Fotovoltaika má stále místo na slunci

Podle informací Energetického regulačního úřadu je v České republice instalovaných asi 1900 MWp ve fotovoltaických elektrárnách, dalších 8 tisíc MWp je v žádostech o připojení. Instalovaná plocha zabírá více než 3 800 ha, na počet kusů panelů je jich 8, 3 milionů.

V celkové bilanci je drtivá většina panelů v elektrárnách „na zelené louce“, je to asi 7,8 milionů kusů na ploše 3 600 ha, zbytek, přibližně 0,5 milionů je na střechách.

Instalovaný výkon 1900 MWp sice představuje výkon dvou jaderných elektráren Temelín, ale jde o zdroj kolísavý a nestabilní. Proto bude zatím jen doplňkem v energetickém mixu, alespoň do doby, než se do Česka dostanou nově vznikající technologie, zaměřené především na akumulaci elektrické energie vyrobené ze slunce i větru.

Efektivní recyklace

Druhým problémem je, že tento rychle navožený a instalovaný materiál má svou životnost. U kvalitních výrobců je garantována na 25-30 let, bohužel v onom závodě o čas, aby byly instalace provedeny do konce loňského roku (kvůli vysoké výkupní ceně), situace vedla k tomu, že se sem navozil skutečný šmejd ze všech koutů světa. Ne tedy za oněch 25 let, ale už možná za 5-10 let začne problém s likvidací nefunkčních panelů.

Naše odpadářské firmy na to zatím nejsou připraveny, neexistuje ani řádná legislativa.i když se již  něco připravuje. Ve světě ale již existuje systém PV Cycle, tedy způsob jak likvidovat, nebo ještě lépe, recyklovat panely a surovinu vrátit zpět do výroby. U krystalických panelů se vrátí až 70 % materiálu, u nové generace tenkovrstvých panelů je to přes 90 %. Je dobře, že tento systém je už zastoupen i v České republice a potřebná právní norma by mohla být relativně brzy (pokud bude nějaká funkční a schopná vláda).

I z tohoto pohledu tedy bude fotovoltaika určitě rentabilní, neboť se nejen výrazně snižuje výrobní a prodejní cena nových komponentů, ale tato technologie poskytuje výhody také při totální likvidaci. Veškerý systém je totiž jen skládačka z řady dílů a po ukončení životnosti zlikvidujeme FV elektrárnu stejně rychle, jako jsme ji postavili. Pozemek, prakticky nepoškozen, může být využit k dalšímu použití, včetně zemědělské produkce.

Výzva pro architekty

Vývoj a výroba fotovoltaických systémů jde na ruku architektům a stavbařům. Nové materiály, především aktivní vrstva panelů z kovových slitin dosahují větších výkonů, tedy poskytují samotnému objektu dostatek elektrické energie, kterou dům spotřebovává, navíc jsou estetické a slouží funkčně jako doplněk stavby.

Fotovoltaické systémy je možno instalovat na střechách plochých, šikmých, na fasádách předsazených/transparentních, na prosklených (semitransparentních) částech, na poloprůhledných oborových výplních (okna různé stupně průhlednosti od 10 % do 20 %) nebo i na skleněných markýzách.

Fotovoltaické panely ale už není nutné umísťovat jen na střechy s předepsaným sklonem a namířené nejlépe na čistý jih. Fotovoltaické moduly nových generací lze kotvit i na svislé

plochy prakticky na všechny světové strany a vytvářet z nich architektonicky zajímavé

fasádní a okenní systémy.

Předvěšené fasády a speciální zastřešení – prosklené, případně prosklené markýzy – jsou nový trend s aplikací použití poloprůhledných modulů tzv. semitranspatentních solárních panelů. Tyto mohou být použity k nahrazení dosud používaných architektonických prvků, vyrobeny pouze ze skleněných nebo podobných materiálů.Tenkovrstvé moduly tímto kombinují velice atraktivní design se souběžnou produkcí elektrické energie a formou své transparentnosti představují příjemné propojení vnitřního a vnějšího prostředí. Tímto moderním systémem lze z pasivních prvků obálky vytvořit aktivní komponenty.

Inovativní kombinace tenkovrstvých fotovoltaických systémů a ověřených fasádních systémů

je dosažen synergický efekt – energii šetřit a zároveň energii získávat. Těmito fasádními

systémy lze realizovat nové a nadčasové možnosti objektů s využitím solární architektury

Aktivní domy

Fotovoltaika může být kdekoliv, ale z hlediska umístění nejlépe na střechách. Obrovské plochy továrních či logistických hal si o to přímo říkají. Podle energetických statistik nejvíce elektřiny a tepla (až 40 %) spotřebují budovy. Celoevropskou snahu snižovat energetickou náročnost budov (od roku 2020 o 20 %) posuzuje   nová právní úprava o energetické náročnosti budov v zemích EU. Členské státy EU budou muset změnit své stavební předpisy tak, aby všechny nové budovy postavené od konce roku 2020 splňovaly požadavky energetické náročnosti budov vedoucí k významnému snížení potřeb energie.  

Už dnes se setkáváme s termíny nízkoenergetické domy a pasivní domy. Nyní si do slovníku můžeme zařadit i termín aktivní dům. Je jím objekt solárního aktivního domu v rakouských Korutanech, dokončený v létě 2009. Je to příklad úspěšného řešení obytného objektu, který odpovídá energetickému standardu pro budovy od roku 2020.

Autor projektu arch. Georg W. Reinberg vycházel ze zadání a podmínek architektonické soutěže, která stanovila řešit solární aktivní dům jako energeticky nezávislý a CO₂ neutrální při splnění ekonomických předpokladů umožňující levnější výstavbu s  využitím standardizovaných stavebních prvků a přírodních ekologicky přijatelných materiálů.

Objekt slouží jako administrativní objekt v solárním parku: Má podlahovou plochu 150 m² a obestavěném prostoru 741 m³ . Hodnota celkových investičních nákladů včetně vyhodnocení jednoročního měření kvality vnitřního prostředí a energetických potřeb solárního aktivního domu činí 330 tisíc Euro.

Koncept aktivního solárního domu minimalizuje tepelné ztráty a eliminuje požadavky na vytápění podobně jako u pasivního domu. Pro pokrytí energetických požadavků na vytápění, osvětlení a ostatní zařízení pro provoz domu jsou prioritně využívány OZE, zejména fototermické a fotovoltaické systémy, vhodně integrované v jižní střešní části domu. V návrhu domu je uvažována potřebná akumulace tepla v solárním zásobníku získaného ze slunečních kolektorů o ploše 24,5 m². Součástí solárního systému a systému vytápění je tepelné čerpadlo, které umožňuje celoroční vzduchotechnické vytápění domu. Pro výrobu elektrické energie slouží fotovolatický systém s plochou panelů 37 m². Orientace domu a transparentní jižně orientované otvorové konstrukce umožňují velké pasivní solární zisky ze slunečního záření a akumulaci slunečního tepla v konstrukcích budovy v zimním období.

Stavební řešení

Objekt solárního aktivního domu je navržen jako montovaná dřevěná konstrukce z prefabrikovaných prvků rámové konstrukce v tl. 400 mm, s vloženou tepelnou izolací z rozvlákněné celulózy. Vnitřní úprava stěn je provedena s další izolační vrstvou v tl. 50 mm, ve které jsou umístěny rozvody elektroinstalace. Ostatní obvodové konstrukce, střešní plášť a konstrukce podlah v přízemí domu jsou navrženy s tepelnými izolacemi ve standardu pasivního domu. Vnitřní povrchové úpravy jsou řešeny z přírodních materiálů dřeva, hliněných omítek a prefabrikovaných hliněných obkladů a prvků s integrovaným stěnovým vytápěním.  Jižní fasáda objektu má provedený obklad z cementovláknitých šablon. Západní, východní a severní svislé obvodové konstrukce domu jsou upraveny dřevěným obkladem.

Uplatněním pasivního standardu s nízkou potřebou tepla na vytápění a uplatněním prvků pasivní solární architektury bylo dosaženo energetické rovnováhy ve spotřebě tepla na vytápění v chladném zimním období a potřeb tepla na chlazení v teplém letním období roku. Potřeba elektrické energie je plně pokryta výrobou elektrické energie ve fotovoltaickém systému, který je napojen na veřejnou elektrickou síť, do níž dodává vyrobenou el. energii. Získané teplo ze solárního kolektorového systému je v letním období vedle ohřevu užitkové vody využito pro výrobu el. energie.

Systém vytápění je řešen vzduchotechnickou jednotkou s účinným výměníkem tepla která je zásobována teplem ze solárního systému a tepelného čerpadla vzduch-vzduch. Vzduchotechnické vytápění je kombinováno se sálavým vytápěním zabudovaným ve stěnách domu. Pro chlazení domu je využito energie ze solárního systémů a dále zajištěno s pomocí chlazení v potrubních rozvodech zemního výměníku umístěného pod základy domu.

Pro přirozené větrání domu jsou v severní stěně v horní halové části domu umístěných okna s automatickým ovládáním okenních větracích křídel. Kvalita vzduchu vnitřního prostředí je řízena přes PC s teplotním, vlhkostním a CO₂ čidlem pro zajištění optimálního vnitřního prostředí.

Dr. Zdeněk Kučera, časopis Alternativní energie

Celý článek je uveřejněn v čísle 6/11 časopisu Energie 21