Přímá výroba elektrické energie Energie Slunce Přímá výroba elektrické energie

Možnosti využití sluneční energie Jak lze vyrobit elektrickou energii ze Slunce ? a) přímo * fotovoltaické články b) nepřímo * ohřev média a následná výroba elektrické energie Jak lze vyrobit tepelnou energii ze Slunce ? * solární kolektory Míra využití sluneční energie je dána: * intenzitou slunečního svitu * technologickými možnostmi * všestranným využitím získané energie * ekonomickou návratností * možností investic a mírou zisku

Mapa slunečního svitu v ČR V ČR za rok 1kWP  1MWh Solární záření v České republice Zdroj: Atlas podnebí Česka Světová mapa slunečního svitu – matematický model

Mapa slunečního svitu v Evropě

Výroba OZE v ČR - zdroj: Český regulační úřad

Výkon fotovoltaických elektráren v ČR Zdroj: Český regulační úřad

Největší fotovoltaické elektrárny v ČR ČEZ – Obnovitelné zdroje lokalita výkon (MW) spuštění výroba 2011 (GWh) provozovatel FVE Ralsko 38,5 2010 40 ČEZ – Obnovitelné zdroje FVE Vepřek 35,1 40,4 FVE CZECH NOVUM s.r.o. FVE Ševětín 29,9 32,5 FVE Brno letiště 21,2 2009, 2010 ? BS Park s.r.o. FVE Mimoň 17,5 17,6

Nepřímá výroba elektrické energie * V ohnisku (pec) je teplota až 3000oC * Voda se mění v páru a pohání turbínu (na obr. je varianta s olejem, nutný výměník * Zrcadla (heliostaty) jsou pohyblivá a natáčí se za sluncem

Nepřímá výroba elektrické energie * Je tvořena řadami naklápěcích slunečních kolektorů, sluneční záření je směřováno na trubku * V trubce proudí teplonosné médium * V Kalifornii pracuje elektrárna s výkonem 30 MW

Nepřímá výroba elektrické energie

elektron přejde do vyšší energetické hladiny Přímá výroba elektrické energie – fotovoltaický článek jádro elektron přejde do vyšší energetické hladiny ? Princip fotoefektu – energie světelného kvanta (fotonu) se předá elektronu v látce, který přejde do vyšší energetické hladiny. Vznikne dvojice elektron – díra, dvojice je separována vnitřním elektrickým polem. Po uzavření obvodu začne procházet proud.

Princip fotovoltaického článku * po ozáření se vytvoří páry elektron – díra, které jsou separovány vnitřním elektrickým polem PN přechodu * tím se vytvoří rozdíl potenciálů mezi spodní a vrchní vrstvou  na článku naměříme napětí asi 0,5 V * po připojení zátěže začne procházet proud * pro praktické využití je třeba sério-paralelní zapojení článků

Princip fotovoltaického článku

Materiály pro fotovoltaické články 1. Generace - základem jsou krystalické křemíkové desky Křemík teoretická maximální účinnost 31 % multikrystalický * účinnost (11-14) % * výhody nižší cena difúzní světlo * energetická návratnost 2,2 let monokrystalický * reálná účinnost (12-16) % * energetická návratnost 2,7 let Obě technologie jsou dnes zcela rovnocenné. V současné době nejvíce využívaná technologie (zhruba 90%)

2. Generace Hlavním aspektem je úspora křemíku při plánovaném růstu výroby článků Tenkovrstvé technologie Aktivní polovodičová vrstva se nanáší na podložku (sklo nebo plast) a je 100 – 1000 tenčí. a) na bázi křemíku * polykrystalická technologie, účinnost (okolo 10%) * amorfní křemík nanesený na skle, tloušťka 0,5m, účinnost (6 - 7)% * moduly HIT – dvě vrstvy amorfního křemíku mezi kterými je b) bez křemíku * CIS moduly – měď, indium, galium, selen, účinnost (11 - 12)% * Cd-Te ( kadmium-telurid) moduly, účinnost (9 - 11)% Obecné vlastnosti tenkovrstvé technologie: * lehkost a snadná manipulace * citlivost na denní světlo i při nepřímém slunečním svitu * menší citlivost na vysoké teploty * nižší výrobní náklady a rychlejší zhodnocení investice * předpoklad zvyšování účinnosti Použití - fólie na ohebný podklad, fasády domů, vrstvy na skle, …

Vlastnosti – současná účinnost 1,3%, cílová hodnota okolo 5% Tenkovrstvé technologie Jedna z možných realizací technologie – solární články na fólii a papíře. 1. nastříkání fotocitlivých vrstev ve vakuové komoře na fólii (papír) - USA 2. tisk pomocí speciálních barev na list běžný papíru (technologie 3PV) - Německo Vlastnosti – současná účinnost 1,3%, cílová hodnota okolo 5% Výhoda – běžný tisk  nízká cena

Další generace a perspektivy vývoje solárních panelů Vícevrstvé solární články (dvoj-, trojvrstvé články) * ultratenké materiály s různou citlivostí na sluneční spektrum * některé fotony „uvíznou“ ve vrchní vrstvě, jiné projdou hlouběji * teoretická účinnost je až 72 % * problémy s krystalickou mřížkou, maximální dosažená účinnost okolo 30 % * jednotlivé vrstvy by měly být zdrojem stejného proudu * výsledné napětí je dáno součtem jednotlivých napětí vrstev. V současné době existuje několik dalších technologií, které mají za úkol zvýšit účinnost, zvýšit výkon. Většina nových technologií je ve stádiu vývoje. Stávajícím problémem je i vysoká cena a nízká účinnost

Popište jednotlivé solární články (momokrystalický a polykrystalický křemík, organický solární článek.)

Perspektivy vývoje solárních panelů a ceny Hlavní perspektivy vývoje: * snižování tloušťky destiček na (150-200) m  snižování spotřeby materiálu a potřebné energie na výrobu * výrazný pokles ceny křemíku, za 5 let na 10% původní částky * pokles ceny modulů na 1,5 euro/WP.

Materiály Data Český regulační úřad Světová mapa slunečního svitu Internetový odkaz Mapa svitu v ČR Atlas Česka Wikipedie Otevřená encyklopedie Simulace http://www.leifiphysik.de Petr Mastný Obnovitelné zdroje energie