FOTOVOLTAIKA – PERSPEKTIVNÍ ZDROJ OBNOVITELNÉ ENERGIE

Spotřeba energie za více než posledních sto let neustále stoupá, rostoucí trend je na úrovni téměř 3% ročně, což znamená, že zhruba každých 24 let se energetická spotřeba zdvojnásobí. Lze však předpokládat, že tento růst se ještě urychlí zejména srůstem populace (dnes se ještě stále více, než dvě miliardy obyvatel planety musí obejít bez elektřiny) a nezadržitelným technickým a ekonomickým pokrokem v rozvojových zemích. Rostoucí spotřeba energie má však za následek nežádoucí globální oteplování atmosféry planety v důsledku koncentrace oxidu uhličitého CO2 , jenž vzniká spalováním fosilních paliv. Růst emisí CO2 tak závisí na růstu populace a růstu energetické spotřeby. Úsporná opatření a snižování energetické náročnosti průmyslových odvětví umožní získat čas na efektivní zavedení obnovitelných energií v potřebném rozsahu.


Producenti a distributoři energií si význam obnovitelných zdrojů (slunce, vítr, voda, biomasa) uvědomili již dávno a zahrnuli ji do svých dlouhodobých strategických a investičních programů. Jedná se zejména o nadnárodní společnosti operující na globálním celosvětovém trhu s ropou, plynem a elektřinou; ve svých projektech počítají se zvyšováním podílu obnovitelných zdrojů na celkové energetické bilanci v průběhu příštích let. Zatím je podíl obnovitelných energií na celkové výrobě energie relativně malý, nicméně již fungují fotovoltaické elektrárny, termosolární systémy a větrné generátory, které lze využít v energetických programech budoucnosti na snížení ekologické zátěže životního prostředí (v této souvislosti se používá pojem „uhlíkovástopa“). Na rozdíl od jaderné energetiky, u níž ovšem existují lobbistické snahy zahrnout i tuto mezi obnovitelné zdroje, a která má k dispozici pouze omezené a dočasné zdroje (uran), neexistují u ekologicky čistých zdrojů škodlivé odpady; u jaderné energetiky vyhořelé jaderné palivo z uranových článků představuje trvalý zdroj kontaminace životního prostředí radioaktivními zplodinami po dlouhá léta. Přitom solární fotovoltaická zařízení, větrné a vodní elektrárny a efektivní spalování biomasy mohou produkovat dostatečné množství„ekologicky čisté“ energie.



Fotovoltaika je jedním z nejdynamičtěji se rozvíjejících odvětví energetiky a průmyslu vůbec. Základním prvkem každého fotovoltaického systému pro přímou přeměnu světla (fotony) na elektrický proud (elektrony) je fotovoltaický článek. V současnosti existují různé technologie výroby solárních fotovoltaických článků, využívajících vlastností různých polovodičových materiálů, jakými jsou křemík, polovodičové slitiny typu AIIIBV , tenký film EFG, amorfní křemík (a-Si:H), tenké vrstvy teluridu kadmia CdTe a další. Je však nutné zdůraznit, že ne všechny technologie jsou vhodné pro sériovou výrobu solárních článků: základním a rozhodujícím kritériem pro výrobu je cena materiálu za jednotku výkonu – 1 Watt. Toto kritérium splňuje nejlépe klasický polovodičový materiál, kterým je křemík, nejlépe ve formě monokrystalické, ale též polykrystalické a amorfní. Výzkum, vývoj a výroba využívají tyto polovodičové křemíkové substráty zejména z hlediska zvyšování účinnosti přeměny záření na elektrický proud, zvyšování výkonu na jednotku plochy a dlouhodobou výkonovou stabilitu, radiační a tepelnou odolnost a to všechno při nejnižší možné dosažitelné ceně, to jest při co možná nejnižším počtu výrobních operací na jednotku plochy solárního článku a samozřejmě co nejnižší ceně vstupního materiálu. I při současných cenách polykrystalického křemíku, vhodného na výrobu monokrystalických křemíkových ingotů, spotřeba tohoto základního materiálu roste a ve svém výrobním programu ji mají všichni významní výrobci křemíkových substrátů v USA, Japonsku a Německu. I když je cena multikrystalického křemíku, vyráběného prostou Siemensovou metodou PV-Casting (v podstatě se jedná o tzv. „litý křemíkový ingot“), o něco nižší, nemůže zatím tento typ konkurovat monokrystalickému solárnímu křemíku vyráběného CZ – Czochralského metodou růstu krystalů v elektromagnetickém zařízení („tažička krystalů“). To se týká zejména konverzní účinnosti, kde jsou běžným standardem hodnoty v rozsahu 22-24%, a též výkonové stability zaručující minimálně 30 let provozu bez znatelného poklesu výkonu. Z hlediska investice do solární fotovoltaické energetiky představuje tedy monokrystalický křemíkový solární článek, a tudíž i monokrystalický solární panel, optimální řešení.


Článek je součástí série článků o budoucnosti energetiky od našeho energetického experta.

11 zobrazení0 komentářů

Nejnovější příspěvky

Zobrazit vše