celků – fotovoltaických panelů. Nejpoužívanějším materiálem pro výrobu fotovoltaických článků je křemík.

Jaká je účinnost fotovoltaiky?

Fotovoltaické panely, které se umisťují na střechy domů, dokážou přeměnit na elektřinu až 20 % solární energie. Klíčovým faktorem je optimální umístění fotovoltaiky na střechu. Ideální orientace je směrem na jih, jihozápad nebo jihovýchod, aby články pohltily maximum slunečních paprsků během dne. Důležitý je také sklon panelu, jako nejlepší se uvádí umístění na šikmou střechu se sklonem 35°.

Výkon fotovoltaických panelů se uvádí v jednotce Wattpeak (Wp). To je tzv. špičkový výkon, který udává výkon při ideálních podmínkách. Ty jsou stanoveny na intenzitu světelného záření 1000 W/m2, které dopadá kolmo na fotovoltaický panel o teplotě 25 °C, při průzračnosti atmosféry Am = 1,5.

Vývoj fotovoltaiky jde dopředu mílovými kroky

V posledních letech roste tlak na přechod k obnovitelným zdrojům, a tím se vylepšuje také technologie fotovoltaiky. V současné době se pro domácí instalace využívají panely o výkonu 300–500 Wp. Pro běžný rodinný dům se instalují fotovoltaické elektrárny o celkovém výkonu 3,66 kWp, které jsou schopny vyrobit přibližně 4000 kWh elektřiny ročně. Praktickou kalkulačku, podle níž odhadnete výkon a cenu fotovoltaiky pro vaši domácnost, najdete na ČEZ fotovoltaika.

Jaké jsou současné trendy ve fotovoltaice?

Do budoucna se počítá s dalším navyšováním výkonu článků, což umožní vyrobit větší množství elektřiny při zabrání stejné plochy. Výzkum se zaměřuje na ultratenké články a fotovoltaiku s maximálním výkonem i při zatažené obloze. Dopředu jde také design – existují fotovoltaické panely integrované do střešní krytiny, které vypadají jako klasické střešní tašky. První projekty se realizují také v oblasti integrované fotovoltaiky do plášťů budov nebo bifaciálních panelů, což jsou vertikálně umístěné panely, které lze využít například jako protihlukové stěny u dálnice nebo ploty.

Pozitivní je fakt, že dlouhodobě se cena fotovoltaiky snižuje. S tímto trendem teď bohužel zamávala pandemie koronaviru, která způsobila zdržení ve výrobě a především v dodavatelských řetězcích – přepravní náklady se tím šplhají až na desetinásobek cen před pandemií. Podle analýzy pvxchange.com klesly velkoobchodní ceny fotovoltaických modulů na své minimum v září 2020, během necelého roku tedy vzrostly o více než 20 %. Na budoucí vývoj cen tak bude mít vliv především vývoj nákladů na přepravu, protože fotovoltaické technologie jako takové dlouhodobě zlevňují.

Druhy fotovoltaiky

Existují tři druhy fotovoltaických elektráren:

• síťový systém (on-grid),
• ostrovní systém (off-grid),
• hybridní systém.

Síťová fotovoltaika je typ solární elektrárny, která veškerou vyrobenou elektřinu předává do distribuční sítě, odkud si v případě potřeby elektřinu opět nakupuje. V minulosti se síťový systém rozšířil zejména kvůli tzv. Zelenému bonusu, který garantoval vysoké výkupní ceny elektřiny. Tento způsob instalace fotovoltaiky se již v současné době nevyplatí, protože výkupní ceny elektřiny klesly na minimum. Navíc neřeší problém s výpadky elektřiny.

Ostrovní fotovoltaika je varianta elektrárny, která není připojena k distribuční síti. Domácnost ihned spotřebovává vyrobenou elektřinu a přebytky ukládá do akumulátorů, z nichž ji čerpá v době, kdy slunce nesvítí. Tento druh fotovoltaiky je v českých podmínkách většinou nedostatečný v zimním období, a tak se musí doplnit o záložní elektrocentrálu. Na druhou stranu znamená 100% soběstačnost domácnosti.

Hybridní fotovoltaika je v současné době nejoblíbenějším řešením fotovoltaické elektrárny. Domácnost spotřebovává vlastní elektřinu a přebytky ukládá do akumulátorů, zároveň je však napojena na distribuční síť pro případ, že není množství elektrické energie dostačující. Hybridní systém zajišťuje částečnou soběstačnost domácnosti, při blackoutu může elektřinu čerpat z vlastních akumulátorů.

Kde v ČR se fotovoltaika vyplatí?

Častým argumentem odpůrců fotovoltaiky je to, že v podmínkách České republiky nesvítí slunce dostatečně, aby se výroba elektřiny ze slunečního záření vyplatila. V Česku svítí slunce v průměru 1330–1800 hodin za rok. Během letních měsíců u nás dopadá na jižně orientovanou plochu 7–8 kWh za den, v zimě je to jen 3 kWh. K několikanásobnému snížení intenzity záření dochází kvůli špatnému počasí nebo znečištění atmosféry.

Obecně lze říci, že instalace fotovoltaiky se nejvíce vyplatí v oblasti jižní Moravy, nejméně vhodnou lokalitou jsou severní Čechy.

Výhody a nevýhody fotovoltaiky