Solárna energia
POZADIE
Slnečná energia môže byť vo všeobecnosti využitá dvoma spôsobmi a to na výrobu elektrickej energie alebo tepla, ktoré sa získavajú pomocou troch technologických postupov:
Fotovoltaické články (FV), sú schopné premeniť energiu zo Slnka priamo na elektrickú energiu použitím solárnych panelov. Solárne žiarenie totiž dopadá na zemský povrch s intenzitou, ktorá je dostatočná na ohrev, ale nie pre vytvorenie efektívneho termodynamického okruhu, ktorý je schopný produkovať elektrinu. Solárne panely zložené zo stoviek až tisícok fotovoltaických článkov môžu jednak poháňať rôzne zariadenia a batérie, alebo posielať vyrobenú elektrickú energiu do sietí. V súčasnosti sa malé fotovoltaické články využívajú aj na prevádzku verejných telefónnych búdok, osvetlenie autobusových zastávok, dopravných značiek a všade tam, kde nie je jednoduché dostať elektrickú energiu po kábloch.
Slnečné žiarenie sa dá využiť aj na výrobu tepla pomocou slnečných kolektorov. Toto je typický príklad využitia solárnej energie v domácnostiach na ohrev vody alebo podporu vykurovania. V kolektoroch, ktoré obsahujú buď tekutinu alebo vzduch sa hromadí slnečné teplo a to sa využíva na výrobu teplej úžitkovej vody, alebo na kúrenie.
Koncentrovaná solárna energia (CSP) sa predovšetkým využíva jednak na výrobu tepelnej energie alebo fotovoltaickej elektriny vo výrazne väčšom množstve. Technológia CSP často využíva gigantické zrkadlá na hromadenie slnečného žiarenia z rozľahlých plôch. Slnečné lúče sú následne nasmerované buď na tekutinu ako napríklad olej, prostredníctvom čoho sa vyrobí horúca para na pohon turbín, ktoré generujú elektrickú energiu, alebo sú nasmerované na fotovoltaické povrchy. Výhodou CSP je predovšetkým fakt, že vzniknutá energia nevytvára oxid uhličitý.
Plusy a mínusy využívania slnečnej energie
+
Konštantná cena tepla počas 20 – 30 ročnej životnosti
Decentralizovaná výroba tepla – nižšia závislosť od dodávateľov tepla a rastu cien palív
Takmer žiadne negatívne ekologické vplyvy počas životnosti
Minimálne prevádzkové náklady
Možnosť 100% recyklácie použitých konštrukčných materiálov
Relatívne vysoká účinnosť 30 – 60%
Nevznikajú nároky na nové zastavané plochy
Možnosť kombinovať s inými OZE
Potenciál zvýšenia využitia solárneho tepla v oblasti akumulácie a solárneho chladenia
Krátko doba energetickej amortizácie
Technologická vyspelosť
–
Relatívne vysoké investičné náklady aj napriek skracovaniu doby návratnosti investície, ktorá súvisí s rastom cien tradičných palív
Systémy sú najefektívnejšie v oblasti teplôt do 100°C, teda predovšetkým na výrobu teple vody. V prípade využitia aj na prípravu teplej vody pre kúrenie e potrebné kombinácia s iným zdrojom vykurovania
Nevyhnutnosť zabezpečenia aj alternatívnych zdrojov energie nakoľko solárne systémy v klimatických podmienkach Slovenska nie sú schopné pokryť 100% príprav teplej vody. Na Slovensku ja možné počítať s približne 60% pokrytím
OTÁZKY
Finančná efektivita
Aj napriek sľubnému potenciálu, ktorý solárna energia predstavuje sa v súčasnosti podieľa na svete len jedným percentom z celkového predaja energie. Najvýraznejšiu bariéru pre jej širší rozmach predstavuje predovšetkým otázka financií.
Pokiaľ sa bavíme o solárnej energii alebo obnoviteľných zdrojoch energie vo všeobecnosti, platí princíp, že elektrina, ktorá sa vyrobí použitím OZE sa stáva atraktívna vtedy, pokiaľ dosiahne tzv. „grid parity”, t.j. bod v ktorom sa náklady na slnkom vyrobenú energiu stanú konkurenčnými vzhľadom na tradičné zdroje.
Výrazný prínos pre komerčné rozširovanie fotovoltaiky, ako aj iných solárnych technológií predstavujú regulačné rámce, ktoré krajiny postupne prijímajú pre podporu OZE. Najčastejšími stimulmi zo strany štátu sú investičné dotácie, ktoré uhradia určitú časť počiatočných nákladov, systémy garantovaných výkupných cien pre elektrinu vyrobenú prostredníctvom solárnych technológií, ale aj certifikáty o pôvode elektriny z OZE.
Aj technologický pokrok predstavuje v solárnom priemysle výrazne prispieva k znižovaniu nákladov na výstavbu solárnych elektrárni aj menších zariadení. V minulosti sa na výrobu fotovoltaických panelov využíval najmä kryštalický kremík, ktorý bol z hľadiska financií náročnou investíciou. V súčasnosti sa však začali používať aj iné, dostupnejšie materiály ako telurid kademnatý (CdTe), ktorý sa používa do takzvaných tenkovrstvových solárnych článkov. Podľa Európskej asociácie fotovoltaického priemyslu (EPIA) cena fotovoltaických technológií v roku 2010 klesla o približne 25% v porovnaní s rokom 2006 a do roku 2015 by v porovnaní s rokom 2006 mohla klesnúť až o 45%. Do roku 2015 by sa aj koncová cena FV systémov mala vyrovnať tým klasickým. Solárne fotovoltaické články sú už dnes o 60% lacnejšie v porovnaní s cenami z 90-tych rokov.
Čo sa škodlivosti týka, fotovoltaické články obsahujú menej jedovatých látok ako bežné technológie. V súvislosti s fotovoltaikou sa najčastejšie spomína kadnium telurid ako nebezpečná látka, no vo FV článkoch je v inertnej forme a tým pádom aj neškodný.
Aj štatistiky v rámci Európskej únii o využívaní fotovoltaiky hovoria v prospech FV technológie. Napríklad v roku 2006 bolo nainštalovaných 3115,4 MW a v roku 2010 inštalované kapacity predstavovali už 16 000 MW. Biely Papier EÚ z roku 1997 pritom nastavil cieľ fotovoltaických inštalácií na rok 2010 na 3000 MW. V súčasnosti sa dokonca do fotovoltaických technológií v Európe investuje viac peňazí ako do jadrovej energetiky. Pre intenzívnejšie využívanie solárnej energie v Európskej únii je dôležité najmä to, aby sa zaručilo jej efektívne zapojenie do elektrických sietí. Práve preto je potrebné vybudovať v únii infraštruktúru, ktorá zabezpečí integráciu elektrickej energie zo slnka do sietí.
Únii vo fotovoltaike kraľuje Nemecko
Medzi členskými štátmi Európskej únie suverénne vedie vo využívaní solárnej energie predovšetkým Nemecko. V súčasnosti je v Nemecku viac než 56% všetkých fotovoltaických inštalácií v rámci únie. Okrem Nemecka sa fotovoltaika rozšírila aj v Taliansku, Grécku, Francúzsku a Španielsku. V prepočte na jedného obyvateľa však vedie Cyprus, kde je až na 90% všetkých domov nainštalovaný slnečný kolektor.
Nemecko je v súčasnosti aj najväčším inštalatérom fotovoltaických systémov na svete. Tak ako v prípade Španielska aj v Nemecku je zavedená výkupná tarifa pre elektrinu z OZE, ktorá sa riadi legislatívou prijatou v roku 2009, tzv. Zákonom o obnoviteľnej energii. Zákon o obnoviteľných energiách bol prvý krát prijatý v roku 2004 a odvtedy sa zisky z fotovoltaiky vyšplhali v porovnaní s rokom 2003 viac než desaťkrát. Koncom roku 2009 dosiahla úroveň inštalovaných FV kapacít približne 8, 3 GW. Aj napriek tomu solárna energia v Nemecku dosahuje podiel energetickej spotreby 1%.
V Nemecku, ale aj v susednom Česku už dokonca ťahajú brzdu v podpore fotovoltaiky, pretože cena technológií klesla príliš rýchlo a zároveň sa udial obrovský nárast kapacít a tým a feed in tarify dostali na úroveň kedy sa krajinám jednoznačne oplatí investovať aj do fotovoltaiky v rámci energetického sektora.
Solárna energia pre EÚ z Afriky
Európska únia ako celok nie je ideálnou lokalitou na využívanie solárnej energie čo sa podnebia týka, no aj na tento problém už existuje riešenie. Členské štáty EÚ na čele s Nemeckom položili základy ambicióznemu projektu Desertec.
Najväčší solárny park má z africkej púšti zabezpečiť pre Európu do roku 2050 15% celkových dodávok energií. Megaprojekt zhltne približne 400 mld. eur a do 40 rokov začať so zásobovaním Európy energiou zo saharského slnka. Energia, ktorá sa získa zo slnečného žiarenia sa do európskej siete bude transportovať vysokovoltážnymi káblami. Desertec má využívať technológiu koncentrovanej slnečnej energie (CSP).
Situácia na Slovensku
Množstvo dopadajúcej slnečnej energie na územie SR je 200 krát väčšie ako súčasná spotreba zo všetkých primárnych zdrojov energie v krajine. Solárna energia predstavuje asi 27% celkového využiteľného potenciálu všetkých OZE na Slovensku. 70% z tohto množstva sa dá využiť v podobe termálnej energie zo solárnych kolektorov a zvyšok na výrobu elektriny pomocou fotočlánkov.
V stratégií vyššieho využitia OZE z dielne MH sa solárna energia spomína ako energia s najväčším potenciálom na Slovensku. Štatistiky ó výrobe elektriny v rokoch 2002 – 2005 solárnu energiu neobsahujú, pretože jej podiel na výrobe bol nulový. Ani do roku 2010 stratégia nepočíta s využívaním slnečnej energie na výrobu elektriny. Do roku 2015 by podiel fotovoltaických článkov na výrobe mal vzrásť na 10GWh. Priemerná ročná výroba tepla zo slnečnej energie za roky 2002 – 2005 je približne 43TJ, čo by do roku 2010 malo vzrásť na 300 a v 2015 na 1000TJ.
Pokiaľ sa jedná o praktické rozšírenie FV technológií na Slovensku, aj napriek tomu že tu existuje politická vôľa a spoločnosť si uvedomuje, že po starom sa nedá ísť, fotovoltaika je stále vnímaná ako niečo nové a najmä drahé. A pritom napríklad v Španielsku je FV udomácnená už minimálne 15 rokov. Podľa viacerých zdrojov je však využívanie slnečnej energie na výrobu elektriny na Slovensku v súčasnosti neefektívne. Naopak pozitívne vyhliadky do budúcnosti má využívanie slnečnej energie najmä ako zdroj tepla na výrobu teplej úžitkovej vody alebo na ohrev vody v bazénoch.
Pre spotrebiteľov najväčšia bariéra na trhu s technológiami na využívanie slnečnej energie bol donedávna chýbajúci systém finančných stimulov ako napríklad dotácie na financovanie vstupných kapitálových výdavkov na zakúpenie slnečných kolektorov. Doba návratnosti investícií do solárnych kolektorov, alebo fotovoltaických zariadení konštantne klesá so zvyšujúcou sa cenou fosílnych palív a elektriny, no aj tak je dlhá na to, aby boli OZE všeobecne preferované.
Slnečný boom na Slovensku
Rok 2009 znamenal pre využívanie solárnej energie na Slovensku určitý prevrat a to minimálne z dvoch dôvodov.
V septembri bola prijatá nová legislatíva, ktorá stanovuje výkupnú cenu elektriny vyrobenej zo Slnka vyššie, ako je to pri iných druhoch výroby energie. Pre domácnosti sa tak stalo atraktívne zvažovať odpredaj vyrobenej elektriny do elektrickej siete. Cena elektriny zo slnečnej energie je tak v súčasnosti stanovená na 0,43 eura za kWh. Zároveň štát sa zaviazal garantovať výkupnú cenu na 15 rokov. Nová legislatíva tak majiteľovi solárneho panelu na svojej streche dopomôže vrátiť jeho primárnu investíciu a postupne ho dostať aj do zisku.
20. apríla 2009 Ministerstvo hospodárstva SR po niekoľkých rokoch odkladania spustilo aj program pre podporu využitia biomasy a slnečnej energie v domácnostiach. Na program vláda vyčlenila 8 mil. eur a v oblasti využívania solárnej energie sa zameriava sa na podporu inštalácie slnečných kolektorov na vykurovanie a ohrev vody pre rodinné a bytové domy.
V praxi to znamená, že štátna dotácia pre rodinné a bytové domy pokryje asi 35 % z ceny celej sústavy. Zároveň platí, že životnosť solárnych systémov je približne na úrovni 25 rokov, čo pri cenách dnešných cenách energií znamená, že investícia sa domácnosti vráti aj niekoľkokrát. Takýto solárny systém dokáže domácnosti ušetriť až 70% nákladov na prípravu teplej vody.
Nové slnečné podmienky
15 januára 2010 bola schválená novela Zákona o energetike, podľa ktorej všetky zariadenia na výrobu elektriny zo slnka musia žiadať o Osvedčenie súladu investičného zámeru s energetickou politikou štátu od Ministerstva hospodárstva SR. Toto nariadenie sa netýka tých inštalácií, ktoré sú umiestnené na budovách a budú mať výkon maximálne 100kW.
Problémom novely je fakt, že pokiaľ chce niekto žiadať o osvedčenie od MH, musí mať osvedčenie aj od Slovenskej elektrizačnej a prenosovej sústavy (SEPS, a.s.). Tá však už od decembra 2009 povolenia nevydáva, pretože limit pre fotovoltaiku, ktorý stanovila na 120MW je už vyčerpaný. V praxi to znamená, že na Slovensku nebude možné v najbližších rokoch postaviť slnečné elektrárne s výkonom nad 100kW. Návrh novely bol kritizovaný aj Ministerstvom životného prostredia, ktoré ho označilo za veľmi limitujúci pre tento sektor a v rozpore so záväzkami Slovenska voči EÚ zásadne zvýšiť podiel obnoviteľných zdrojov energie do roku 2020.
Novelu zákona považujú niektorí odborníci za spiatočnícky krok, pretože nastavuje príliš veľa limitov. Zároveň tvrdia, že zavedený zákon nie je strategický a nepozerá do budúcnosti a predstavuje zhoršenie trendov. Ak chce teraz napríklad výrobca elektriny rozšíriť svoju produkciu nad 100KW, v súčasnosti to už nie je možné, pretože nedostane potrebné potvrdenie. Kvóty obmedzili aj inštalácie od 100KW do 1MW.
Niektorí experti kritizujú najmä krátkozrakosť plánovania na Slovensku. Momentálne sa napríklad všetci sústredia na pozitívne vysoké výkupné ceny, pričom sa neprihliada na rýchly pokrok a zmeny v technologickej oblasti. Podľa Galeka by nemali napríklad existovať kvóty a limity, naopak mala by sa zaviesť flexibilita v rámci feed-in tarify. Súčasný model na Slovensku môže byť totiž dobrý z hľadiska rozvoja sektoru, ale musí sledovať aj trendy a tarify majú byť regulovateľné. Ak ceny technológií klesnú príliš rýchlo, pomyselné nožnice sa budú otvárať čoraz viac. Flexibilná tarifa veľmi dobre funguje napríklad v Nemecku.
Ďalším problémom je, že existuje len jedna tarifa. Podľa mnohých je vhodnejší model, ktorý rozlišuje medzi malými strešnými systémami a elektrárňami na otvorenom priestore. Náklady na inštalácie na strechách sú oveľa vyššie ako na prevádzku elektrárne, keďže malý kolektor na streche nemôže reagovať natoľko flexibilne ako elektráreň. Na Slovensku sa inštalácie rozdeľujú podľa kritéria do a nad 100 kW. V susednom Rakúsku je to napríklad na zemné, strešné a fasádne FV inštalácie s výrobou do 20 a nad 20 KW. Ak je inštalácia len do 4KW, štát žiadateľom prispeje 50% celkových investičných nákladov. Vo Francúzsku majú aj ďalšiu kategóriu a to FV systémy ktoré sú zaintegrované do budovy.
Solárna energia v slovenskej praxi
Od 1. júla 2009 sa spustila do prevádzky najväčšia slovenská fotovoltaická elektráreň. Nachádza sa v na streche budovy Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave. Realizácia projektu stála 500 000 eur, a ročne 450 solárnych panelov vyrobí približne 120 MWh elektrickej energie. Grant na výstavbu získala Univerzita od grantovej agentúry ministerstva školstva pre aplikovaný výskum. Vyrobenú elektrickú energiu škola odpredáva do elektrickej siete, no v budúcnosti ju zvažuje použiť aj na vlastné potreby.
Prvá komerčná slnečná elektráreň na území Slovenska, ktorá bude pravidelne dodávať elektrinu do siete by mala vyrásť v lokalite obce Tesárske Mlyňany. Solárny park má postaviť spoločnosť Green Energy Slovakia a elektráreň vyrobí 2,2 milióna KWh elektriny ročne.
STANOVISKÁ
V súvislosti s prezentáciou výsledkov fotovoltaického sektoru za rok 2009 v EÚ, Adel El Gammal, generálny tajomník Európskej asociácie fotovoltaického priemyslu vyjadril potrebu vytvoriť najmä podporné mechanizmy, ktoré zabezpečia dlhodobý, predikovateľný a udržateľný rast trhu a zároveň sa vyhnúť nastálosti a diskontinuity na rozvoji trhu. Najväčší rast dosiahla fotovoltaika v Nemecku, Taliansku, Česku, Belgicku a Francúzsku.
Podľa štúdie Potenciál solárnej tepelnej energie v Európe zo septembra 2009 sa termálna energia vyrobené zo slnečnej môže podieľať na európskom cieli 20% energie z OZE do roku 2020 až 6,3%. Sektor by mal medziročne narásť o 26%. Do roku 205 má podľa štúdie termálna energia zo Slnka potenciál pokryť až 47% z európskej spotreby nízko teplotného ohrevu. „Trh so slnečnou termálnou energiou môže očakávať obrovský nárast v nasledujúcich rokoch vďaka klimatickým politikám, ktoré tlačia OZE do popredia“, vyhlásil Olivier Drücke, prezident Európskej federácie solárneho a termálneho priemyslu.
Počas španielskeho predsedníctva v EU je naplánované aj prijatie Akčného plánu pre energetiku 2010 -2014. Jednou z priorít predsedníctva je diverzifikácia zdrojov k čomu má výrazne prispieť aj podpora priemyselných iniciatív v oblasti solárnej energetiky. V máji 2010 sa bude vo Valencii konať medzinárodná konferencia, ktorej cieľom je prijatie špecifického „Solárneho plánu.“
Slovenská elektrizačná prenosová sústava (SEPS) vyhradila kapacitu pre fotovoltaické zdroje na maximálne 120 megawattov. Fotovoltaické zariadenia dokážu produkovať tisíc hodín do roka, pričom rok má 8 760 hodín. Tých tisíc hodín je veľmi málo na to, aby sme fotovoltaiku mohli považovať za zdroj, ktorý by slovenskú energetiku vytrhol z biedy. Jozef Holjenčík (šéf Úradu pre reguláciu sieťových odvetví)
Na Slovensku fotovoltaika nemá dlhú tradíciu kvôli absencii legislatívnych podmienok, avšak v súčasnosti naberá význam a vďaka pokroku v technológii je to vhodná a obrúbená investícia aj pre Slovákov. V súčasnosti je najvýhodnejšie vyrobenú elektrickú energiu predáva do verejnej elektrickej siete a nenecháva si ju pre vlastnú spotrebu. V súčasnosti je energetická návratnosť fotovoltaických inštalácií približne 1 – 3 roky, pričom inštalácia zarobí na seba 8 – 16 krát viac energie, ako je potrebné na jej vybudovanie. Životnosť fotovoltaických článkov je približne 20 – 22 rokov, uvádza GENERM s.r.o.
Neustály rast cien fosílnych palív a z nich vyrábaného tepla či elektriny núti každého racionálne uvažujúceho človeka hľadať alternatívy k súčasným spôsobom prípravy tepla či teplej vody. A práve slnko ako nevyčerpateľný zdroj energie ponúka možnosť získať zdroj energie, za ktorý Vám nikto nepošle faktúru a ktorého využívanie nemá žiadny negatívny vplyv na životné prostredie. Ing. Igor Iliaš, Energetické centrum Bratislava
Podľa vyjadrenia generálneho riaditeľa sekcie pre energetiku ministerstva hospodárstva Jána Petroviča, štát nechce zakázať výstavbu slnečných elektrární, ale musí brať ohľad aj na bezpečnosť prenosovej sústavy. „Problémom je fakt, že investori obchádzali vydávanie osvedčení na výstavbu slnečných elektrární s výkonom nad 1MW tým, že projekt rozdelili na menšie projekty výstavby slnečných elektrární do 1MW“, uviedol Petrovič.
„V novele zákona o energetike nie sú pravidlá. Keďže nevieme, na základe čoho bude ministerstvo hospodárstva a Slovenská elektrizačná prenosová sústava regulova výstavbu, tak vždy budú podozrenia, že ty si mi bližší a ty dostaneš povolenie, a ty nie. Legislatíva by sa mala hlavne popasova s tým, aby sme nastavili jasné pravidlá,“ uviedol predseda Komisie pre energetiku Stanislav Janiš.
K téme
