Fakt, že spomedzi obnoviteľných zdrojov energie má najväčší potenciál slnečná energia zisťuje čoraz viac bežných domácností po celom Slovensku. Veternú turbínu si na záhrade nepostavíte a geotermálny vrt nenavŕtate. No nainštalovať si na strechu vášho rodinného domu fotovoltické panely alebo solárne kolektory nie je dnes nič zložité. Môžete tak mať vlastnú elektrickú energiu celom zadarmo.
Až desaťnásobný nárast záujmu o inštaláciu fotovoltických riešení, v porovnaní s rokom 2020, zaznamenala v uplynulom roku spoločnosť ZSE. Solárne systémy od ZSE si vybralo už viac ako 2 800 spokojných zákazníkov. A žiadosti o inštaláciou pribúdajú. Ak uvažujete v budúcnosti o fotovoltike aj vy, možno by vás zaujímalo niekoľko dôležitých informácií o jej vývoji.
Fotovoltika alebo fotovoltaika? Je v tom rozdiel?
V hovorovej slovenčine sa zaužíval výraz fotovoltaika a má dokonca vo vyhľadávači Google omnoho viac odkazov, ako jeho správna podoba fotovoltika. Pojem fotovoltaika je však nesprávny. Zásadám tvorenia slov v slovenskom jazyku zodpovedná len výraz fotovoltika a z neho odvodené prídavné meno fotovoltický. Názov je utvorený z gréckeho foto- a z prídavného mena, odvodeného od pomenovania jednotky elektrického napätia volt, ktoré ma v slovenskom jazyku podobu -voltický.
„Pomenovanie fotovoltaický je odvodené z pôvodného anglického názvu javu photovoltaic effect, ktorý sa spája s výrobou prvého elektrického článku v USA. Doslovným prekladom potom vznikol gramaticky nesprávny názov, ktorý sa bežne používa nielen v hovorovej reči, ale i v odborných článkoch. V ZSE sa preto snažíme verejnosť edukovať nielen o dôležitosti obnoviteľných zdrojoch energie, ale aj o ich správnom pomenovaní,“ vysvetľuje odborník na fotovoltiku Erik Chabreček zo ZSE.
História fotovoltiky začína objavením fotoelektrického javu. Od roku 1839 sa ho pokúšalo objasniť niekoľko významných vedcov. Edmond Becquerel, Rudolf Hertz, Ludwig Planck a nakoniec sa to v roku 1905 podarilo Albertovi Einsteinovi. Za svoj objav získal o niekoľko rokov neskôr Nobelovu cenu za fyziku. K praktickému využitiu týchto poznatkov bolo ešte ďaleko, avšak myšlienka, že slnečné žiarenie dopadajúce na polovodič dokáže generovať energiu, umožnilo vznik prvým fotovoltickým článkom.
Z vesmírnych staníc na strechy domov
Základným prvkom fotovoltiky je fotovoltický článok. Je to tenký plátok, ktorý je vyrobený z monokryštalického alebo polykryštalického kremíka a doplnený o ďalšie prvky.
Prvé fotovovoltické články, použiteľné na výrobu elektriny, boli skonštruované v päťdesiatych rokoch dvadsiateho storočia v USA v Bellových laboratóriách. Pre telefónne linky, ktoré napájali nespoľahlivé batérie bolo nutné zabezpečiť iný zdroj energie. Gerald Pearson a Calvin Fuller preto vyvinuli prvý fotovoltický článok. Bola to malá kremíková doštička vo veľkosti klasickej žiletky, ktorej povrch bol ošetrený arzénom a fosforom. Jeho účinnosť bola šesť percent a poskytoval napätie okolo 0,5 V pri výkone 60 W/m2.
Tlač tento objav označila ako začiatok novej éry využívania neobmedzenej energie slnka a objavili sa prvé špekulácie, že v budúcnosti môžu fotovoltické články vyrobiť viac energie ako uhoľné či jadrové elektrárne.
Postupne sa spustila aj výroba prototypov prvých fotovoltických panelov. Revolúciu vo fotovoltike spustilo vesmírne súperenie medzi Sovietskym zväzom a USA. V roku 1958 vypustili američania na obežnú dráhu umelú družicu, ktorej rádiový prijímač bol napájaný práve šesticou malých solárnych panelov. Využívanie fotovoltiky v kozmickom priemysle sa tak stalo štandardom.
Postupne začala prenikať aj do ďalších odvetví a od ropných kríz v 70. rokoch 20. storočia sa snaží čo najviac integrovať medzi bežných spotrebiteľov. „V tomto čase boli fotovoltické panely viac než tisíc násobne drahšie ako sú dnes. V bežnom živote sme sa s využitím malých prenosných fotovoltických článkov mohli stretnúť napríklad v kalkulačkách či niektorých hodinkách,“ dopĺňa Erik Chabreček zo ZSE.
Fotovoltiku sa darí najviac rozvíjať v krajinách, kde sú zavedené rôzne systémy podpory zo strany štátu. Medzinárodná energetická agentúra (IEA) predpokladá, že do roku 2050 by mohla byť energia zo slnka najväčším zdrojom elektriny. IEA ďalej uvádza, že v roku 2050 by mohli mať solárne systémy až štvrtinový podiel na výrobe elektriny a tepla. Slnečná energia by mala nahradiť najmä uhoľné elektrárne, ktoré sa v najväčšej miere podieľajú na znečisťovaní ovzdušia.
Priehľadné panely z perovskitu
Na Slovensku je celková doba slnečného svitu približne 1 600 hodín ročne, čo predstavuje veľmi vhodné podmienky na získavanie energie zo slnečného žiarenia. Fotovoltické panely majú účinnosť približne 20 až 25 percent. Táto hodnota udáva, koľko slnečného žiarenia dokážu fotovoltaické panely premeniť na elektrinu. Objem spotreby elektriny, ktorú dokáže domácnosť pokryť z fotovoltiky má sezónny charakter. V lete to môže byť aj sto percent. V zime, keď počet slnečných hodín klesá, je nevyhnutné kombinovať fotovoltiku so zdrojmi z verejnej siete.
Výhodou monokryštalických panelov od ZSE sú špičkové výkonové optimizéry, ktoré zvyšujú množstvo vyrobenej elektriny, pretože využívajú maximálny výkon každého panelu aj pri zatienení jedného z nich. Ak sú fotovoltické panely zapojené tradične a jeden z nich je zatienený, znižuje výkon celého systému. Vďaka optimizérom SolarEdge vyrába fotovoltika od ZSE stále rovnaký objem elektriny.
„Do budúcnosti sa ale uvažuje aj o sezónnych uskladňovacích mechanizmoch, kde by sa prebytočná energia z leta ukladala práve do zásob na zimu. Ale to je technológia budúcnosti,“ hovorí šéf marketingu ZSE Marek Tomeš.
Vedci vidia budúcnosť získavania elektriny zo slnečného žiarenia aj v účinných fotovoltických článkoch vyrobených z perovskitu. Kombinujú organické a neorganické materiály, ktoré výrazne zvyšujú schopnosť zachytávať slnečnú energiu.
Účinnosť perovskitových článkov je približne 25 percent, čím sa nijako nelíšia od tradičných kremíkových článkov, z ktorých sú vyrábané bežné fotovoltické panely. Avšak perovskitové panely sa dajú vyrobiť oveľa jednoduchšie a lacnejšie. Navyše sa dajú ohýbať, môžu byť i priehľadné a sú mimoriadne ľahké. Váha jedného takého panelu je približne 1 kg/m2. Klasický kremíkový kryštalický fotovoltický panel váži desaťkrát viac. Panely z perovskitu sa zatiaľ nevyrábajú v takom množstve, aby mohli uspokojiť dopyt. Budúcnosť fotovoltiky by mohli ovplyvniť aj kombinované kremíkovo – perovskitové solárne panely s účinnosťou vyše 30 percent, ktoré vyvíjajú austrálski vedci.
Fotovoltika ako hlavný zdroj elektriny pre domácnosti
Budúcnosť fotovoltiky pre bežné domácnosti spočíva v jej ľahšej dostupnosti, možnosti uložiť si vlastnú elektrinu na neskôr, energetickej sebestačnosti a technológii optimizérov, ktorá zvyšuje účinnosť jednotlivých fotovoltických panelov. To všetko nájdete v ZSE.
Fotovoltický priemysel, rôzne formy, tvary a dizajny panelov sa extrémne rýchlo rozvíjajú. Skutočný trend je ale integrácia systémov fotovoltiky, batérií, elektromobilov a ich nabíjania spolu so systémami inteligentnej domácnosti. V budúcnosti bude možné formou inteligentných technológií a algoritmov riadiť spotrebu domácností tak, aby spotrebovávala elektrinu primárne vtedy, keď je lacná a znižovala spotrebu vtedy, keď je jej málo a je drahá. To bude mať pozitívny vplyv na peňaženku domácností,“ dopĺňa šéf marketingu ZSE, Marek Tomeš.
Okrem toho, že je slnečná energia zdarma má aj ďalšie výhody. Pri využívaní solárnej energie neprodukujete do ovzdušia žiadne škodlivé uhlíkové emisie. Solárne systémy sa dajú začleniť aj do existujúcich rozvodov budov. Inštalácia je tak možná nielen pre novostavby, ale i staršie domy. S vlastným solárnym systémom sa navyše stávate nezávislejší od dodávateľov energií a neovplyvnia vás ani vysoké ceny energií.
Z fotovoltiky môžete čerpať elektrinu pre všetky domáce elektrospotrebiče, je využiteľná pre elektrické kúrenie či klimatizáciu. Môžete pomocou nej dobíjať váš elektromobil alebo svietiť v celom dome úplne zadarmo. Výrobou elektriny pomocou fotovoltických panelov od ZSE môžete znížiť vaše náklady na elektrinu až o 40 percent. S využitím Virtuálnej batérie až o polovicu. Navyše si s ňou môžete skrátiť návratnosť investície do fotovoltiky len na sedem rokov. Neváhajte a vyrábajte si vlastnú elektrinu pomocou fotovovoltiky.