Přímá (i nepřímá) výroba elektrické energie

Prezentace na téma: "Přímá (i nepřímá) výroba elektrické energie"— Transkript prezentace:

1 Přímá (i nepřímá) výroba elektrické energie
Energie Slunce Přímá (i nepřímá) výroba elektrické energie

2 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

3 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

4 Mapa slunečního svitu v Evropě

5 Výroba OZE v ČR - zdroj: Český regulační úřad

6 Výkon fotovoltaických elektráren v ČR Zdroj: ERU
- počet: - výkon: 2 072MW

7 Největší fotovoltaické elektrárny v ČR zdroj: ERU
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 18 BS Park s.r.o. FVE Mimoň 17,5 17,6

8 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

9 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

10 Nepřímá výroba elektrické energie

11 Princip fotovoltaického článku
* po dopadu fotonu (musí mít dostatečnou energii) na polovodič typu N se uvolní z mřížky elektron, po kterém zůstane kladná "díra" * volný elektron nemůže vlivem přechodu PN přejít do vrstvy P * elektrony uvolněné ve vrstvě P mohou volně přecházet do vrstvy N * tím se vytvoří rozdíl potenciálů mezi spodní a vrchní vrstvou  na článku naměříme napětí asi 0,5 V * po připojení zátěže začne procházet proud * z 1m2 lze získat stejnosměrný výkon přibližně 150W * pro praktické využití je třeba sério-paralelní zapojení článků

12 Princip fotovoltaického článku

13 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%)

14 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 ( )% * 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, …

15 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

16 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

17 Vícevrstvé solární články (trojvrstvé články)

18 Vývoj účinnosti

19 Nové články - perovskit
* Jedná se o skupiny látek, sloučenin halogenů (chlór, jód nebo bróm), které jsou naneseny na základní vodivé desce (sklo) * na podzim 2013 se podařilo dosáhnout účinnosti okolo 15% v laboratorních podmínkách * do budoucna se předpokládá i stejná účinnost v normálních podmínkách * mohou být i průhledné * cena nových článků by měla být výrazně nižší než u stávajících křemíkových modulů * uvažuje se i "tisku" perovskitu na současné křemíkové články, což by vedlo ke zvýšení účinnosti

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

21 Perspektivy vývoje solárních panelů a ceny
Hlavní perspektivy vývoje: * snižování tloušťky destiček na ( ) 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.

22 Materiály Data Český regulační úřad
Světová mapa slunečního svitu Internetový odkaz Mapa svitu v ČR Atlas Česka Wikipedie Otevřená encyklopedie Simulace Petr Mastný Obnovitelné zdroje energie Petr Novotný Fotovoltaika, prezentace TU Liberec