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.

Ministerstvo průmyslu a obchodu již pod novým vedením Jozefa Síkely připravilo návrh prováděcího předpisu, jímž by se měla uvést do praxe aukční podpora pro nové projekty obnovitelných zdrojů energie. Návrh obsahuje cíle pro rozvoj větrné energetiky nebo kombinované výroby elektřiny a tepla spalováním zemního plynu, avšak chybějí v něm cíle pro solární elektrárny. Tento fakt kritizuje Svaz moderní energetiky.

Svazu vadí, že se nová vláda Petra Fialy ve svém programovém prohlášení výslovně zavázala k rehabilitaci fotovoltaiky – uvádí se tam dokonce, že vláda považuje fotovoltaiku za klíčový obnovitelný zdroj – a poslední kroky ministra průmyslu s ním nejsou zcela v souladu. S investicemi do fotovoltaiky ostatně počítá i Národní plán obnovy. Na podporu přechodu k čistším zdrojům energie je v něm vyčleněno 6,66 miliardy Kč. Otázkou tedy zůstává, jakými  konkrétními způsoby bude tato částka distribuována.

Varovná statistika

„Pokud ministerstvo průmyslu nezahrne solární elektrárny mezi podporované zdroje, zříká se tak nejlevnějšího zdroje v našich podmínkách. Přičemž právě solární energetika může přispět k proměně české energetiky,“ komentoval ministerský návrh Martin Sedlák, programový ředitel Svazu moderní energetiky. Varovně přitom vyznívá aktuální zpráva Eurostatu, podle níž je Česká republika v rámci zemí EU pátá od konce, co se týče podílu obnovitelných zdrojů na celkovém energetickém mixu. V Česku byl v roce 2020 tento podíl 15 procent, což mimo jiné znamená, že momentálně zaostáváme dokonce i za silně „uhelným“ Polskem (16procentní podíl). V Polsku totiž díky systematické podpoře narostl od roku 2015 výkon fotovoltaiky o úctyhodných 1 600 procent a země je tak aktuálně pátým největším solárním trhem v Evropě s tím, že jeho pozice bude pravděpodobně nadále posilovat.

„Tamní vláda totiž úspěšně využívá aukční systém podpory pro velké projekty, ale také promyšlené nastavení pomoci pro energetické komunity nebo domácnosti, které mají zájem o umístění solární elektrárny na střechu svého domu. Právě kombinace velkých i malých projektů vede k úspěšnému rozvoji fotovoltaiky za výhodných podmínek pro spotřebitele,“ upozornil na motivační nastavení podpory solární energetiky v Polsku Martin Sedlák. Pro úplnost dodejme, že zeměpisné podmínky pro solární energetiku jsou v Česku i Polsku v zásadě totožné.

Podle Svazu moderní energetiky by tedy měla česká vláda zahrnout fotovoltaiku mezi zdroje, které se mohou ucházet o aukční podporu i zelené bonusy. V letech 2022–2024, pro které je zmíněný návrh uvažován, by přitom mohlo jít o testovací objem nových projektů s cílem prověřit zájem trhu o jednotlivé formy podpory a schopnost investorů pro své záměry získat financování. Aukční podpora je podle svazu navíc výhodná pro stát i spotřebitele: stát získá předvídatelné prostředí v energetice, protože podpora zavazuje investora dodávat energii do sítě po dobu minimálně 20 let, takže stát bude moci lépe předvídat, s jakými zdroji může v příštích letech počítat, a spotřebiteli poklesnou výdaje za energie.

„Spotřebitelé budou těžit z konkurenčního prostředí. Aukce mají de facto podobu tržní soutěže, ve které získají podporu pouze nejnižší nabídky s garancí nejlevnější dodávané elektřiny do sítě. Čím více bude síť energií nezávislá na ruském zemním plynu nebo uhlí zatíženém emisními povolenkami, tím lépe budou české ceny energie odolávat výkyvům na mezinárodním trhu,“ vysvětlil Martin Sedlák.

Na podporu soutěže

Forma tržní podpory vyplývá z loňské novely zákona o podporovaných zdrojích a počítá s možností vypsat aukce podpory pro větrné, solární a malé vodní elektrárny, využití skládkového plynu nebo kombinovanou výrobu elektřiny a tepla. Stát může vyhlásit aukční podporu například pro solární elektrárny s výkonem nad 1 MW, fotovoltaiky s menším výkonem (pod 1 MW) mohou získat zelený bonus bez nutnosti aukční soutěže. V případě větších elektráren může jít o solární parky budované na brownfieldech. Menší zdroje se zeleným bonusem zase mohou být střešní solární elektrárny například na školách nebo nemocnicích.

Aukční podpora je přitom poměrně standardní podpůrný nástroj: jako impuls pro budování nových solárních a větrných elektráren jej od roku 2015 využívá například Německo. Díky konkurečnímu prostředí, které díky němu vzniklo, poklesla cena dodávané solární elektřiny do sítě mezi lety 2015 a 2021 o 48 procent. Aukční podpory již několik let využívá také Polsko, Maďarsko nebo Francie.

Podle studie vypracované Centrem pro otázky pro životní prostředí při Univerzitě Karlově pro Alianci pro energetickou soběstačnost by v českých podmínkách mělo být možné zvýšit výrobu energie z fotovoltaických zdrojů do roku 2030 o zhruba pětinásobek na 12 terawatthodin ročně. Další studie, kterou vypracovala poradenská společnost Deloitte pro Svaz moderní energetiky, uvádí, že do již zmíněného roku 2030 je v České republice reálné zvýšit instalovaný výkon solárních elektráren na 9 000 MW.

V roce 2020 šlo v Česku na podporu solárních elektráren podle dat Operátora trhu s elektřinou (OTE) 29,1 miliardy korun. Celková roční výše poskytnutého příspěvku podporovaným zdrojům energie přitom činila 45,4 miliardy korun a dosáhla tak podobné úrovně jako v roce 2019. Od roku 2006 bylo na podporu POZE (podporované obnovitelné zdroje energie) v Česku vyplaceno přes 430 miliard korun. V roce 2020 stát na dotaci přispěl 27 miliardami korun, zbytek zaplatili zákazníci ve fakturách za elektřinu.

Aukční podpora obnovitelných zdrojů energie

Základní myšlenkou tzv. aukční podpory je to, že stát si určí, kolik chce mít například fotovoltaických elektráren, a výrobci v aukci soutěží o to, kdo dokáže dodat do sítě daný objem elektřiny s nejnižší veřejnou podporou. Vítězí tak zpravidla ten, kdo nabídne nejnižší cenu dodávané energie. Při výběru přitom může rozhodovat pouze cena, ale mohou se zohlednit i další kritéria, například lokalizace daného projektu. Základním předpokladem aukce je, že výše podpory stanovená soutěžním způsobem bude nižší, než kdyby byla stanovena administrativně. Tímto způsobem proto lze napomáhat k definování reálné hodnoty soutěžené energie. Soutěžní systémy však nemusí být nejvhodnějším způsobem podpory pro malé výrobce energie, kteří si nemohou dovolit podat příliš nízkou nabídku.

Soutěžní nabídkové řízení převážně formou aukčního řízení již funguje například v Německu, Francii nebo Polsku. Jednotlivé právní úpravy se však od sebe liší, například v garantované délce podpory nebo v režimu vysoutěžené podpory. Obvyklými režimy podpory jsou prémie k výnosu za prodanou elektřinu a „contract for difference“. Délka podpory se většinou pohybuje mezi 10 a 20 lety. Zpravidla se také stanovuje maximální objem soutěžené kapacity instalovaného výkonu pro každou jednotlivou aukci.

Čínské kapacity na produkci solárních panelů by podle nových údajů mohly dosáhnout 500 gigawattů. Mohly by tak v ideálním případě ročně vyrobit panely s maximálním výkonem 250 temelínských elektráren. Pro samotné výrobce to však není dobrá zpráva.

Podle nových údajů analytické společnosti Asia Europe Clean Energy (Solar) Advisory (AECEA), o kterých informoval server pv-magazine, může čínské odvětví na výrobu fotovoltaických článků do konce letošního roku (2022) extrémně rychle růst.

Podle odhadů by mohlo dosáhnout výrobní kapacity 550 GW, co se týče výroby samotných solárních článků (tedy jen „jader“ článků), a 500 GW v oblasti fotovoltaických modulů (tedy celých panelů).

Pro srovnání, tolik panelů by v českých podmínkách vyrobilo zhruba tisíckrát více elektřiny, tedy zhruba 500 terawatthodin (TWh). Za celý rok 2019, tedy předtím, než do spotřeby energií promluvila koronavirová pandemie, všichni odběratelé v Česku spotřebovali zhruba 61 TWh elektrické energie.

Pokud se tak stane, bude to zásadní skok. V roce 2021 čínští výrobci díky rozšířování kapacity výroby dosáhli odhadované celkové výrobní kapacity kolem 340 GW. Nových linek však v poslední době v Číně údajně přibývá neuvěřitelným tempem. „Pro ilustraci, jen ve čtvrtém čtvrtletí (míněno čtvrté čtvrtletí roku 2021, pozn. red.) bylo uvedeno více než 80 GW nových výrobních kapacit na výrobu křemíkových destiček (tzv. waferů), a to převážně novými hráči v této oblasti,“ uvedla poradenská společnost pro pv-magazine.

Stejná firma se také domnívá, že v blízké budoucnosti nebude po těchto dodatečných kapacitách dostatečná poptávka. Upozorňuje naprosto správně, že v uplynulé dekádě bylo téměř vždy pravidlem, že nabídka v této oblasti převažovala nad poptávkou. Výrobci měli téměř vždy nějaké volné a nedostatečně využívané kapacity. Situace se v tomto ohledu zřejmě nezmění a podnikání v této oblasti bude i nadále nervydrásající zkušeností. Hlavně tedy mimo Čínu, ale do značné míry i v této zemi.

Čínský rychlý růst

Analytická společnost AECEA (což v podstatě znamená dlouholetý znalec čínského trhu s fotovoltaikou Frank Haugwitz) také pro stejný specializovaný časopis o fotovoltaice připomněla, jaký za sebou má Čína „solární“ rok.

V zemi bylo údajně připojeno do sítě přibližně 53 GW nových fotovoltaických systémů. „Pokud si uvědomíme, že rok 2021 byl posledním rokem, kdy bude možné využívat dotace centrální vlády, není těžké pochopit, proč výkon instalovaných rezidenčních fotovoltaických systémů meziročně vzrostl o 113 % (21,59 GW),“ uvedla AECEA. V zemi se vůbec dařilo budování menších (distribuovaných) solárních systémů. Jejich celkový výkon byl o něco málo vyšší než výkon velkých solárních parků uvedených do provozu v roce 2021.

Velké solární parky jsou ovšem nejjednodušší a nejlevnější možností při stavbě „solárů“, a tak není divu, že celkově v Číně převažuje. Celková kapacita fotovoltaických výroben v zemi dosáhla podle AECEA na konci prosince 306 GW. Zhruba třetina, cca 107,5 GW, připadá na vrub menším provozovnám, zbytek větším solárním instalacím.

„Celkově se očekává, že z vyšších sazeb za elektřinu (i v Číně se energie zdražují a změna to byla často dramatická, pozn. red.) budou mít největší prospěch fotovoltaické systémy pro domácnosti a podniky,“ vysvětlila dále AECEA.

Zda bude znamenat stejný přínos i pro velké projekty, tedy velké solární parky, zatím není zcela jasné. A to zejména kvůli jiné změně předpisů: poplatky za užívání půdy k výrobě energie se v některých provinciích výrazně zvýšily. V některých případech to bylo řádově až o stovky procent. Což samozřejmě z velké části eliminuje potenciální zisky z vyšších sazeb za elektřinu.

Při pohledu do budoucna poradenská společnost uvedla, že rok 2022 vykazuje zajímavé známky růstu. V posledních týdnech bylo údajně vyhlášeno nebývalé množství výběrových řízení na nákup fotovoltaických panelů.

Panely na elektřinu

Solární panel je tvořen solárními (fotovoltaickými) články, které mohou být tvořeny polovodičovými nebo organickými prvky, jež elektromagnetickou energii světla mění v energii elektrickou. Přímou přeměnou světla na elektrickou energii se dnes zabývá samostatná specializace. Fotoelektrický jev vysvětluje vznik volných elektrických nosičů dopadem záření.

Solární články jsou tvořeny polovodičovými plátky tenčími než jeden milimetr. Na spodní straně je plošná průchozí elektroda. Horní elektroda má plošné uspořádání do tvaru dlouhých prstů zasahujících do plochy. Tak může na plochu svítit světlo. Povrch solárního článku je chráněn skleněnou vrstvou, sloužící jako antireflexní plocha. Tak je zabezpečeno, aby do polovodiče vniklo co nejvíce světla. Antireflexní vrstvy se většinou tvoří napařením oxidu titanu. Tím článek získává svůj tmavomodrý vzhled.

Jako polovodičový materiál se používá převážně křemík. Jiné polovodičové materiály, např. arsenid gallitý, sulfid kademnatý, tellurid kademnatý, selenidy mědi a india nebo sulfidy gallia, se zatím nasazují spíše ojediněle, obvykle v nějakých specializovaných a okrajových aplikacích.

Nejlepší dostupné křemíkové solární panely mohou přeměnit na elektrickou energii v reálných podmínkách dnes maximálně 23 % energie dopadajícího záření. Teoretická maximální účinnost pro jeden přechod je 34 % (tzv. Shockleyův–Queisserův limit). Účinnost je v současnosti běžně mezi 18 a 23 %, při započtení vlivu zeměpisné šířky a celoročních teplot v ČR pak do 10 %. Při teplotě nad 25 °C klesá účinnost asi o 0,4 % na každý stupeň Celsia.

Aktualizace (24.1.2022) Do článku jsme pro srovnání doplnili informace o spotřebě elektřiny v ČR.

Společnost ČEZ zahájila ve středočeských Štěchovicích testovací provoz plovoucí fotovoltaické elektrárny. 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. Do roku 2030 chce ČEZ přispět k transformaci české energetiky do bezemisní podoby vybudováním obnovitelných zdrojů o výkonu až 6 GW.

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.

Velká očekávání

„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.

„Fotovoltaika má díky neustále se zvyšující efektivitě solárních panelů obrovský potenciál a my nechceme podcenit žádnou z oblastí jejího využití. Velká očekávání jsou od umístění fotovoltaik na vhodných vodních plochách, ale teprve realita ukáže, co si můžeme dovolit v českých podmínkách. Pokud nás pilotní instalace ve Štěchovicích přesvědčí, v létě bychom chtěli zpětinásobit její výkon a začít ho standardně dodávat do sítě. Pro případ, že by s plovoucími solárními zdroji počítaly další výzvy Modernizačního fondu, chceme být připraveni nejen teoreticky, ale především prakticky,“ říká Jan Kalina, člen představenstva a ředitel divize obnovitelná a klasická energetika ČEZ.

ČEZ vyrábí elektřinu ze slunce nepřetržitě již 25 let. První elektrárnu využívající energii slunečního záření postavil roku 1998 na hřebenech Jeseníků, na vrcholu Mravenečník poblíž horní nádrže přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně. Dosahovala výkonu 10 kW. V roce 2017 byla přímo u horní nádrže postavena nová fotovoltaická elektrárna o celkovém výkonu 8,7 kWp. Její roční produkce se za ideálních podmínek pohybuje okolo 8 000 kilowatthodin. Napojena je na vlastní spotřebu objektu a částečně pokrývá i spotřebu technologií elektrárny umístěné v podzemí.

„Největší výkon dosáhne elektrárna od května do srpna, to vyrobí denně v průměru 32 kWh elektřiny, ale i v podzimních a zimních měsících je výroba slušná, od listopadu máme denní průměr 9 kWh. Výrobu zásadně ovlivňují změny počasí, které jsou na horní nádrži extrémní, za sněhové vánice či mlhy je výroba elektřiny samozřejmě mnohem nižší, ale i při těchto podmínkách elektrárna vyrábí,“ říká šéf vodní přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně Vítězslav Chmelař.

Symbol budoucnosti

První z řady nových velkých projektů bezemisních zdrojů Skupiny ČEZ, kterými společnost hodlá přispívat k plnění klimatických cílů a závazků České republiky, je fotovoltaická elektrárna ve vnějším areálu jaderné elektrárny Dukovany. Stojí na speciálně upravených střechách nových parkovacích stání, jde tedy o tzv. carport. Díky svému výkonu 820 kWp vyrobí zhruba 850 MW elektřiny ročně, což pokryje spotřebu téměř tří stovek domácností. Elektrárna nezabírá žádnou ornou půdu a díky oboustranným panelům zužitkuje i sluneční světlo odrážející se od zaparkovaných vozů.

„Nová střešní solární elektrárna na parkovišti v Dukovanech je současně symbolem budoucnosti české energetiky – vedle sebe tu budou vyrábět bezemisní elektřinu jaderný a solární zdroj. Kromě toho, že posilujeme výrobu z obnovitelných zdrojů energie, zlepšujeme zároveň dopravní situaci a parkovací kapacity v Dukovanech. Elektrárna organicky pokryje střešní plochu, která by jinak zůstala nevyužita,“ vysvětlil význam projektu předseda představenstva a generální ředitel ČEZ Daniel Beneš.

Aktuálně provozuje ČEZ fotovoltaické elektrárny ve 12 lokalitách v České republice a jedno zařízení tohoto typu v Bulharsku. V ČR jejich celkový výkon činí 126 MW. V závislosti na přírodních podmínkách vyrobí tyto zdroje ročně elektřinu pro zhruba 40 000 českých domácností.

Skupina ČEZ připravuje do roku 2030 nové obnovitelné zdroje s hlavním podílem fotovoltaických elektráren o celkovém výkonu až 6 000 MW. Vzniknou na brownfieldech, na pozemcích bývalých dolů, na znehodnocených průmyslových plochách a na půdách nízkých bonit.

O nutnosti reformovat zemědělství se hovoří v podstatě dnes a denně. Aktuálně například v kontextu plánu nové české vlády zvýšit podporu malým a středním zemědělcům na úkor těch velkých. Jedním z nadějných modernizačních směrů se v poslední době zdá být tzv. agrivoltaika (nebo také agrovoltaika či agrofotovoltaika), která umožňuje, jak se říká, trefit dvě mouchy jednou ranou. Agrivoltaika spočívá v tom, že na stejném zemědělském pozemku vedle sebe koexistuje fotovoltaické zařízení a zemědělské plodiny, které se spolu dělí o sluneční světlo.

Metoda to není zcela nová, vymysleli ji již na počátku 80. let minulého století Adolf Goetzberger a Armin Zastrow, speciální název pro ni – „agrivoltaika“ – se však objevil až o 30 let později – v roce 2011. Metoda skýtá zemědělcům mnohé výhody. Vedle toho, že výrobou solární elektřiny zvýší profitabilitu své zemědělské půdy, díky stínicímu efektu panelů také mohou snížit spotřebu vody a v důsledku tak přispět i k regeneraci biotopů. Ve společenském kontextu může tento trend vést i ke zlepšení u nás poněkud pošramoceného obrazu solární energetiky.

Nutno však dodat, že zatím bylo provedeno poměrně málo výzkumů v reálných podmínkách, které by umožnily adekvátně vědecky posoudit vliv solárních panelů například na růst travin a obecně rostlin v bezprostředním okolí. Toto byl hlavní důvod, proč se předloni v létě spojily francouzské společnosti INRAE (Národní institut pro výzkum zemědělství, výživy a životního prostředí), Photosol (společnost zabývající se vývojem, instalacemi a provozováním fotovoltaických elektráren) a JP Energie Environnement (JPee – firma vyvíjející a provozující větrné a solární farmy po celé Francii), aby tento problém zevrubně prostudovaly. S výsledky svého dosavadního výzkumu nedávno seznámily veřejnost.

K výzkumným účelům byly vybrány dvě lokality, na kterých se začaly provádět experimenty zaměřené na vliv solárních modulů na pastviny. První z nich se nachází v obci Braize v departmentu Allier v nadmořské výšce zhruba 300 metrů, druhá je katastru obce Marmanhac ležící v departmentu Cantal v nadmořské výšce kolem 900 metrů. Různé klimatické podmínky tak umožňují získat výsledky reprezentativní pro různá prostředí.

Obě lokality jsou svou strukturou velmi podobné – zahrnují ovčí farmu a rozlehlé pastviny. Vědci v těchto lokalitách rozmístili ve vzduchu i na zemi teplotní a vlhkostní sondy, senzory slunečního záření a také malou meteorologickou stanici, která měří dešťové srážky a rychlost a směr větru. Pozorování se provádějí pod panely, v uličkách mezi nimi a v kontrolních oblastech ležících mimo přímý vliv fotovoltaických modulů. Výzkumníci na základě dat získaných v těchto měřicích bodech průběžně analyzovali vlhkost půdy, vzrůst traviny a kvalitu píce.

Kde je tráva zelenější

Výsledky měření provedených během léta roku 2020 ukázaly, že v průměru byla na obou měřených místech vlhkost půdy pod panely o 28 % vyšší než v uličkách vystavených plnému slunečnímu svitu. Co se týče teploty půdy, ta byla ve stínu panelů o 4 až 6 °C nižší, takže byla méně ohrožena vysycháním.

„Během léta 2020 jsme si rovněž povšimli, že růst trávy byl pod panely o 125 až 200 procent vyšší než tam, kde je tráva vystavena plnému slunci,“ popisuje Catherine Picon-Cochard, ředitelka výzkumu ekosystému travních porostů v INRAE. „Index vegetace je tam také vyšší, což znamená, že tráva zůstává déle zelená,“ dodává.

„Během prvního roku výzkumu jsme pozorovali lepší kumulativní produkci biomasy s hladším rozložením zdrojů krmiv v průběhu celého roku. Zatímco tedy změna klimatu pozměňuje kalendář produkce krmiv, tato zvýšená letní produktivita může být pro chovatele přínosem,“ uvádí se ve společné zprávě společností Photosol, JPee a INRAE.

Dosavadní výsledky studie tedy hovoří ve prospěch rozvoje agrivoltaiky. A podpora přichází i od francouzského senátu. Ten v nedávné době přijal usnesení vyzývající vládu, aby usnadnila rozmísťování těchto technologií po celé zemi. „Tato praxe by mohla být odpovědí na výzvy v oblasti zemědělství a udržitelného rozvoje naší země, jako jsou potravinová soběstačnost, podpora biodiverzity nebo výroba obnovitelné energie,“ uvedl senátor z departmentu Doubs Jean-François Longeot.

I francouzská ministryně pro ekologickou transformaci Barbara Pompili se k této záležitosti vyjádřila kladně: „Pro mě je to skutečně hodnotná technologie, která přispívá jak k rozvoji obnovitelných energií, tak k přizpůsobení zemědělství změně klimatu.“

Milionové zisky

Francie však není jedinou zemí, která vědecky zkoumá účinky agrivoltaiky. Již v roce 2016 zavedl americký stát Minnesota zákon na podporu rozvoje divoké vegetace ve fotovoltaických parcích, která má přispět k lepšímu množení opylujícího hmyzu. Kolem tamních solárních elektráren bylo vytvořeno více než 930 hektarů biotopů tohoto typu. O dva roky později přijal podobné předpisy i stát Illinois. Vědci z Argonne National Laboratory poté studovali dopady těchto opatření. Zaměřili se na solární elektrárny s výkonem větším než 1 MW. Studie zahrnovala 2 888 fotovoltaických parků na celkové ploše přibližně 12 000 km2.

Jejich práce prokázala, že uvedená opatření významně přispěla k zastavení kolapsu hmyzích populací v okolí fotovoltaických elektráren a výrazně zvýšila produktivitu okolních polí. Vědci také odhadli, že pokud by všechny fotovoltaické farmy zahrnuté do studie byly osázeny travinami a divokými květinami, představovalo by to například pro sousedící zemědělce pěstující sóju zisk až 1,75 milionu dolarů, v případě pěstování mandlí dokonce až 4 miliony dolarů.

K podobným výsledkům dospělo i několik evropských výzkumných projektů. Patří k nim například projekt SolarEcoPlus nizozemské nezávislé vědecké instituce TNO, jehož členové v současné době studují vliv solárních farem na kvalitu půdy a biodiverzitu. „Dobře navržené a provozované fotovoltaické parky mohou mít příznivý vliv na biologickou rozmanitost,“ říká Wim Sinke, koordinátor tohoto projektu. „Pokud je porovnáme s intenzivními zemědělskými monokulturami, mohou dosahovat lepších výsledků, a to jak z hlediska zvyšování rozmanitosti vegetace, tak i ve vytváření vhodných stanovišť pro ptáky a hmyz,“ dodává.

Současně však Wim Sinke také varuje, že solární parky vybudované výhradně za účelem maximalizace energetického výnosu mohou způsobit nedostatek světla pro rostliny a nerovnoměrnou distribuci vody na zemi. Tato situace pak může vést k chudnutí vegetace nebo i k vymizení některých druhů. Může rovněž dojít k dlouhodobému snížení kvality půdy.

Výzkum SolarEcoPlus se tedy bude v nejbližším období zaměřovat především na to, aby se našla taková vzdálenost mezi jednotlivými řadami solárních panelů, která bude tím nejlepším kompromisem mezi efektivitou výroby elektřiny a podporou biologické rozmanitosti. V souvislosti s tím se také v dohledné době budou testovat tři typy oboustranných panelů, z nichž některé budou instalovány vertikálně. Budou také studovány sledovače (zařízení udržující solární panely po celý den v poloze kolmé ke slunečnímu záření), jejichž vyšší energetická účinnost by v budoucnu mohla kompenzovat ztráty způsobené větší vzdáleností mezi řadami solárních panelů.

Neutěšený právní stav

Solidní potenciál k využití půdy jak pro zemědělskou, tak i pro energetickou výrobu má podle Svazu moderní energetiky i Česká republika, i když na pilotní instalace se zatím stále čeká. Přední zemědělské svazy proto společně s Aliancí pro energetickou soběstačnost již apelovaly na novou vládu, aby odstranila právní bariéry a umožnila symbiózu společného využívání české zemědělské půdy a energetické soběstačnosti českých zemědělců.

„Primární úlohou zemědělců je vyrábět potraviny a agrivoltaika jim může pomoci tuto úlohu plnit v tom, že jim umožní zemědělské pozemky využít jak pro výrobu potravin, tak pro udržitelnou produkci elektrické energie. Současně agrivoltaika může přispět ke snížení závislosti zemědělských podnikatelů na volatilních tržních cenách elektrické energie. Agrivoltaiku vnímáme i jako jednu z cest, jak připravit naše členy na další aktuální výzvy, které přicházejí se změnou klimatu. Extrémní projevy počasí, jako jsou kroupy nebo jarní mrazíky, představují pro hospodáře v otevřené krajině existenční hrozbu, se kterou může agrivoltaika pomoci. Stát by proto neměl hospodářům v krajině bránit přijímat ochranná opatření, která se jinde ve světě ujala,“ řekl prezident Agrární komory ČR Jan Doležal.

Aktuální právní stav je však podle sdružení chaotický. Stát sice počítá s podporou i pro agrivoltaiku formou investičních dotací z Modernizačního fondu. Současně však nelze projekty agrivoltaiky realizovat kvůli chybějícímu vymezení v zákoně. Agrivoltaika je totiž z definice spjata se zemědělskou činností na zemědělském půdním fondu. Podle zákona musí zájemce nejdřív požádat o vynětí půdy ze zemědělského fondu, aby mohl provést instalaci, stejně jako v případě obyčejné pozemní fotovoltaiky. Reálně tak nemají zemědělci důvod o agrivoltaice uvažovat, neboť by přišli o svůj hlavní zdroj obživy.

„Aliance pro energetickou soběstačnost bývalou vládu opakovaně vyzývala, aby zákon opravila. Také české zemědělství je třeba připravit na dopady klimatické změny, a právě zkušenosti s agrivoltaikou ze zahraničí ukazují, že částečné zastínění chrání plodiny před letními horky nebo přívalovými dešti. Navíc nedává smysl, když stát sice nabízí dotační podporu pro vznik takových projektů, ale současně má zákony, které to neumožňují. Věříme, že nová vláda bude debatě o nastavení parametrů pro rozvoj agrivoltaiky otevřená,“ uvedl Martin Abel, analytik Aliance pro energetickou soběstačnost a koordinátor projektu Klub agrivoltaiky, který má za cíl umožnit sdílení zkušeností mezi zemědělci a experty na solární energetiku.

Po úspěšné misi Hubbelova teleskopu přišel 25. prosince 2021 pro všechny ty, kteří se zabývají výzkumem vzdáleného vesmíru, další velmi očekávaný moment: z kosmodromu Kourou ve Francouzské Guyaně odstartoval „na bedrech“ rakety Ariane 5 na svou dalekou cestu vesmírný dalekohled Jamese Webba (James Webb Space Telescope – JWST). Dalekohled, který vyvinuly společnými silami americká NASA, Evropská kosmická agentura a Kanadská kosmická agentura, se na rozdíl od svého předchůdce nebude pohybovat na nízké oběžné dráze, ale bude umístěn asi 1,5 milionu kilometrů od Země. Fungovat by měl po dobu pěti let, ale zásoby paliva má na dvojnásobnou dobu. Teleskop se podle aktuálních zpráv pohybuje po předpokládané trajektorii a NASA o jeho další misi podává informace v reálném čase na webu SPACE.

Na novém vesmírném teleskopu – největším a technicky nejpokročilejším, jaký byl kdy člověkem vyroben – je vedle mnoha dalších věcí zajímavé jeho energetické vybavení. Jeho 6 m2 velká soustava fotovoltaických článků totiž k napájení všech vědeckých, komunikačních a pohonných přístrojů vyrábí pouze jeden kilowatt energie, tedy zhruba tolik, kolik je potřeba k ohřátí pokrmu v mikrovlnné troubě. Solární panely jsou přitom schopny vyrábět i dvojnásobné množství energie, tato možnost je však uvažována jen jako rezerva pro případ, že by s postupem času docházelo k opotřebení přístrojů v důsledku destruktivních vlivů drsného vesmírného prostředí.

Instalace solárních panelů na dalekohled Jamese Webba loni v srpnu (Foto: NASA / Chris Gunn)

Solárních panelů je celkem pět a v okamžiku startu byly složeny. Až teleskop doputuje na místo svého určení, bude jejich správné rozložení a umístění tím nejdůležitějším předpokladem pro to, aby tato vesmírná observatoř vůbec mohla fungovat. Baterie, kterou je dalekohled vybaven, má totiž výdrž pouze několik hodin, tedy pouze takovou, aby se solární panely stihly rozložit a začít přeměňovat sluneční světlo na elektřinu. NASA však již potvrdila, že zhruba 30 minut po startu došlo k odhození kapotáže dalekohledu a odpojení nosné rakety a byl zahájen automatický proces instalace panelů do požadované polohy. V současné době jsou již panely zcela rozloženy a začaly vytvářet elektrickou energii. Vyklopení fotovoltaického panelu a také vyklopení antény byly kroky předem naplánované. Všechny další již budou probíhat pod dohledem pozemního střediska.

V následujících dvou týdnech by měly proběhnout další fáze rozkládání dalekohledu a my se tak již brzy dozvíme, zda se vše podařilo podle plánu a zda nás čeká další průlom v historii astronomie. Mezi hlavní cíle mise totiž patří poznání vývoje prvních galaxií a hvězd po Velkém třesku, lepší porozumění formování hvězdných soustav a pátrání po životě mimo Sluneční soustavu.

I když je Webbův dalekohled srovnáván se svým předchůdcem – Hubbleovým dalekohledem – je jeho určení značně odlišné: jeho úkolem je především pozorování v infračervené oblasti spektra. Hubbleův teleskop má rozsah v oblasti blízké ultrafialové, viditelného světla a blízké infračervené oblasti. Tepelné záření je však pro pozorování některých jevů ve vesmíru naprosto zásadní a samozřejmě i díky němu dohlédne JWST dále, anebo tam, kam by Hubble prostě nemohl vůbec vidět.

Výroba, vývoj, a především testování dalekohledu zabralo více než desetiletí. Dalekohled byl v podstatě dokončen v roce 2016. Vzhledem k tomu, že bude umístěn daleko od Země, tedy bez možnosti cokoli opravit, byly provedeny rozsáhlé testy, zda je připraven na pobyt v drsném prostředí vesmíru a zda se zvládnou správně provést všechny body „skládačky“.

Pražská společnost Amper Meteo vyvinula systém, který dokáže na základě družicových dat zpřesnit vývoj oblačnosti a lépe tak předpovědět, jaký bude výkon solárních elektráren. Na projektu s názvem Vývoj metod energetického nowcastingu se podíleli rovněž vědci z Ústavu výzkumu globální změny Akademie věd ČR.

Díky využití pokročilých statistických metod a neuronových sítí umí tento systém spočítat s velkou přesností na několik hodin dopředu, kam se posune oblačnost, a i o jaký druh oblačnosti půjde. Celkově systém identifikuje třináct typů oblaků a podle toho, jaký se bude v daném místě objevovat, umožňuje spočítat, kolik slunečního záření pronikne až k fotovoltaickým elektrárnám. V kombinaci s výpočty z numerických předpovědí vzniká na nejbližší hodiny komplexní obrázek, případně doplněný odhady na základě jednotlivých samostatných metod. Díky tomu lze velmi dobře odhadnout, kolik články vyrobí energie. Tento nástroj by mohl být obzvláště užitečný například při přechodu fronty, protože upřesňuje, kdy projde daným místem, což numerické předpovědní modely s takovou přesností neumějí.

„Když se například zatáhne obloha, výroba solárních elektráren rychle klesá. Na trhu tak může nastat nečekaný nedostatek proudu. Distributoři pak musí na poslední chvíli shánět elektřinu jinde a často za mnohem vyšší ceny. Když je naopak sluneční aktivita nečekaně vysoká, je energie tolik, že je někdy i potřeba platit těm, kdo si ji odeberou. Dobrá předpověď počasí dokáže tato rizika výrazně umenšit. Špatným odhadem může producent přijít třeba o půl milionu za několik hodin,“ upozorňuje Milan Šálek ze společnosti Amper Meteo.

Systém je užitečný hlavně v prvních hodinách předpovědi, zatímco pro dlouhodobější předstih přebírají otěže předpovědi z numerických modelů. Umožňují tak energetickým společnostem v Česku i dalších evropských zemích efektivněji nakládat s vyrobenou elektřinou. Lze předpokládat, že se využití systému bude dále šířit s ohledem na rostoucí počet bateriových systémů v elektrických sítích. I pro jejich optimální využívání je potřeba co nejlépe znát „solární počasí“, a tedy optimální čas nabíjení a posléze využívání v bateriích uložené energie.

Specializované předpovědi ale mohou dobře využít i klasické teplárny a elektrárny. Podle teploty a slunečního svitu totiž mohou odhadovat i spotřebu energie na vytápění a chlazení. „Český hydrometeorologický ústav takto specializované služby pro energetiku aktivně nenabízí, soustředí se hlavně na obecnější předpovědi a varovnou službu před nebezpečnými jevy,“ dodává Milan Šálek.

Load More