Fotovoltaika je královnou obnovitelných zdrojů. Těmito slovy ji kdysi ohodnotil německý politik Hermann Scheer, nositel mnoha mezinárodních ocenění (mimo jiné Alternativní Nobelova cena a Hero of Green Century). Ve všech světových scénářích zásobování planety čistou energií má fotovoltaika se solárně termickou výrobou elektřiny skutečně největší podíl. Jaké jsou důvody pro takové hodnocení?
Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 4/2021.
Zásadním kritériem hodnocení rozvoje energetiky je energetická návratnost zdrojů EPBT (Energy payback time). Ta se stanoví jako poměr veškeré energie potřebné na výrobu a provoz a likvidaci zařízení k energii tímto zařízením vyrobené za celou dobu jeho životnosti. Podmínkou je, aby energetická návratnost byla pozitivní: na výrobu a provoz zařízení musí být zapotřební méně externí energie, než toto zařízení samo vyrobí.
Energetická návratnost nejen fosilních, ale i jaderných zdrojů se neustále snižuje. U jaderných elektráren je to dáno i stále nižším obsahem uranu v těžené hornině a tím i vyššími energetickými nároky na těžbu a zpracované. V případě obnovitelných zdrojů je tomu ovšem opačně. S postupujícím vývojem a vlivem vysoké míře recyklace se jejich energetická návratnost zvyšuje.
Údajně neexistující recyklace fotovoltaických materiálů přitom byl jedním z argumentů proti fotovoltaice. Vyspělé země ji však již úspěšně zvládají. Míra recyklace fotovoltaiky je přitom v porovnání s recyklací jiných materiálů vysoká. Například u kovů je v mnoha případech mnohem nižší než potenciál pro jejich opětovné použití. Recyklace příznivě ovlivňuje i EPBT fotovoltaiky.
Současné nejběžnější křemíkové solární panely pracují s účinností kolem 22 %, zatímco v laboratorním měřítku dosahují nejlepší křemíkové solární články účinnosti 26,7 %.
Relativně novou možnost představují perovskity, nazvané podle minerálu převážně se nalézajícího na Urale a v Porýní Vestfálsku. Pro perovskitovou fotovoltaiku především v tandemových článcích se počítá s vyšší účinností. Navíc se zdá, že hromadná výroba perovskitových článků je potenciálně levnější a méně škodlivá než výroba křemíkových článků.
Intermitence (nespojitost) výroby z obnovitelných zdrojů je řešitelná optimální skladbou energetického mixu – vyváženým poměrem dostatečné výrobní kapacity solárních a větrných zdrojů s krátkodobou akumulací (přečerpávací elektrárny, Li-baterie, kapalný vzduch, taveny solí) i dlouhodobou akumulací (vodík, metan, amoniak). Resilientní (tj. přizpůsobivý) obnovitelný energetický systém je bez přiměřené akumulace prakticky nemožný.
Pro delší období s nižší výrobou je potřebná akumulace do energetických plynů (vodík či metan) s možností uskladnění v existujících podzemních zásobnících pro metan nebo nově budovaných podzemních zásobnících pro vodík. V tomto případě je sice energetická účinnost nižší než u elektrické akumulace, ale při obou krocích (syntéza metanu, elektrolýza vody či výroba elektřiny) vzniká určitý podíl tepla, který lze lokálně využít.
Koncem února 2021 byly zahájeny stavební práce na vodíkové zkušební kaverně v Rüdersdorfu u Berlína. Německý energetická společnost EWE zde zahájila výzkumný projekt bezpečného skladování 100 % vodíku v úložišti plynu. Na stejném místě již EWE postavila dvě ze svých 37 podzemních úložišť na zemní plyn v solné hornině, kde se skladuje zemní plyn od roku 2007.
Profesor Sadoway z Massachusettského technologického institutu (MIT) navrhl a připravil k realizaci novou koncepci baterií s roztavenými kovy Ca/Sb. Účinnost je vyšší než 80 % při denním 4hodinovém vybíjení. Jinou možnost představuje výroba horké vody a její sezónní uskladnění v podzemních zásobnících. Projekt s uskladněním solárního tepla v podzemní nádrži úspěšně již několik let pracuje v dánském městě Vojens.
Vedle těchto možností se nabízí (a pro plně obnovitelný systém bude nebytná) výroba syntetických pohonných hmot, jako například metanolu nebo dimetyléteru z elektrolytického vodíku a oxidu uhličitého.*
Milan Smrž, Eurosolar.cz
Obrázky:
Plochy pro fotovoltaiku nabízejí zatopené hnědouhelné doly. Foto archiv/BayWa
