Fotovoltaika: je solární energie dostatečným řešením budoucnosti?

Uvažujete správně! Ve fotovoltaické technologii (FV) dochází průběžně ke snižování její ceny, odhaduje se, že celosvětové zvýšení fotovoltaického výkonu na dvojnásobek způsobuje snížení ceny na polovinu. Ceny „konkurenčních“ fototermických systémů (FT) dlouhodobě stagnují.

Fotovoltaika energii využívá lépe

V současnosti je cena sestavy fotovoltaických a fototermických panelů pro přípravu stejného množství teplé vody za rok prakticky stejná. Fotovoltaika má ale jednu výhodu: přebytky elektřiny v létě můžeme použít v domě pro jiné účely nebo uložit na noc, o přebytky tepelné energie z fototermiky prostě přijdeme.

Fotovoltaickou sestavu na domě však neplánujeme jen pro přípravu teplé vody, ale pro zásobování celého domu elektřinou. Výkon fotovoltaických panelů se v průběhu roku mění a v zimě je kolem 25 % letního maxima.

Příležitost pro tepelné čerpadlo

STIEBEL ELTRON dodává několik řad tepelných čerpadel země-voda (WPF a WPC), vzduch-voda (WPL) a centrálních ventilačních jednotek s rekuperací tepla LWZ s tepelným čerpadlem vzduch-voda. Využijeme i toho, že tepelné čerpadlo může fungovat reverzně a v létě chladit. Je to jen otázka zapojení do otopné soustavy a nastavení regulátoru tepelného čerpadla.

Soustava fotovoltaika – tepelné čerpadlo pak v průběhu roku může pracovat v režimech:

●     Léto, plný výkon fotovoltaiky, v domě se chladí: teplá voda se v zásobníku ohřívá přímo elektřinou, tepelné čerpadlo odebírá z FV elektřinu a chladí. Přitom přebytek výkonu ukládá ve formě chladicí vody do akumulačního zásobníku, ze kterého se chladí v noci.

●     Jaro a podzim, částečný výkon fotovoltaiky, dům se nechladí: přednostní příprava teplé vody elektřinou. Jakmile ale regulátor zjistí, že teplé vody by nebyl dostatek, přejde na ohřev teplé vody tepelným čerpadlem. Naopak v chladnějších dnech s dobrým slunečním svitem lze přebytky elektřiny použít k přímému vytápění domu (pokud jsou ostatní spotřebiče v domě pokryty) a případné akumulaci tepla do akumulačního zásobníku na noc.

●     Zima, nejslabší výkon fotovoltaiky: Potřeby tepla a teplé vody pokrývá tepelné čerpadlo, fotovoltaika přispívá do bilance domu a zlevňuje provoz.

Rozdělení na jaro, léto, podzim, zima je pouze pomocné pro odlišení různých stavů. Regulátor se samozřejmě neřídí roční dobou, ale okamžitým výkonem fotovoltaiky, venkovní teplotou a stavem teplé vody v zásobníku. Obvykle také používá spotřeby v minulých dnech a z těchto všech údajů volí způsob ohřevu. Úloha to je poměrně složitá, vyžaduje projekt a kvalitní přípravu instalace všech komponent.

Dvě století bádání

Mezi FT a FV technologií je také zásadní rozdíl v původu. Fototermika je výsledkem empirie, zkušeností. Již dávno lidé vypozorovali, že když předmět, nebo sebe sama, vystaví slunečnímu záření, tak se zahřeje. Fotovoltaika je výsledkem fyzikálního bádání a teoretické fyziky.

V roce 1839 referoval Alexandre Edmond Becquerel ve Francouzské akademii věd, že elektrický proud v kapalině ovlivňuje její osvětlení. V roce 1887 totéž vypozoroval Heinrich Rudolf Hertz pro elektrický výboj ve vzduchu. A v roce 1905 teoreticky popsal fotoelektrický jev Albert Einstein, za což dostal v roce 1921 Nobelovu cenu. V roce 1916 chtěl Einsteinovu teorii popřít experimentálně Robert Andrews Millikan ve svém zařízení.

Ale povedl se mu pravý opak: fotoelektrický jev podle Einsteinovy teorie prokázal. Pracím o elektromagnetickém náboji a fotoelektrickém jevu se věnoval dál a také on za to obdržel v roce 1923 Nobelovu cenu za fyziku.

Fyzikové považovali přeměnu světelného záření na elektřinu za velmi významnou, o čemž svědčí i zmiňované dvě Nobelovy ceny hned na počátku jeho popisování a ověřování.

Prakticky použitelné fotovoltaické články se objevily na prvních družicích v padesátých letech. Velký boom fotovoltaiky začal někdy před třiceti lety jednak vlivem ekologického uvědomování lidstva a také v důsledku další ropné krize.