Fotovoltaika: je solární energie dostatečným řešením budoucnosti?

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.