Solární systémy v katastru Dolních Bojanovic

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Solární systémy v katastru Dolních Bojanovic Bakalářská práce Vedoucí práce: Dr. Ing. Radovan Kukla Vypracoval: Radek Smrž BRNO 2013

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Solární systémy v katastru Dolních Bojanovic vypracoval samostatně a použil 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 Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis.

PODĚKOVÁNÍ Děkuji panu Dr. Ing. Radovanu Kuklovi za veškeré rady a vedení během psaní mé bakalářské práce. Dále chci poděkovat všem vlastníkům solárních systémů za ochotu při poskytování potřebných informací pro vytvoření této práce.

ABSTRAKT: Bakalářská práce na téma Solární systémy v katastru Dolních Bojanovic popisuje významné osobnosti, které stojí za objevením fotovoltaiky, dále generační vývoj fotovoltaických panelů a různé možnosti zapojení fotovoltaického systému s jejich využitím v praxi. V hlavní části bakalářské práce analyzuji technický stav instalovaných solárních systémů. Je zde popsána činnost fotovoltaické elektrárny a fotovoltaický jev, který probíhá ve fotovoltaických panelech. U instalovaných FV elektráren jsou hodnoceny zjištěné parametry, jako je instalovaný výkon, orientace, způsob připojení do distribuční sítě, aktuální legislativní podmínky. Závěrem, se v práci zabývám přínosy vybraných staveb fotovoltaických elektráren. Jsou zde popsány ekonomické i ekologické přínosy. Klíčová slova: Solární systém, Fotovoltaika, Fotovoltaický jev ABSTRACT: The thesis for Bachelor's degree on the tema of solar systems in the zone of Dolni Bojanovice mentions and describes famous people who stand behind the discovery of photovoltaic system, futhermore the evolution and development of photovoltaic panels and various possibilities of how to connect these systems and use them in everyday's life and practice. In the main part of my thesis I analize the technical condition of installed solar panels. In this section I describe the functions and the way of how the photovoltaic power plants work and how the photovoltaic effect arises and furthemore develops in the panels. In the photovoltaic power plants the detected parameters are measured and valued. Those parameters can be installed power, orientation, way of connecting these into distribution network, actual legislative laws. At the end of my thesis I go through the benefits of chosen photovoltaic power plants. In this part I deal with the benefits of photovoltaic panels and the aspects and influences on the economy as well as on the ecology. Keywords: Solar systém, Photovoltaics, Photovoltaic effect

Obsah 1 Úvod... 8 2 Cíl práce... 10 3 Historie... 11 3.1 1839 - Antoine César Becquerel (1788 1878)... 11 3.2 1873 - Willoughby Smith (1828 1891)... 11 3.3 1879 - William Gryll Adams (1836 1915)... 12 3.4 1884 - Charles Fritts... 12 3.5 1905 - Albert Einstain (1979 1955)... 12 3.6 1918 - Jan Czochralski... 13 3.7 1946 - Russell S. Ohl (1898-1987)... 13 3.8 Bellovy laboratoře 1954... 13 4 Vývoj fotovoltaického systému... 15 4.1 1. generace... 15 4.2 2. generace... 15 4.3 3. generace... 16 4.4 4. generace... 17 5 Vyuţití fotovoltaického systému... 18 5.1 Systémy pro drobné aplikace... 18 5.2 Síťové systémy - Grid-on... 19 5.3 Autonomní systémy - Grid-off... 21 5.3.1 S přímým napájením... 21 5.3.2 Systémy s akumulací elektrické energie... 21 5.3.3 Hybridní systémy... 22 5.4 BIPV Fotovoltaika integrovaná do budov... 23 6 Solární systémy v katastru Dolních Bojanovic... 24 6.1 Fotovoltaické systémy... 25 6.2 Vyhodnocení analyzovaných fotovoltaických elektráren... 28 6.2.1 Instalovaný výkon... 28 6.2.2 Orientace... 28 6.2.3 Doba návratnosti... 29 6.2.4 Výkup elektrické energie... 30

6.2.5 Legislativa pro fotovoltaiku... 31 6.3 Popis FV elektrárny s výkonem 5,0 kwp... 32 6.4 Fototermické systémy... 33 7 Přínosy vybraných staveb FVE... 35 7.1 Obnovitelný zdroj energie... 35 7.2 Využití solární energie... 35 7.3 Ekologie... 36 7.4 Garantovaný výkup po 20 let... 36 7.4.1 Zelený bonus... 37 7.4.2 Hodinový zelený bonus... 37 7.4.3 Výkupní cena... 37 7.5 Nižší doba návratnosti... 38 7.6 Delší doba životnosti... 38 8 Závěr... 39 9 Seznam obrázků, tabulek a grafů... 41 Informační zdroje... 42 Přílohy... 47

1 ÚVOD Energie je termín, který nás v současnosti provází na každém kroku. Lidstvo během krátké doby prodělalo velmi rychlý vývoj díky ohromnému množství energie, kterou dokázalo uvolnit a využít. Za pouhých sto let došlo ke zvýšení spotřeby energie na šestnáctinásobek a zároveň se pětkrát zvýšilo znečištění ovzduší. Jedním z hlavních témat dnešní ekologie je nadměrná spotřeba energetických zásob Země. Toto téma si zasluhuje pozornost ze dvou hlavních důvodů. (ECONET2012, 2012) Za prvé. Spalováním fosilních zdrojů dochází k uvolňování plynů. Tyto plyny vytvářejí skleníkový efekt v rámci zemské atmosféry. Za druhé. Současné tempo spotřeby neobnovitelných zdrojů je neudržitelné. (ECONET2012, 2012) Při současné úrovni spotřeby vystačí zásoby uranu pouze na nadcházejících 29 let, zásoby ropy na 43 let, zásoby zemního plynu na 67 let a zásoby uhlí na 185 let. Zesiluje se tlak na zužitkování obnovitelných energetických zdrojů. Kromě vodní, mořské, větrné a geotermální energie sem řadíme i energii Slunce. Pokud si uvědomíme, že současné zásoby uhlí, topného oleje či zemního plynu jsou akumulovanou sluneční energií za dobu miliónů let, stane se význam sluneční energie ještě více důležitý. (ECONET2012, 2012) Slunce je již po miliony let nejdůležitějším dodavatelem energie pro Zemi. Jde z fyzikálního hlediska o obrovský termojaderný reaktor o průměru větším než stonásobek průměru Země. Přibližně ze vzdálenosti 150 milionů km dodává již více než 4 miliardy let Zemi spolehlivě a zdarma energii. Uvnitř Slunce dochází při velmi vysokých teplotách k jaderné fúzi, kde se vždy 4 jádra vodíku mění na jádro hélia. Za sekundu se spálí asi 600 milionů tun vodíku na hélium. Poté se část této hmotnosti vydá v podobě záření. Ačkoli na Zemi dopadá necelá dvoumiliardtina celkově vyzářené sluneční energie, stačí tato nepatrná část zásobovat veškerý život na Zemi a udržovat v chodu životní cykly. (HENZE, 2000) Mimo zemskou atmosféru je ozáření Sluncem poměrně konstantní a je dáno tzv. solární konstantou 1 353 W.m -2. V důsledku různého filtračního působení atmosféry, které je vyvoláno mraky, vodními, prachovými nebo jinými částicemi a v důsledku různých drah paprsků závisejících na postavení Slunce je povrch Země ozařován s různou intenzitou. Sluneční energii je možno využívat mnoha různými 8

způsoby, kdy rozlišujeme mezi přímými a nepřímými formami využívání sluneční energie. (HENZE, 2000) Solární systémy pro svou práci využívají přímé formy slunečního záření, kdy se záření Slunce přímo přeměňuje na užitečnou formu energie. Přímou přeměnu můžeme využít dvojím způsobem. Pomocí fotovoltaických modulů můžeme produkovat elektrickou energii nebo pomocí slunečních kolektorů energii tepelnou. Co je pro nás důležitější nebo výhodnější? To je nabízející se otázka. V případě, že se zaměříme na Českou republiku, došlo za posledních pár let k značnému nárůstu instalací solárních zařízení na rodinných domech. Lidé chtějí snížit provozní náklady spojené s energií. Chtějí eliminovat neustálý nárůst cen konvenční energie. Trendy nástupu využití obou typů solárních technologií v České republice nepřímo podporuje pozvolné, byť nenávratné zdražování cen energií na straně jedné a zlevňování solárních technologií na straně druhé. Můžeme také říci, že hlavním důvodem vzrůstající popularity solárních zařízení je jev, který provází lidstvo od jeho vzniku, je to touha po nezávislosti. (BERANOVSKÝ, 2004) Proto jsem se rozhodl zjistit, jak je to s počtem instalací fotovoltaických systémů v obci Dolní Bojanovice a i fototermických systémů, abych porovnal, který způsob přeměny slunečního záření je pro ně výhodnější. 9

2 CÍL PRÁCE Cílem práce je analyzovat stávající solární systémy v katastru obce Dolních Bojanovic. Zaměřím se na technický popis fotovoltaických elektráren. Vysvětlím způsob zapojení fotovoltaické elektrárny, její princip činnosti a popíši vlastní fotovoltaický jev. Z analyzovaných informací budu vyhodnocovat využití solárních systémů, instalovaný výkon, dobu návratnosti, orientaci, a legislativní podmínky spojené s využitím solárního systému. Zhodnotím ekonomické i ekologické přínosy instalovaných fotovoltaických systémů. Dále se v bakalářské práci zaměřím na historie objevení fotovoltaiky, kde se zmíním o nejvýznamnějších osobnostech. Popíši generační vývoj a možnosti využití fotovoltaických systémů. Jakou metodu instalace můžeme zvolit a na jakém principu pracují. 10

3 HISTORIE Fotovoltaika je technický obor. Zabývá se přímou přeměnou slunečního záření na elektrickou energii. (SOLARHAUS, 2008) Pojem fotovoltaika pochází ze dvou slov, řeckého φώς [phos] = světlo a volt (jednotka elektrického napětí) ze jména italského fyzika Alessandra Volty. (IT SERVE, 2013) Mezi významné osobnosti objevení fotovoltaiky a jejího vývoje patří: 3.1 1839 - Antoine César Becquerel (1788 1878) Na mnoha místech je považován za objevitele fotovoltaiky francouzský fyzik Alexandre Edmond Becquerel (1820 1891). Pravdou zřejmě je, že ten kdo položil základy k fotovoltaice byl jeho otec Antoine César Becquerel. Z uvedených dat narození je zřejmé, že Edmondovi bylo teprve 19 let. Z toho plyne, že ten kdo fotoelektrický jev objevil, byl pravděpodobně jeho otec. Některé zdroje uvádějí, že se syn měl pokusů zúčastnit. (CZECH SOLAR, 2008) Francouzský fyzik popsal v roce 1839 pokus, při kterém se měnilo napětí na kovových elektrodách ponořených do elektrolytu, kdy se velikost napětí měnila v závislosti na tom, zda při pokusu svítilo Slunce. (U.S. DEPARTMENT OF ENERGY, 2013) 3.2 1873 - Willoughby Smith (1828 1891) Willoughby Smith byl elektroinženýr, který se zabýval vývojem kontinuálního testovacího zařízení pro podmořské kabely. Při tomto vývoji využíval polovodivých vlastností selenu. (CZECH SOLAR, 2008) Při pokusech si všimnul, že selenové tyčinky produkují elektřinu, v závislosti na působení slunečního světla. (EXPLORINGGREENTECHNOLOGY, 2013) Tento jev popsal v článku "Effect of Light on Selenium during the passage of an Electric Current", který vytiskl časopis Nature 20. února 1873. (CZECH SOLAR, 2008) 11

3.3 1879 - William Gryll Adams (1836 1915) William Gryll Adams byl profesor na King's College v Londýně. On a jeho student Richard Evans Day vypozorovali v roce 1879, že přechod tvořený selenem a platinou při osvětlení produkuje elektrický proud bez změn samotného materiálu. K této přeměně dochází bez použití tepla a pohyblivých částí. (CZECH SOLAR, 2008) Výsledek pozorování patří mezi základní objevy v oblasti fotovoltaiky. Avšak pokus byl publikován ve dvou částech teprve v jeho manuskriptech v letech 1896 a 1901. (CZECH SOLAR, 2008) 3.4 1884 - Charles Fritts Charles Fritts byl americký vynálezce, který sestrojil první funkční solární článek v roce 1884, tedy celých 45 let po Becquerelově objevu fotovoltaického jevu. Fritts vyrobil článek ze seleniového polovodiče, který byl potažen velmi tenkou vrstvou zlata a měl účinnost přibližně 1 %. Vzhledem k nízké účinnosti a vysoké ceně neměly tyto seleniové články žádnou šanci na uplatnění při přeměně sluneční energie na elektrickou energii. Nicméně se začaly používat jako světelný senzor ve fotoaparátech pro určování času expozice snímku. Vynález Charlese Frittse se používal až do roku 1960. (SOLARENVI, 2013a) 3.5 1905 - Albert Einstain (1979 1955) K praktickému rozvoji fotovoltaiky přispěl rozhodujícím způsobem Albert Einstein. 17. března 1905, kdy popsal fotoelektrický jev ve své práci Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. (CZECH SOLAR, 2008) V českém překladu O heuristickém hledisku dotýkajícím se vzniku a přeměny světla. Einstein zde popsal myšlenku světelných kvant a ukázal, jak mohou být použity k vysvětlení takových jevů, jako je fotoelektrický efekt. (SOLARENVI, 2013a) Jeho vysvětlení fotovoltaického jevu nebylo nejprve běžně uznáváno do doby, než v roce 1921 dostal Albert Einstain Nobelovu cenu za popsání zákonitosti fotovoltaického jevu. Po tomto roce si již většina fyziků myslela, že Einstainova rovnice je správná a světelná kvanta existují. (SOLARENVI, 2013a) 12

3.6 1918 - Jan Czochralski V roce 1918 Polák Jan Czochralski vyvinul metodu výroby monokrystalického křemíku, který je základním materiálem pro výrobu monokrystalických fotovoltaických článků. Tímto významným objevem přispěl i k rozvoji fotovoltaiky. (CZECH SOLAR, 2008) 3.7 1946 - Russell S. Ohl (1898-1987) Russell Ohl byl americký inženýr, který pracoval ve 30. letech 20. století na výzkumu materiálů pro telekomunikační firmu AT&T Bell Labs. Tento americký inženýr v roce 1939 objevil tzv. "P-N přechod". Což je oblast na rozhraní polovodiče typu P a polovodiče typu N. Přechod P-N se chová tak, že propouští elektrický proud pouze jedním směrem. (SOLARENVI, 2013a) P-N přechodů se využívá v polovodičových součástkách. Jsou to například diody nebo tranzistory. Právě při vývoji materiálů pro výrobu tranzistoru vznikl jako vedlejší produkt solární článek s účinností okolo 5 %. Vynález si Ohl nechal patentovat v roce 1946. Ohl svými objevy položil základy dnešních LED diod a významně přispěl k vývoji tranzistorů. (SOLARENVI, 2013a) 3.8 Bellovy laboratoře 1954 Praktický výzkum v oblasti fotovoltaiky nastartoval až rozvoj kosmonautiky v 50. letech. V roce 1954 byl v Bellových laboratořích v USA vyvinut první článek solární baterie, která dosahovala účinnosti 6 %. Tyto solární baterie byly použity v roce 1957 pro ruský Sputnik 3, který je zobrazen níže na obrázku 1, v roce 1958 na sondě Vanguard I jako zdroj elektrické energie, kde pracovaly 20 let. (CZECH SOLAR, 2008) Dalším důležitým mezníkem pro rozvoj fotovoltaiky a zejména výzkumu a vývoje v této oblasti byla celosvětová ropná krize v roce 1973. Po této krizi americká vláda osvojila v roce 1977 využívání sluneční energie prostřednictvím založení Solar Energy Research Institute. V roce 1981 Paul Macready sestavil první solární pohon letadel. 13

Letadlo letělo z Francie do Anglie. V roce 1982 byl vytvořen první solární automobil v Austrálii. Od roku 1986 1999 docházelo k vývoji ve všech směrech. V roce 1999 byl vyvinut solární článek s fotovoltaickou účinností 36 %. Dnes je již využití fotovoltaiky různorodé. V několika předchozích letech došlo k značnému rozšíření solárních elektráren. Do roku 2012 byla historicky největší solární energie vyráběna v Golmud Solar Park v Číně, instalovaný výkon činil 200 MW. Tento výkon byl překonán v Gujaratu v Indie Solar Park. Kolekce slunečních farem roztroušených po celém Gujarat regionu, se může pochlubit kombinovaným instalovaným výkonem 605 MW. (EXPLORINGGREENTECHNOLOGY, 2013) Obrázek 1: Sputnik 3 (DON P. MITCHELL, 2007) 14

4 VÝVOJ FOTOVOLTAICKÉHO SYSTÉMU Fotovoltaické články mají už za sebou 50 let vývoje, kdy byla vyvinuta celá řada typů a konstrukcí s využitím různých materiálů. Proto se pro přehlednost rozlišují čtyři generace fotovoltaických článků. (MURTINGER, 2008) 4.1 1. generace První generací se nazývají fotovoltaické články vyráběné z destiček monokrystalického křemíku, v nichž je vytvořen velkoplošný p-n přechod. Dosahují poměrně vysoké účinnosti přeměny a dlouhodobé stability výkonu. (MURTINGER, 2008) FV články první generace se začaly prodávat v sedmdesátých letech a jsou zobrazeny níže na obrázku 2. I přesto, že je jejich výroba relativně drahá, a to zejména z důvodu ceny vstupního materiálu krystalického křemíku a náročnosti výroby, patří v současné době stále k nejpoužívanějšímu typu fotovoltaických článků. (CZECH RE AGENCY, 2009) Mezi nevýhodu řadíme i relativně velkou spotřebu velmi čistého křemíku. (Murtinger, 2008) 4.2 2. generace Při vývoji článků druhé generace byla především snaha o snížení výrobních nákladů úsporou drahého vstupního materiálu křemíku a zlevnit výrobu tím, že se používají tenkovrstvé články. (CZECH RE AGENCY, 2009) Vyznačují se 100 krát až 1000 krát tenčí aktivní absorbující polovodičovou vrstvou thin-film. Mezi FV články druhé generace řadíme např. články z amorfního křemíku (a-si), amorfních slitin (Si-Ge), mikrokrystalického křemíku (případně silicongermania, či silicon-karbidu, ale také tzv. směsné polovodiče z materiálů jako Cu, In, Ga, Se) (CZECH RE AGENCY, 2009) nebo polykrystalického tenkovrstvého křemíku (poly-si). (MURTINGER, 2008) Jejich největší nevýhodou je znatelně nižší účinnost pod 10 % a menší stabilita, kdy nám účinnost dále klesá s časem. (MURTINGER, 2008) S úsporou materiálu došlo u článků druhé generace k poklesu výrobních nákladů a v případě velkosériové výroby i k poklesu ceny. Největší výhodou tenkovrstvých článků je možnost volby substrátu. Při 15

použití flexibilních materiálů - organické, kovové či textilní folie, je zde i značně širší aplikační sféra. Komerčně se začaly články druhé generace prodávat v polovině osmdesátých let. (CZECH RE AGENCY, 2009) V poslední době se tenkovrstvé články prosazují hlavně tam, kde je požadována pružnost a ohebnost. Pro tyto účely slouží například fotovoltaické fólie. Velký podíl na vývoji má i armáda, která používá fotovoltaických článků jako součást oblečení pro napájení například mobilních telefonů, vysílaček. (MURTINGER, 2008) 4.3 3. generace Solární články třetí generace představují revoluci ve fotovoltaice, jejich hlavním cílem je snížení výrobních nákladů a maximalizace účinnosti fotovoltaických článků. (CZECH RE AGENCY, 2009) Je zde snaha o maximalizaci počtu absorbovaných fotonů a následně generovaných párů elektron - díra, ale i maximalizace využití energie dopadajících fotonů. (CZECH RE AGENCY, 2009) Patří sem i systémy, které používají k separaci nábojů jinou metodu než p-n přechod a často i jiné materiály než polovodiče. (MURTINGER, 2008) Ve vývoji existuje osm základních směrů, kterým je výzkum věnován: 1) vícevrstvé solární články 2) články s vícenásobnými pásy 3) články, využívající horké nosiče náboje, které slouží pro generaci více párů elektronů a děr 4) termofotovoltaická přeměna 5) nanostruktury ve formě uhlíkových nanotyčinek 6) články využívají kvantových jevů v kvantových tečkách 7) prostorově strukturované články 8) organické články (CZECH RE AGENCY, 2009) Komerčním příkladem dobře fungujících článků třetí generace jsou dvojvrstvé tzv. tandemy a trojvrstvé články, z nichž každá substruktura absorbuje určitou část spektra. Tím se docílí maximalizace energetické využitelnosti fotonů. Příkladem solárního článku třetí generace je struktura z p-i-n přechodu. Využívá se amorfního 16

křemíku (a-si:h) nebo mikrokrystalického křemíku (µc-si:h). Amorfní křemík dobře absorbuje v oblasti modré, zelené a žluté části spektra, mikrokrystalický křemík pak dobře absorbuje i v oblasti červené a infračervené. Mikrokrystalický křemík můžeme nahradit i slitinou křemíku s germániem. Podle zvoleného poměru obou materiálů je možno upravit jejich optické (i elektrické) vlastnosti. Těchto vlastností materiálů se. využívá právě pro trojvrstvé solární články, kde dva spodní články jsou vyrobeny s různou koncentrací Si a Ge. (CZECH RE AGENCY, 2009) Základní podmínkou je, aby každý z článků generoval stejný proud. V případě, že nějaký článek nebude pracovat správně, limituje dosažitelnou účinnost. Výsledné napětí je dáno součtem všech článků. (CZECH RE AGENCY, 2009) 4.4 4. generace U čtvrté generace mluvíme o kompozitním složení jednotlivých vrstev fotovoltaického článku. Princip činnosti spočívá ve schopnosti efektivně využít širokou část slunečního spektra, kdy každá vrstva dokáže využít světlo v určitém rozsahu vlnových délek. Záření, které využít nemůže, propustí do hlubších vrstev, kde je dále využito. (MURTINGER, 2008) Obrázek 2: Fotovoltaické panely z roku 1975 (SOLARENVI, 2013a) 17

5 VYUŢITÍ FOTOVOLTAICKÉHO SYSTÉMU Pro přeměnu slunečního záření potřebujeme nepochybně fotovoltaické panely, které jsou základní součástí každého systému. Nicméně kromě nich potřebujeme ve většině případů další komponenty. V angličtině jsou označovány zkratkou BOS (Balance of Systems). Všechny použité komponenty, kterých je někdy docela dost, mají pochopitelně vliv na výslednou energetickou bilanci celého systému a samozřejmě také na jeho cenu a dobu návratnosti. (MURTINGER, 2005) Mezi další součásti fotovoltaického systému například patří akumulátory, regulátory nabíjení, invertory, transformátory, odpojovače zátěže, pojistná zařízení, měřicí zařízení, náhradní zdroje. (MURTINGER, 2005) V praxi se můžeme setkat s těmito základními typy fotovoltaických systémů: Systémy pro drobné aplikace Systémy připojené k elektrické rozvodné síti, obvykle se označuje v češtině výrazem síťový systém, v angličtině Grid-connected system nebo Gridon či On-grid. Systémy bez připojení k elektrické rozvodné síti, obvykle jsou označovány jako autonomní systémy, v angličtine stand-alone systém nebo Grid-off. BIPV - fotovoltaika integrovaná do budov (MURTINGER, 2008), (CZECH RE AGENCY, 2009) 5.1 Systémy pro drobné aplikace Tyto systémy tvoří nejmenší podíl na fotovoltaickém trhu. Každý určitě zná například fotovoltaické články v kalkulačkách. Nicméně trh s těmito drobnými aplikacemi nabývá na významu, protože se množí poptávka po nabíjecích zařízeních pro okamžité dobíjení akumulátorů přenosné elektroniky, kterou používáme nejčastěji na dovolených, v kempech, na cestách, popř. ve volné přírodě. Největší využití systémů pro drobné aplikace je pro mobilní telefony, notebooky, fotoaparáty, MP3 přehrávače apod.. Na obrázku 3 a 4 nalezneme jedny z možných způsobů využití drobných aplikací. (CZECH RE AGENCY, 2009) 18

Obrázek 3: Solární nabíječka (ALZA, 2013) Obrázek 4: Kalkulačka s FV články (MODELOBCHOD, 2013) 5.2 Síťové systémy - Grid-on Základním motivem pro pořízení systému Grid-on jsou úspory a zisk, který může z takové investice plynout. Systémy připojené na síť mohou být budovány na rodinných domech, průmyslových objektech nebo vhodných prostranstvích. Nejvíce jsou uplatňovány v oblastech s hustou sítí elektrických rozvodů. (CZECH RE AGENCY, 2009) Připojení fotovoltaického systému k rozvodné síti řeší základní problém jak zajistit, aby veškerá vyrobená elektřina byla využita. Zapojení je zobrazeno na obrázku 5. Elektrická síť je v rozvinutých zemích velmi rozsáhlá a může přenášet ohromné výkony díky vlastním mechanismům, které zajišťují okamžitou rovnováhu mezi výrobou a spotřebou. (MURTINGER, 2008) Výkon dnešních fotovoltaických systémů v České republice činí 2072,07 MWe, kdy celkový počet provozoven je 21 925. (ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD, 2013a) Výkon dnešních fotovoltaických elektráren je srovnatelný s výkonem jaderné elektrárny Temelín. Díky tomu, že fotovoltaické články produkují stejnosměrný proud o malém napětí (12 V, 24 V), je nutné použít vhodný inventor (měnič), který transformuje stejnosměrné napětí na střídavé napětí 230 V s frekvencí 50 Hz. Inventor musí pracovat ve fázi s rozvodnou sítí a v případě, kdy v síti dojde k výpadku, musí se celé zařízení od sítě odpojit. (MURTINGER, 2008) Při dostatku slunečního svitu můžeme elektrické spotřebiče v budově napájet vlastní elektrickou energií z fotovoltaického systému a případný přebytek dodávat do rozvodné sítě. Při nedostatku slunečního svitu nedokážeme pokrýt elektrickou energií 19

všechny spotřebiče v budově, proto můžeme naopak elektrickou energii odebírat z rozvodné sítě. Síťové systémy fungují zcela automaticky pomocí mikroprocesorového řízení síťového střídače. Připojení fotovoltaického systému k rozvodné síti podléhá schvalovacímu řízení u rozvodných závodů. (CZECH RE AGENCY, 2009) Základními prvky Grid-on systému jsou: fotovoltaické panely inventor (střídač) kabeláž elektroměr popř. sledovače Slunce, indikační a měřicí přístroje (CZECH RE AGENCY, 2009) Obrázek 5: Zapojení systému pro přímý prodej do sítě (SUNPI, 2013b) Další možností způsobu zapojení je pro vlastní spotřebu přeměněné sluneční energie viz příloha č. 1. 20

5.3 Autonomní systémy - Grid-off Autonomní systém zajišťuje dodávku elektřiny bez připojení k rozvodné síti. Tyto systémy jsou zpravidla vybaveny akumulátory, které uloží energii na dobu, kdy nesvítí slunce a regulačním systémem, který zajišťuje správné nabíjení a vybíjení akumulátoru. Skoro vždy se vyplatí do systému přidat další zdroj elektrického proudu nejčastěji se jedná o motorgenerátor na benzín nebo kapalný propan. Tento systém se označuje jako hybridní. (MURTINGER, 2005) Autonomní systém se používá tam, kde není k dispozici elektrická síť. I V České republice můžeme najít nějakou starou myslivnu či chatu přestavenou pro trvalé bydlení, kde vybudování elektrické přípojky může stát víc než pořízení fotovoltaického systému. Dále můžeme tento systém využít třeba na lodích nebo v obytných přívěsech. (MURTINGER, 2005) Ve větší měřítku využívají těchto systémů vojáci. Bez elektřiny se v dnešních moderních válkách vojáci neobejdou. Výhoda fotovoltaických systémů ve válce spočívá v tom, že pracují bezhlučně a nepotřebují žádné palivo. (MURTINGER, 2008) 5.3.1 S přímým napájením Systém s přímým napájením využijeme tehdy, když je připojené elektrické zařízení funkční jen po dobu dostatečné intenzity slunečního záření. Jde pouze o propojení solárního panelu a spotřebiče přes regulátor napětí. (Solarenvi, 2013c) Schéma zapojení viz příloha č. 2. Využít tohoto systému můžeme pro čerpání vody, napájení oběhového čerpadla solárního systému pro ohřev teplé užitkové vody, pohon protislunečních clon nebo nabíjení akumulátorů malých přístrojů. (SOLARENVI, 2013c) 5.3.2 Systémy s akumulací elektrické energie Systémy akumulací elektrické energie použijeme v případech, kdy nastává potřeba využití elektřiny v době bez slunečního záření. Součástí systémů je speciální baterie, která je konstruovaná pro pomalé nabíjení i vybíjení. Zapojení je zobrazeno na obrázku 6. Optimální nabíjení a vybíjení akumulátorů zajišťuje regulátor dobíjení. V 21

případě použití automobilových akumulátorů do tohoto systému nastává problém, protože akumulátory jsou konstruovány pro vysoký proud za krátký časový úsek. (SOLARENVI, 2013c) K autonomnímu systému lze připojit spotřebiče napájené stejnosměrným proudem s napětím systému 12 V, 24 V. Domácí síťové spotřebiče 230 V/~50 Hz je možné napájet přes napěťový střídač. Tyto systémy nachází uplatnění jako zdroj elektrické energie pro odlehlé objekty bez přístupu rozvodné síti, pro napájení dopravní signalizace, telekomunikačních zařízení nebo monitorovacích přístrojů v terénu. (SOLARENVI, 2013c) Obrázek 6: Systém s akumulací elektrické energie (SUNPI, 2013b) 5.3.3 Hybridní systémy Hybridní systémy použijeme v případech, kde je nutný celoroční provoz a kde občas využíváme zařízení s vysokým příkonem. V zimních měsících nedokážeme získat z fotovoltaického zdroje stejné množství elektrické energie jako v letních měsících. Proto musíme hybridní systémy navrhovat pro zimní provoz, což vede ke zvýšení potřeby výkonu panelů a samozřejmě navýšení pořizovacích nákladů. (SOLARENVI, 2013c) Hybridní systém je rozšířen doplňkovým zdrojem elektřiny, jako je větrná elektrárna nebo elektrocentrála. Doplňkový zdroj nám pokryjeme potřebu elektrické energie v době s nedostatečným slunečním svitem nebo při provozu zařízení s vysokým 22

příkonem. (SOLARENVI, 2013c). Pro optimalizaci využívání vlastností všech zdrojů jsou použity složitější regulátory a řídicí členy. (CENEK, 2001) Schéma zapojení viz příloha č. 3. 5.4 BIPV Fotovoltaika integrovaná do budov Z angličtiny Building Integrated Photovoltaics. Významný fenomén v dnešní době představuje investice do fotovoltaiky v obvodových pláštích budov, mezi které patří střechy, fasády, stropy. (CZECH RE AGENCY, 2009) Jako příklad BIPV uvádím FV systém pro střechy s fotovoltaickou fólií viz příloha č. 4. Jelikož jsou pláště budov obvykle vystavovány nemalým energetickým tokům v podobě slunečního záření, má využití této energie pomocí systémů umístěných na povrchu pláště budovy významný přínos v podobě úspory primárních energií. (Hošek, 2011) BIPV technologie splňují kromě funkce fotovoltaiky i další vlastnost v oblasti obálky budovy. Jedná se designový fasádní prvek nad tepelnou izolaci, tepelně izolační okenní výplň, střešní krytina atd. (ČADA, 2008) Články a panely z krystalického křemíku je možné pro účely integrování do bodovy vyrobit zcela na míru. Články mohou být vyrobeny s různou barvu antireflexní vrstvy či mohou být s perforací. Tyto články můžeme v panelech rozmístit podle požadavků architekta a rozčlenit je tak, aby vyhovovaly architektonickému záměru a současně mohly propustit dostatek slunečního světla dovnitř budovy pomocí prostorů kolem článků. Další možností je konstruovat pevné okenní systémy s parametry kvalitního okna a s možností přeměny sluneční energie na elektrickou energii. (ČADA, 2008) Jsou-li standardní stavební prvky pro realizaci pláště budovy vybaveny solárními články, získává tak budova novou dimenzi. Část své běžné energetické spotřeby je schopná krýt z vlastní produkované energie. (CZECH RE AGENCY, 2009) 23

6 SOLÁRNÍ SYSTÉMY V KATASTRU DOLNÍCH BOJANOVIC V solární technice přichází veškerá využitelná energie ze Slunce. Množství sluneční energie dopadající každoročně na povrch Země je 5000 krát větší než veškerá potřeba světové energie. Proto je důležité hledat možnosti, jak vyřešit alespoň část našich energetických problémů s využitím sluneční energie. (SOLARENVI, 2013d) Jednou z možností jak využít slunečního záření je aktivní nebo pasivní způsob. Výhodou pasivních systémů je, že nepotřebují k provozu žádné další zařízení. Využívá se sluneční záření, které prochází okny nebo různým způsobem prosklení. Systém navrhujeme tak, abychom co nejlépe využili zisky (např. cirkulace teplého vzduchu do ostatních částí domu). U aktivních systémů, jak jsem zmínil v úvodu, dochází k přímé přeměně slunečního záření, které můžeme přeměnit na elektrickou energie nebo tepelnou energii. Způsoby využití jsou zobrazeny na obrázku 7. (EKOWATT, 2007) Fotovoltaické články Výroba elektrické energie Aktivně Solárně termická přeměna Výroba tepla solárními kolektory Ploché a trubicové kapalinové kolektory Pasivně Teplovzdušné kolektory Přeměna solárního záření konstrukcemi budovy na teplo Obrázek 7: Využití slunečního záření solárními systémy (EKOWATT, 2007) 24

Počet instalací solárních systémů 5 Průběh počtu instalovaných solárních systémů 4 3 2 Fotovoltaika Fototermika 1 0 2001 2008 2009 2010 2011 2012 Rok uvedení do provozu Graf 1: Průběh počtu instalací solárních systémů Využití solárních systémů v katastru obce Dolní Bojanovice je zobrazeno v grafu 1. Jak můžeme vidět k první výstavbě došlo v roce 2001. Jedná se o solární systém pro ohřev teplé užitkové vody. Od roku 2009 se objevily také první instalace fotovoltaických elektráren. Co se týče popularity fototermických systémů, můžeme říct, že klesá. Jak můžeme vidět z grafu, poslední výstavby jsou z roku 2011. Většina fototermiky byla budována na nových rodinných domech. Nejvíce preferované jsou fotovoltaické systémy v roce 2012. Tento rok byly vybudovány celkem čtyři fotovoltaické elektrárny. Pouze v roce 2011 nedošlo k žádné výstavbě. Jeden z hlavních důvodů je STOP-STAV. Tento rok bylo zakázáno připojování nových instalací fotovoltaických elektráren do přenosové sítě. I z toho důvodu je možné, že díky tomu bylo nejvíce FVE připojených do sítě v roce 2012. 6.1 Fotovoltaické systémy Fotovoltaická elektrárna je zařízení, které slouží k přeměně sluneční energie na energii elektrickou za účelem prodeje nebo k vlastní spotřebě. Elektřina získaná z fotovoltaických panelů je vedena do měniče napětí, který ji transformuje na síťové napětí 230 V. Transformované napětí je připojeno do distribuční sítě přes elektroměr. (Obnovitelné zdroje Pardubice, 2010) 25

Fotovoltaická přeměna sluneční energie na elektrickou energii probíhá bez mechanických pohyblivých dílů. Díky tomu na rozdíl od motorů a generátorů odpadá opotřebení, ztráty třením, mazání a údržba. (HENZE, 2000) Základem jsou fotovoltaické panely, které se vzájemně vhodně propojí. Jedná se o plochou elektronickou součástku, která při dopadu světla může vytvářet elektrické napětí mezi dvěma kontaktními plochami na přední a zadní straně fotovoltaického panelu. Uzavřením tohoto okruhu lze získat elektrický proud. (HENZE, 2000) Fotovoltaický článek je polovodičový velkoplošný prvek s alespoň jedním p-n přechodem. Nejpoužívanějším materiálem pro výrobu FV článku je křemík. Křemík je pevná krystalická látka, která dokáže absorbovat část slunečního záření a má vlastnosti polovodiče, tj. zahřátím nebo osvětlením dochází k prudkému zvýšení vodivosti. (MURTINGER, 2005) Vodivost můžeme výrazně změnit, pokud bude křemík obsahovat nějaké příměsi. Zpravidla přidáváme malé množství fosforu nebo boru. Jde o tzv. dopování křemíku. Dopováním křemíku fosforem vznikne vodivost typu n s nadbytečnými elektrony a tím se stává v podstatě více vodivým než čistý křemík. Dopováním křemíku borem vznikne vodivost typu p s nadbytečnými dírami. Místy, kde chybí elektron. Těsným spojením obou typů polovodičů vznikne v místě jejich dotyku tenká vrstva, které se říká p-n přechod. (MURTINGER, 2008) Při absorpci fotonu dojde k přenosu jeho energie na elektron. Elektron se uvolní a v mřížce zůstane jeden kladný náboj, který se nazývá díra. Do této díry mohou přejít elektrony z jiného atomu křemíku a díky tomu se může díra ve vrstvě pohybovat. Absorpcí fotonu se ve struktuře polovodičů generují nosiče náboje. Označujeme je jako dvojice elektron díra. Pokud chceme donutit uvolněné elektrony a díry, aby prošly nějakým vnějším elektrickým obvodem a konaly práci, musí se od sebe oddělit. Z toho důvodu není fotovoltaický článek vyroben z čistého křemíku, ale je složen ze dvou vrstev. Na rozhraní obou vrstev dojde k přechodu části elektronů z vrstvy, kde je jich více, do vrstvy, kde je jich méně. V důsledku toho se na p-n přechodu objeví elektrické pole, které další přesun elektronů zastaví. (MURTINGER, 2005) Elektrické pole na p-n přechodu dokáže oddělit elektrony a díry vzniklé absorpcí fotonu. Elektrony pošle do polovodiče typu p a díry do polovodiče typu n. Poté vznikne na sběrných kontaktech FV panelu elektrické napětí a do připojené zátěže začne téci proud. (MURTINGER, 2005) Princip činnosti je zobrazen na obrázku 8. 26

Obrázek 8: Princip činnosti fotovoltaického článku (SOLARTEC, 2012) A jak je to s využíváním fotovoltaických elektráren v obci Dolní Bojanovice? Všechny zjištěné údaje o instalovaných fotovoltaických elektrárnách jsem zanesl do tabulky č. 1. Ukázky fotovoltaických systémů v Dolních Bojanovicích viz příloha č. 6. Tabulka č. 1: Informace o instalovaných FVE v obci Dolní Bojanovice Číslo instalace FVE Instalovaný výkon [MWp] Počet panelů [ks] Orientace FVE 27 Rok zahájení provozu Doba návratnosti 1 0,00500 24 Západ 2009 10 2 0,00500 24 Jih 2009 10 3 0,00500 24 Jih 2010 10 4 0,00900 36 Jih 2010 10 5 0,00456 19 Jih 2012 10 6 0,00720 30 Západ 2012 10 7 0,01680 70 Jih. západ 2012 12 8 0,00450 21 Jih, západ 2012 7 Způsob prodeje Zelený bonus Zelený bonus Zelený bonus Zelený bonus Zelený bonus Zelený bonus Zelený bonus Zelený bonus

6.2 Vyhodnocení analyzovaných fotovoltaických elektráren Z tabulky 1 je zřejmé, že celkový počet instalovaných fotovoltaických elektráren je osm. První instalace byla provedena v roce 2009 s výkonem 5 kwp. Kromě roku 2011 došlo od první instalace do roku 2013 k několika výstavbám fotovoltaických elektráren. V roce 2011 byl tzv. Stop - stav fotovoltaiky. Díky tomu byla zakázána výstavba FVE. Konec Stop stavu nastal na podzim roku 2011. Po roku 2011 nastal tzv. boom ve výstavbách nových FVE. Za rok 2012 byly celkově vybudovány čtyři instalace. Příčinou tolika instalací může být rok 2011, kdy došlo k zastavení budování fotovoltaiky. Nejvíce fotovoltaiky je využito na rodinných domech a to celkově v sedmi případech. U těchto rodinných domů se ve většině případů jedná o novostavbu. Pouze jedna FVE a to s největším instalovaným výkonem je instalována na Orlovně Dolní Bojanovice. 6.2.1 Instalovaný výkon V případě, že se zaměřím na velikost instalovaného výkonu fotovoltaické elektrárny, docházím k závěru, že velikost výkonu volíme podle spotřeby energie v rodinném domě. Při návrhu musíme dbát na to, abychom co nejefektivněji dokázali využít vlastní vyrobenou elektrickou energii. Jak jsem již zmínil, tak kromě jedné instalace jsou ostatní provozovány na rodinných domech. Největší instalovaný výkon se nachází na Orlovně. Jedná se o novou instalaci, kde výkonem fotovoltaické elektrárny se pokrývá co nejvíce spotřeba elektrické energie v budově. Elektrická energie je použita pro bowling, posilovnu, ubytování a kuchyň. 6.2.2 Orientace Při výstavbě fotovoltaických elektráren (dále jen FVE) je největším problémem umístění panelů, jejich orientace a sklon. Tyto parametry mají přímý vliv na účinnost FVE. Účinnost se projeví na množství vyrobené elektřiny, výši energetických úspor a finančních zisků. Fotovoltaické panely je proto nutné nasměrovat tak, aby mohly pojmout co největší množství slunečního svitu. (SOLARENVI, 2013b) 28

Orientace fotovoltaických panelů je v Dolních Bojanovicích řešena podle umístění rodinných domů v ulicích, tvarem střechy a jejím sklonu. Ve většině případů instalací jsou FV panely orientovány na jih. Jak můžeme vidět na obrázku 9, máme při výstavbě FVE na jih největší účinnost. U výstavby orientované na západ je účinnost FVE o přibližně 25 % nižší. Obrázek 9: Vliv orientace na účinnost FVE (ČESKÁ SOLÁRNÍ, 2011) 6.2.3 Doba návratnosti Přibližnou dobu návratnosti odhadují majitelé fotovoltaických elektráren kolem 10 let. Na skutečnou délku návratnosti mají vliv především tyto faktory: Způsob financování fotovoltaického systému - vlastní finance nebo úvěr. V případě úvěru s delší dobou splatnosti se doba návratnosti logicky částečně prodlouží. Instalovaný výkon fotovoltaického systému s růstem celkového instalovaného výkonu mohou pořizovací náklady na 1 kwp klesat. Výkupní cena, způsob vyuţití vyrobené energie z fotovoltaického systému je potřeba zvážit, jestli vyrobenou energii prodat za vyšší výkupní cenu, nebo se vyplatí čerpat zelený bonus. Do zhodnocení a doby návratnosti 29

je nutné zahrnout prostředky, které v případě využití zeleného bonusu představuje jednodušší technické řešení připojení FVS na distribuční síť. Kvalita pouţitých komponentů všechny díly používané u fotovoltaického systému mají určitou dlouholetou záruku na bezproblémový provoz, např. použité fotovoltaické panely mají vždy garantovánu min. účinnost 80 % po 25 letech provozu. Kvalita jistících a bezpečnostních prvků na ochranu před bleskem a přepětím - brání výpadkům, poškození fotovoltaické elektrárny v období bouřek. Technického řešení a kvalita montáţe na každý instalovaný fotovoltaický systém je nutné zpracovat individuální projekt a zvolit optimální řešení s minimem zásahů do objektu. Následná péče o fotovoltaický systém U některých firem lze uzavřít servisní smlouvu. Z toho plyne, že bude FV systém připojen na dohledové centrum, které dokáže včas upozornit na vznikající závady. (ISOLAR, 2013) 6.2.4 Výkup elektrické energie U všech instalovaných fotovoltaických elektráren využívají majitelé zeleného bonusu. Tento způsob výkupu elektrické energie se používá tam, kde je větší spotřeba elektrické energie. Hlavním důvodem využití zeleného bonusu je, že majitelé spotřebovávají vlastní vyrobenou elektrickou energii z FVE. Dalším důvodem využívání je zaplacení za každou vyrobenou MWh, kterou systém vyrobí. Zaplatit majiteli FVE má povinnost distributor elektrické sítě, na kterou je napojen. V případě nedostatečného slunečního záření dochází k menší přeměně sluneční energie a tím nedokáže fotovoltaický systém pokrýt všechny elektrické spotřebiče. Z tohoto důvodu naopak odkupujeme od distributora elektrickou energii, která dokáže pokrýt ztráty v případě nedostatečného slunečního záření. 30

6.2.5 Legislativa pro fotovoltaiku Pořízení a následně provoz fotovoltaické elektrárny vyžaduje podle legislativních podmínek řadu administrativních kroků. Nejdůležitější je žádost o licenci u Energetického regulačního úřadu. Tato licence je podobná živnostenskému listu a opravňuje svého držitele k podnikání podle pravidel energetického zákona. (SUNPI, 2013a) Zákon č. 458/2000 Sb. Energetický zákon je zákon, který určuje podmínky pro podnikání, výkon státní správy a regulaci v energetických odvětvích. Patří sem elektroenergetika, plynárenství a teplárenství, a také práva a povinnosti fyzických a právnických osob s tím spojené. (ZELENÝ BONUS, 2013) Zákon č. 180/2005 Sb. Instalace fotovoltaických elektráren je v České republice podporována zákonem č. 180/2005 Sb. o podpoře obnovitelných zdrojů energie. Zákonem je garantována podpora pro provozování fotovoltaických elektráren po dobu 20 let od spuštění. Určuje primární povinnost pro distributory připojovat nové zdroje vyrábějící elektřinu z obnovitelných zdrojů do své sítě. Vyrobenou elektřinu z obnovitelných zdrojů energie musí distributoři prioritně vykupovat. (SUNPI, 2013a) Novela zákona č. 180/2005 Sb. Novela má za úkol omezit podporu pouze na fotovoltaické elektrárny s instalovaným výkonem do 30 kwp umístěných na střešní konstrukci nebo obvodové zdi budovy. (SUNPI, 2013a) Vyhláška č. 475/2005 Sb., doplněná vyhláškou č. 364/2007 Sb. Vyhláška o podpoře využívání obnovitelných zdrojů upravuje technické a ekonomické náležitosti fotovoltaické elektrárny. Pro majitele fotovoltaiky je klíčová změna předpokládané životnosti solárních elektráren z 15 na 20 let a stanovení meziročního navyšování výkupní ceny elektřiny o 2 % minimálně 4 % maximálně. (ZELENÝ BONUS, 2013) 31

Vyhláška č. 51/2006 Sb. Vyhláška o podmínkách připojení k elektrizační soustavě stanovuje podmínky připojení výroben elektřiny, distribučních soustav a odběrných míst konečných zákazníků k elektrizační soustavě. Určuje způsob výpočtu podílu nákladů spojených s připojením a zajištěním příkonu fotovoltaické elektrárny, podmínky dodávek elektřiny a způsob výpočtu náhrady škody v případě neoprávněného odběru elektřiny. (ZELENÝ BONUS, 2013) Vyhláška č. 150/2007 Sb. Vyhláška o způsobu regulace cen v energetických odvětvích stanovuje způsob regulace a postup tvorby cen v elektroenergetice a plynárenství. (ZELENÝ BONUS, 2013) 6.3 Popis FV elektrárny s výkonem 5,0 kwp Na obrázku 10 je zobrazena fotovoltaická elektrárna upevněna na sedlové střeše a orientována na jih. Nosným prvkem pro fotovoltaické panely jsou hliníkové profily přichycené ke konstrukci střechy. Tento způsob přichycení se používá z důvodu jednoduchosti, snadné montáže a nízké ceny. Obrázek 10: Fotovoltaika z roku 2010 s výkonem 5,0 kwp 32

Jelikož majitel využívá zelených bonusů, je fotovoltaická elekrárna napojena přímo do rozvodů rodinného domu, kdy se snaží co nejvíce pokrýt vlastní spotřebu elektrické energie. Důležitou součástí v obvodu je invertor, který přemění stejnosměrný proud na střídavý. Dále je v objektu umístěn elektroměr, kteří měří produkci přeměněné sluneční energie. Tento elektroměr je umístěn za invertorem. Na základě tohoto měření se fakturuje zelený bonus. V případě, že vlastní spotřeba objektu nedosahuje potřebného výkonu fotovoltaické elektrárny, vykupují tyto přebytky provozovatelé distribuční soustavy. Proto je na obvod připojen čtyřkvadrátní elektroměr, který měří dodávku i odběr elektrické energie. 6.4 Fototermické systémy Při fototermální přeměně jde o to, přeměnit viditelné záření na teplo. Jejich hlavním úkolem je přeměnit sluneční záření v tepelnou energii. Této přeměny lze technicky snadno dosáhnout dopadem záření na neprůhlednou, pokud možno tmavou překážku s malou vyzařovací schopností v tepelném spektru. K této přeměně dochází v zařízeních speciálně konstruovaných k tomuto účelu kolektorech slunečního záření. (CENEK, 2001) Základem tohoto kolektoru je absorbér, který transformuje přímé a rozptýlené sluneční záření do tepelné energie. Atomy a elektrony v desce po pohlcení dopadajícího světla zvýší svou pohybovou energii a tím dojde k ohřívání tělesa absorbéru. (CENEK, 2001) Tepelnou energii z kolektorů můžeme využít pro: Ohřev teplé užitkové vody (ohřev TUV) Ohřev bazénu Pro výtápění Pro chlazení a klimatizaci Jako příklad uvádím zapojení pro ohřev teplé užitkové vody s uzavřeným okruhem viz příloha č.5. 33

Tabulka č. 2: Informace o instalovaných fototermických systémech v obci Dolní Bojanovice Číslo instalace Počet panelů [ks] Orientace panelů Rok zahájení provozu Přibliţná doba návratnosti 1 4 Jiho-západ 2001 10 2 2 Západ 2008 4 3 2 Západ 2008 4 4 2 Jih 2008 3 5 2 Jih 2009 4 6 3 Západ 7 8 Západ Nedokončená výstavba z roku 2009 Není zapojena Nedokončená výstavba z roku 2009 Není zapojena 8 4 Jih 2010 8 9 1 Západ 2011 10 10 4 Jih 2011 7 11 5 Jih Nedokončená výstavba z roku 2011 Není zapojena Způsob vyuţití Ohřev TUV Ohřev TUV Ohřev TUV Ohřev TUV Ohřev TUV Ohřev TUV Ohřev TUV + Vytápění Ohřev TUV Ohřev TUV Ohřev TUV Ohřev TUV Velikost fototermického systému je volena dle počtu osob bydlících v rodinném domu, nebo i podle způsobu využití. V případě, že chceme ohřívat TUV a také vytápět, musíme volit více panelů. Pokud bychom tak neučinili, nebude nám tepelná energie ze systému stačit. Co se týče využití fototermických systému je v obci větší počet instalací. Nicméně u tří majitelů nedošlo ke konečnému zapojení a tento systém zatím nevyužívají. Jak je znázorněno v tabulce č. 2. Důvodem byl nedostatek finančních zdrojů. Finanční zdroje byly použity na dokončení novostavby rodinného domu. Ukázky fototermických systémů v Dolních Bojanovicích viz příloha č. 7. 34

7 PŘÍNOSY VYBRANÝCH STAVEB FVE Využití solární energie nemá na rozdíl od jiných obnovitelných zdrojů nepříznivé vedlejší vlivy nebo požadavky. U větrných elektráren je to hluk a vibrace, u vodních elektráren je to závislost na vodních tocích a mohou nepříznivě ovlivňovat průtok. Podstatným přínosem je, že solární elektrárny nespotřebovávají na přeměnu sluneční energie omezené fosilní zdroje - uhlí, ropu, plyn a zůstávají k dispozici pro použití, kde je zatím nedokážeme nahradit - například výroba plastických hmot nebo pohon automobilů a jiných dopravních prostředků. (SLUNCE PRACUJE, 2013) Mezi hlavní přínosy bych zařadil: 7.1 Obnovitelný zdroj energie Co je obnovitelný zdroj energie. Občas toto používané sousloví vede k nejasnostem v důsledku možného dvojího chápání zmíněné vazby zdroj energie. Chápeme-li totiž zdroj energie jako určitou kvantitativně stanovenou zásobu, je pouze vyčerpatelný, a v původní podobě nemůže být obnoven. Pojem obnovitelný zdroj energie je obdobný např. pojmu vodní pramen, který stále vytéká. Činí tak na úkor skutečného zdroje (např. zásobníku spodní vody). Proto se v odborné literatuře dává přednost termínu obnovitelná energie. (CENEK, 2001) Na rozdíl od fosilních a uranových paliv se obnovitelné zdroje nazývají obnovitelné, protože se díky slunečnímu záření a dalším procesům neustále obnovují. Existence obnovitelného zdroje závisí na životnosti Slunce. (BERANOVSKÝ, 2004) 7.2 Vyuţití solární energie Solární systémy využívají energie získanou ze Slunce, která je a bude zdarma. Dostupnost solární energie je samozřejmě ovlivněna mnoha faktory. Patří zde především zeměpisná šířka, roční doba, oblačnost a lokální podmínky, sklon plochy na níž sluneční záření dopadá a další. (CZECH RE AGENCY, 2009) Nicméně i tak máme v České republice velmi vhodné podmínky pro využití solárních systémů. Zajímavý je údaj o slunečním záření v České republice. Tento údaj se v různých zdrojích částečně liší. Nicméně pokud informace shrneme, dojdeme k závěru, že v 35

České republice dopadne na 1m² vodorovné plochy zhruba 950 1340 kwh energie a roční množství slunečních hodin se pohybuje v rozmezí 1331 1844 hod. Z praktického využití pak platí, že z jednoho instalovaného kw lze za rok získat v průměru 800 1100 kwh elektrické energie. (CZECH RE AGENCY, 2009) 7.3 Ekologie V každodenním životě se snažíme věnovat stále větší pozornost k ekologii a harmonizaci činnosti s přírodou. Přínos fotovoltaických zdrojů k ochraně klimatu a životního prostředí je nezanedbatelný. Jeden kw instalovaného výkonu nám ušetří ročně přibližně 850 kg emisí CO 2. (BAUERMADE, 2008) Prvním a nejdůležitějším ekologickým důvodem je produkce čisté elektrické energie. Elektrická energie získaná z fotovoltaických panelů neprodukuje žádné vedlejší škodlivé faktory, mezi které patří emise, vibrace nebo hluk. (SLUNCE PRACUJE, 2013) Někteří odpůrci solární systémů argumentují tím, že energie vložená do výroby se za dobu jejich životnosti nevrátí. Nicméně energetická náročnost výrobního procesu se však neustále snižuje a moderní panely vyrobí energii potřebnou pro jejich výrobu približně za první tři roky provozu. Zbývajících přibližně 25 let životnosti solárních panelů tvoří již jen produkce ekologicky čisté energie. (SLUNCE PRACUJE, 2013) V případě, že se zaměříme na recyklaci panelů po skončení jejich životnosti je skutečnost taková, že se panel rozdělí na části podle použitých materiálů - sklo, hliník, plastové fólie, ostatní kovy, které se v současnosti recyklují běžnými používanými postupy. Křemíkové plátky se po recyklaci použijí pro výrobu nových panelů. (SLUNCE PRACUJE, 2013) 7.4 Garantovaný výkup po 20 let Při výstavbě fotovoltaické elektrárny na střeše nemovitosti, je potřeba se rozhodnout, jestli veškerá elektrická energii bude dodána do elektrické sítě a uplatní se výkupní cena nebo většina elektrické energie bude spotřebována a zbytek je dodán do sítě, kdy v tomto případě se uplatní zelený bonus. (GS ENERGY, 2013a) Níže je vysvětlen rozdíl mezi zeleným bonusem a výkupní cenou. 36

7.4.1 Zelený bonus Zelený bonus je příplatek k tržní ceně elektřiny, který může získat uživatel FV systému z obnovitelných zdrojů elektřiny. Je stanoven na MWh vyrobené elektřiny. (ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD, 2013b) V případě, že si uživatel FV systému zvolí režim podpory ve formě zelených bonusů a prodá vlastní elektřinu za tržní cenu jakémukoliv konečnému zákazníkovi nebo ji sám spotřebuje, má právo inkasovat od provozovatele regionální distribuční soustavy na základě předloženého výkazu zelené bonusy. (ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD, 2013b) Výše zeleného bonusu je pro každý obnovitelný zdroj každoročně upravovena a zveřejněna v cenovém rozhodnutí Energetického regulačního úřadu. (GS ENERGY, 2013a) 7.4.2 Hodinový zelený bonus Jedná se o zcela novou formu podpory fotovoltaiky, která je platná od 1. 1. 2013. Výše hodinového zeleného bonusu má každou hodinu v roce jinou hodnotu. Výše hodinového zeleného bonusu je na stránkách OTE. (ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD, 2013b) 7.4.3 Výkupní cena V případě, že si uživatel FV systému zvolí čerpání podpory z obnovitelných zdrojů ve formě výkupních cen, má provozovatel regionální distribuční soustavy nebo provozovatel přenosové soustavy povinnost vykoupit od majitele FV systému veškerý objem elektřiny z daného zdroje. (ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD, 2013b) Výkupní cena je určena pro daný rok Energetickým regulačním úřadem. Vyúčtování vykoupené elektřiny se provádí na základě naměřených hodnot v předávacím místě zdrojové a distribuční soustavy nebo přenosové soustavy. (ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD, 2013b) 37