V posledních několika letech přibývá instalovaný výkon fotovoltaických elektráren ve světě tempem přesahujícím 30 % ročně. Tento trend přispěl k rozvoji fotovoltaického průmyslu, zrychlení aplikace vědeckých poznatků do praxe i k novým směrům vědeckého výzkumu v oblasti přeměny slunečního záření na elektřinu.
Velmi inspirativním tématem je závazek dosáhnout 10 % podílu OZE na spotřebě energie v dopravě. Výnos energie z jednotky plochy je u fotovoltaiky o řád vyšší než u energetických plodin. Důvod je prostý. Přestože účinnost přeměny slunečního záření na organické látky může za ideálních světelných podmínek při dostatku živin a vlány krátkodobě dosahovat až 20 %, čistá účinnost fotosyntézy po odečtení ztrát dýcháním se pohybuje pouze kolem 1 %. Pro srovnání: účinnost nejrozšířenějších krystalických panelů přesahuje 10 % i při odečtení veškerých ztrát při konverzi a přenosu energie.
Hledat východiska z krize
Investiční náklady fotovoltaických elektráren klesají ročně přibližně o 20 % při každém zdvojnásobení celosvětově instalovaného výkonu. V roce 2009 však došlo, v důsledku souhry okolností, k výraznějšímu propadu cen fotovoltaických panelů a v důsledku toho i celých elektráren. Pokles byl ještě zvýrazněn posilováním koruny.
Pomalá reakce českých zákonodárců na tuto nečekanou situaci byla hlavním důvodem pro prudký nárůst instalovaného výkonu v roce 2010. Situaci bylo možno seriozně vyřešit novelou zákona č. 180/2005 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů v roce 2009. Vývoj na konci roku 2010 potvrdil, že pokud by v roce 2009 byla politická vůle, novela mohla být schválena s účinností od 1. 1. 2010. S mnohem menšími dopady na peněženky koncových odběratelů.
V současnosti je však vedlejší, nakolik je negativní mediální kampaň zaměřena proti skutečnému původci současného stavu. Fotovoltaický průmysl v České republice musí na vzniklou legislativní situaci reagovat. Firmy mají dvě možnosti: orientovat se na zahraniční trhy (Slovensko, Itálie, Bulharsko), nebo se zaměřit na fotovoltaické aplikace, které jsou konkurenceschopné i bez podpory. Mezi ně kupodivu patří i různé aplikace v zemědělství.
Především je možno se „vrátit“ ke známým aplikacím, jejichž rozvoj byl nastavením podpory utlumen. Výrazně se například zvětšil prostor pro tzv. autonomní systémy (s akumulátory).
Před pěti lety byla fotovoltaika ekonomicky zajímavá pouze pro větší vzdálenosti k rozvodné síti. V současnosti se tato vzdálenost výrazně zkrátila. Vedle toho probíhá vývoj spotřebičů směřujících k nižší spotřebě při stejném rozsahu poskytované služby. Například spotřeba elektřiny na osvětlení se může přechodem na úsporné zářivky snížit až čtyřikrát a vývoj bude pravděpodobně pokračovat k ještě úspornějším LED diodám.
Postupně se otevírá prostor pro malé systémy s výkonem v řádu jednotek kWp propojené s řízením spotřeby domácích spotřebičů. Je nutno zajistit, aby veškerá elektřina byla spotřebována v domácnosti a nedocházelo k neoprávněným dodávkám do sítě. Výroba elektřiny v malém rozsahu pro vlastní spotřebu, pokud není požadována podpora, evidentně nepodléhá povinnosti získat licenci. Je otázkou několika let, kdy u novostaveb bude možno spotřebu snížit natolik, že bude levnější pořídit autonomní systém, než zřizovat přípojku elektřiny. V mnoha případech je tato možnost zajímavá již nyní. Autonomních fotovoltaických systémů bez licence jsou v České republice provozovány stovky, mnohé ještě před rokem 2006. Malou elektrárnu má ve svém automobilu každý řidič a motorové elektrocentrály až do výkonů desítek kilowattů jsou běžně dostupné v maloobchodní síti.
Novým prostorem, který se vytvořil výrazným poklesem investičních nákladů, je pohon zemědělských strojů. Stačí si uvědomit, že pro řadu lidí se pěstování vlastní zeleniny stává koníčkem. Pro takové použití je však současná technika poháněná spalovacími motory nejen velice neefektivní, ale navíc zbytečně hlučná.
Stroj poháněný fotovoltaickým panelem (typicky s výkonem 200 W) může vykonat tolik práce jako těžce pracující otrok – 1000 hodin ročně po dobu 25 let (ve skutečnosti bude výkon obvykle výrazně nižší, zato jej bude panel poskytovat po mnohem delší dobu). Při současných cenách panelů to je méně než 50 haléřů na hodinu. Pro srovnání – průměrný výkon fyzicky pracujícího člověka se udává 1/10 koňské síly, tj. přibližně 75 W.
Pro drobné zemědělce je možno použít jinou rovnici: tři panely = jeden kůň. Uvedená rovnice platí jak při porovnávání výkonu, tak při porovnávání ceny. Jen provozní náklady panelů jsou prokazatelně nižší, než náklady na ustájení a krmení koně. Výhodou fotovoltaických panelů je, že při odstavení stroje mohou dodávat elektřinu pro potřeby domácnosti nebo farmy, podobně jako se dříve hospodářská zvířata zapřahala do žentouru.
Pro malé rodinné farmy může být zemědělská technika poháněná fotovoltaikou výhodnější než malotraktor, který v takových případech bývá většinu času nevyužit. I kdyby investiční náklady byly stejné, náklady na palivo jsou v případě fotovoltaiky nulové. Většina prací v zemědělství je tak jako tak prováděna za hezkého počasí. Stroje s elektrickým pohonem kromě toho poskytují větší možnosti řízení a lze je snadněji automatizovat.
Vývoj nových zařízení
Lze zvolit dva přístupy. Nejjednodušší je přestavět stávající zařízení na pohon elektřinou a přidat panely. Efektivnější možnost je, navrhnout nová zařízení, která budou přizpůsobena výkonovým možnostem použitých fotovoltaických panelů. První možnost je značně neefektivní, vadou té druhé je, že taková zařízení provozuje pouze několik kutilů, na trhu v současnosti nejsou dostupná. Výjimkou jsou solární travní sekačky, které se dokonce již vyskytují v automatickém provedení. Je obecně známo, že přírůstek biomasy je za teplejšího počasí při dostatku vláhy a živin přímo úměrný intenzitě slunečního záření. V zimě, kdy sluníčko svítí méně a produkce fotovoltaických panelů je proto nízká, tráva v podstatě neroste.
Solární sekačky jsou sice dražší, než sekačky benzínové, jejich výhodou jsou však nulové náklady na palivo a jejich cena s cenou fotovoltaických panelů postupně klesá. Po určité době, která závisí především na intenzitě využití stroje, se celkové náklady vyrovnají. Nulové náklady na palivo mají samozřejmě i sekačky ruční, které jsou dokonce výrazně nejlevnější. Je potom otázka priorit uživatele, zda sekání trávníku považuje za namáhavou práci nebo náhradu pobytu v posilovně.
Bronislav Bechník, Czech RE Agency, email: bronislav@czrea.org
Czech RE Agency nabízí zájemcům o vývoj a výrobu nových zařízení se solárním pohonem své bohaté informační zázemí. Czech RE Agency je nezisková organizace, zaměřená na propagaci úspor, obnovitelných zdrojů energie a trvalé udržitelnosti.
Celý článek je uveřejněn v čísle 1/2011 časopisu Energie 21.
