solární

Do ulic po celém světě se už brzy možná dostanou takzvané solární elektromobily.

Na jejich vývoji totiž momentálně pracují ve společnosti Sono Motors, která by je svým zákazníkům chtěla dodávat už od příštího roku. Jde o jeden z prvních projektů osobních vozidel se solární soupravou na světě, od kterého si samotná firma slibuje velký úspěch. I proto před pár dny mnichovská firma představila definitivní podobu svého prvního vozidla.

Zakladatelé firmy Sono Motors pro zpravodajský portál Protocol uvedli, že jejich solární technologie může být využitelná téměř pro všechny typy dopravy. To znamená, že v případě úspěšného vývoje se s touto technologií bude pracovat třeba i v případě lodí, nákladních automobilů, nebo také u autobusů. Zatím se však věnují jen osobním automobilům.

V současné chvíli ale v podniku pracují na projektu osobního automobilu Sion. Má jít o poměrně jednoduše konstruovaný elektrický hatchback, který je oproti dnes již běžným elektromobilům v mnoha věcech jiný.

Auto na krátké vzdálenosti

Solární panely má totiž zabudované do karoserie vozu, a to ze všech strach. Díky těmto solárním panelům by vůz měl vyrábět vlastní elektřinu, a to podle zakladatelů může k běžné baterii přidat asi 240 kilometrů dojezdu za týden. Zakladatelé firmy Sono Motors by rádi, aby jejich model Sion byl v budoucnu plně soběstačným modelem pro cestování na krátké vzdálenosti.

Podle dostupných informací si model Sion momentálně předobjednalo už prvních devatenáct tisíc zákazníků. Během dubna podepsali zástupci společnosti Sono závaznou smlouvu s finským producentem Valmet Automotive, která se tak výroby tohoto modelu bude také účastnit. Výroba vozů by totiž měla probíhat právě v jejich továrnách.

Firma se v oblasti technologie chce hlavně soustředit na monokrystalické křemíkové články, které jsou chráněné dostatečnou vrstvou polymeru. Ty jsou zabudované do karoserie vozu.

Původně však představitelé tohoto projektu vsadili na těžké skleněné kryty, které oproti technologii monokrystalických křemíkových článků v sobě skrývaly řadu nedostatků. Mezi ty největší se řadila jejich křehkost. Polymer je totiž oproti tomu mnohem odolnější vůči rozbití a v případě nárazu je podle zakladatelů společnosti Sono Motors zajištěna dostatečná ochrana zabudovaných článků.

Solidní cena

Zákazníka by mohla oslovit i poměrně přijatelná cena, která se má pohybovat okolo hranice 25 tisíc euro, což je v přepočtu zhruba 600 tisíc korun. Oproti jiným podobným modelům je to o několik stovek tisíc korun méně. Maximálně má vůz dosahovat rychlosti 140 kilometrů v hodině a motor bude mít výkon zhruba 120 kW.

Potřebná baterie se bude nacházet v podlaze právě budovaného automobilu. Její kapacita bude 54 kW a její dobíjení bude možné také z běžně dostupné elektrické rozvodné sítě. V případě rychlodobíjecího stojanu bude tato baterie dobitá asi za 35 minut. Auto má měřit 447 centimetrů a zavazadlový prostor bude mít objem asi 650 litrů.

Firma tvrdí, že do budoucna se chce více zaměřovat hlavně na autobusovou dopravu, která je z jejich pohledu mnohem perspektivnější. Podnik chce už dnes fungující autobusy přizpůsobovat tak, aby na ně mohla potřebnou technologii instalovat.

Jejich technologie by se tak brzy mohla nacházet na jinak běžných autobusech, jež jsou poháněné třeba naftou. Solární panely mohou pomoci s generováním dostatku energie pro jejich chlazení, osvětlení nebo vytápění. Mají vést k pozitivním změnám ve vztahu k životnímu prostředí, neboť jejich cílem je i podstatné snížení spotřebované nafty na celosvětových silnicích.

Zájem roste

Válka na Ukrajině, která vedla mimo jiné k citelnému zdražení fosilních paliv, mění postupně vztah k solární energetice na mnoha úrovních. V České republice kupříkladu meziročně přibyl počet žádosti o dotace na střešní fotovoltaické elektrárny, který Ministerstvo životního prostředí během července evidovalo více než 35 tisíc. Celkově by tak v případě jejich využití mělo Ministerstvo životního prostředí za ně vyplatit asi 6,7 miliardy korun.

V Nové zelené úsporám je na nové fotovoltaiky vyčleněno deset miliard korun. Zatím není jasné, zda a jaký převis žádostí bude, ministerstvo je ale připravené podpořit všechny žadatele, kteří splní podmínky.

Kromě střešních fotovoltaik je velký zájem také o tepelná čerpadla. Ministerstvo životního prostředí zvýšilo v programu kotlíkových dotací pro nízkopříjmové domácnosti maximální příspěvek na tepelná čerpadla o 50 000 korun na 180 000 korun.

Podíl fotovoltaických a větrných elektráren na světové výrobě elektřiny překonal poprvé podíl jaderných zdrojů. A do budoucna to není vůbec rovný souboj.

Rok 2021 nebyl pro jadernou energii vůbec špatný, chtělo by se říci po zběžném pohledu do statistik (třeba známé energetické ročenky ropné společnosti BP). Výroba elektřiny z jádra vzrostla proti roku 2020 ze zhruba 2700 terawatthodin (TWh) na 2800 TWh. Pro srovnání, naše tuzemská spotřeba elektřiny byla v roce 2021 necelých 74 TWh, takže jaderné elektrárny vyrobily navíc elektřiny pro jeden a půl Česka.

Nárůst celosvětové výroby jaderných reaktorů o čtyři procenta byl největší od roku 2004. Na druhý pohled se ovšem ukazuje, že údaj je pouze dalším dokladem stagnace tohoto zdroje energie.

Za prvé nebyl nárůst kapacity vůbec rozprostřen rovnoměrně geograficky: největší měrou se na něm podíly přírůstky do čínské flotily jaderných elektráren. Čína je totiž jednou z mála zemí světa, která nové reaktory, v současné době už především vlastní provenience, dokáže stavět rychle, a tedy i dostatečně levně.

Za druhé nárůst v roce 2021 v podstatě pouze vyrovnal pokles předchozího roku. Před pandemií způsobené virem SARS-CoV-2 byla celková výroba elektřiny z jádra také jen těsně pro 2800 TWh. A tedy velmi blízko absolutního rekordu v roku 2006, kdy jaderné elektrárny vyrobily celkem 2803 TWh.

Roční výroba elektřiny z jaderných elektráren v porovnání se solárními a větrnými elektrárnami (data BP Statistical Review of World Energy)
Roční výroba elektřiny z jaderných elektráren v porovnání se solárními a větrnými elektrárnami v terrawatthodinách (data BP Statistical Review of World Energy)

Zatímco celková výroba jaderných elektráren od začátku 21. století víceméně stagnuje, fotovoltaické a větrné elektrárny na jeho začátku prakticky neexistovaly. V roce 2001 vyrobily celosvětově necelých 40 TWh elektrické energie.

V roce 2020 už výroba energie ze všech obnovitelných zdrojů, včetně tedy hydroelektráren, dohromady překonala veškerou výrobu energie z jádra. V roce 2021 už jádro překonaly jen „nové“ obnovitelné zdroje, tedy větrné a fotovoltaické elektrárny. Tyto dva zdroje samy o sobě získaly více než 10procentní podíl na celosvětové výrobě.

Důležitý je také trend. V roce 2019 dohromady „slunce a vítr“ v celosvětovém měřítku vyrobily 2125 TWh elektřiny. V roce 2020 2443 TWh. V roce 2021 už 2894 TWh. Ani pandemie jejich růst nijak nezastavila. Meziročně tedy jejich výroba roste ne o čtyři procenta, ale v posledních letech zhruba v rozmezí 15 až 20 procent.

Rychlý růst samozřejmě nemůže vydržet věčně, ale zatím nezpomaluje. Agentura Bloomberg v zimě odhadovala střední scénář celkového objemu nainstalovaných fotovoltaických elektráren pro rok 2022 na 228 GW. Hodnota by se měla nejspíše (na 95 procent) pohybovat v rozmezí 204-252 GW.

Odhad pochází přitom ještě z doby před ruskou invazí na Ukrajinu a následného zdražování energií, které obnovitelným zdrojům ve výsledku nepochybně pomůže. Dá se tedy očekávat, že celková instalovaná kapacita v letošním roce se bude pohybovat spíše v horní části rozmezí uváděného Bloombergem.

Chceme to rychle

I proto, že v současné krizové situaci (tedy z evropského hlediska, zbytek světa není až tak postižen) vynikne velká výhoda obnovitelných zdrojů: jednoduchost. Ani v projaderném Česku nikdo vážně nenavrhuje, abychom rychle postavili jadernou elektrárnu. Všichni velmi dobře víme, že něco takového je nesmysl. Ale zato žádostí o dotaci na fotovoltaiku se sešlo už za první polovinu roku více než za celý rok 2021.

Dotace je v tomto kontextu nepochybně důležité slovo – ale nejde jen o něj. Větrnou elektrárnu nelze postavit jen tak někde, třeba v Evropě už je omezení celá řada, ale pořád jde o projekt v měřítkách energetiky relativně jednoduchý. A žádný jiný zdroj elektřiny nejde postavit tak jednoduše jako solární výrobnu: „Fotovoltaika má hned několik výhod: technologie je poměrně levná a vyřízení žádosti pro zřízení fotovoltaické provozny je procesně jednoduché,“ řekl před časem pro Emovio mluvčí Komory OZE Martin Mikeska.

I větším výrobnám neklade jejich okolí až takový odpor jako jiným zdrojům, protože prostě tolik neruší: nekouří, nehlučí, nebudí v lidech strach. A pokud jsou panely na střeše, v podstatě nikdo ani protestovat nemůže.

Jaderná energetika naopak vždy čelila a stále čelí obtížím spojeným s negativním postojem části veřejnosti. Což pak výrazně zpomaluje plánování, povolování a vůbec narušuje časový harmonogram výstavby. Navíc jde o obří projekty, ve kterých se prostě chyby stávají. Zvláště pokud řada inženýrů a techniků nemá žádnou zkušenost, protože za posledních 30 let se s takovou zakázkou nemohli setkat.

Zastánci jaderné energetiky celkem logicky namítají, že kdyby byla společnost racionálnější, mohli bychom stavět jaderné elektrárny rychleji. Ale i někteří fanoušci jádra upozorňují, že toto zaklínání racionalitou samo o sobě je iracionální: lidé se totiž nerozhodují pouze racionálně. Někdy sice ano, ale velmi často ne. Přesvědčit je stojí čas, a úspěch není dopředu zaručen. Jádro nepochybně mělo svou příležitost a zatím zjevně neuspělo.

Autor těchto řádků je přesvědčen, že se to může ještě změnit. Jaderná energie má celou řadu výhod, včetně třeba možnosti výroba tepla. Ale zároveň je nutné si přiznat, že „konkurence“ v podobě obnovitelných zdrojů má své kvality. A závod je v tuto chvíli neuvěřitelně jednostranný.

Nezadržitelný vzestup Slunce

Nechejme chvíli stranou vítr a věnujme se chvíli elektřině ze Slunce (i když výroba  z větru je stále o něco vyšší). V průběhu letošního roku celosvětový instalovaný výkon solárních elektráren překročil hranici jednoho terawattu.

Zavádění rozsáhlé infrastruktury neprobíhá ze zřejmých důvodů takovým tempem jako zavádění digitálních technologií. Jakmile se však podaří dosáhnout určitého „kritického prahu“ v ceně a dostupnosti, mohou se poměrně složité a masivní systémy (plynovody, logistické kapacity) začít plánovat a stavět relativně snadno. A právě toho bychom mohli být svědky i v případě fotovoltaiky.

Jeden terawatt (TW) se rovná jednomu tisíci gigawattů (GW) a jeden gigawatt (nebo dva) je zhruba stejně jako větší uhelná nebo plynová elektrárna. Terawatt světového „solárního“ výkonu si nejde úplně představit jako tisíc „solárních elektráren“, protože za rok vyrobí méně (inu, Slunce pořád v noci nesvítí). Ale můžeme se je představit jako náhradu 200 elektráren na fosilní paliva, které už nikdo nepostaví.

V textu jsme hodně mluvili o rychlosti, tak dodejme ještě jeden údaj: před čtyřmi lety byla celková kapacity solárních elektráren zhruba poloviční, kolem 500 gigawattů. Mnozí už ví, že především ve slunných oblastech je fotovoltaika dnes nejlevnějším zdrojem elektřiny. Ale možná ještě někdy podceňujeme rychlost její růstu: za poslední čtyři roky přibylo zhruba 500 gigawattů instalovaného výkonu, letos může přibýt další 250 GW.

Agrofotovoltaická elektrána společnosti Next2sun (foto Next2Sun)
Agrofotovoltaická elektrána společnosti Next2sun (foto Next2Sun)

Vytrvalec bez pomoci

Co se týče jádra, nově se v roce 2021 do provozu dostalo osm bloků, které mají dohromady výkon zhruba 10 GW. Můžeme pro jednoduchost říci, že vyrobí zhruba pětkrát elektřiny než solární panely o stejné kapacitě (u nich hodně záleží na zeměpisné šířce).

To znamená, že pokud by měla letos jaderná energetika výrobní potenciál fotovoltaiky dohnat, muselo by do provozu být uvedeno zhruba 20 nových bloků. Ve skutečnosti to znovu zhruba polovina. Vzhledem k tomu, že minulém roce byla zahájena výstavba 11 nových bloků, je jasné, že nedochází k žádné velké „jaderné renesanci“.

Budoucnost jádra přitom není nutně úplně temná. Například Čína a Rusko dále rozvíjí své velké jaderné programy. K jádru se vrací také Jižní Korea a zřejmě i Francie, která se chce pokusit vybudovat novou flotilu jaderných reaktorů, aby si udržela statut nejčistší evropské energetiky.

Všechny tyto země ovšem naráží na jeden veliký problém: jaderné bloky nejde vyrábět tak snadno jako solární panely. Téměř nikde na světě dostatek zkušených inženýrů, plánovačů i stavařů – a pak jsou tu samozřejmě na začátku zmíněné otázky kolem přípravy a schvalování projektů.

Postavit továrnu na fotovoltaické panely sice není jednoduché, ale je to rozhodně jednodušší. Zvláště pokud vám stát (tedy čínský stát) podá velmi ochotně pomocnou ruku. A odborníků na výrobu polovodičů a průmyslové linky je k dispozici na trhu práce mnohem více než jaderných inženýrů.

Jaderná energetika je tak v ohromné nevýhodě. Díky svým technologickým přednostem sice nemusí být nutně „na odpis“, ale v příštích několika desetiletích jí nezbude zřejmě nic jiného než koukat na mladší konkurenci zezadu.

Jádro doslova zachraňuje životy

Navzdory všeobecnému přesvědčení hlavně v západních zemích jaderná energie ve své dosavadní historii jednoznačně zachraňovala lidské životy. Byť většina z nás má v živé paměti Černobyl a Fukušimu, fosilní paliva zabíjejí mnohem více lidí než jaderná energie.

Je to tak i pokud analýzy zahrnete obě zmíněné havárie. V případě Černobylu na základě odhadů WHO do statistiky zahrnuly 4 000 úmrtí. To zahrnuje úmrtí 31 osob v přímém důsledku katastrofy a osoby, u nichž se očekává, že zemřou později na rakovinu způsobenou ozářením.

V analýze je zahrnuto také 574 úmrtí ve Fukušimě, i když v tomto případě samotná radiace nikoho nezabila, byť cunami si v elektrárně dvě oběti vyžádala. V roce 2018 japonská vláda uznala, že rakovina plic jednoho bývalého zaměstnance byla následkem expozice během této události. (My dodejme, že přesný původ rakoviny nejde přímo prokázat, jde vždy pouze o pravděpodobnou příčinu. Rozhodnutí ovšem pomohlo pozůstalým, kteří tak získali nárok na finanční kompenzaci.) Z 574 úmrtí jich tedy 573 připadá na důsledky stresu z evakuace.

K počtu obětí dvou jaderných katastrof v historii je připočten i odhadu počet obětí při těžbě a zpracování uranu. I tak je jaderná energetika zjevně výrazně bezpečnějším zdrojem než fosilní paliva. Počet úmrtí na vyrobenou jednotku energie vychází 350krát nižší než u uhlí.

…a neohřívá planetu, byť si myslíme opak

Nejen, že je jaderná energetika považována za nebezpečnou, značná část veřejnosti ji také považuje za „špinavou“. To alespoň naznačují výsledky průzkumu provedeného na sklonku minulého roku společností YouGov.

Podle jeho výsledků se významná část obyvatel evropských zemí domnívá, že jaderná energie produkuje buď „středně“ nebo „velmi vysoké“ emise uhlíku (tedy oxidu uhličitého). Toto přesvědčení sdílelo s autory výzkumu 23 procent dotazovaných ve Švédsku, 30 v Německu, 38 v Itálii a dokonce 58 procent ve Španělsku. Stejné přesvědčení sdílí i jeden ze tří Američanů (36 %).

Tyto mylné představy o tom, že jaderná energie produkuje značné množství emisí uhlíku, mohou být příčinou, proč někteří jadernou energii odmítají. Podle výsledků průzkumu ve většině zemí platí, že čím menší roli chce člověk vidět jadernou energii v národním energetickém mixu, tím spíše si myslí, že produkuje v porovnání s ostatními energetickými zdroji střední nebo vyšší množství uhlíku.

Vnímání bezpečnosti jaderné energie se v jednotlivých zemích rovněž značně liší. Ve dvou severských zemích považuje jadernou energii za nebezpečnou mnohem méně lidí (25 % ve Švédsku a 29 % v Dánsku) než ve většině ostatních zemí (46-52 %). Výjimkou je Itálie, kde tuto technologii považuje za nebezpečnou 64 % dotázaných. Italové se v roce 1987 v referendu vyslovili pro postupné ukončení využívání jaderné energie, které bylo dokončeno v roce 1990.

Skutečnost je jiná. Jaderné elektrárny přímo při provozu oxidu uhličitý nevypouštějí. Zcela bezemisní ovšem také nejsou, protože při jejich výstavbě i provozu jsou ale zapotřebí vstupy, jejichž příprava k emisím vede – stejně jako prakticky každá lidská činnost.

Analýza francouzské firmy EDF – tedy ne úplně nezaujatého subjektu – dospěla k závěru, že většina emisí oxidu uhličitého připadá na stavbu a přípravu stavbu: 57 % všech emisí za život elektrárny. Na „provozní“ fázi pak připadá zhruba 28 %. Stavební práce zastupují 16 %, přičemž nejvíce se na nich podílí cement (6 %), nelegovaná ocel (3 %) a armovací ocel (2 %). Vyřazování z provozu představuje pouze 3% okrajový podíl ekvivalentu CO2.

V odhadech výše emisí na vyrobenou jednotku elektřiny jsou poměrně velké rozdíly. Obecně se ovšem udávají, že emise jaderných zdrojů jsou zhruba stejné jako u obnovitelných zdrojů elektřiny. Tedy velmi nízké. Řádově se pohybují od jednotek po nízké desítky gramů na vyrobenou kilowatthodinu (kWh). U uhlí je stejná hodnota zhruba kolem 1000 g/kWh, u zemního plynu kolem 500 g/kWh.

Žádostí o dotace na střešní fotovoltaické elektrárny letos opět výrazně meziročně přibylo. Ministerstvo životního prostředí (MŽP) již nyní eviduje 34 544 žádostí v celkovém objemu 6,7 miliardy korun. Počet zájemců už nyní tak přesahuje počet žadatelů za celý loňský rok.

Podle odhadů žádosti o dotace na solární elektrárny přesáhnou alokovanou částku v programu Nová zelená úsporám, ministerstvo je ale připravené finance doplnit z dalšího prostředku, konkrétně z tzv. Modernizačního fondu (o něm více dále v textu). Novinářům to ve Sněmovně řekla ministryně životního prostředí Anna Hubáčková (KDU-ČSL).

V Nové zelené úsporám je na nové fotovoltaiky vyčleněno deset miliard korun. Zatím není jasné, zda a jaký převis žádostí bude, ale ministerstvo je připravené podpořit všechny žadatele, kteří splní podmínky. Podle ministra práce a sociálních věcí Mariana Jurečky (KDU-ČSL) se nemůže stát, aby stát některé žadatele nebyl schopný uspokojit. Podle Hubáčkové se mohou některé žádosti proplatit až v příštím roce, pokud se budou stavět až příští rok. Zbylé chybějící finance je MŽP připraveno přesunout z Modernizačního fondu. Celkem 5680 žádostí je již proplacených.

Kromě střešních fotovoltaik je velký zájem také o tepelná čerpadla. Ministerstvo životního prostředí zvýšilo v programu kotlíkových dotací pro nízkopříjmové domácnosti maximální příspěvek na tepelná čerpadla o 50 tisíc korun na 180 tisíc korun. „Chtěla bych apelovat především na nízkopříjmové občany, aby tyto dotace využili,“ řekla Hubáčková.

Podle Hubáčkové mají nyní domácnosti využít všechny možností dotací k snížení energetické náročnosti svých domů. Novou možností je například Nová zelená úsporám Light, která cílí na jednoduchá řešení, například pouze výměnu oken nebo zateplení střechy. Výhodou podle ministryně je, že není potřeba tolik finančních prostředků.

Dotace na obnovitelné zdroje a případně zateplení budov je cestou v boji s energetickou krizí, zároveň se díky tomu sníží závislost na ruském plynu. Jurečka připomněl, že domácnosti také mohou žádat o příspěvek na bydlení. Žádost se od 1. července zjednodušila. Průměrná výše příspěvku činí 4084 korun, příjemců je každý měsíc asi 150 tisíc, dodal.

V České republice je zájem o domácí fotovoltaická řešení a menší závislost na dodávkách elektřiny od velkých distribučních společností stále větší. S větším podílem aktivních malých spotřebitelů ale čeká energetika obecně zatím příliš nepočítá. Legislativa se v tomto směru mění jen pomalu a distribuční společnosti a výrobci nové zdroje stále vnímají spíše jako konkurenci. Výkon domácích výroben je také fakticky omezen na 10 kilowattů.

K solárnímu boomu

I přes popularitu malé fotovoltaiky ovšem hlavní těžiště růstu kapacity obnovitelných zdrojů v Česku bude ve velkých fotovoltaických zdrojích. Do Česka totiž začíná proudit výrazně více peněz na využití v energetice, úsporách a obecně otázkách, které EU sdružuje do kolonky „ochrana klimatu“. Na tu má v období 2021-2027 směřovat téměř třetina evropského rozpočtu.

Peníze mohou evropské země čerpat skrze ,,klasické fondy“, na které jsou zvyklé i české regiony. Nově ale letos přibyl také Fond pro spravedlivou transformaci sloužící hlavně uhelným regionům. Jedna jejich část bude pocházet z krizového fondu EU v rámci takzvaného Národního fondu obnovy.

Klíčovou roli ovšem bude bude hrát takzvaný Modernizační fond. Ten by měl Česku přinést nejméně 150 miliard korun během příštích 10 let. Přesná částka se závisí na ceně prodaných povolenek, může se tedy ještě měnit . Pro financování fondu jsou celkově vyčleněna 2 % emisních povolenek v období 2021–2030. Každý stát má dále určený vlastní podíl z tohoto celku. Česko získá 15,6 % z vyčleněných povolenek, což je po Polsku druhý nejvyšší objem.

Cílem Modernizačního fondu je podpořit investice do modernizace energetických soustav a zlepšení energetické účinnosti. Fond je určen pouze pro Bulharsko, Česko, Estonsko, Chorvatsko, Litvu, Lotyšsko, Maďarsko, Polsko, Rumunsko a Slovensko. Fond bude podporovat projekty, které nám pomůžou splnit cíle pro snižování emisí skleníkových plynů, zvyšování energetické účinnosti a rozvoje obnovitelných zdrojů energie.

Bývalá vláda odhadovala, že tyto prostředky by mohly přispět k tomu, aby se do roku 2030 zvýšil instalovaný výkon fotovoltaických zdrojů ze současných zhruba 2,2 gigawattu na 7 až 14 gigawattů (GW). Podpora pro nové zdroje bude čistě investiční: dotace tedy půjdou pouze na samotnou stavbu, nikoliv na elektřinu v těchto zdrojích vyrobenou.

MŽP již v minulosti rozhodlo, že de facto výrazně podpoří velké hráče na trhu a většina (60 %) prostředků z tohoto programu má připadnout stávajícím energetickým společnostem, které mají povinnost nakupovat emisní povolenky – tzv. „subjekty 10c“. Zbytek (40 %) má být určen pro všechny ostatní subjekty a menší či začínající hráče na energetickém trhu.

V prvním kole podávání žádosti z těchto prostředků projevilo zájem o více než 3000 subjektů, které přihlásily více než 9000 projektů. Celková hodnota přihlášených projektů vysoko přesáhla odhadovanou výši prostředků ve fondu: činila více než bilion korun.

Podle výsledků premiérového kola výzev, které jako první zveřejnila nezisková organizace Frank Bold vyplývá, že stávající energetické firmy přihlásily mnohem méně projektů, než zbytek účastníků. Předregistrační výzvy pro obnovitelné zdroje se zúčastnilo 153 subjektů 10c, jiných subjektů bylo 2739. Podniky „10c“ firmy přitom přihlásily přihlásily 688 projektů (v průměru 4,5 projektů na jednoho žadatele) s celkovými náklady 120 mld. Kč. Ostatní účastníci přitom předložili 7 575 projektů (v průměru 2,8 na žadatele) s celkovými náklady 621 mld. Kč.

Slunce na prvním místě

Byť Česká republika rozhodně není nejslunečněnjším státem na světě, nová vlna „zeleného boomu“ bude jednoznačně především spojena s výrobou elektřiny za Slunce. Stavebně jednodušší zdroj elektřiny než fotovoltaika v současné době prostě neexistuje. „Fotovoltaika má hned několik výhod: technologie je poměrně levná a vyřízení žádosti pro zřízení fotovoltaické provozny je procesně jednoduché,“ řekl před časem pro Emovio mluvčí Komory OZE Martin Mikeska.

Stavba fotovoltaického zdroje je proti tomu podstatně jednodušší. Protože jde o zdroj méně rušivý, okolí neklade stavbě takový odpor. Vzhledem k tomu, že výrobny zabírající volnou půdu se v Česku v podstatě stavět nemohou, největší potenciál mají v blízké době zřejmě elektrárny na střechách průmyslových či jiných budov. Klad je i v tom, že jde o obor je poměrně etablovaný, byť se elektráren mnoho nestavělo.

Potenciál „solárů“ zohledňují i oficiální dokumenty. Například podle scénáře, s nímž pracuje tzv. „uhelná komise“, by u nás měla do roku 2033 stoupnout solární kapacita na 4,8 GW. Do roku 2038, kdy by Česko mělo skončit s těžbou a spalováním uhlí, by měla dosáhnout 5,9 GW.

Z ekonomického hlediska je v českých podmínkách pro provozovatele nejlepší, pokud se produkce zdroje spotřebuje přímo v místě výroby. Platby za elektřinu dodanou do sítě jsou v České republice nízké, nedá se také počítat s žádnou podporou za vyrobenou elektřinu v podobě nějakých speciálních tarifů či „zelených bonusů“.

Například potenciál malých vodních elektráren je z velké části vyčerpán. Dnešní instalovaný výkon 1093 MW se v příštích letech podle odhadů bude zvyšovat jen zhruba o 1 až 2 MW ročně. Jde tedy o zhruba o jednotky, maximálně nízké desítky instalací ročně. Pro představu, v roce 2020 byla loni v Česku uvedena do provozu jedna malá vodní elektrárna na horním toku Vltavy s instalovaným výkonem 240 kW.

Větrné elektrárny mají „na papíře“ podstatně větší potenciál, skutečnost je však zcela odlišná. V roce 2020 například nevznikla v Česku ani jedna jediná větrná elektrárna. Hlavní příčina je přitom v administrativě spojené se stavbou tohoto typu zdroje. „Příprava projektu větrné elektrárny trvá sedm let,“ uvádí na základě zkušeností členů komory Obnovitelných zdrojů (OZE) její mluvčí Martin Mikeska. Problémy bývají při schvalování projektů na nižších rozhodovacích úrovních, tedy na úrovni obcí a případně ještě krajů. Je to celkem pochopitelně dáno tím, že větrníky jsou doslova nepřehlédnutelné.

Využití biomasy, tedy například bioplynové stanice, má také svá jasné omezení. Biomasy prostě není dost na to, aby energetickému mixu dominovala. Může hrát zajímavou, ale spíše okrajovou roli. V příštích letech tak například téměř jistě uslyšíme více o biometanu.

V Německu v poslední době raketově roste počet nově dokončených rezidenčních budov, které jsou alespoň z části vytápěny díky obnovitelným zdrojům energie. V uplynulém roce se tak hodnota dostala už přes hranici sedmdesáti procent. V roce 2016 to však bylo ještě necelých 62 procent.

Mezi nejoblíbenější typy vytápění se v Německu podle posledních dostupných informací řadí hlavně tepelná čerpadla, solární kolektory nebo kamna na dřevo. Neméně oblíbené je ale také vytápění peletami, bioplyn nebo další biomasa. Informoval o tom Německý statistický úřad.

Častější využívání obnovitelných zdrojů energie v nových obytných budovách je ale zároveň i značně finančně náročné. Příkladem je situace z letošního dubna, kdy se dotační program s celkovou sumou okolo jedné miliardy euro podařilo německým spotřebitelům rozebrat jen během několika mála hodin.

Tepelná čerpadla používala v loňském roce téměř polovina nově dokončených rezidenčních budov. Klesá naopak popularita zemního plynu, a to z více než 51 procent v roce 2015 až na zhruba 34 procent v roce 2021.

Přesto se ale Německu nedaří dlouhodobě v oblasti vytápění splňovat stanovené klimatické cíle. Zavádění obnovitelných zdrojů energie tam nabírá značná zpoždění, na což ekologové čím dál častěji vehementně upozorňují.

V Portugalsku se ke spuštění připravuje zatím největší plovoucí elektrárna v Evropě.

Po hladině vodní nádrže Alqueva přepravovaly v posledních dnech remorkéry nezvyklý nápad: 12 tisíc solárních panelů o ploše odpovídající čtyřem fotbalovým hřištím. Lesklý ostrov vybudovala největší energetická společnost v zemi, EDP. Je jednou součástí plánu Portugalska snížit závislost na dovozu fosilních paliv, jejichž ceny po ruské invazi na Ukrajinu prudce vzrostly.

Miguel Patena, ředitel skupiny EDP odpovědný za solární projekt, pro agenturu Reuters uvedl, že elektřina vyrobená v plovoucím elektrárně s instalovaným výkonem 5 megawattů (MW) bude stát třetinu toho, co by při dnešních cenách stála elektřina vyrobené v plynové elektrárně.

Plánovaná roční výroba zařízení je zhruba 7,5 gigawatthodin (GWh) elektřiny. Doplňovat by je měly bateriové úložiště energie. „Tento projekt je největším plovoucím solárním parkem na vodní přehradě v Evropě, je to velmi dobré měřítko,“ řekl Patena.

Členka výkonné rady EDP Ana Paula Marques podle Reuters uvedla, že válka na Ukrajině jasně ukazuje nutnost přejít na obnovitelné zdroje energie. Řekla, že projekt Alqueva je součástí strategie EDP „do roku 2030 být stoprocentně zelený“, přičemž vodní elektrárny a další obnovitelné zdroje nyní představují 78 % z 25,6 GW instalovaného výkonu EDP.

Největší portugalská energetická společnost EDP se na rozšíření tohoto druhu obnovitelné energie připravovala již delší dobu. Vroce 2017 instalovala pilotní plovoucí solární elektrárnu na přehradě Alto Rabagao, aby technologii otestovala. Instalace s 840 panely nemá valný energetický smysl, jde pouze o experimentální zařízení. Jako první v Evropě testoval, jak se vodní a solární energie mohou vzájemně doplňovat.

V rámci rozšiřování svého „zeleného portfolia“ firma také již nyní plánuje rozšíření projektu Alqueva. V dubnu získala právo na výstavbu druhého plovoucího parku s instalovaným výkonem 70 MW.

Portugalsko, které je téměř celoročně zalité sluncem a omýváno Atlantským oceánem, je mnohými odborníky a analytiky v oblasti obnovitelných zdrojů energie považováno za ideální místo pro získávání energie z koktejlu přírodních zdrojů: slunce, větru a vody.

Solární parky a větrné turbíny se staly součástí portugalské krajiny již před lety, ale přestože přibližně 70 % vyrobené elektřiny pochází z obnovitelných zdrojů, země je stále závislá na dovozu fosilních paliv, aby uspokojila své energetické potřeby.

Proč na vodě?

Plovoucí „sluneční“ elektrárny mohou mít řadu různých výhod a přínosů v závislosti na místních podmínkách. Například v Japonsku, které je ve využívání „floatovoltaiky“ jedním z průkopníků, bývá hlavním smyslem pro využití těchto systémů nedostatek prostoru a snaha o co nejvyšší využití obnovitelných zdrojů místo drahých (dovážených) fosilních paliv.

I když v Evropě není o místo taková nouze jako v Japonsku, i na Starém kontinentu bychom jistě mohli ocenit elektrárny, které nezabírají půdu, a tedy nikomu nevadí (tedy téměř nikomu, někdo se určitě najde). I když vhodných vodních ploch není k dispozici neomezené množství, rozhodně ne dost na to, aby pokryly evropskou spotřebu elektřiny, podobné projekty by mohly být celkem přímočaře realizovatelné (jak je fotovoltaika obecně).

V teplejších a sušších částech světa může zase přesvědčit snížení odparu. Předběžné informace napovídají, že v takto suchých oblastech může instalace „floatovoltaiky“ (z anglického výrazu „floatovoltaics“, který vznikl složením slov float a photovoltaics) snížit výpar až o 90 %.

To je třeba případ jihozápadu Spojených států amerických, který se již  řadu let potýká s nedostatkem vody v přehradách a vodních nádržích. Podle amerických úřadů je jen na jezeře Lake Mead odpar zodpovědný za ztrátu zhruba 6 % ročního toku řeky Colorado (986 milionů m3 vody) a na jezeře Powell pak jde o více než 1 mld. m3 vody.

Podstatnou výhodou především právě pro teplejší místa světa s vysokým poměrem přímého slunečního svitu (třeba znovu jih USA) je i chladící efekt vody pod elektrárnou. Díky nižším teplotám a chlazení může plovoucí fotovoltaika během horkých dní vyrábět o něco více elektřiny než panely v běžných pozemních solárních parcích.

V tomto případě ovšem záleží do značné míry na konstrukci. Významnější by chladící efekt měl být u tenkých panelů, které voda logicky dokáže lépe ochladit. S tím počítá například společnost Ocean Sun, která postavila v Albánii svůj prototyp plovoucí solární elektrárny postavené na velmi tenké polymerové podložce.

Její plovoucí jednotka se sestává z 1 536 solárních panelů, které mají dohromady instalovaný výkon 0,5 MWp z plochy téměř 4 000 metrů čtverečních. Projekt využívá patentovanou membránovou technologii společnosti Ocean Sun. Solární moduly jsou namontovány na hydroelastických membránách, které údajně nabízejí proti jiným řešením výhody v ceně i výkonu.

Technologie je určena pouze pro relativně dobře chráněné a klidné vodní plochy, jako jsou jezera, fjordy ńebo vodní nádrže. Patentovaný systém se skládá z plovoucí platformy ve tvaru disku ukotvené ke dnu pomocí čtyř kotevních bodů a dvanácti lan. Design je do značné míry inspirován norskými zkušenostmi s aquakulturou, tedy velkochovem ryb v moři.

Každá jednotka se skládá z plovoucího prstence potaženého tenkou membránou z polyetylenu s vysokou hustotou (HDPE). Přestože je membrána silná jen několik milimetrů, snadno unese jak váhu solárních panelů, tak váhu personálu provádějícího instalaci nebo údržbu.

Plovoucí elektrárna na albánské přehradní nádrží Banja (foto Ocean Sun)
Plovoucí elektrárna na albánské přehradní nádrží Banja (foto Ocean Sun)

Díky tomu, že membrána je tak tenká, mohou být panely podle společnosti mohou účinně chladit od vody z vodní plochy pod nimi. To by logicky mělo zvyšovat účinnost panelů především v parných dnech. Šéf společnosti Ocean Sun neuvedl podrobnosti o chemickém složení použitého materiálu, který označil za umělý polymer.

Samotná výroba elektrické energie z těchto instalací může být také svým objemem zajímavá. Dle zprávy Environment 360 by pokrytí pouze 6 % plochy Lake Mead znamenalo dodatečných 3400 MW instalovaného výkonu. V ideálních podmínkách by tedy výkon této „doplňkové“ elektrárny byl vyšší než instalovaný výkon elektrárny na Hooverově přehradě (2074 MW) – která ovšem má samozřejmě tu výhodu, že její výrobu lze do značné míry řídit.

Velký projekt i v Česku

Stavba plovoucích fotovoltaických elektráren by se v brzké době měla rozběhnout i v Česku. Podle zprávy serveru Seznam Zprávy z loňského roku investici do velké elektrárny chystá například skupina Sev.en Energy miliardáře Pavla Tykače na jezeře Marcela na rekultivované výsypce poblíž dosud činného velkolomu ČSA.

Pilotní projekt pod názvem Life Watersolar připravila Sev.en Energy ve spolupráci s Univerzitou J. E. Purkyně a státním Palivovým kombinátem Ústí (PKÚ). Partneři jej představili koncem loňského roku během webináře Aliance pro energetickou soběstačnost.

Plovoucí elektrárna složená ze tří tisíc panelů bude doplněna výrobnou vodíku o výkonu 525 kW. Vodíkový elektrolyzér má sloužit ke zpracování solární elektřiny v době, kdy je jí při příznivých klimatických podmínkách na trhu přebytek a její cena klesá k nule.

Náklady na celý systém jsou podle mluvčí spočteny na 215 milionů korun, část by měla pokrýt dotace z evropského programu Life. Elektrárna má být hotova tak, aby od roku 2028 bylo možné zhodnotit zkušenosti z její výstavby a provozu. Sev.en chce výsledky zužitkovat v budoucích větších projektech.

Česko nemá takový potenciál jako některé jiné země, ale příležitosti jsou i tak zajímavé. Panely například mohou pokrýt jezera, která teprve mají vzniknout zatopením dnešních lomů ČSA, Vršany, Libouš a Bílina na Mostecku. Investoři zvažují tuto možnost také na odkalištích po OKD na Karvinsku.

Plovoucí elektrárnu chce na jezerech na severu Čech budovat i podnikatel Martin Hausenblas. „Plovoucí fotovoltaika je o 36 procent účinnější. Může to být cesta pro náš odklon od uhlí a cesta pro zelenou a perspektivní budoucnosti Ústeckého kraje,“ řekl pro Seznam Zprávy Martin Hausenblas s tím, že na projektu plovoucí fotovoltaiky spolupracuje ČVUT.

Podle studie společnosti Deloitte mohou mít čtyři budoucí podkrušnohorská jezera potenciál solárního výkonu celkem mezi 3,9 až 6,6 gigawattu (rozmezí je odrazem rozptylu mezi realistickým až maximalistickým scénářem). To by podle Deloitte znamenalo, že tyto plovoucí elektrárny vyrobí ročně 4 až 6,8 terawatthodin (TWh) elektřiny ročně. To odpovídá zhruba pěti až osmi procentům současné spotřeby (která do budoucna ovšem téměř určitě poroste i kvůli odklonu od ruských energií).

Zatím v malém

Zatím jsou všem české pokusy se „soláry na vodě“ pouze skromné. V malém měřítku ji zkouší elektrárenská společnost ČEZ na hladině přehrady Štěchovice. V rámci pilotního projektu se na těchto solárních panelech o celkovém výkonu 22 kWp, umístěných v horní nádrži tamní přečerpávací elektrárny, mají ověřit možnosti jejich případného nasazení v budoucích velkých solárních parcích.

Ne, že by ČEZ neměl s fotovoltaikou žádné zkušenosti, další – a s takovou nezvyklou technologií – bude určitě potřebovat. Firma má v plánu do roku 2030 vybudovat obnovitelné zdroje o výkonu až 6 GW, přičemž fotovoltaika má mít na hlavní podíl. Vzniknou na brownfieldech, na pozemcích bývalých dolů, na znehodnocených průmyslových plochách a na půdách nízkých bonit – a pokud štěchovický experiment skončí příznivě, tak dost možná i na vlně některé z přehrad, které ČEZu patří.

Plovoucí fotovoltaická elektrárna skupiny ČEZ na hladině štechovické nádrže (foto ČEZ)
Plovoucí fotovoltaická elektrárna skupiny ČEZ na hladině štechovické nádrže (foto ČEZ)

Během testů chtějí energetici v reálném prostředí zjistit, jak se budou chovat nosné plováky a solární panely v kombinaci s každodenním provozem přečerpávací elektrárny. Letos v létě by se pilotní instalace měla rozšířit do podoby regulérní elektrárny využívající energii ze slunečního záření o výkonu 100 kWp. Celkově by podle ČEZu mohla horní nádrž pojmout solární panely o výkonu až 2,5 MW.

„Skládačka“ ze čtyř řad monokrystalických fotovoltaických panelů vznikla díky spolupráci firem ČEZ Obnovitelné zdroje, PRODECO a vodních elektráren ČEZ. Takzvané stříšky s orientací východ-západ drží nad hladinou horní nádrže více než třicet vzduchem plněných plováků o nosnosti přes 6 tun. Proti rozmarům počasí a neustálému pohybu hladiny nádrže, kterou určuje provoz přečerpávací elektrárny, je celá konstrukce fixována pojezdovými ližinami připevněnými na stěny nádrže.

Zatímco dnes si představujeme elektrárny jako mohutné budovy s komíny či chladícím věžemi, naše děti si možná pod tímto výrazem spíše představí něco zcela jiného.

Energetický systém prakticky všech zemí světa prochází radikální změnou, jak se zvyšuje podíl obnovitelných zdrojů na úkor fosilních paliv. Zatímco v první dekádě roku 2000 došlo k obrovskému nárůstu výroby elektřiny ze zemního plynu a rok 2010 byl dekádou větrné a solární energie, první náznaky naznačují, že inovace v roce 2020 může být boomem „hybridních“ elektráren.

Typická hybridní elektrárna kombinuje výrobu elektřiny s bateriovým úložištěm na stejném místě. To často znamená solární nebo větrnou farmu spojenou s velkokapacitními bateriemi. Společná práce solárních panelů a bateriového úložiště může vyrábět obnovitelnou energii, když je sluneční energie během dne na vrcholu, a pak ji podle potřeby uvolňovat po západu slunce.

Pohled na připravované projekty v oblasti energetiky a skladování energie nabízí pohled na budoucnost hybridní energetiky. Například tým z Lawrence Berkeley National Laboratory spočítal, že o připojení k síti ve Spojených státech požádaly výrobní a bateriové projekty o celkovém výkonu 1 400 gigawattů. To je více, než kolik činí celkový výkon všech stávajících elektráren v USA dohromady. Největší skupinu nyní tvoří solární projekty a více než třetina těchto projektů je takzvaně „hybridních“: to jednoduše znamená, že zahrnují jak výrobny energie (solární články) a bateriové úložiště.

„Hybridní“ elektrárny nabízejí řadu výhod, zároveň ovšem samozřejmě jejich existence vyvolávají otázku, jak by měla elektrická síť fungovat, a jak bychom ji měli provozovat.

Proč jsou hybridy populární

S rozvojem větrné a solární energie začínají mít tyto technologie velký vliv na rozvodnou síť. Zajímavý je americký příklad, protože zahrnuje celou řadu různých trhů s různými podmínkami a politickými tlaky, a přitom společným rámcem. V pevně demokratické Kalifornii již solární energie má více než 25procentní podíl na roční výroby elektřiny a její podíl se rychle zvyšuje i v dalších státech, jako je Texas, Florida a Georgia. Ve státech „větrného pásu“, od Dakoty po Texas, došlo k masivnímu rozšíření větrných turbín, přičemž Iowa nyní získává většinu své energie z větru.

Tento vysoký podíl obnovitelné energie vyvolává otázku: Jak integrovat obnovitelné zdroje, které v průběhu dne vyrábějí velké, ale proměnlivé množství energie? Zde přichází na řadu skladování. Ceny lithium-iontových baterií v posledních letech rychle klesly, protože se zvýšila jejich výroba pro trh s elektromobily. I když existují obavy z budoucích problémů v dodavatelském řetězci, konstrukce baterií se bude pravděpodobně také vyvíjet.

Kombinace solární energie a baterií umožňuje provozovatelům hybridních elektráren dodávat energii ve špičce, tedy v „nejdražších“ hodinách, kdy je poptávka nejsilnější. To může být například v letních odpoledních hodinách a večer, kdy klimatizace běží na plné obrátky. Baterie také pomáhají vyrovnávat výrobu z větrné a solární energie, „vyhladit“ špičky poptávky a ukládají přebytečnou energii, která se jinak nevyrobila, či by se případně bez užitku vypouštěla do země.

Jaká je situace? Na konci roku 2020 bylo v USA v provozu 73 solárních a 16 větrných hybridních projektů. Jejich celkový maximální výkon je zhruba 2,5 gigawattů, maximální výkon baterií je zhruba 0,45 gigawattů (tedy 450 MW, což je výkon několika uhelných bloků).

Ovšem trh s těmito elektrárnami v posledních letech doslova explodoval, a počet podaných žádostí prudce roste. Do konce roku 2021 požádalo o schválení připojení k síti více než 675 gigawattů navrhovaných solárních elektráren, přičemž více než třetina z nich byla spojena s úložištěm. „Ve froně“ bylo pak dalších 247 gigawattů výkonu ve větrných elektrárnách. Z nich zhruba 19 gigawattů, tedy asi 8 % z nich, bylo hybridních.

Žádost o připojení je samozřejmě pouze jedním z kroků při vývoji elektrárny. Developer potřebuje také dohody o pozemcích a komunitách, smlouvu o prodeji, financování a povolení. V praxi to znamená, že do komerčního provozu se v USA v letech 2010-2016 dostala pouze přibližně jedna ze čtyř nových elektráren, která si požádala žádost o připojení. Jak ovšem vidno, zájem o hybridní elektrárny velmi silně roste.

Interpretaci situace poněkud komplikuje skutečnost, že v některých amerických státech, jako je Kalifornie, jsou baterie pro nové solární developery v podstatě nebyztností. Vzhledem k tomu, že solární energie velmi často tvoří většinu ten den vyrobené energie, budování pouze dalších solárních panelů nedává velký obchodní smysl. V současné době je tak 95 % všech navrhovaných velkých plánovaných solárních projektů ve frontě v Kalifornii vybaveno bateriemi.

Otázky do budoucna

Když odborníci z Berkley analyzovali tržní data, své závěry shrnuli do deseti jednoduchých bodů:

Investice do baterií se v mnoha oblastech Spojených států dnes již vyplatí. Autoři analýzy dospěli k názoru, že přidání baterií do solární elektrárny sice zvyšuje cenu, ale zároveň zvyšuje hodnotu vyráběné energie. Umístění výroby a skladování na stejném místě může přinést výhody v podobě daňových úlev, úspory stavebních nákladů a provozní flexibility. Při pohledu na potenciál příjmů v posledních letech a s pomocí federálních daňových úlev se zdá, že přidaná hodnota ospravedlňuje vyšší cenu.

Společné umístění znamená také kompromisy. Větrná a solární energie se nejlépe uplatní tam, kde jsou větrné a solární zdroje nejsilnější, ale baterie poskytují největší hodnotu tam, kde mohou přinést největší výhody pro síť, například vyrovnávání špiček ve spotřebě. To znamená, že při výběr nejlepšího umístění s nejvyšší hodnotou je v řadě případů nezbytně kompromisem mezi dvěma odlišnými požadavky. Federální daňové úlevy, na které investoři mohou dosáhnout pouze v případě, že budují baterie společně se solárními panely, mohou v některých případech vést k neoptimálním rozhodnutím.

Neexistuje jediná nejlepší kombinace, tedy třeba nejlepší poměr výkonu panelů ke kapacitě, či výkonu baterie. Hodnota hybridní elektrárny je částečně určena konfigurací zařízení. Větší baterie určuje, jak dlouho do večera může elektrárna dodávat energii. Hodnota noční energie však závisí na místních tržních podmínkách, které se v průběhu roku mění.

Pravidla trhu s elektřinou se musí vyvíjet. Hybridy se mohou účastnit trhu s elektřinou jako jedna jednotka nebo jako samostatné subjekty, přičemž solární výrobna a bateriové úložiště se na trhu pohybují a jednají nezávisle na sobě. Hybridy mohou být také buď prodejci, nebo odběrateli energie, případně obojí. To může být komplikované. Pravidla pro účast hybridů na trhu se stále vyvíjejí a provozovatelé elektráren mohou experimentovat s tím, jak své služby prodávají.

Malé hybridy vytvářejí nové příležitosti. Hybridní elektrárny mohou být také malé, například solární a bateriové v domácnosti nebo podniku. Takové hybridy se na Havaji staly standardem, protože solární energie nasycuje rozvodnou síť. V Kalifornii se zase odběratelé potýkají s častými odstávkami energie během období zvýšeného rizika lesních požárů – některá velkokapacitní vedení se totiž vypínají v rámci prevence požárů. Stále není jasné, jak by tyto hybridy „za elektroměrem“ měly být oceňovány, a jak mohou přispět k provozu sítě.

Hybridy jsou teprve na začátku své cesty, jejich vývoj ještě zdaleka není u konce. Jejich podobu bude ještě měnit další technologických vývoj, výsledky praktického experimentování. Přesto se zdá stále jasnější, že elektrárny budoucnosti budou „pod obojí“.

Netradiční řešení nebo nesmysl?

„Hybridní“ elektrárny kombinující obnovitelné zdroje energie s bateriemi lze dnes považovat v podstatě za nepříliš inovativní koncept. Rozhodně v jejich případě lze ještě leccos zlepšovat, ovšem samotná technologie staví na metodách, které v praxi používají už desetiletí. V bouřlivé době se ovšem řada firem či výzkumných týmů pokouší trh a investory přesvědčit, že je čas na mnohem nezvyklejší řešení.

Objevuje se tak celá řada řešení, které mají někdy zajímavý potenciál, ve většině případů ovšem nejspíše skončí ve slepé uličce. Izraelský kibuc Yahel nedaleko Rudého moře používá k levnému ukládání sluneční energie vzduchové baterie. Technologie dostala chytlavý marketingový název AirBattery. Přebytečná energie ze solárních panelů vyrábí přes den páru, jež se ukládá v podzemních nádržích a po západu slunce pohání turbíny, které vyrábějí elektřinu.

Relativně tenkou ocelovou nádrž se speciálním polymerovým obložením lze umístit přímo u zdroje energie, a tím pádem za nižší cenu. AirBattery dosahují oproti lithium-iontovým bateriím sice jen 80procentní účinnosti, která ale vlivem jejich stárnutí neklesá.

Klesat by naopak s rozšiřováním výroby měla cena, která je už dnes s fotovoltaikou srovnatelná. Společnost Augwind Energy, která technologii AirBattery rozvíjí, získala od investorů 60 milionů USD a během několika příštích let chce nainstalovat tisíce MWh kapacity.

Několik firem, například americký start-up Ubiquitous Energy, chce opatřit okna mrakodrapů fólií, která obsahuje průhlednou fotovoltaiku. Povlak má tloušťku několika nanometrů, vyrobenou elektřinu odvádí systém drobných drátků. Solární okna chce firma s tržbami přes tři miliardy amerických dolarů, která se zabývá aplikacemi ve spotřební elektronice, automobilech a zemědělství, začít ve velkém vyrábět do konce roku 2023.

Cena takto upraveného skla by měla být údajně zhruba o třetinu vyšší než v případě běžného skla a energetická účinnost nižší než u tradičních solárních panelů. Firma ale přesto věří v jeho masivní rozšíření a do roku 2050 chce mít celosvětově nainstalovaných 100 milionů čtverečních metrů solárního okenního skla.

Britský gigant BP hodlá využít městské budovy jako „virtuální elektrárny“ (což je další velký trend na energetickém trhu). Ve spojení s americkou technologickou společností Blueprint Power chce majitelům komerčních budov umožnit, aby prodávali přebytečnou energii uloženou v bateriích nebo vyrobenou na střechách pomocí solárních panelů a vytvářet virtuální elektrárny s vysokým výkonem i flexibilitou.

Blueprint Power už spolupracuje s pěti největšími newyorskými vlastníky komerčních nemovitostí, kteří disponují asi 10 miliony čtverečních metrů zastavěné plochy a již dnes generují 13 MW obnovitelné energie. Do konce roku 2022 by BP chtěla disponibilní výkon téměř ztrojnásobit na 36 MW. Demonstrační projekt v městské čtvrti Queens v New Yorku, jehož součástí bude i 150 nabíjecích stanic pro elektromobily, má i významný ekologický rozměr. S provozem městských a komerčních nemovitostí je totiž spojeno až 28 % celosvětových ročních emisí skleníkových plynů.

„Virtuální elektrárny“ se na rozdíl od jiných příkladů v tomto krátkém, nereprezentativním výčtu nepochybně ještě dočkají dalšího rozšíření. Podobné systémy nabízí vícero firem, za všechny jmenuje například Siemens.

To nápad společnosti DST Innovation z Walesu to bude mít s větším rozšířením těžší. Tato společnost připravuje výstavbu celého „zeleného města“, jehož součástí bude kromě solárních elektráren i přílivová elektrárny v Bristolském zálivu u Swansea ve Velké Británii.

Mezinárodní konsorcium vedené zmíněnou DST Innovations hodlá údajně investovat 2,2 miliardy amerických dolarů (cca 50 miliard korun) do stavby energeticky plně autonomního města nazvaného Blue Eden. Součástí jeho infrastruktury by údajně měla být přílivová elektrárna využívající mořských proudů. Její výkon by měl dosáhnout až 320 MW.

Ve městě by měl stát mimo jiné i závod na výrobu high-tech baterií, plovoucí solární elektrárna s plochou 72 tisíc metrů čtverečních a datové centrum o rozloze 94 tisíc metrů čtverečních. V plánu je výstavba výzkumného centra pro oceány a změnu klimatu a přibližně 150 ekologických domů ukotvených ve vodě. První práce na výstavbě Blue Eden mají odstartovat začátkem roku 2023, tak brzy uvidíme, jak moc se velkolepé sliby podaří ve skutečnosti naplnit.

Celosvětová roční spotřeba energie by podle vědeckých odhadů měla do roku 2040 dosáhnout 21 TWr (terawattroků). To by znamenalo nárůst o 130 procent oproti spotřebě v roce 2019. I s ohledem na současnou krajně nejistou energetickou situaci proto značná část odborné i laické veřejnosti upíná pozornost k solární energetice.

Podle některých odhadů Země ročně přijme zhruba 2,3 × 104 TWr solární energie, takže k uspokojení současných celoročních globálních energetických požadavků by stačilo zachytávat veškeré dopadající sluneční světlo po dobu pouhých 7 hodin. To je samozřejmě nedosažitelný ideál. Současná realita je taková, že fotovoltaické články dokážou přeměňovat sluneční energii na elektrickou s maximální účinností kolem 30 procent, takže většina solární energie se nejenže ztrácí v podobě tepla, ale přispívá také ke zhoršení výkonu článků. Navíc fotovoltaické články fungují pouze přes den. Existují již sice i projekty tzv. koncentračních solárních elektráren, které dokážou vyrábět energii i po západu slunce, tato zařízení jsou však konstrukčně velmi náročná (jejich součástí je soustava obrovských zrcadel, která koncentrují sluneční paprsky do teplonosného média, kterým jsou obvykle roztavené soli či syntetické oleje) a zaberou poměrně dost místa.

Mezinárodní tým vědců ze Švédska, Číny a Španělska nyní představil koncept, který by podle jejich přesvědčení měl fotovoltaiku posunout opět o kousek vpřed. Výsledkem jejich výzkumu a vývoje je kompaktní zařízení na bázi čipu, které umožňuje přímé skladování solární energie, již lze následně řízeně uvolňovat ve formě tepla a přeměňovat na elektrickou energii.

Elektřina třeba až za 18 let

První zárodky tohoto konceptu představil tým vědců ze švédské univerzity Chalmers tekniska högskola již v roce 2017. Vědci tehdy dokázali vyvinout novou technologii pro ukládání sluneční energie na bázi speciální kapaliny. Nyní se týmu podařilo připojit tento systém k ultratenkému termoelektrickému generátoru. Vizí vědců je pokračovat ve vývoji směrem k něčemu, co nazývají samonabíjecí elektronika. Taková zařízení by se podle vědců měla být schopna nabíjet solární energií zcela autonomně podle aktuální potřeby.

Švédy vyvinutá technologie ukládání sluneční energie, označovaná jako molekulární solární termální systém (Molecular Solar Thermal – MOST), se opírá o speciálně navrženou molekulu skládající se z atomů uhlíku, vodíku a dusíku. Když přijde tato molekula do kontaktu se slunečním světlem, atomy v molekule se přeskupí a vznikne energeticky bohatý izomer, který lze konzervovat v kapalné formě.

Předností tohoto systému je, že zachycená energie může být v kapalném stavu uložena až po dobu 18 let. K jejímu opětovnému uvolnění slouží speciálně navržený katalyzátor. Ten vrátí molekulu do jejího původního tvaru, při čemž se uvolní energie ve formě tepla. A právě v této fázi výzkumu tým Chalmers tekniska högskola navázal spolupráci s vědci Šanghajské dopravní univerzity. Výsledkem jejich kooperace je kompaktní termoelektrický generátor umožňující přeměnu získaného tepla na elektřinu. O nejnovějších výsledcích spolupráce vědci informovali minulý měsíc v Cell Report Physical Science.   

„Generátor je ultratenký čip, který by mohl být integrován do spotřební elektroniky, jako jsou sluchátka, chytré hodinky či mobilní telefony,“ je přesvědčen Zhihang Wang, který se na projektu podílí. „Zatím jsme sice takto vyrobili jen malé množství elektřiny, ale výsledky výzkumu ukazují, že tento koncept skutečně funguje. Vypadá to velmi slibně,“ dodává.

Malý výkon, ale funguje to

V současné době výkon generátoru údajně dosahuje 0,1 nW, což opravdu není mnoho, vědci však spatřují v technologii MOST velký potenciál, který by mohl řešit z podstaty věci přetržitý charakter solární energetiky tím, že takto vzniklou energii dokáže dlouhodobě ukládat.

„Toto je radikálně nový způsob výroby elektřiny ze sluneční energie,“ řekl vedoucí výzkumu Kasper Moth-Poulsen, který je také profesorem na katedře chemie a chemického inženýrství v Chalmers. „Umožňuje nám využít solární energii k výrobě elektřiny bez ohledu na počasí, denní dobu, roční období nebo zeměpisnou polohu. Je to uzavřený systém, který může fungovat, aniž způsobí emise oxidu uhličitého,“ upřesnil.

Vědci se nyní, poté co se jim podařilo prokázat, že výroba elektřiny je tímto způsobem možná, hodlají zaměřit na zlepšení výkonu tohoto energetického zdroje a zároveň začít připravovat i cenově dostupná komerční řešení, která by mohla sloužit, jak již bylo uvedeno, například k nabíjení běžné spotřební elektroniky nebo k vytápění domácností.

„Společně s různými výzkumnými skupinami zahrnutými do projektu nyní pracujeme na zefektivnění systému. Je třeba zvýšit množství elektřiny a tepla, které dokáže vyprodukovat. I když je energetický systém založen na jednoduchých základních materiálech, je třeba jej upravit tak, aby byl dostatečně nákladově efektivní a bylo možné jej vyrábět v širším měřítku,“ dodal Kasper Moth-Poulsen.

K tomu, aby solární panely podávaly optimální výkon, musí být jejich povrch co nejčistší. Je však více než jasné, že prostředí, v němž jsou panely umístěny, obvykle způsobí, že se jejich povrch dříve či později pokryje prachem, pyly a dalšími drobnými nečistotami. Pokud se jedná jen o jednotky panelů, je čištění snadné, stačí trochu vody, čisticí prostředek a mop, a za malou chvíli je hotovo. Jde-li však o elektrárnu čítající desítky či stovky panelů, je již věc podstatně složitější. V takovém případě lze použít vodní vysokotlaké čištění, což však již může být poměrně náročné na vodní zdroj. Američtí vědci nyní přišli s čisticí metodou, která vodu vůbec nevyžaduje, panely totiž čistí statická elektřina. Tento způsob by podle expertů měl být velmi efektivní a především ekologičtější.

Obvykle se údržba povrchu solárních panelů provádí vodou, přičemž mytí musí být velmi šetrné, aby nedošlo k poškrábání povrchů, které by mohlo mít negativní vliv na jejich výkon. Toto čištění je nezbytné pro zajištění maximálního příjmu slunečních paprsků články, proto by se mělo provádět pravidelně, alespoň dvakrát ročně – samozřejmě i s ohledem na míru děšťových či sněhových srážek, které mohou s čištěním do jisté míry pomoci. Používání vody ve velkém množství k provádění této údržby však představuje problém, zejména v pouštních či polopouštních oblastech. Tam se také nacházejí v současnosti největší fotovoltaické elektrárny – v Indii, Číně, Spojených arabských emirátech či USA – a právě tam se do budoucna počítá s jejich největší expanzí. Platí to ale v podstatě zcela obecně, protože spotřeba vody při čištění je v každém případě značná. Vědci odhadují, že množství vody , které se na celém světě ročně spotřebuje k čištění fotovoltaiky, by jako pitná voda vystačilo na rok dvěma milionům lidí.

Velké ztráty

Čištění panelů bez vody a současně i bez poškození jejich povrchu poškrábáním je tedy již delší čas poměrně naléhavým úkolem. V nedávné době se však tohoto úkolu chopil tým amerických vědců z Massachusetts Institute of Technology (MIT) a podařilo se jim vyvinout metodu, která se jeví být slibnou. Vědci nejprve zkoumali, jakým způsobem znečištění snižuje účinnost panelů. Zjistili, že nahromadění pěti miligramů prachu na centimetr čtvereční způsobuje padesátiprocentní ztrátu produkce panelů, takže jejich kvalitní očista je opravdu potřeba. Dokonce i pouhé jednoprocentní snížení výkonu 150megawattové solární elektrárny by mohlo mít za následek roční ztrátu až 200 000 amerických dolarů. Celosvětově by pak snížení výkonu solárních elektráren o tři až čtyři procenta znamenalo ztrátu mezi 3,3 a 5,5 miliardy amerických dolarů.

Vědci z MIT šli na věc přes elektrostatickou elektřinu. Pokusy vyvinout způsoby řešení na bázi elektrostatického nábojeV minulosti se objevily . Jejich podstatou byla vrstva nazývaná elektrodynamické síto. To však může propouštět vlhkost a způsobit tak selhání systému. V prostředí, jaké panuje například na Marsu, může toto řešení posloužit dobře, ale na Zemi, dokonce i na poušti, se mohou vyskytnout vážné problémy.Tým MIT využívá elektrostatiky poněkud jinak než jeho předchůdci. Čisticí systém tvoří elektroda, kterou může být zcela jednoduchá kovová tyč, která se posouvá přes panel a vytváří elektrické pole, které prachovým částicím dodává elektrický náboj. Vědci pak nastavili velikost napětí právě tak, aby elektrostatická síla působící v tomto poli na prachové částice byla větší než gravitační a adhezní síly a dokázala je tak „odlepit“ od povrchu solárního panelu.

Experimenty se speciálně připravenými laboratorními vzorky prachu obsahujícími zrnka různých velikostí prokázaly, že proces na testovacím zařízení funguje velmi efektivně. Ukázalo se, že vlhkost vzduchu způsobila, že se částice pokryly tenkou vrstvou vody, což se ukázalo být klíčovým faktorem. „Prováděli jsme experimenty při různých vlhkostech – od 5 do 95 procent – a zjistili jsme, že pokud je vlhkost okolního prostředí vyšší než 30 procent, můžete z povrchu panelů odstranit téměř všechny částice,“ říká Sreedath Panat, který se na vývoji čisticího zařízení podílel. Podle Panata navíc nový čisticí mechanismus na rozdíl od některých předchozích pokusů funguje i při velmi vysoké vlhkosti, například až 95 procent, a bez časového omezení.

Vědci předpokládají, že provoz zařízení bude v běžné praxi fungovat automaticky, případně jej bude možné i ovládat na dálku, tak aby jeho nasazení v rozsahu standardních solárních elektráren bylo co nejefektivnější.

Znepokojující vodní stopa

Výsledky tohoto výzkumu byly zveřejněny v časopise Science Advance a podle odborníků by mohly ročně po celém světě ušetřit miliony litrů vody. Než však bude moci být tato slibná inovace používána ve velkém měřítku, bude muset být ještě lépe „odladěna“, upozorňují vědci z MIT.

„Vodní stopa solárního průmyslu je dnes ohromná,“ upozorňuje Kripa Varanasi, jeden z členů výzkumného týmu MIT. A tato stopa se podle něj bude nadále zvětšovat, protože solární instalace budou v příštích letech celosvětově velmi rychle expandovat. „Solární průmysl proto musí postupovat velmi obezřetně a s rozmyslem, aby se to, co nabízí, opravdu mohlo označovat jako udržitelné řešení,“ uzavírá Kripa Varanasi.

Ministerstvo životního prostředí rozhodlo o udělení finanční podpory prvním pěti desítkám projektů větších solárních elektráren. Finance poplynou z Modernizačního fondu, který bude v oblasti zvyšování podílu čisté elektřiny podporovat nepalivové zdroje, typicky právě fotovoltaické elektrárny na střechách i neúrodných půdách, větrné elektrárny nebo malé vodní elektrárny.

Modernizační fond je nástrojem, který definuje evropská legislativa jako nástroj k dekarbonizaci. Prostředky čerpá z monetizace dvou procent celkového počtu emisních povolenek na období 2021–2030, 50 procent získává z tzv. solidárních povolenek a zároveň z derogace povolenek. Pro Českou republiku bude při současných cenách emisních povolenek dostupná částka přibližně 120 až 150 miliard Kč. Z fondu bude možné čerpat následujících 10 let.

„Pokud chceme Česko zbavit závislosti na spalování uhlí, potřebujeme restartovat rozvoj obnovitelných zdrojů energie. Posvěcení prvních projektů podpořených v Modernizačním fondu je nejzásadnějším impulsem pro dekarbonizaci domácí energetiky za poslední roky. Právě solární energetika je klíčem k zajištění levné a čisté energie do budoucna. Přínosem je nyní i fakt, že za energii slunce nemusíme posílat peníze do Ruska,“ komentoval krok ministerstva Martin Sedlák, programový ředitel Svazu moderní energetiky.

Budování fotovoltaických elektráren na brownfieldech, výsypkách nebo plochách bývalých dolů je nejdostupnějším řešením pro naplnění klimatických závazků České republiky. Potvrzují to i nedávno provedené kalkulace společnosti Deloitte. Svaz moderní energetiky v minulosti upozornil na to, že rozvoj solární energetiky by Česku přinesl potřebný impuls v rámci restartu ekonomiky. Podle studie, kterou zpracovali konzultanti společnosti Deloitte pro Svaz moderní energetiky, lze v Česku vybudovat až 7 500 megawattů nových solárních elektráren do roku 2030. Zároveň by zvýšení podílu obnovitelných zdrojů v elektroenergetice přineslo až 33 000 pracovních míst a růst HDP až o 7 procent.

Svaz moderní energetiky současně upozorňuje, že vláda Petra Fialy může dát ještě silnější impuls pro rozvoj obnovitelných zdrojů, a to zařazením fotovoltaiky také mezi zdroje, které se budou moci ucházet o provozní podporu v tzv. aukcích. Ty nyní připravuje Ministerstvo průmyslu a obchodu, avšak právě pro solární elektrárny navrhuje na příští roky čistou nulu. Aukční podpora je přitom model podpory úspěšně vyzkoušený v zahraniční. Využívají jej na podporu fotovoltaiky například v Německu, Polsku nebo Maďarsku.

V Česku v loňském roce opět meziročně přibylo fotovoltaických řešení na střechách hal a v průmyslových areálech, zájem o energii ze slunce potvrzují i firmy na Slovensku. V souvislosti s výrazným růstem cen energií v loňském roce se potvrzuje, že alternativní zdroj energie může být pro podniky zdrojem významných úspor. Posilování tohoto trendu v následujících letech nahrává i modernizace distribučních soustav. Zvýšením jejich kapacity a zaváděním inteligentního řízení bude možné do sítě zapojovat více menších výrobců elektrické energie, než je tomu v současnosti.

Zájem firem o energii ze slunce potvrzují aktuální data Solární asociace. Podle nich v roce 2021 v Česku na střechách firem a komerčních objektů přibylo téměř 400 fotovoltaických instalací s celkovým výkonem 19,2 MWh. Ve srovnání s rokem 2020 se sice jednalo o sedmdesátiprocentní pokles v počtu instalací, Solární asociace jej ovšem vysvětluje složitou administrativou a zdlouhavou realizací projektů.

„Firmy se začínají o fotovoltaiku ke snížení nákladů provozu zajímat čím dál více. Fotovoltaika má výhodu, že si investor může spočítat předem, kolik ho bude elektřina z ní stát. Dá se tedy říct, že je třeba pro finanční ředitele velice výhodným nástrojem, jak naplánovat výdaje. V kombinaci s akumulací energie může kromě toho zabránit mikrovýpadkům a dalším nepříjemným jevům,“ popisuje výkonný ředitel Solární asociace Jan Krčmář. V důsledku skokového nárůstu cen elektřiny tak podle něj zažíváme boom střešních instalací.

Nárůst hlásí i Slovensko

Podobně jako v Česku se o fotovoltaická řešení zajímají i firmy na sousedním Slovensku. „Naši členové mají zájem o zavádění fotovoltaiky v rámci svých areálů, a to hlavně formou instalací na střechách průmyslových hal. Vícero našich členů už fotovoltaiku instalovanou má. Současné ceny elektřiny jen potvrdily správnost rozhodnutí z minulosti,“ uvádí Tibor Gregor, výkonný ředitel sdružení Klub 500, který sdružuje slovenské podniky s více než pěti sty zaměstnanci.

Výraznější zapojení výroby energie z obnovitelných zdrojů v rámci firemních areálů by měly v dalších letech podpořit národní plány obnovy, které se jak v Česku, tak i na Slovensku soustředí právě i na podporu fotovoltaiky. K vyšší penetraci OZE pak přispěje také modernizace samotných distribučních soustav.

„Modernizace distribučních soustav na takzvané Smart Grids je pro větší zapojení decentralizovaných zdrojů energie – mezi něž se fotovoltaická řešení v rámci podniků řadí – nezbytná. Česko a Slovensko sice historicky mají ve srovnání s mnoha jinými evropskými zeměmi poměrně robustní síť a provozovatelé soustav se na větší decentralizaci v posledních letech připravovali, i tak před námi stále stojí výzva zajištění stabilní a bezpečné distribuční sítě i do budoucnosti,“ vysvětluje Miroslav Kopt, vedoucí útvaru Strategických projektů EG.D.

Modernizované distribuční soustavy budou mít v prvé řadě větší kapacitu, díky níž budou schopny pojmout velké množství menších producentů elektrické energie. Vedle navýšení kapacity budou stěžejní roli hrát moderní technologie. Půjde především o modernizaci dispečerských řídicích a automatizačních systémů, které umožní komunikaci prvků v síti v reálném čase, jejich monitoring, ovládání a aktivní řízení spotřeby energie v rámci celé soustavy. Díky tomu bude možné nejen připojovat nové zdroje, ale i další nové sektory a technologie, kam patří například energetická společenství či elektromobilita.

Úspory mohou být značné

Nejčastějším důvodem pro pořízení fotovoltaického řešení jsou pro firmy úspory na provozních nákladech. Ty se mohou podle velikosti řešení pohybovat i v desítkách procent. Příkladem je brněnská společnost TopGis, která se specializuje na letecké snímkování a mapové aplikace pro města a obce. Firma sídlí v moderní budově Inovačního centra Svatopetrská a má na střeše a jižní fasádě celkem 257 fotovoltaických panelů osazených na ploše 425 m2. Celkové předpokládané množství energie, kterou fotovoltaika na domě za rok vyrobí, je 76 MWh.

„Elektrickou energii vyrobenou ze slunce spotřebuje na svůj provoz budova, přičemž během slunečních dnů dokonce fotovoltaika na budově o celkové podlahové ploše 6 500 metrů čtverečních vyrobí více energie, než sama spotřebuje. Přebytečnou energii pak využijí další budovy v areálu nebo nabíječky pro elektroauta,“ popisuje technický správce areálu Vlastimil Rieger. Celková roční úspora na energiích dosahuje 25 procent. V budově jsou přitom 24 hodin denně v provozu tepelná čerpadla a servery, které TopGis potřebuje pro uchování obrovského množství mapových dat a jejich publikaci stovkám klientů po celé České republice.

Energii ze slunce vyrábí i slovenská společnost Duslo, která působí v chemickém průmyslu. Současné řešení, které podnik využívá, je koncipované jako ostrovní systém s instalovaným výkonem 0,985 MWh. Všechna vyrobená energie je v současnosti vykupována, firma již ale zvažuje další solární řešení. „Provoz fotovoltaické elektrárny pro nás představuje významné zkušenosti z pohledu zvažované realizace nové FVE, která by byla připojená už do naší místní distribuční sítě,“ říká Marek Kurňava, ředitel Úseku energetiky společnosti Duslo. Nové fotovoltaické řešení by podle něj mělo několikanásobně vyšší výkon. Jeho výstavba je součástí projektu, jehož cílem je výroba zeleného vodíku elektrolýzou s využitím elektrické energie z obnovitelných zdrojů.

Load More