Využití solární energie

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Využití solární energie Bakalářská práce Vedoucí práce: Dr. Ing. Radovan Kukla Vypracovala: Soňa Tomečková Brno 2010

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Využití solární energie vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MENDELU v Brně. Dne. Podpis.

3 PODĚKOVÁNÍ Za odborné vedení a cenné rady děkuji vedoucímu této práce, Dr. Ing. Radovanu Kuklovi. Dále bych ráda poděkovala Dr. Pavlovi Vaňáskovi a Ing. Pavlovi Křížovi, za ochotnou spolupráci a poskytnutí materiálů pro zpracování této práce.

4 Abstrakt Bakalářská práce na téma Využití solární energie je zaměřena především na oblast fotovoltaiky, tedy na přeměnu solární energie v energii elektrickou. Popisuje výhody i nevýhody využití solární energie, princip fotovoltaiky, stavbu solárních článků a další možnosti využití solární energie a jiné zajímavosti v oblasti využití Slunce jako obnovitelného zdroje energie. Praktická část je zaměřena na studii konkrétní fotovoltaické elektrárny. Popisuji v ní elektrárnu v místě mého bydliště, ve Velké nad Veličkou. Zabývám se stavební částí, kolik fotovoltaická elektrárna vyrobí energie, jaký má zisk, jaké byly náklady na vybudování elektrárny a jakým způsobem zasáhla stavba do životního prostředí. V krátkosti popisuji i základní legislativní předpisy z oblasti fotovoltaiky. Klíčová slova: solární energie, solární článek, fotovoltaika, solární systém Abstract Bachelor thesis with the theme Usage of solar energy is dealing with the area of Photovoltaics, therefore, change of solar energy into electrical energy. It describes the advantages and disadvantages of the usage of solar energy, the priciple of Photovoltaics, building of solar panels with the option of recyclation after expiry and other means of usage of the Sun as a renewable source of energy. The practical part is dealing with a study of a particular photovoltaic powerstation. I describe a power station in the place of my resindence, in Velká nad Veličkou in it. I am dealing with the construction part, how much energy the power station provides, what gain it has, the budget for the construction of the power station and how the construction affected the environment. I briefly describe the basic legislatives in the field of Photovoltaics aswell. Key words: solar energy, solar cell, photovoltaics, solar system

5 1 ÚVOD CÍL SOLÁRNÍ ENRGIE A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Environmentální dopady fotovoltaiky Recyklace fotovoltaických panelů Metody recyklace SOLÁRNÍ ENERGIE V ČR Faktory ovlivňující dostupnost solární energie v ČR Největší solární elektrárna v ČR ÚČINNOST SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ Jak zvýšíme účinnost solárního systému? VÝKONNOST SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ VÝHODY A NEVÝHODY FOTOVOLTAICKÝCH SYSTÉMŮ SOLÁRNÍ TECHNIKA Fototermické panely Fotovoltaické panely Dopravní prostředky ROZDĚLĚNÍ FV SYSTÉMŮ Z HLEDISKA PŘIPOJENÍ K ROZVODNÉ SÍTI Systémy připojené k síti - grid-on Samostatné (ostrovní) systémy - grid-off FOTVOLTAICKÝ ČLÁNEK Princip Výroba Monokrystalické křemíkové články Polykrystalické křemíkové články Články z amorfního křemíku Energetická náročnost výroby Rozdělení fotovoltaických článků podle typu Spojení fotovoltaických článků a panelů LEGISLATIVA Základní legislativní rámec provozování solárních elektráren Garantovaná výkupní cena zelený bonus Zelený bonus...29

6 Výkupní ceny (vše do sítě, feed-in tariff) Výše výkupních cen a zelených bonusů CO JE POTŘEBA PRO ZŘÍZENÍ FV ELEKTRÁRNY? FOTOVOLTAICKÝ PARK VELKÁ NAD VELIČKOU Smluvní dokumentace Stavební řešení Kabely pro solární panely Výrobci a dodavatelé komponent Střídač typ Fronius IG 150 plus Fotovoltaický panel ALEO S Vliv stavby na životní prostředí Zkoušky panelu Produkce energie Produkce energie za rok Produkce energie za 20 let Předpokládaná produkce na základě nezávislého modelového výpočtu výroby energie Financování FVE Výnosy FVE Výnosy dle "internetové kalkulačky" Zisk FVE DISKUZE ZÁVĚR SEZNAM ZDROJŮ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM PŘÍLOH...53

7 1 ÚVOD Slunce je nezbytné pro život na Zemi. Je to obrovská žhavá koule, kterou ze tří čtvrtin tvoří vodík, nejlehčí a nejběžnější prvek ve Vesmíru. Právě ten je zdrojem energie, kterou Slunce vyzařuje do vesmírného prostoru. Sluneční záření, které dopadá na zemský povrch, se nazývá globální. Jedná se o záření všech vlnových délek, šířící se všemi směry. [5] Při měření intenzity slunečního záření rozlišujeme záření přímé a difúzní, neboli rozptýlené. Při zatažené obloze je přítomna jen difúzní složka záření. [5] Měří se nejčastěji celkové záření, které je dáno součtem obou složek přístroje zvaným pyranometr v meteorologických stanicích. Porovnává se teplota černého a bílého povrchu pod skleněným krytem. Rozdíl teplot, měřený souborem termočlánků, je potom úměrný intenzitě dopadajícího záření. [5] Zdrojem sluneční energie je jádro. [3] Stejně jako všechny hvězdy, i Slunce září díky termonukleárním reakcím probíhajícím v jádře. Povrch se neustále mění, vznikají a zanikají sluneční skvrny, protuberance, erupce i jiné sluneční útvary. Slunce ovlivňuje ostatní tělesa Sluneční soustavy nejen gravitačně, zářením v širokém spektru vlnových délek, ale i magnetickým polem. [8] Fosilní energetické suroviny jako uhlí, ropa nebo zemní plyn, které se dnes těží ve velkém měřítku, nejsou nic než zásobníky sluneční energie z dřívějších věků. Díky obrovskému technickému pokroku a přicházejícímu zvyšování spotřeby energie, po miliony let ukládané zásoby energie budou během několika desetiletí vyčerpány. Z toho vyplývá, že tato fosilní paliva musí být co nejdříve nahrazena jinými zdroji energie, a sice alternativními neboli tzv. obnovitelnými (Obr. 1). [4] Obr. 1 Podíl obnovitelných a neobnovitelných zdrojů energie, tzv. energetický mix (zdroj: sunenergyfacts.com) - 9 -

8 2 CÍL Cílem této bakalářské práce je zhodnotit stav a využití solární energie jak z hlediska teoretického, tak praktického. Práce je zaměřena především na oblast fotovoltaiky. V praktické části bylo úkolem zvolit vhodnou oblast pro využití solární energie. Jižní Morava je nejlepší lokalitou pro využití solární energie z hlediska množství dopadajícího slunečního záření, proto jsem zvolila solární park na Hodonínsku, konkrétně ve Velké nad Veličkou. Fotovoltaická elektrárna je popsána z hlediska stavebního, ekonomického, i legislativního

9 3 SOLÁRNÍ ENERGIE A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Využívání solární energie je šetrné k životnímu prostředí při výrobě energie tohoto druhu nevznikají žádné emise, avšak nezapomínejme, že jisté množství emisí vzniká při výrobě samotného systému, poněvadž se jedná o technologie poměrně náročné. Solární systémy neprodukují exhalace, nezanechávají po sobě žádný odpad a nikoho neohrožují. Pro zachování dobrých životních podmínek je třeba co nejvíce využívat alternativní zdroje energie a snižovat spotřebu fosilních paliv - zásob, které vytvářely rostliny miliony let. Při spalování fosilních paliv totiž vznikají zdraví škodlivé skleníkové plyny (methan a oxid uhličitý), které mění naše životní prostředí, zejména atmosféru. Růst koncentrace těchto plynů v atmosféře vede ke globální změně klimatu. [5] 3.1 Environmentální dopady fotovoltaiky Z hlediska vzniku FVČ je můžeme rozdělit na přímé a nepřímé. Přímé dopady jsou spojovány s konkrétním výrobním procesem. Mezi přímé dopady patří např. zábor půdy, emise z těžby primárních surovin, spotřeba vody ve výrobě, emise chemických látek a další. Nepřímé dopady souvisí s emisemi z výroby, ze spotřebované elektřiny a z dopravy. Na významnosti roste i rychlost čerpání surovinových zdrojů pro vyhodnocení jejich dostupnosti v budoucnosti. [16] 3.2 Recyklace fotovoltaických panelů Problém recyklace FVP bude aktuální zejména v době vyřazení dnes používaných FVP, po dosažení jejich životnosti. [41] Pro usnadnění recyklace jsou zkoušeny úpravy konstrukce, které spočívají v demontáži jednotlivých komponent. Mezi nevýznamnější co do hmotnosti patří sklo (63 %) a hliníkový rám (22 %). Recyklace tohoto materiálu je dnes zcela běžná, recyklovatelnost se blíží 100 %. Oproti tomu, plastové materiály jsou téměř nerecyklovatelné. Recyklace skla snižuje spotřebu energie na jeho výrobu asi o 40 %, v případě hliníku až o 95 %. Dnes jsou na trhu nabízeny i panely bez hliníkového rámu. [41]

10 3.2.1 Metody recyklace Existují dvě metody recyklace recyklace panelů bez ohledu na technologii výroby a úpravy konstrukce s cílem recyklaci usnadnit. [41] Nejpokročilejší metodou recyklace FVČ je recyklace termická. Je to metoda použitelná pro většinu současných panelů a článků. Nevýhodou tohoto způsobu recyklace je energetická náročnost a náročnost na ruční práci. Navzdory nevýhodám se touto metodou vytěží až 85 % křemíkových desek, a tím se sníží spotřeba energie na výrobu nových panelů až o 70 %. [41] Úkolem konstrukčních úprav je usnadnit demontáž celých, plně funkčních článků na konci životnosti panelu. Jsou navrhovány metody zapouzdření článků bez laminace nebo dvojité zapouzdření s mezivrstvou, která má nízkou přilnavost k článkům - metoda DEM. U metody DEM jsou články před laminací zapouzdřeny do silikonu, který má srovnatelný index lomu jako EVA, ale nízkou adhezi k článkům. Dodatečné vrstvy snižují účinnost v nejlepších případech o 3 %. [41]

11 4 SOLÁRNÍ ENERGIE V ČR V ČR jsou relativně dobré podmínky pro využití solární energie. I přesto je u nás výroba energie ze slunečního záření mnohem nižší než v jiných zemích EU. [48] Největší množství sluneční energie dopadá na jižní Moravu (Obr.2). Podle Technického týdeníku prudce roste zájem firem z okolních států o vybudování FVE v České republice. Např. nizozemská firma Econcern uvažuje o postavení několika fotovoltaických elektráren právě na jižní Moravě. Obr. 2 Roční průměrný úhrn slunečního záření kwh/m 2 (zdroj: fotovoltaika.vialoca.com) V ČR je solární systém o výkonu 1 kw p schopen vyrobit kwh 1 elektrické energie za rok. Zastínění a nevhodná orientace by mohla ovlivnit množství vyrobené energie až o několik %. [21] Pro srovnání průměrná domácnost má roční spotřebu kwh elektrické energie. [11] Slunce u nás svítí okolo až h/rok. Minimální svítivost na území České republiky se pohybuje od 950 kwh/m 2 a maximální svítivost se pohybuje kolem kwh/m 2 (Obr.3). [24] Oblasti se silně znečištěnou atmosférou způsobují pokles globálního záření o 5 10 %, někdy až %. V oblastech s nadmořskou výškou m n.m. se setkáváme naopak s 5% nárůstem globálního záření. [23] 1 Jednotka výkonu v soustavě SI je joule za sekundu, která podle Jamese Watta dostala název Watt. 1 watt = 1 W = 1 J.s -1. Součinem výkonu a času získáme jednotku užívanou v praxi a sice kilowatthodinu. 1 kilowatthodina = 1kWh = (10 3 W) (3 600 s) = 3, J. [1]

12 Obr. 3 Tepelné výkony slunečního záření (zdroj: itest.cz) Podle ERÚ dosáhl k instalovaný výkon FVE v České republice 411 MW 2 p. V roce 2009 byly uvedeny do provozu FVE o výkonu přes 350 MW p, tj. cca o 100 MW p více, než byly nejvyšší odhady Czech RE Agency z října roku Podhodnoceny byly i odhady instalovaného výkonu například v Německu. Několik zahraničních firem, především z Německa a Španělska, začaly v loňském roce realizovat FVE v České republice pro jiné zahraniční investory, z úvěrů zahraničních bank. Je možno očekávat, že koncem roku 2010 celkový instalovaný výkon FVE v ČR přesáhne MW p. Vzhledem k situaci v předchozím roce nelze vyloučit hodnotu až MW p. [13] 4.1 Faktory ovlivňující dostupnost solární energie v ČR Zeměpisná šířka Roční doba Oblačnost a lokální podmínky Sklon plochy, na níž záření dopadá Orientace kolektoru Ideálním místem pro využití této energie jsou oblasti s dlouhým slunečním svitem a s vyšší nadmořskou výškou. [29] 2 Watt peak je nominální výkon fotovoltaických panelů. Je to výkon vyrobený solárním panelem při výkonnostním testu. Panel je testován při energetické hustotě záření W/m 2, 25 C a světelném spektru, odpovídajícímu slunečnímu záření po průchodu bezoblačnou atmosférou Země. Watt peak je v podstatě jednotkou špičkového výkonu panelu za ideálního letního dne. [14]

13 4.2 Největší solární elektrárna v ČR Největší solární elektrárna vzrostla u obce Vepřek na Mělnicku, ve středočeském kraji (Obr.4). S výkonem dosahujícím až 35 MW p se stala největší solární elektrárnou v České republice. [20] Další významné FVE v ČR viz Příloha 1. Stavba 26 bloků byla zahájena v říjnu 2009 a dokončena v únoru Obr. 4 Solární elektrárna Vepřek na Mělnicku (zdroj: ekoelektrárny.cz) Použitá technologie: Monokrystalické panely PHONOSOLAR 185 W p a 190 W p Střídače SMA SMC11000TL a SMC10000TL Konstrukce Krinner ocelová, žárově pozinkovaná konstrukce se závrtnými šrouby (Obr.5) a hliníkovými příčnými profily. [46] Obr. 5 Zemní vrut KRINNER (zdroj: ssprojekt.cz)

14 5 ÚČINNOST SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ Jaká bude účinnost přeměny slunečního záření, závisí na vlastnostech materiálu, ze kterého je FV článek zhotoven. Materiál ovlivňuje spektrální citlivost (rozložení spektrální citlivosti) FV článku na dopadající záření (FV článek využívá energii různých vlnových délek s různou účinností). [12] Účinnost monokrystalických článků se pohybuje okolo %, polykrystalických mezi %, což můžeme přirovnat k účinnosti průměrného osobního auta. Levnější amorfní články mají účinnost nejnižší, a sice 5 7 %. [21] Účinnost FV článku je definována jako podíl maximálního výkonu, kterého může FV článek dosáhnout (Pm) a výkonu dopadajícího záření (Pz): η = Pm Pz = Pm E Ac [/] kde: E intenzita osvětlení při standardizovaných zkušebních podmínkách [W/m 2 ]; Ac plocha FVČ [m 2 ] [12] Při stanovení účinnosti v podmínkách ČR lze předpokládat, že na 1 m 2 Sluncem ozářené plochy, dopadá každou 1 s přibližně 750 J 3 zářivé energie. [12] 5.1 Jak zvýšíme účinnost solárního systému? 1. Antireflexní vrstvy a textura povrchu Jednou z možností, jak zvýšit účinnost, je zvýšit intenzitu slunečního záření dopadajícího na FV článek. Účinnost zvýšíme použitím dokonalejší antireflexní vrstvy. Na přední straně se vytvoří jehlanovitá struktura, která usnadní vstup fotonů do struktury a znesnadní výstup nezachycených fotonů, odražených od zadní vrstvy článku, díky totální reflexi. [5] 2. Průhledné kontakty Sběrné kontakty (mřížka) na vrchní straně článku zastiňují určitou část dopadajícího záření. Proto se používají průhledné vrstvy, nejčastěji z oxidu cínu. [5] 3 1 J = 1 Ws

15 3. Oboustranné moduly Používají se speciální oboustranné FVP panely, na které světlo dopadá z obou stran. [5] 4. Natáčení modulů za sluncem Zvýšení produkce elektřiny dosáhneme, pokud FVP umístíme na pohyblivý stojan, který kopíruje pohyb Slunce a zajišť uje tak trvalý kolmý dopad paprsků během dne. [5] Řešením může být např. systém Traxle (Obr.6). Hlavní nosnou částí je trubka z hliníku, popř. nerezu, postavená šikmo v ose sever/jih. Na této trubce jsou uchycena ráhna a na nich FV panely. V trubce je zabudován stejnosměrný motor, který přes šroubovou převodovku otáčí celou konstrukcí. Elektrický proud pro pohon motoru je získáván z malého FV modulu, uchyceného na spodní části trubky. [42] Tento modul je namontován kolmo ke Slunci a má FV články na obou stranách. Sluneční sledovač TRAXLE se otáčí podle toho, na kterou stranu malého FV modulu svítí Slunce. Je prokázáno, že pohyblivé systémy vyrobí až o 40 % energie víc než pevné systémy. [42] Obr. 6 Fotovoltaická elektrárna s pohyblivými stojany TRAXLE instalovaná v Číně (zdroj: tf.czu.cz) 5. Koncentrátory Jsou to zařízení schopná sbírat a shromažďovat sluneční záření z velké plochy a soustředit je na malou plochu FV článku a tím zvýšit výkon článku (proud). Koncentrátor je cenově výhodnější než FV článek. [5] Existuje několik druhů koncentrátorů, např. zrcadlové, čočkové, nebo koncentrátory založené na jiných principech dielektrické, fluorescenční. [5]

16 6 VÝKON SOLÁRNÍCH ČLÁNKŮ Podstatný vliv na výkon FV článku má intenzita osvětlení. Platí, že s rostoucí intenzitou osvětlení roste generovaný proud FV článku (fotoproud). [12] Vlastnosti FV článku negativně ovlivňuje teplota. Proud s rostoucí teplotou roste, napětí, a tím pádem i výkon klesá. [12] Změna výkonu, neboli pokles výkonu je dán vztahem: dp P % = 0,4 dϑ ϑ C Ze vztahu vyplývá, že při změně teploty o 10 C, se změní výkon o 4 %. Při změně teploty o 25 C dojde ke změně výkonu až o 10 %. [12] Pro vzájemné porovnání výkonů FV článků se výrobci dohodli na standardních zkušebních podmínkách STC. Měření výkonu se provádí při ozáření W/m 2, při teplotě FV článku 25 C a veličině AM = 1,5 4. Výkon, změřený za takových podmínek, se nazývá špičkovým výkonem, jednotkou je W p. [12] Vliv na výkonnost má dále: 1. Natočení Je nezbytné kolektor správně natočit. V případě pevných konstrukcí jsou kolektory nejčastěji natočeny na jih. Vyšší výkon lze dosáhnout nasměrováním kolektoru mírně na západ (asi o 10 ). Tak lze lépe využít i svit zapadajícího Slunce. Výkon se zvýší, pokud se kolektor může otáčet za Sluncem, což umožňují konstrukce pohyblivé. [14] 2. Osvit kolektoru Je vhodné zajistit nejlépe celodenní osvit. Největší výkon kolektorů nastává kolem 14:00. Pokud nelze zajistit celodenní osvit, je lepší, aby kolektory byly zastíněny v dopoledních hodinách. [14] 3. Sklon kolektoru Optimální sklon kolektoru v našich podmínkách je 35 (Příloha 3). [14] 4. Konstrukce Musí odolávat různým přírodním vlivům (vítr, sníh, atd.) [14] 5. Počet hodin slunečního svitu [21] 4 AM 1,5 znamená, že složení světla odpovídá slunečnímu světlu po průchodu 1,5 násobnou tloušť kou zemské atmosféry filtrující světlo. [12]

17 6. Intenzita slunečního záření v závislosti na znečištění atmosféry (město, venkov, hory). [21] Z těchto parametrů lze stanovit množství vyrobené energie systémem za rok. K tomu slouží speciální počítačové programy, např. firemní programy výrobců. [21]

18 7 VÝHODY A NEVÝHODY FOTOVOLTAICKÝCH SYSTÉMŮ Pokud porovnáme výhody a nevýhody, dospějeme k závěru, že využití fotovoltaiky u nás je především jako doplňkový zdroj menšího výkonu, nebo nachází uplatnění v oblastech, kde se nenaskýtá možnost připojení k elektrické rozvodné síti (v chatových oblastech atd.). Výhody nenarušují okolní krajinu [37] bezhlučný provoz [37] prakticky bezporuchová technologie [37] nevyžaduje obsluhu [37] neomezená plocha [22] lze použít trackery, koncentrátory atd. [22] lze instalovat v optimální poloze a sklonu [22] Nevýhody závislost na klimatických podmínkách [37] díky poloze ČR (zeměpisná výška, šířka) není výroba tolik efektivní [37] nejvíce energie vyrobí FVS v létě, tedy v době, kdy je spotřeba energie nejmenší. Naopak v zimě je výroba nejmenší, spotřeba energie přitom roste. [37] cena tohoto druhu energie je nejdražší ze všech obnovitelných zdrojů [37] vysoká cena FV panelů [37] ve srovnání s cenou poměrně malá životnost, uvádí se cca 20 let [37] riziko poškození a krádeže [22] vyšší náklady na ostrahu [22] nutná údržba plochy (sečení, pastva) [22] nutné vybudování přípojky k síti [22]

19 8 SOLÁRNÍ TECHNIKA Solární technikou můžeme nazvat všechna zařízení, která ke svému provozu potřebují sluneční energii. Klasickým příkladem solární techniky jsou solární kolektory pro ohřev vody, fotovoltaické panely pro výrobu elektrické energie, dále to jsou dopravní prostředky (auta, lodě, letadla) na solární pohon. Patří sem také mobilní telefony, GPS moduly a kalkulačky dobíjené solárními panely. [50] Termické i fotovoltaické kolektory (sběrače) nefungují samy o sobě. Potřebují přídavná technická zařízení (např. měniče, akumulátory apod.). Takto zapojená zařízení se odborně nazývají solární systémy. [45] 8.1 Fototermické panely Slouží k výrobě tepelné energie. V našich podmínkách je možno díky solárním kolektorům ušetřit až 80 % ročních nákladů na ohřev vody. [33] Z hlediska tvaru jsou nejběžnější ploché solární panely, z hlediska způsobu přenosu tepla pak panely kapalinové. [36] 8.2 Fotovoltaické panely Slouží k výrobě elektrické energie. Velikosti solárních panelů jsou různé, plocha panelu by měla být menší než 2 m 2, aby byla zajištěna dobrá manipulovatelnost s panelem při instalaci. Průměrná životnost systému cca 25 let. [27] V jednom solárním panelu se nachází 36 článků o výstupním napětí 12 V nebo 72 článků o napětí 24 V. Výkony solárních panelů dosahují 150, 180 až 280 W. [27] 8.3 Dopravní prostředky O solární energii se stále více zajímají i konstruktéři dopravních prostředků. Takové prostředky nejsou dostupné běžným zákazníkům, jsou ve fázi vývoje. Konstruktéři ještě stále řeší různé technické problémy. Předpokládáme však, že dopravní prostředky na solární pohon najdou brzy uplatnění i u běžných uživatelů. Do této skupiny zařadíme auta, lodě a letadla na solární pohon (Příloha 2). [35]

20 9 ROZDĚLENÍ FV SYSTÉMŮ Z HLEDISKA PŘIPOJENÍ K ROZ- VODNÉ SÍTI Podle toho, zda jsou fotovoltaické systémy připojeny k rozvodné síti, nebo jsou na této síti nezávislé, je rozdělujeme do následujících skupin. 9.1 Systémy připojené k síti - grid-on Takový systém nalezneme např. na střeše budovy. Veškerá produkce je obvykle prodávána do sítě a budova si odebírá elektřinu pro vlastní potřebu. [21] Nezbytnou součástí systému je střídač, který přeměňuje stejnosměrný proud z FVČ na střídavý. Systémy fungují zcela automaticky díky mikroprocesorovému řízení. [21] Podmínkou pro provoz je uzavření smlouvy s provozovatelem distribuční nebo přenosové soustavy (např. E-ON, ČEZ). Energie je do sítě dodávána za výkupní cenu, která je dána cenovým rozhodnutím Energetického regulačního úřadu. [21] Systémy grid-on jsou nejrozšířenější v Německu, Japonsku, Spojených státech a ve Španělsku. Nachází se ale i u nás, v České republice. [9] 9.2 Samostatné (ostrovní) systémy grid-off Tyto systémy nachází uplatnění tam, kde není k dispozici rozvodná síť. [9] Instalují se v oblastech, kde by vybudování přípojky bylo z ekonomického hlediska srovnatelné s náklady na vybudování systému využívajícího solární energii. [9] Ostrovní systémy můžeme shledat na chatách, jachtách nebo obytných automobilových přívěsech, atd. Díky solární energii fungují i veřejná osvětlení, nouzové telefonní budky u dálnic, výstražná dopravní signalizace nebo parkovací automaty. Výhodou je snadné přemístění bez nutnosti rozkopávat chodník pro napojení k síti. [21]

21 10 FOTOVOLTAICKÝ ČLÁNEK 10.1 Princip Fotovoltaický (sluneční, solární) článek je v podstatě polovodičová dioda. Jeho základem je tenká křemíková destička s vodivostí typu P. Na ní se při výrobě vytvoří tenká vrstva polovodiče typu N, obě vrstvy jsou odděleny tzv. přechodem P-N. [37] Osvětlením článku vznikne v polovodiči vnitřní fotoelektrický jev a v polovodiči se z krystalové mřížky začnou uvolňovat záporné elektrony (Obr.7). Na přechodu P-N se vytvoří elektrické napětí, které dosahuje u křemíkových článků velikosti zhruba 0,5 V. Energie dopadajícího světla se v článku mění na elektrickou energii. Připojíme-li k článku pomocí vodičů spotřebič (např. miniaturní elektromotorek), začnou se kladné a záporné náboje vyrovnávat a obvodem začne procházet elektrický proud. Je-li třeba větší napětí nebo proud, zapojují se jednotlivé články sériově či paralelně a sestavují se z nich fotovoltaické panely. [37] Obr. 7 Princip FVČ (zdroj: mrsolar.com) 10.2 Výroba Přes 80 % článků se vyrábí z krystalického křemíku Si 5. Tento prvek se řadí mezi polovodiče, které se za určitých podmínek chovají jako izolanty, za jiných podmínek jsou elektrickými vodiči. [26] Zkouší se jiné polovodičové materiály jako např. galiumarsenid GaAs, tellurid kadmia CdTe, diselenid mědi a india CIS (CuInSe 2 ), články využívající organické látky, nanostruktury apod. [5] 5 Křemík byl objeven roku 1824 Jönsem J. Berzeliem ( ). [5] Po kyslíku je druhým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře, tvoří % zemské kůry. [47]

22 Monokrystalické křemíkové články Vyrábí se z ingotů polykrystalického křemíku tzv.czochralského metodou (Příloha 4), pomalým tažením zárodku krystalu z taveniny velmi čistého křemíku. Jedná se o technicky a energeticky náročnou technologii. [5] Ingoty (Obr.8) se rozřežou na tenké pláty o tloušť ce cca 0,25 0,35 mm. V současnosti lze vyrobit i článek tloušť ky 0,1 mm. Plátky, neboli wafers, se zarovnají, vyleští, na povrchu odleptají tím se odstraní nepravidelnosti a nečistoty. Přídavkem fosforu se na destičkách vytvoří P-N přechod (fosfor vytvoří na povrchu vrstvu s vodivostí typu n). [5] Obr. 8 Křemíkové ingoty (zdroj: fotovoltaica.falconis.cz) Hotový článek se usadí do krycí fólie a dále upevní v tvrzeném skle. Na závěr se orámuje většinou hliníkovou konstrukcí, vzniká fotovoltaický panel pro budoucí instalaci (Obr.9). [28] Obr. 9 Skladba FV panelu (zdroj: tzb-info.cz)

23 Polykrystalické křemíkové články Čistý křemík je odléván do forem, což je jednodušší metoda než tažení monokrystalu. Formy mohou mít čtvercový i obdélníkový průřez. Články ale mají horší elektrické vlastnosti nižší proud, účinnost, protože na styku jednotlivých krystalových zrn je větší odpor. Výhodou je ale levnější výchozí surovina. [5] Tento typ článků díky svému vzhledu, připomínajícímu leštěný kámen, je oblíbený v architektuře. [5] Články z amorfního křemíku Proces výroby je založen na rozkladu vhodných sloučenin křemíku silanu, dichlorsilanu ve vodíkové atmosféře. Připravíme tak velmi tenké vrstvy křemíku na skleněné, nerezové nebo plastové podložce. Takto nanesená vrstva křemíku je amorfní, tzn. že nemá pravidelnou krystalickou strukturu. Lze tak vyrábět velmi tenké a ohebné články. [14] Energetická náročnost výroby Některé fáze výroby panelů jsou energeticky náročnější, některé méně (Obr.10). Za více náročnější se považuje výroba mg-si, rafinace na sg-si, výroba ingotů a desek, výroba článků, kompletace panelů. Významná může být i recyklace na konci životního cyklu. Méně významné fáze výroby je těžba a zpracování surovin, montáž systému, spotřeba energie v provozu, demontáž systému nebo doprava. [16] Obr. 10 Spotřeba energie na výrobu ingotů a řezání desek (zdroj: czrea.org) Spotřeba energie na výrobu monokrystalických ingotů vykazuje velké rozdíly. Závisí to na jednotlivých výrobcích. Rozdíly mezi výrobci jsou způsobeny zejména různou

24 velikostí ingotů. Spotřeba energie klesá také při výrobě ingotů větších průměrů. Dnešní technika zvládá tažení ingotů o průměru 450 mm. [16] Spotřeba energie na řezání desek je závislá na šířce řezu a ploše. Spotřeba energie je značně menší, neexistuje způsob, kterým by se energetická náročnost podstatně snížila. Lze ale snižovat spotřebu pomocných materiálů a to tím, že zrecyklujeme brusnou emulzi. [16] Obr. 11 Podíl jednotlivých fází na energetické náročnosti výroby FV panelů (tzb.info) Výroba monokrystalických článků je energeticky náročnější než polykrystalických (multikrystalických) (Obr.11). Hodnoty se mohou lišit v závislosti na použité metodě výroby solárního křemíku, na výrobci. V novějších provozech je už náročnost menší. [16] 10.3 Rozdělení fotovoltaických článků podle typu 1. Monokrystalické články - skládají se z jednoho krystalu křemíku o velikosti víc jak 100 mm, pravidelná krystalická mřížka. Vyrábí se pomalým tažením roztaveného křemíku, výroba je ale drahá a náročná. Monokrystalická buňka je černá, má tvar osmiúhelníku (Obr.12). [44] 2. Polykrystalické články - složeny z většího množství krystalů o velikosti mm, které jsou různě orientovány. Levnější výroba, struktura krystalů připomíná ledové květy. Polykrystalická buňka je modrá, má tvar čtverce. V praxi se nejvíce používají právě tyto články (Obr.12). [44] 3. Amorfní vícevrstvé - vrstvy jsou naneseny nejčastěji na skleněnou desku. Každá vrstva má tendenci reagovat na jiné spektrum slunečního záření. Proto mohou panely vyrábět energii i bez přímého slunečního svitu. Účinnost panelů je nízká, pohybuje se kolem 8 %. [34] Využití nachází např. v kapesních kalkulačkách atd. (Obr.12) [31]

25 Obr.12 Monokrystalický, polykrastalický a amorfní článek (zdroj: s-power. cz) 10.4 Spojení fotovoltaických článků a panelů Fotovoltaický článek má nízké pracovní napětí, cca 0,5 V. Z toho důvodu se články zapojují do tzv. panelů (modulů, generátorů). V praxi se setkáváme nejčastěji se zapojením 36 článků pro 12 V nebo 72 pro 24 V. Při sériovém spojení protéká články stejný proud. Je proto nutné, aby všechny články byly rovnoměrně osvíceny. Pokud je jen jeden článek zastíněný, poklesne výkon celého panelu. [27] Hotové panely se pro zvýšení účinnosti dále skládají do tzv. fotovoltaických polí (jeden panel má výkon od několika do cca 200 W). [27] Solární články v panelech (nebo jednotlivé solární panely) mohou být spojeny následovně [49] : sériové spojení - zvyšuje výstupní napětí a zachovává výstupní proud panelů [49] (je sčítán proud) [27] paralelní spojení - zvyšuje max. odebíraný proud a zachovává výstupní napětí jednotlivých panelů [49] (je sčítáno napětí) [27] sériově-paralelní spojení - kombinuje dvě výše uvedené varianty, získá se tak potřebné výstupní napětí a proud. [49] Při spojování je třeba dodržovat následující pravidlo: měly by se vzájemně propojovat jen solární panely téhož typu, jednoho výrobce. Ten v mnohých případech také uvádí maximální počet vzájemně propojených panelů pro zachování definovaných vlastností. [49]

26 11 LEGISLATIVA 11.1 Základní legislativní rámec provozování solárních elektráren Zákon č. 458/2000 Sb. - energetický zákon Zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů Vyhláška č. 475/2005 Sb. prov. vyhláška zák. o podpoře využívání obn. zdrojů Vyhláška č. 364/2007 Sb. novela vyhlášky č. 475/2005 Vyhláška č. 150/2007 Sb. o způsobu regulace cen v energetických odvětvích Vyhláška č. 51/2006 Sb. o podmínkách připojení k elektrizační soustavě [40] Nejdůležitější zákonem v oblasti fotovoltaiky je zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a tento zákon provádějící předpisy, tj. konkrétně vyhláška č. 475/2005 Sb. (a její novela vyhláška č. 364/2007 Sb.) Výše uvedené právní předpisy stanoví státní garanci výkupních cen z fotovoltaické elektrárny na dobu 20 let. A dále například možnost volby podpory výrobce elektřiny, tj. formou výkupních cen či zelených bonusů. [43] 11.2 Garantovaná výkupní cena zelený bonus Každý výrobce elektřiny z fotovoltaické elektrárny má ze zákona možnost vybrat si formu státní podpory, a to buď prostřednictvím garantovaných výkupních cen nebo cenově výhodného zeleného bonusu (Obr.13). Výše obou těchto podpor je nastavena tak, aby po dobu životnosti solární elektrárny byla výrobcům elektřiny zaručena brzká návratnost vložených investic (8 10 let) a přiměřený zisk. [25] Obr. 13 Výkupní ceny zelený bonus (zdroj: wolfsolar.webnode.cz)

27 V současné době není možné využití zelených bonusů a výkupních cen kombinovat. Na druhou stranu je ale připuštěna možnost každoročně přejít na druhý systém podpory. [25] Zelený bonus Jedná se o výkupní cenu, kterou provozovatelé dostanou za každou vyrobenou kwh bez ohledu na to, zda jsme z celkového množství vyrobené energie něco spotřebovali či nikoliv. Provozovatel vyrobenou energii spotřebovává a do sítě dodává pouze přebytky. Za spotřebovanou energii bude provozovateli vyplacen zelený bonus a za dodané přebytky výkupní cena. [25] Tato varianta je výhodná pro rodinné domy, ale také firmy, které si instalací solární elektrárny chtějí nejen vydělat, ale i snížit náklady na elektrickou energii. [25] Výkupní ceny ( vše do sítě, feed-in tariff ) Veškeré množství vyrobené el. energie je prodáváno rovnou do sítě. Energie se tedy nemůže využít pro vlastní potřebu. Je to systém určený především pro solární parky, které nevyužívají vyrobenou elektrickou energii pro svoje potřeby. [25] Ze získaných zkušeností po celém světě dnes můžeme tvrdit, že z pohledu fotovoltaiky a jejího rozvoje se mechanismus výkupních cen v kombinaci se systémem zelených bonusů osvědčil asi nejlépe. Také proto dnes tento systém v Evropě (a nejen tam) dominuje a mnohé další země jej zavádějí, popř. upravují (Francie, Řecko). [17] Výše výkupních cen a zelených bonusů Výše výkupních cen a zelených bonusů pro rok 2010 viz Tab.1. Srovnání cenových rozhodnutí od roku 2006 viz Obr.14. Výše výkupních cen a zelených bonusů od roku 2006 viz Příloha 5. Tab.1 Aktuální ceny vyrobené elektřiny pomocí FVS, které byly uvedeny do provozu po (zdroj: nazeleno.cz) Dodávka do sítě Zelené bonusy Zdroje do 30kW 12,25 Kč/kWh 11,28 Kč/kWh Zdroje nad 30kW 12,15 Kč/kWh 11,18 Kč/kWh

28 15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 po před ,79 13,73 14,08 14,08 6,71-5% 2% 2% 2% 2% ,46 13,80 13,80 6,57-0% 2% 2% 2% ,46 13,46 6,41 +2% 2% 2% ,2 6,28 Obr. 14 Vývoj cenových rozhodnutí ERÚ (zdroj: firemní materiály E-in s.r.o.) Během tiskové konference ERÚ, v listopadu 2008, bylo oznámeno, že pro rok 2009 budou výkupní ceny sníženy o 5 %. To byl podnět pro masivní dokončování projektů před koncem roku Podobně v loňském roce, , MPO oznámilo záměr snížit výkupní ceny pro fotovoltaiku již od Stejně jako v roce 2009 prudce vzrostl zájem o uzavírání kontraktů s termínem dokončení do V dnešní době nabízejí firmy realizaci FV elektrárny o výkonu 2 MW p i do 2 měsíců od uzavření kontraktu. [18] Pro rok 2010 došlo ke snížení výkupní ceny pouze o 5 %, což je maximální hodnota, kterou ERÚ umožňuje zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie. Zároveň došlo k mírnému oslabení koruny. Stále je však investice do fotovoltaiky velmi výhodná, zvlášť pro zahraniční investory. Např. v Německu klesly výkupní ceny o 11 %, a jsou téměř o 40 % nižší než výkupní ceny v České republice. [18] Hospodářský výbor PSP schválil poslanecký návrh novely zákona č. 180/2005 Sb. Navrhované znění odstavce (4) v 6 zní: "(4) Výkupní ceny stanovené Úřadem pro následující kalendářní rok nesmí být nižší než 75 % hodnoty výkupních cen platných v roce, v němž se o novém stanovení rozhoduje. Toto ustanovení se poprvé použije pro ceny stanovené pro rok 2011." [18] Ve srovnání se sousedním Německem zůstane i v takovém případě podpora v České republice na výrazně vyšší úrovni. [18]

29 12 CO JE POTŘEBA PRO ZŘÍZENÍ FV ELEKTRÁRNY? 1. získat Souhlas s připojením výrobny do distribuční sítě. Energetické společnosti mají povinnost připojit výrobnu, pokud to stav distribuční sítě dovoluje. Energetické společnosti si mohou ovšem stanovit podmínky, za kterých připojení povolí. Pro získání souhlasu je obvykle nutné dodat: Žádost o připojení výrobny, dle jednotlivých energetických společností (PRE, ČEZ, E-ON). Dotazník výrobny Výpis z katastru nemovitostí Jednopólové schéma Projekt fotovoltaické elektrárny Souhlas obce s výstavbou výrobny 2. Územní souhlas stavebního úřadu, pod který spadá místo instalace. Zda je tento souhlas nutný ověříme na příslušném stavebním úřadu. 3. Podpis Smlouvy o dílo. 4. Vlastní realizace elektrárny. 5. Revize zařízení a zkoušky. 6. Podání Žádosti o udělení licence na ERÚ Pro prodej elektrické energie je nutné vlastnit licenci, kterou uděluje ERÚ. Pro získání licence je nutné zajistit: Žádost o udělení licence pro podnikání v energetických odvětvích pro fyzické osoby Formulář Kontaktní údaje Žádost o zprostředkování přidělení IČ nebo úředně ověřený doklad o firmě a IČ Žádost o přidělení IČ z ČSÚ Formulář Seznam jednotlivých provozoven pro skupinu 11 výroba elektřiny Příloha k žádosti o udělení licence na výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů energie tabulka rozpis nákladů Čestné prohlášení o bezdlužnosti na daních, soc. zabezpečení, clech, zdravotním pojištění a pokutách a poplatcích vůči ČR nebo územním samosprávným celkům, do výkonu 1 MW p

30 Kopie z katastrální mapy zakreslením umístění fotovoltaické elektrárny Majetkový vztah k výrobně elektřiny (technologie, stavební část a nezbytná pomocná zařízení), v případě nájemní smlouvy, souhlas vlastníka s provozováním zařízení, postačí též faktura s dokladem o zaplacení Kolaudační rozhodnutí nebo povolení k předčasnému užívání stavby ke zkušebnímu provozu v případě stavebního řízení, nebo i udělení územního souhlasu Revizní zpráva elektrického zařízení Správní poplatek ve výši 1000 Kč do výkonu 1MW (kolek) Plná moc oprávněné osoby pokud není žadatelem Výpis z rejstříku trestů žadatele ne starší 6 měsíců, originál nebo ověřená kopie 7. Uzavření Smlouvy s distribuční společností. Pro uzavření smlouvy je obvykle nutné doložit: Stanovisko distribuční společnosti Žádost - smlouva o připojení výrobny k DS, žádost o uzavření smlouvy o výkupu elektřiny, žádost - smlouva o sdružených službách nebo žádost - smlouva o poskytnutí distribuce Platná revize elektrického zařízení výrobny Platná revize elektrické přípojky včetně dokumentace skutečného provedení Protokol o nastavení ochran Stavební povolení Osvědčení o registraci k daním 8. Fakturace za vyrobenou elektřinu. [39]

31 13 FOTOVOLTAICKÝ PARK VELKÁ NAD VELIČKOU Velká nad Veličkou spadá pod okres Hodonín, ležící v Jihomoravském kraji (Obr.15). Je největší obcí Horňácka. Rozkládá se na úpatí Bílých Karpat, kde pramení říčka Velička. Obec o rozloze 1318 ha leží v nadmořské výšce 288 m, zeměpisná šířka: , zeměpisná délka: [15] Obr. 15 Mapa ČR (zdroj: ortex.cz) Přínosem této stavby je zvýšení % podílu výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů energie a úspora emisí oxidu uhličitého ve výši ,92 tun/rok. [19] 13.1 Smluvní dokumentace Investor smluvně zajistil odprodej produkované energie na dobu 20 let společnosti BASE-Obnovitelná energie s.r.o, a zároveň má smluvně na dobu neurčitou zajištěnu její distribuci ke konečnému zákazníkovi formou zeleného bonusu (Tab.3). [2] Tab.2 Smluvní dokumentace (zdroj: inspekční zpráva TÜV SÜD) Typ smlouvy Smluvní partner Platnost Připojení k distribuční síti E-ON Distribuce a.s. Doba neurčitá Zelený bonus E-ON Energie a.s. Doba neurčitá Odkup elektřiny BASE-Obnovitelná energie s.r.o 20 let Provoz a servis EkoSolar s.r.o. 5 let Pojištění majetku Česká pojišť ovna a.s. 3 roky Ostraha majetku GAN s.r.o Doba neurčitá

32 13.2 Stavební řešení Stavba FVE byla zahájena , stavební povolení vydal Stavební úřad ve Velké nad Veličkou. Po dokončení stavby, , byla elektrárna připojena do sítě distributora (E-ON Distribuce a.s.). Fotodokumentace stavby viz Příloha 6. Lokalita se nachází severně od obce Velká nad Veličkou, v její okrajové části a je mírně svažitá se spádem k severozápadu. Rozkládá se na pozemkových parcelách 2985/39, 40, 41, 43, 44; 2986/2, 3; 2989/2, 6, 9, 10, 15, 16, 20, 21, 22; 2990/1, 8, 9 a 2992/86, 87, 88, 89. [2] FVE byla zrealizována na pozemku bývalé skládky, o rozloze cca 2,3 ha. [7] Situaci znázorňuje Příloha 11. Vzhledem k podmínkám na trhu v době objednávky fotovoltaických komponent, zvolil investor následující řešení: ks FV panelů ALEO S-18/220 (220 W) s účinností 13,4 % při STC ks FV panelů ALEO S-18/225 (225 W) s účinností 13,7 % při STC. 75 ks třífázových investorů Fronius IG PLUS (12 kw) s účinností 96 % (plus 1 ks slouží jako rezervní). Nosná konstrukce HESCO 3-SKH-005/B2. [2] FV panely jsou při sklonu 30 o a jižní orientaci zapojeny po 12 ks do řetězců, tzv. stringů. Pět stringů je pak zapojeno do inventoru. Celkový vstupní výkon činí 13,5 kw (pro panely s výkonem 225 W) a 13,2 kw (pro panely s výkonem 220 W). Tyto vstupní výkony jsou mírně vyšší, než vstupní výkon uvedený výrobcem pro daný model inventoru. [2] FV panely jsou připevněny ke kovové konstrukci 0,5 m nad zemí a kotveny pomocí žárově zinkovaných kotvících vrutů do země (Příloha 8). Tato technologie se vyznačuje vysokou šetrností k životnímu prostředí. Celá konstrukce se skládá z několika pilotů, které jsou pomocí zavrtávacího zařízení ukotveny v zemi. Na tyto piloty se poté instalují další části konstrukce tak, aby bylo možné uchycení jednotlivých FV panelů. Každý pilot má na každé straně šroubovici, která umožňuje snadné zavrtání pilotu do země v libovolné hloubce. Díky této šroubovici je možné kdykoliv piloty ze země odstranit. [7] 6 STC = standard test conditions (1000W/m 2, 25 o C, AM 1,5) [2]

33 FV panely jsou připojeny na tzv. střídače (měniče, inventory), které přeměňují stejnosměrný proud na střídavý. Ten je pak veden přes transformační stanici do veřejné rozvodné sítě. [7] V severní části pozemku je zřízena trafostanice (Příloha 7) a kombinovaný kontejner pro zázemí obsluhy, včetně sociálního zázemí. Trafostanice je vybudována na betonové desce s uzemněním, umístěná těsně za vjezdovou branou. Kontejner je osazen na ploše z betonových panelů. [7] Pozemky jsou oploceny poplastovaným pozinkovaným pletivem s výškou 180 cm (Příloha 12). Jednotlivé sloupky jsou od sebe vzdáleny 3 m. Nad pletivem je umístěn ostnatý drát. V rozích pozemku jsou umístěny lampy venkovního osvětlení. [7] Objekt je napojen na vedení VN z důvodu předání elektrické energie. Vedení je od objektu FVE přes vodní tok Velička nadzemní, po přechodu přes řeku je stažen do země a veden až po místo napojení podzemním vedením (Příloha 9,10). [7] 13.3 Kabely pro solární panely Kabely musí splňovat základní požadavky: nízký ztrátový odpor a optimální kapacita/indukčnost pro minimalizaci ztráty generovaného výkonu vysoká mechanická odolnost a stálost parametrů za různých podmínek vysoká odolnost proti klimatickým podmínkám Důraz je kladen na stálost vůči povětrnostním podmínkám (teplota, UV záření, vítr atd.). [49] Na realizaci stavby bylo použito 736 m kabelů. [7] 13.4 Výrobci a dodavatelé komponent Aleo Solar AG, Německo hlavní výrobce FV komponent Fronius, Rakousko - hlavní výrobce centrálních měničů Ekosolar, ČR komplexní servis služeb výstavby a provozu FV elektráren [2] 13.5 Střídač typ Fronius IG 150 plus Vstupní a výstupní technické údaje střídače viz Příloha

34 Maximální využití každého slunečního paprsku je možné díky souhře následujících faktorů. 3 špičky účinnosti Díky automatickému přepínání transformátoru dochází ke třem špičkám účinnosti, což zabezpečuje rovnoměrnou účinnost v oblasti vstupního napětí. [30] Pokud porovnáme takový střídač se střídačem bez automatického přepínání, dospějeme k závěru, že účinnost se stoupajícím vstupním napětím klesá. Zařízením bez transformátoru špička účinnosti chybí. [30] Koncepce MIX Kombinací více výkonových dílů lze získat maximální výkon při částečném využití, např. při oblačném počasí. Proto si výkonové díly střídavě, nezávisle na době provozu, rozdělují práci. [30] Module Manager Module Manager se stará o rychlé a přesné sledování MPP, zajišť uje, aby z každého slunečního paprsku bylo získáno optimum udržuje bod maximálního výkonu (MPP). Tato technologie je důležitá u plochých charakteristik účinnosti u tenkovrstvých modulů. [30] Odvětrávání Odvětrávání zajišť uje chlazení součástek. Je zajištěno, aby rušivé elementy, jako prach a vlhkost, zůstaly venku a nedojde tak ke kontaktu se základní deskou. [30] 13.6 Fotovoltaický panel ALEO S-18 V každém modulu je umístěno 60 polykrystalických křemíkových článků, umožňujících vynikající výkon i v době s omezeným slunečním svitem. [10] Samotné články jsou zapouzdřeny v EVA plastu, rám je zhotoven z hliníkových profilů, které jsou odolné proti korozi a povětrnostním podmínkám. Přední strana modulů je vyrobena z předpjatého solárního skla, které umožňuje vysokou propustnost skla. Za účelem izolace se na zadní stranu FVČ umisť uje polyesterová fólie, která zaručuje i dlouhou životnost článku. [10]

35 Technická data FV panelu ALEO viz Příloha 14. Obr.16 FV panel ALEO (zdroj: aleo-solar.de) Panely (Obr.16) lze díky dvěma přemontovaným kabelům dlouhým 1 m s konektorem jednoduše zapojit do série. [10] Výrobce panelů ALEO garantuje, že model ALEO S-18/220, ALEO S-18/225 dosáhne minimálně 90 % nominálního výkonu po 10 letech a minimálně 80 % nominálního výkonu po 25 letech. [2] 13.7 Vliv stavby na životní prostředí Během stavebních prací došlo k negativnímu ovlivnění životního prostředí zvýšenou hladinou zvuku a zvýšenou prašností. Prašnost negativně ovlivňovala okolní pozemky. Tomu realizační firma zabránila přiměřeným kropením. [7] Stavba si nevyžádala kácení vzrostlé zeleně, pouze odstranění náletové zeleně malého vzrůstu. Nezpevněné plochy byly zatravněny speciální směsí, která dorůstá maximálně do výšky 10 cm. Za oplocením, v severní části pozemku, jsou nasázeny dřeviny, střídavě se skupinami keřů ve složení Líska, Trnka, Hloch, Svida, Ptačí zob, Řešetlak, Kalina. [7] Během stavby bylo dbáno nato, aby nedošlo ke znečištění vod, zejména ropnými látkami. Byly používány mechanizační prostředky v dobrém technickém stavu, aby se zabránilo úkapům, či únikům ropných látek. [7] Tuhé nekontaminované odpady při výstavbě byly soustřeďovány do popelnic a pravidelně odváženy Technickými službami na skládku. [7]

36 13.8 Zkoušky panelu Ze statického výpočtu hliníkového profilu vychází maximální průhyb profilu 22,8 mm, což je nepatrně víc než maximální možný průhyb FVP (21 mm). Panely jsou připevněny k profilu kloubovým připojením a to pouze bodově, proto maximální možný průhyb profilu nemá vliv na funkci a mechanickou odolnost FVP. Vzájemné spojení panelu je vyztuženo vloženým prvkem. Díky tomuto opatření lze považovat ve statickém výpočtu spojení více hliníkových panelů za spojitý nosník. [2] Na osmi různých místech lokality elektrárny byla provedena tahová zkouška základové konstrukce. Ve všech místech konstrukce vyhověla tahové síle 700 kg, což je více než maximální možná tahová síla při zatížení sáním větru (6,59 kn). [2] 13.9 Produkce energie Investor zvolil prodej generované energie ve formě Zeleného bonusu. Zdroj je provozován paralelně se sítí pro vlastní spotřebu, případné přebytky putují do sítě. Zelený bonus dle cenového rozhodnutí č.8/2008 činí 11,81 Kč/kWh. [6] Dne investor uzavřel Smlouvu o dodávce elektrické energie se společností BASE-Obnovitelná energie s.r.o v předběžném ročním objemu 1000 kwh. Na tuto formu odprodeje má uzavřenou platnou smlouvu o úhradě Zeleného bonusu se společností E-ON Energie a.s. ze dne [2] Produkce energie za rok Z poskytnuté procentuální výroby byly přímou úměrou získány kwh (Příloha 18). Leden Únor 9,18% 12,23% 7,56% 13,34% 3,31% 2,63% 3,57% 5,18% 11,72% 8,33% 12,57% 10,37% Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec Obr.17 Produkce energie za 12 měsíců (zdroj: firemní materiály E-in s.r.o.)

37 Produkce energie za 20 let Za 20 let očekáváme pokles množství vyprodukované energie o kwh (Obr.18). Předpokládáme pokles výkonu o 1 % ročně (Příloha 15). Obr.18 Produkce energie za 20 let (zdroj: firemní materiály E-in s.r.o.) Předpokládaná produkce na základě nezávislého modelového výpočtu výroby energie Pro určení hodnoty ročního osvitu dané lokality byly brány v úvahu tři zdroje: ČHMÚ, všeobecné údaje průměrná hodnota ročního osvitu kwh/m 2 /vodorovná plocha. Se zohledněním sklonu panelu 34 pak kwh/m 2 (uvažuje se nárůst vlivem sklonu panelů o cca 11 %). [2] ČHMÚ, meteorologická laboratoř Znojmo-Kuchařovice průměrná hodnota ročního slunečního osvitu 1 145,5 kwh/m 2 /vodorovná plocha. Se zohledněním sklonu panelů 34 je tato hodnota 1 271,5 kwh/m 2 (uvažuje se nárůst vlivem sklonu panelů o cca 11 %). [2] PVGIS průměrná roční hodnota slunečního osvitu pro sklon panelů 34 je kwh/m 2. [2]

38 Pro výpočet byla uvažována nejnižší z těchto hodnot, tzn kwh/m 2 a skutečný sklon 30. Dále byly brány v úvahu ztráty ve výši 11 %, účinnost měničů 95,5 %, průměrné účinnosti panelů 13,5 %. [2] Dosazením do vztahu: celková roční produkce = průměrný roční osvit plocha FV panelů účinnost měničů, dostaneme hodnotu celkové roční produkce elektrické energie ve výši 1 035,202 MWh/rok. Po zohlednění vlastní spotřeby systému, cca 2 %, dostaneme celkovou roční produkci FVE 1 014, 497 MWh/rok. [2] Financování FVE Celkové investiční náklady na výstavbu FVE dosáhly 95,60 Kč/1W p. Výše těchto nákladů leží v horní polovině v současnosti předpokládaného cenového rozmezí (orientačně od 75 Kč/1W p ). [2] Pořizovací cena FVE tedy činí celkem Kč. Na výstavbu FVE poskytla Komerční banka úvěr ve výši Kč. Při 6% úrokové sazbě bude investor splácet Kč měsíčně po dobu 10 let. Za rok tak zaplatí Kč. Na úrocích investor zaplatí celkem Kč Výnosy FVE Výnosy získané během 20 let viz Obr. 19, bližší hodnoty viz Příloha 15 Obr. 19 Výnosy v letech

39 Výnosy dle internetové kalkulačky Pro porovnání výnosů bylo využito tzv. internetové kalkulačky. Základem výpočtu jsou statistiky průměrných světelných podmínek na území České republiky a výkupní ceny pro rok 2009 dle vyhlášky č. 150/2007 k zákonu 180/2005 Sb. a cenového rozhodnutí ERÚ č. 5/2009. [46] Dle kalkulačky je možný výnos: Po pěti letech Kč Po deseti letech Kč Po patnácti letech Kč Po dvaceti letech Kč Kalkulačka nabízí i porovnání s trackerem o 2 osách, s technologií, která umožňuje natáčení panelů za Sluncem, viz výše Zisk FVE Pokud od výnosů odečteme splátku úvěru, úrok banky, náklady na servis a údržbu, náklady spojené s pronájmem pozemku a ostatní náklady, dostaneme zisk před zdaněním. Výše nákladů viz Příloha 17. Po odečtení daně pak čistý zisk (Příloha 16). Zisk za rok viz Obr. 20, zisk za 20 let viz Obr. 21. Obr. 20 Zisk za 12 měsíců