Fotovoltaická elektrárna
Fotovoltaické panely
Výstupní napětí i výkon jednoho fotovoltaického článku je pro většinu aplikací příliš malý. Proto se články spojují do fotovoltaických panelů, spojením mnoha panelů vzniká fotovoltaické pole, které se instaluje v krajině nebo na střechy či fasády.
Aby nám kroupy panely nerozbily, ukládají se fotovoltaické články do hermeticky uzavřených pouzder, která jsou opatřena vysoce průhledným tvrzeným sklem. Chrání je nejen před kroupami, ale i prodlužuje jejich životnost. Životnost fotovoltaických panelů je 20–30 let.
Panely jsou zavěšené na nosné konstrukci tvořené piloty zaraženými do hloubky až 2 m. Pod zemí jsou také většinou hlavní kabely sbírající elektrický proud z panelů. Mezi řadami panelů musí být dost místa např. pro průjezd čisticího stroje, který udržuje povrchy panelů bez prachu a v zimě bez sněhu, aby fungovaly. Už jste viděli štětku, která panely ometá? Má třicet centimetrů dlouhé tuhé štětiny!
Ometání sněhu z panelů
V našich zeměpisných podmínkách se panely obvykle montují se sklonem 35–45 stupňů, aby co nejlépe zachytávaly slunce při jeho cestě oblohou. Účinnost fotovoltaických panelů se výrazně zvyšuje, pokud použijeme konstrukci, která se v průběhu dne může natáčet za sluncem jako slunečnice.
Zkoušejí se také oboustranné panely. Řeknete si, že to je asi nějaká legrace, slunce přece svítí jen z jedné strany, ale ukázalo se, že je možné využít světla odraženého třeba od lesklých střech automobilů, pokud takovými panely zastřešíme parkoviště.
Trávu pod panely mohou udržovat nejen sekačky, ale třeba i ovce nebo kozy.
Střídače - (měniče, invertory)
Spodní část panelů
Rozvodna
A odkud se elektrárna řídí?
No přeci z velínu. Je to vlastně kancelář obsluhy fotovoltaické elektrárny. Jsou tu monitory, na nichž lze on-line sledovat parametry, provoz elektrárny a případné poruchy a výpadky v provozu. Také jsou tu záběry z kamerové ostrahy areálu. Provoz elektrárny současně monitoruje nadřízené dohledové centrum obnovitelných zdrojů.
Solární zajímavosti
Plovoucí fotovoltaické elektrárny
Kromě nestálosti a nepředvídanosti výroby jsou zřejmě největší nevýhodou slunečních elektráren velké zábory zemědělské půdy. Někoho napadlo tuto nevýhodu vyřešit umístěním fotovoltaických panelů na střechy továrních hal, obchodních center, parkovišť. Rychlým tempem přibývají i systémy využívající vodní plochy. Tam přibývá odstranění ještě jedné výše zmíněné nevýhody – přehřívání panelů. Voda je přirozeně chladí! Na světě bylo v roce 2020 v provozu už přes 350 plovoucích elektráren o kapacitě téměř 3 GW (kapacita tří temelínských bloků) v přibližně 40 zemích. Nejvíce je jich v Asii, kde je instalováno 87 % celosvětové plovoucí solární kapacity a kde plovoucí elektrárny vznikají zejména na energetických a zavlažovacích vodních dílech.
Největší plovoucí solární projekt na světě nyní vzniká na přehradě Sirindhorn v Thajsku (Sirindhorn je jméno thajské princezny). Instalovaný výkon panelů plovoucích na přehradním jezeře hydrocentrály bude 45 MW a uvedení do provozu se očekává v polovině roku 2021. Plovoucí část bude dodávat elektřinu během dne a hydroelektrárna především v noci.
O využití plovoucích fotovoltaických elektráren se uvažuje i v České republice. Po našem odklonu od uhlí by solární parky na vodní hladině daly novou tvář vytěženým a zatopeným uhelným dolům. Odhady slibují, že plným využitím těchto ploch by Česko získalo až několik GW čisté elektrické energie. Vodní soláry by mohly využít dobrou síťovou infrastrukturu uhelných regionů a v neposlední řadě by také zlepšovaly kvalitu vody v nádržích. Celý projekt je zatím ve stadiu výstavby pilotních referenčních instalací.
Agrovoltaika
Čím dál častěji se fotovoltaické panely také kombinují se zemědělstvím. Jsou vhodné k plodinám, kterým nesvědčí příliš prudké a ostré slunce. Takové panely se montují v šikmé poloze a s orientací převážně na jih. Díky visuté konstrukci o výšce přibližně 5 metrů plodiny pak rostou v částečném stínu pod panely, což poskytuje výhodu při vlnách veder a suchu.
Vyrobenou elektřinu lze zároveň využít třeba pro čerpání vody na zavlažování.
Na velikosti záleží
Fotovoltaické panely se mohou instalovat jednotlivě třeba na střechy – pak mají plochu několik metrů čtverečních. Obvykle má jeden panel rozměry 1,5 × 1 m a váží kolem 20 kg. Největší FV elektrárna v České republice je Ralsko Ra 1 v okrese Česká Lípa. Elektrárna má instalovaný výkon celkem 38,3 MW a rozlohu 29 hektarů – to je 40 fotbalových hřišť nebo sedm pražských Václavských náměstí.
Největší FV elektrárna na světě (jaro 2021) je Bhadla Solar Park v indickém Rádžastánu. Zabírá plochu více než 5 700 hektarů a má výkon 2 245 MW.
Na severu Austrálie se má stavět ještě větší – obří pole fotovoltaických panelů s instalovanou kapacitou 10 GW (10 temelínských jaderných bloků). Fotovoltaické panely budou mít plochu zhruba stokrát tak velkou, jakou má největší české náměstí v Českých Budějovicích, a budou snadno viditelné z vesmíru. Získaná energie se povede 4 500 km dlouhým podmořským kabelem do Singapuru. Součástí projektu je i vytvoření největší baterie pro akumulaci energie na světě. Zprávy o větších a větších solárních elektrárnách se množí jako houby po dešti.
Někteří tvůrci fotovoltaických elektráren mají smysl pro humor. například v Číně sestavili panely do obřího obrazu medvídků panda.
V České republice je (ke 31. 12. 2020) 41 634 fotovoltaických elektráren o celkovém instalovaném výkonu 2 227 MW. Za rok vyrobí kolem 2,27 TWh elektřiny.
Základem úspěšného využívání fotovoltaických elektráren je jednoznačně počasí. Na délce a intenzitě slunečního svitu závisí celková výroba elektrické energie v elektrárně, od plochy pokryté fotovoltaickými panely se odvíjí její maximální instalovaný výkon. Fotovoltaika se rozvíjí mílovými kroky a na trh se dostávají stále levnější a účinnější panely. Nepravidelná výroba ve fotovoltaických elektrárnách je již dnes účinně kompenzována výstavbou a připojováním do sítě velkokapacitních bateriových úložišť a využíváním záložních zdrojů.
I nevýhoda v podobě nižší účinnosti přeměny a z toho plynoucí nároky na velkou plochu fotovoltaických elektráren má řešení. Stále častěji se pro tyto elektrárny využívají plochy jinak nevyužitelných střech a pozemků průmyslových areálů a velkou perspektivu má i budoucí využití vodních ploch, třeba na uměle vytvořených nádržích po ukončení důlní činnosti.
Jednoduché, spolehlivé, bezhlučné a bezemisní fotovoltaické elektrárny se pomalu stávají nedílnou součástí energetického portfolia všech energetických společností, ale i běžných domácností. Je to správný trend, neboť využíváním tohoto nevyčerpatelného zdroje energie se omezuje spalování fosilních paliv a znečišťování přírody nadměrnými emisemi.
