Petr Klimek , Rusava

Transkript

1 Petr Klimek , Rusava 1

2 OBSAH 1. Energie Slunce, solární článek 2. Historie FV a trendy 3. Rozdělení FVS 4. Sluneční podmínky v ČR, PVGIS 2

3 Cíle na poli OZE v EU a ČR EU 2010 až 21 % elektřiny z OZE ČR 2010 až 8 % elektřiny z OZE (podíl elektřiny z OZE na hrubé spotřebě elektřiny v ČR) ČR 2030 až 16-17% elektřiny z OZE 2007 podíl OZE na hrubé spotřebě elektřiny 4,7 % (2006 4,9 %, ,48 %, ,04 %) podíl fotovoltaiky.???...zatím 0,00 %!!! 3

4 Energie Slunce H 2 He + energie 3, W 500 mil. tun/s tok sluneční energie 1/3 záření se odráží od atmosféry 8 minut 20 s TW dopadá na Zemi (1.350 W/m 2 ) 2/3 záření dopadá na POVRCH Země a přímo či nepřímo se přeměňuje na teplo tento podíl je využitelný jako obnovitelný zdroj pouze malá část se akumuluje (biologické zbytky fosilní paliva) 4

5 Energie Slunce světlo a teplo (elektromagnetické záření fotony) Spektrum sl. záření: - ultrafialové záření - viditelné světlo -infračervené záření 5

6 Fotovoltaika =přímá přeměna energie slunečního záření na elektřinu Foton Solární článek Elektron Elektrický proud TW (1,2 x W) energie Slunce dopadající na Zemi 6

7 c-si - článek Rozměr článku 100 x 100 až 156 x 156 mm Tloušťka Si desky cca 0.2 mm Celoplošný PN přechod P typ křemík (křemík s příměsí boru) a N typ (povrchová) difůze ( řízené znečisťování křemíku atomy fosforu) Ochranná vrstva nitridu křemíku (antireflexní vrstva) Kontakty pro propojení článků v panelu 7

8 Historie fotovoltaiky Fotovoltaika - přímá přeměna energie slunečního záření na elektřinu fotovoltaika řecky světlo (phos) a jméno italského fyzika A. Volty objev fotovoltaického jevu připsán A.E.Becquerelovi (1839) fyzikálně popsán A. Einsteinem (Nobelova cena 1921) 1883 první selenový fotočlánek s tenkou vrstvou zlata (Ch.Fritts, účinnost pod 1%) první počiny s křemíkovými články, první patent Russell Ohl

9 skutečný Si-článek 1954 (Bell Telephone Laboratories, G.L. Pearson, Daryl Chapin, Calvin Fuller, účinnost 6 %) cena sol. článku o účinnosti 2% o výkonu 14 mwp byla v roce USD/Wp dnes cena okolo 2 USD/Wp, účinnost vyráběných článků až 23% Další milníky: 60- léta, rozvoj díky kosmickému výzkumu, energie pro družice (první Sputnik 3, 1957) celosvětová ropná krize v 70. letech současnost náhrada klasických energetických zdrojů (feed-in tariff) 9

10 10

11 FV 1.generace základem křemíkové desky nejrozšířenější na trhu (90 %) komerční prodej v 70.letech účinnost v sériové výrobě 16 19%, resp. 24 % 11

12 Řetězec křemíkové technologie Poly Silicon Mono-Ingoty Multi-Ingoty řezání Si desek Výroba solárních článků Výroba panelů 12

13 FV 2. generace tenké vrstvy úspora materiálu rostoucí podíl na trhu komerční prodej v pol. 80.let účinnost v sériové výrobě 6 13% Zdroj: Unisolar Střecha Katzenbach,Juwi, CdTe Amorfní křemík Mikrokrystalický křemík Amorfní Ge, SiGe GaAs, InP CdTe/CdS CuInSe - CIS 13

14 FV 3. generace snaha o maximalizaci počtu absorbovaných fotonů a max. využití jejich energie víceméně laboratorní záležitost komerčně využitelné tandemové struktury (z tenkých vrstev) vícevrstvé solárních články využití horkých nosičů nanomateriály organické články atd. 14

15 Technologie na trhu 2006 Podíl (%) amorfní Si; 4,7% ribbon (pásky Si); 2,6% poly Si; 46,5% CIS ; 0,2% CdTe; 2,7% mono Si; 43,4% Zdroj: Photon International 15

16 Účinnosti FV technologií Technologie Krystalické Amorfní Si CdTe CIS am/mikro Si Monokrystal Multikrystal Účinnost za STC* 6-7 % 8-10 % 10-11% 8% 16-17% 14-15% Účinnost panelů 13-15% 12-14% Potřebná plocha na kwp Účinnost panelů a článků Tenkovrstvé 15 m² 11 m² 10 m² 12 m² cca 7 m² cca 8 m² *STC - Standard Testing Conditions (25 C, záření 1000 W/m², spektrum záření AM 1,5) Zdroj: Solar generation IV 2007, EPIA 16

17 Fotovoltaické systémy 17

18 Solární články koncentrátorové články standardní barevné SČ loga 18

19 Solární panely Mono - Si Poly - Si Tenkovrstvý A - Si 19

20 Struktura panelu Kalené sklo Hliníkový rám Eva Články Eva Tedlar Polymer Tedlar Připojovací box Odolnost: vlhkost, vítr, déšť, krupobití (Ø 25mm), teplotní změny, písek a mechanické namáhání. 20

21 Fotovoltaické systémy Sériovým (paralelním) propojením článků vzniká solární panel Propojením solárních panelů vzniká fotovoltaické pole. Spolu s ostatními komponenty (regulátor dobíjení, akumulátor, střídač, kabeláž, elektroměr aj.) tvoří FVS. Dělíme dle různých kritérií: - grid off (do sítě nepřipojené systémy) - grid on (připojené do sítě) - BIPV (integrované do budovy) - drobné aplikace - rovinné, koncentrátorové, natáčecí systémy 21

22 Ostrovní systém s přímým napájením Grid - off Solární panely Spotřebič Ostrovní systém s akumulací elektrické energie (hybridní systémy) Solární panely Regulátor nabíjení/ vybíjení 12 V ss (24;48V ss ) 12 V ss (24;48V ss ) Svítidlo TV Chladnička Vítr... Voda... Plyn... Benzin... G st Pro hybridní systém ss Akumulátoro vá baterie Střídač xxv ss /230V st 230V st / 50Hz Běžné síťové spotřebiče 22

23 Grid -off -dopravní značení - výstražné systémy - plynové stanice - vodohospodářství -zemědělství -letectví - meteorologie -jachty - karavany - rozvojové země Zdroj: Solartec, s.r.o. David Křížek 50 Wp 23

24 První skutečně ostrovní fotovoltaický systém v deltě Mekongu 1,1 kwp 24

25 Grid - on Solární panely Síťový střídač pro solární systémy Vnitřní elektrické rozvody elektroměr elektroměr Veřejná rozvodná síť Tarif 13,46 Kč/kWh (2008) Fotovoltaické elektrárny 0.1 kw??? MW Rodinné domy, veřejné budovy, el. na volné zemi Fasádní aplikace integrace do budov 25

26 Rodinné domy Zdroj: Solartec, s.r.o. 26

27 Solární elektrárny na zemi Hrádek 1,1 MWp, tenkovrstvé panely Kaneka Zdroj: Energy 21, s.r.o. Vysoké Veselí 327 kwp monokrystalické panely Solartec Zdroj: Solartec, s.r.o. 27

28 Střešní aplikace budoucnost FV MŽP ČR, 25 kwp Brněnec kwp, největší střešní systém v ČR Zdroj: Solartec, s.r.o. 28

29 Střechy FV fólie Zdroj: FDT, s.r.o. 29

30 Střechy 30

31 Slunolamy, transparentní systémy 31

32 Trackery natáčecí FVS Největší natáčecí systém v ČR 120 kwp Rožmitál pod Třemšínem Zdroj: Solartec, s.r.o. 32

33 Fasádní aplikace 33

34 Koncentrátorové systémy 34

35 Drobné aplikace 35

36 Fotovoltaika - tržní trendy každoroční růst trhu od roku 1998 o více než 35 % (41% v roce 2007) Ø cena FVS na klíč 5 /Wp předpoklad poklesu na 2,5 /Wp v roce 2015, 1 /Wp v 2030 cena elektřiny v EU z FV ct/kwh 93 % trhu křemíkové technologie (na trhu dostupné také amorfní Si, CIS, CIGS, Cd-Te) dočasný nedostatek křemíku předpoklad investic do nových výroben 4 mld Euro v ČR silná koruna vs vzestup poptávky, fluktuace cen 36

37 Systémy podpory Feed in tariff (výkupní ceny) výrobce zelené elektřiny obdrží po 20 let od místního distributora za každou vyrobenou kwh výkupní cenu stanovenou Eenergetickým regulačním úřadem pro rok 2008 je to 13,46 Kč/kWh každoročně navyšována po o inflaci PPI (2-4 %) výkupní cena by dle zákona neměla být pro systémy instalované v roce 2009 více než o 5 % nižší (12,79 Kč/kWh) 37

38 Jak se může měnit výkupní cena? již postavené systémy (např. systémy roku 2007) každoroční navýšení ceny o index PPI viz Vyhláška 150/2007 Sb > 2008 cena navýšena o 2,5% (ze 13,46 Kč na 13,80 Kč/kWh) systémy příštího roku (2009 ) možnost ERÚ výkupní cenu snížit až o 5 % oproti předchozímu roku, nicméně platí opět pravidlo navyšování o index PPI Vývoj bazických výkupních cen Kč/kWh ,04 13,20 13,46 13,46 12,79? 38

39 Systémy podpory Zelený bonus prémiový příplatek k tržní ceně elektřiny vyplácený místním distributorem vhodný zejména pro malé systémy a provozovatele s vlastní spotřebou elektřiny nižší instalační náklady (mnohdy není nutné zřizovat nové odběrné místo, stačí měřidlo dle vyhlášky) distributor platí za každou vyrobenou a naměřenou kwh 12,65 Kč (2008), dále elektřinu může provozovatel sám spotřebovat (nemusí nakupovat elektřinu od distributora) anebo ji prodat na trhu anebo prodat jen přebytky, které sám nespotřebuje 39

40 Vyhláška ERÚ č. 150/2007 Sb. Úřad stanovuje výkupní ceny a zelené bonusy elektřiny z obnovitelných energetických zdrojů podle zvláštních právních předpisů1). Výkupní ceny a zelené bonusy jsou uplatňovány po dobu životnosti výroben elektřiny. Po dobu životnosti výrobny elektřiny, zařazené do příslušné kategorie podle druhu využívaného obnovitelného zdroje a data uvedení do provozu, se výkupní ceny meziročně zvyšují s ohledem na index cen průmyslových výrobců minimálně o 2 % a maximálně o 4 %, s výjimkou výroben spalujících biomasu a bioplyn. 40

41 Vyhláška ERÚ č. 364/2007 Sb letá doba návratnosti investic zajištěna splněním hodnot technických a ekonomických parametrů životnost FV uvedena v příloze č.3 předpokládaná doba životnosti 20 let (dříve 15 let, vyhláška č. 475/05 Sb.) 2008 zvýšení doby životnosti na 20 let => vyplácení výkupních cen 20 let viz: FAQ ERÚ 41

42 Zák. č. 586/92 Sb., o daních z příjmů 19 Osvobození od daně, odst. (1), písmeno d) (daň z příjmů právnických osob) příjmy z provozu malých vodních elektráren do výkonu 1 MW, větrných elektráren, tepelných čerpadel, solárních zařízení, zařízení na výrobu a energetické využití bioplynu a dřevoplynu,,.. a to v kalendářním roce, v němž byly poprvé uvedeny do provozu, a v bezprostředně následujících pěti letech. 4 Osvobození od daně, odst. (1), písmeno e) (daň z příjmů fyzických osob) totéž 2008 výjimky zůstávají, termín pro předložení návrhu na změnu zákona je do konce roku

43 Cenové rozhodnutí ERÚ č. 7/2007 FOTOVOLTAIKA Datum uvedení do provozu Výkupní ceny elektřiny dodané do sítě v Kč/MWh Zelené bonusy v Kč/MWh po 1. lednu 2008 včetně od 1. ledna 2006 do před 1. lednem Cenové rozhodnutí je zveřejněno obvykle na konci listopadu na stránkách ERÚ (sekce Cenová rozhodnutí) 43

44 Dotační tituly investic do OZE 1. NÁRODNÍ PROGRAMY Státní program na podporu úspor energie a využití OZE pro rok 2008 Fotovoltaika nepodporována! MPO část A administruje ČEA MŽP část B administruje SFŽP (FV?) + dotace magistrátů měst (zatím jen Praha a Plzeň) 44

45 Dotační tituly investic do OZE 2. OPERAČNÍ PROGRAMY státní a hlavně evropské prostředky MPO - OP Podnikání a inovace podnikatelské subjekty (FV nepodpořena!) MŽP OP Životní prostředí neziskové organizace, města, obce 45

46 OPŽP Udržitelné využívání zdrojů energie Priorotní osa č.3 Podpora EU : 673 mil. (cca 88 mil ) Oblasti podpory: Výstavba a rek. zdrojů el. OZE: instalace fotovoltaických systémů pro výrobu elektřiny, výstavby a rekonstrukce malých vodních elektráren, výstavba elektráren spalujících biomasu (pevnou, plynnou nebo kapalnou), výstavba větrných elektráren, výstavba geotermálních elektráren. Výzva se plánuje: na leden - únor

47 OPŽP Udržitelné využívání zdrojů energie max výše dotace 20 %, max 50 mil. Kč (min 0,5 mil Kč) FV integrovaná do budovy (panely na střeše nebo fasáda) až 40 % ze způsobilých výdajů (max de minimis) 50 mil. vztaženo na 1 projekt a 1 žadatele za celé 7 leté období obce, města, kraje,svazky obcí, obč. sdružení, ops, příspěvkové org., veř. vysoké školy, církve adicionalita 10 % vlastních zdrojů žadatele 47

48 SRA budoucnost FV Charakteristiky 1980 Dnes 2015/ Dlouhodobě Cena FVS na klíč 2007 ( /Wp, bez DPH) >30 5 (4 8) 2,5/ ,5 Cena elektřiny Jižní Evropa (2007 /kwh) >2 0, /0,12 Konkur. maloobchdní ceně el. 0,06 Konkur. velkoobchdn íceně el. 0,03 Typická účinnost komerčních solárních panelů do 8 % do 15 % do 20 % Do 25 % do 40 % Energetická návratnost (Jižní Evropa, roky) > ,5 0,25 Strategic Research Agenda, EU PV Technology Platform 48

49 Instalovaný výkon FV - svět MWp Instalovaný FV výkon EU Celkově svět Zdroj: EPIA 49

50 FV v EU 2007 Nárůst výkonu FV v EU proti roku 2006 o 57 %! Země off -grid on - grid Instal. výkon "FV na hlavu" Nainstal. výkon v (MWp) (MWp) celkem(mwp) (W/hlava) roce 2007 (MWp) Německo 35, , ,0 46, ,0 Španělsko 26,4 489,4 515,8 11,7 340,8 Itálie 13,3 86,9 100,2 1,7 50,2 Rakousko 3,3 25,3 28,6 3,5 3,0 GB 1,7 16,0 17,7 0,3 3,4 ČR 0,2 5,1 5,3 0,5 4,5 * EU 128, , ,5 8, ,2 * odhad CZREA Zdroj: Eurobarometer 50

51 Feed-in tariff ve vybraných zemích EU 2008 Země Feed-in tariff Výkupní cena Doba Záření Cíle ct/kwh Kč/kWh výkupu kwh/m²/rok Německo 35,49-51,75 8,69-12, % OZE Španělsko ,63-10, MWp Itálie ,82-12, MWp 1408 Řecko 40,3-50 (dotace 20-40%) 9,87-12, MWp Francie ,35-13, Švýcarsko 7,36-13,51 25 omezeno 1154 ČR 0,54 13, % OZE Použit kurz srpen 2008 cca 1EUR = 24,50 Kč, srpen 2007 (1EUR = 27,75 Kč) Zdroj: Eurobarometer 2008, JRC Ispra 51

52 Odhad kumul. inst. výkonu v ČR Vývoj instalovaného výkonu fotovotaiky v ČR 12 *odhad: červen MWp * off - grid systémy (mimo síť) on-grid systémy (v síti) Celkem Zdroj: ERÚ, Czech RE Agency, o.p.s. 52

53 Sluneční záření v ČR kwh/m² (c) 2005 Czech Hydrometeorological Institute 53

54 Sluneční záření v ČR kwh/m² Horizontální plocha PVGIS - Photovoltaic Geographical Information System European Communities,

55 PVGIS 55

56 56

57 Czech RE Agency, o.p.s. Sídlo: Televizní Rožnov pod Radhoštěm Pobočka: Americká 17, Praha 2, Tel: , Fax:

58 58