neděle, května 31, 2009

Jsou stávající solární elektrárny efektivní?


V poslední době zažívá Česká republika bouřlivý rozvoj v nových oblastech energetiky. Kromě větrné energetiky se rozvíjí i energetika solární. Hlavně v jižních částech země vznikají nové solární elektrárny jako houby po dešti. Za poslední rok a půl se zvýšil instalovaný výkon solárních panelů z necelých čtyř MW na zhruba 16 MW (celá EU má instalovaný výkon asi 1500 MW) a do konce roku ještě vzroste. Zásadní otázkou je, zda-li to jsou účelně vynaložené peníze.

Podívejme se na tuto problematiku nejprve z obecnějšího srovnávacího pohledu. V energetice se pro porovnávání energetických zdrojů používá veličina zvaná koeficient ročního využití. Tato veličina ukazuje, jak moc je v průběhu roku využíván celkový instalovaný výkon zdroje (maximální výkon, který lze z energetického zdroje získat) a vypočítá se podle vzorce
kde Wr vyjadřuje celkové množství vyrobené energie za daný rok (kWh/rok), Pi představuje instalovaný vákon (kW) a h je počet hodin daného roku (8760 normální rok, 8784 přestupný rok).

Ze statistické ročenky Českého statistického úřadu pro rok 2007 vyplývá následující srovnání jednotlivých typů elektráren:

Typ elektrárny
jaderné 79,46 %
tepelné 59,17 %
vodní 13,25 %
větrné a solární 12,72 %
spalovací motory a plynové turbíny 1,52 %

Z této tabulky jasně vyplývá, že nejefektivnějším energetickým zdrojem jsou jaderné elektrárny a solární elektrárny jsou značně neefektivní. Nabízí se tedy otázka, zda-li je rozumné aby stát tuto oblast tzv. zelené energetiky tak moc dotoval. Možná by bylo lepší už dále nenavyšovat investice do výstavby solárních elektráren, které jsou založené na stávajících technologiích a počkat si na dobu než vědci vyvinou nové technologie, které umožní stavbu mnohem účinějších a efektivnějších solárních elektráren.

Stávající solární elektrárny jsou založeny většinou na tzv. fotovoltaických článcích. Jedná se o velkoplošné polovodičové součástky většinou vyrobené z křemíku, které jsou schopny přeměňovat světlo na elektrickou energii díky tzv. fotoelektrickému jevu. Největší nevýhodou současných tenkovrstvých fotovoltaických článků je nízká účinnost a životnost.

Nízká účinnost je dána tím, že stávající solární články dokáží využít jen malou část slunečních fotonů, které mají optimální energii. Světlo, dopadající na fotovoltaický článek, musí mít dostatečnou energii, aby článek mohl vyrábět elektřinu. Pro křemíkové fotovoltaické články jsou potřeba fotony o energii minimálně 1,12 eV (1,79 · 10-19), což odpovídá vlnové délce asi 1,1 mikrometru. Energie fotonů, které mají příliš velkou energie se nepřemění na emisi elektronů, ale změní se v teplo. Proto běžné dnešní průmyslově vyráběné solární články dosahují účinnosti kolem 15 procent.

Docela nadějně vypadá technologie CIGS (Copper indium gallium (di)selenide), která umožňuje nanášet velmi tenké solární články na velké plochy. V roce 2005 dosáhli vědci z National Renewable Energy Laboratory účinnosti 19,5 %. Navíc se postupně začíná zvládat masová výroba těchto článků a tím jde cena dolů, např. americká firma Nanosolar uvádí cenu 1 USD za instalovaný watt, což představuje asi 3 krát menší náklady než u křemíkových článků při životnosti delší než 25 let. Energetická návratnost vychází u těchto článků řádově v měsících (křemíkové články v našich podmínkách - cca 5 let).


Dalším velkým neduhem solárních elektráren je velký záběr půdy. Např. nejvýkonnější současná solární elektrárna u nás, Dívčice o výkonu 2,85 MW se rozprostírá na ploše 12 ha, kdežto JE Temelín dosahuje výkonu 2000 MW na ploše 143 ha. Převeďme tyto hodnoty na jeden ha: Dívčice - 0,24 MW / ha, Temelín - 14 MW / ha. Tedy vyplatí se čekat, možná i delší dobu, na nové technologie výroby solárních článků a mezitím investovat peníze do jaderné energetiky, neboť kromě efektivnosti má i malý záběr půdy (A mezitím, kdo ví, třeba naleznou vědci způsob efektivního využívá termonukleární energie.) .

Zdroje a další informace
en.wikipedia.org , cs.wikipedie.org(1, 2, 3)

Linkuj! Přidej do záložek na Jagg! pošli na vybrali.sme.sk Návštěvní kniha

11 komentářů:

Anonymní řekl(a)...

Ahoj....díky za srovnání....ale ten kdo psal tento článek, především vysvětlení fotovoltaického jevu, toho buď o fotovoltaice asi moc neví, nebo to psal jak se říká "na rychlo". Je to absolutně nepřesné a ten, kdo o dané problematice nic neví, tak z tohoto vysvětlení bude na větvi ještě víc :)

eukubus řekl(a)...

ano, ale sluneční svit je narozdíl od uranu zdarma :-)

Ota řekl(a)...

Dovolil bych si upozornit na překlep ve větě "h je počet hodin daného roku (8760 normální rok, 3784 přestupný rok)." U přestupného roku má být 8784 hodin. Jinak se mi článek líbí a souhlasím s tím, že využívání solární energie pomocí solárních článků je neefektivní.

Anonymní řekl(a)...

1. přijde mi úsměvné srovnávat solární a jadernou elektrárnu podle koeficientu ročního využití,
2. nějak mi ušlo, že by stát nějak dotoval fotovoltaické panely,
3. ohledně neefektivního využití plochy - běžně se vyrábějí solární články koncipované jako moduly do střešního systému - a že těch střech v ČR je!
Tím samozřejmě nechci tvrdit, že je to bůhvíjak výhodné. Pro náš podnební pás bude jistě lepší si počkat na tu novou technologii, v tom s autorem souhlasím.

Anonymní řekl(a)...

Nevím, jestli se jedná přímo o provokaci nebo jen výlev "poučeného" člověka v energetice. Milý anonymní autore tohoto článku, který je, k mé hrůze ještě prezentován pod záštituou Vedy a techniky, zkuste si přečíst dílo Hermanna Scheera o Solární strategii. Nebudu tu sypat argumenty proti Vám, protože si opravu nemyslím, že jste to mohl myslet vážně, a taky proto, že si spíš myslím, že se jedná o provokaci ze strany ČEZu, který hledá a podchycuje sovobdněji smýšlející duše. Alespoň jednu věc tedy: abysme byli naprosto féroví, když už něco podporujeme, rád bych vás poprosil, abyste si u ČEZu vyžádal o možnost uložit si pod postelí kilo vyhořelého paliva. Já si zase pod postelí uložím vysloužilé fotovoltaické panely. Po roce se za vámi (z dálky) přijdu podívat na hřbitov...

Florametis řekl(a)...

Vážený Anonymní, nemá asi smysl reagovat na Váš ideologicky zabarvený komentář, který neobsahuje žádné argumenty. Co ale jednoznačně odmítám, je tvrzení, že tento článek vznikl na objednávku ČEZu. Není to pravda.

ERT řekl(a)...

myslím, že kdyby využili patent liberecké univerzity, tak by se efektivita dost zvýšila

milan smrz řekl(a)...

Když už chce anonymní autor uvádět jednostrannou výhodu jaderných elektráren (JE), danou percentuálním výkonem z maximálního možného za rok, tak by bylo správné uvést, jaký je životní cyklus JE. Staví se průměrně 10 let, pracuje 40 let a demontuje se 100 let (první britská elektrárna se bude demontovat 120 let).Pracuje tedy z celého životního cyklu méně než 30%.
Je levná? Během posledních 55 let byla pouze na energetický výzkum věnována v zemích OECD celková částka asi 900 miliard dolarů. Z této sumy bylo použito na jaderný výzkum 90%, na OZE a úspory 3%, zbytek na fosilní technologie. V roce 2005 byl energetický podíl jádra na celkové energetické spotřebě světa 2,6%, podíl obnovitelné energie byl asi pětkrát vyšší. Podíl JE byl zajištěn cca 437 jadernými reaktory. Celková částka tedy odpovídá zhruba asi polovině celkové ceny reaktorů - při dnešních cenách. Vedle této podpory jsou stavba i provoz podporovány mnohými finančními výhodami podle mezinárodní smlouvy EURATOM, například neuplatněním daní z přidané hodnoty veškerých zařízení elektrárny (kromě základních stavebních materiálů) a nezdaněním odvodů na budoucí likvidaci zařízení. Je pak velmi snadné prohlašovat, že kalkulačně je jaderná elektřina levná. Snadné, ale nepravdivé.
Jak je to s účinností? I když má fotovoltaika dnes účinnost asi 14%, tato velmi rychle poroste, proč ale vůbec počítat účinnost když vstup -sluneční záření- nekupujeme ani nedovážíme, ani jeho zajištění nijak nedevastuje zemi.
Plocha?
Kdybychom pokryli 10% zastavěné plochy v ČR fotovoltaikou, tak bychom při dnešní účinnosti vyrobili asi třetinu celkového objemu spotřebované elektřiny. Výkup elektřiny ze střech by měl být nadlepšen o něco více než z velikých ploch.

MKzB řekl(a)...

Ještě by stálo za to srovnat grafy denní spotřeby energie a denní výroby jednostlivých druhů elektráren a regulovatelnost jejich výkonu (např. u jaderné elektrárny se nedá výkon znásobit z hodiny na hodinu).

Tyto elektrárny jsou stavěny převážně v obcích. Tam, kde ještě nedávno byly maštale JZD, tam jsou dnes fotovoltaické elektrárny a jejich počet ještě pořád roste. Jenže tyto elektrárny vyrábí energii přes den, kdy je většina lidí v práci mimo obec a těch pár důchodců to nevyrhne,
takže je tam nadbytek energie, která se tam nevyužije a EON, či jak se to teď jmenuje, nemá konstruované rozvodné sítě pro tok energie opačným směrem. Problém je v tom, že dnes se zatím nedá elektrická energie dost dobře skladovat, takže její výroba musí být přizpůsobena poptávce v daném čase.

Nynější boom fotovoltaických elektráren v ČR vidím jako velký zelený tunel. Vidím to tak, že po skončení životnosti těchto panelů jejich provozovatel uměle zkrachuje a panely bude muset na vlastní náklady hradit majitel pozemku. A protože to většimoz bude nad jeho monosti, zbyde to na státu.

Petr řekl(a)...

Jak už tu bylo řečeno... Srovnání účinností nevypovídá. Musíme brát v úvahu celkovou energetickou koncepci - třeba doba nájezdu a regulovatelnost jednotlivých energetických zdrojů, odstavitelnost atd. Trochu mě děsí budoucí náklady na likvidaci starých JE a stavění nových... Nevím, jestli ty zelené bonusy nakonec nevyjdou líp (jen spekulace -nemám to podložené).

Anonymní řekl(a)...

Skuste niekedy pouvazovat nad tym, aku plochu vratane ochrannych zon zaberaju jadrove elektrarne a kolko z tej plochy vieme dostat bezpalivovej solarnej energie (aj v nasich podmienkach)...jasne, nie je to zatial baseload, ale je otazkou casu, kedy v kombinacii s bateriami bude davat tento zdroj este vacsi zmysel ako dnes... to ze sposob premeny slnecnej energiena energiu elektricku prostrednictvom fotovoltiky je neefektivny je jednoducho blud...pozrite si progres krivky, ktore zverejnuje NREL

 

blogger templates | Make Money Online