Ohlédnutí do minulosti
Základním prvkem je takzvaný Fotovoltaický článek, což je velkoplošná polovodičová součástka, která dokáže přeměnit světlo na elektrickou energii. Využívá se při tom tzv. fotovoltaického jevu (neboli tzv. fotoefektu), který objevil francouzský fyzik Alexandre Edmond Becquerel již v roce 1839. O pár desítek let později byl také první takový Fotovoltaický článek sestaven, nicméně účinnost přeměny byla tehdy pouze jednoprocentní.
V průběhu dalších let docházelo postupně k dalším konstrukcím, přičemž současná podoba byla vyvinuta v roce 1959 v Bell Laboratories. V této době se podařilo dosáhnout již přibližně šestiprocentní účinnosti. Celá fotovoltaika nalezla uplatnění především v oblasti kosmonautiky, jelikož se jednalo prakticky o jediný zdroj elektrické energie např. pro umělé družice. Pro zajímavost – první družicí, která obsahovala fotovoltaické články, byla sovětská družice Sputnik 3 (vypuštěná v roce 1958).
Druhy solárních panelů
Postupem času již technologická stránka celkem viditelně pokročila a solární panely jsou vyráběny více způsoby, navíc s výrazně vyšší účinností. Prvním již zmíněným typem jsou křemíkové solární panely, přičemž další druhy polovodičů (jako např. galium arsenid, selenid mědi a india, atp.) jsou zatím ve fázi testování. Křemíkové panely dnes dokážou přeměnit přibližně 17 procent energie ze slunečního záření dopadajícího na panel.
Druhou a relativně novou technologií jsou organické solární panely, které byly vyvinuty v Izraeli. Základem jsou geneticky zkonstruované bílkoviny, které využívají fotosyntézy k výrobě elektrické energie. Tato technologie je zajímavější, a to nejen vyšší účinností (v současnosti okolo 25 procent, teoreticky až 34 procent), ale především nižšími výrobními náklady – 1 m2 křemíkového panelu vyjde dnes přibližně na 200 USD, oproti tomu stejná plocha organického panelu vyjde zhruba na 1 USD.
Posledním typem jsou takzvané fotovoltaické fólie neboli tenkovrstvé solární články. Výhodou je jejich poměrně snadná výroba – vznikají nanášením na poměrně velké plochy ohebného podkladu technologií principiálně shodnou s inkoustovou tiskárnou. Pro lepší představu ještě zmíníme, že polovodičová vrstva je v tomto případě široká přibližně 1 mikrometr.
Využití v praxi
Největší význam v praxi mají solární panely v oblasti získávání elektrické energie v místech, ve kterých to není možné obvyklým způsobem. Jako příklad vyjma již zmíněného vesmírného výzkumu by to mohly být například výzkumné a pozorovací stanice na Antarktidě, což jsou vlastně takové menší sluneční elektrárny. To je v principu druhé největší využití, zejména v kombinaci s dalšími alternativními způsoby získávání elektřiny za účelem pokrytí vyšší spotřeby během dne (tzv. špičkové elektrárny).
Trendem posledních let se staly solární panely na střechách rodinných domů (či výstaveb všeobecně), kdy zejména v oblastech s vhodným podnebím dokáže tento zdroj energie prakticky nahradit běžné způsoby odběrů elektřiny.
Jak jsme lehce naznačili v úvodu, svoje uplatnění získávají v poslední době také přenosné solární přístroje a nabíječky. To prakticky vede ke zcela nové oblasti využití solárních panelů, které dokážou jednak během dne napájet drobnější zařízení (a zároveň dobíjet baterii, která přichází na řadu v době, kdy zrovna není k dispozici zdroj světla), eventuálně slouží právě za účelem dobíjení elektroniky a baterií všeobecně.
Hodit se to může třeba během cestování, delších výletů, eventuálně pobytů v místech bez elektřiny. Pokud jste si tedy neuměli představit víkend v přírodě bez tabletu nebo chytrého telefonu, můžete si k batohu připevnit solární panel a vyrazit s klidným svědomím na výlet. Pro motoristy mohou přijít vhod solární nabíječky pro autobaterie.
Ekologie? Záleží na úhlu pohledu
Poměrně spornou oblastí je ekologická stránka celé solární problematiky. Ano, na jednu stranu se jedná o energii získanou ze slunce, které svítí na solární panel a výstupem je pouze elektrická energie. To by mohlo vést k logickému závěru, že se jedná o jeden z nejvíce ekologických způsobů získávání elektrické energie vůbec.
Odpověď ale není tak jednoduchá. Pokud necháme na chvíli stranou životnost solárního panelu, která se uvádí přibližně okolo 25 let (a během této doby skutečně dochází k ekologické výrobě elektřiny), zbývají ještě dva důležité aspekty celého procesu, kterými jsou výroba a likvidace. Výroba rozhodně neprobíhá nijak zvlášť odlišně od výroby jakékoli jiné elektroniky a prostředky spotřebované k výrobě jednoho solárního panelu budou poměrně dlouhou dobu kompenzovány následným provozem. V okamžiku, kdy zařízení doslouží, je také nutné jej zlikvidovat, což je vzhledem k použitým materiálům prakticky nemožné zcela provést. Je tedy otázkou, nakolik je solární energie ekologickým řešením, nebo jenom současným trendem, který v konečném důsledku přinese více problému než užitku.
Výhled do budoucna
Získávání energie ze slunce je celkem žhavým tématem současnosti, dá se tudíž očekávat další vývoj. Stejně jako v dalších odvětvích, i tady dochází k novým technologickým postupům a objevům, které by měly mít za následek zvyšování účinnosti. Můžeme se tedy časem dočkat stavu, kdy budeme schopni pomocí solárního panelu přeměnit téměř všechnu energii. V takovém případě se bude jednat o velmi významný zdroj energie všeobecně.
Druhým aspektem je životnost panelů. Pokud by se podařilo životnost navýšit na násobek současných hodnot, efektivita se navýší prakticky přímo úměrně koeficientu prodloužení životnosti. Mohli bychom tak mít panel a zásobu elektřiny na desítky až stovky let. To zní zajímavě, ne?
Poslední oblastí, ve které bychom očekávali posun kupředu, je právě likvidace starých panelů, případně možnost jejich znovuvyužití. Záměrně nezmiňujeme výrobu, jejíž optimalizaci bychom předpokládali v podstatě automaticky. Pokud se ale podaří optimalizovat i likvidaci, nebo ještě lépe znovuvyužití materiálu, mohli bychom získat velmi mocný energetický a zároveň ekologický zdroj. Ale to vše přinese až čas.
ČLÁNKY DO MAILU