fbpx

Partneři sekce

Solární energie – kolik kWh lze získat? Výhody a nevýhody0

Mezi alternativními zdroji energie zaujímá solární energie výsadní postavení. Je čistá, ekologicky nezávadná, nevyčerpatelná… splňuje všechny požadavky být “in”. Kolik energie ale vlastně můžeme ze Slunce získat? Co je pro to potřeba? To vám povíme v našem seriálu zaměřeném nejen na solární kolektory a fotovoltaické články.

V poslední době se stále častěji mluví v médiích o problémech se zajištěním dostatečného množství energie pro další rozvoj světové ekonomiky. Zásoby fosilních paliv se dříve či později vyčerpají, to je všeobecně známo již dávno. Asi nás ale trochu zaskočilo zjištění, že problémem není ani tak vyčerpání zásob fosilních paliv, jako spíše oxid uhličitý, který jejich spalováním vzniká a jeho vliv na klimatické poměry na Zemi.

„Až výrazné snížení spotřeby nám totiž umožní zvýšit podíl obnovitelných zdrojů.“

Zdá se, že jde o problém velmi závažný a zatím nepanuje shoda v tom, jak jej řešit a kolik času vlastně máme. Možností je několik, rozhodování mezi nimi je však obtížné a každé z možných řešení má své nevýhody a každé se nějak dotkne nás všech. Současná situace naznačuje, že věk levné energie pomalu končí a v dohledu není žádné jednoduché, levné a pro většinu lidí přijatelné řešení.

Proč solární energie?

O možnostech řešení na úrovni států se píše hodně, možnosti řešení na úrovni jednotlivých občanů (byt, dům, osobní automobil) už tak široce probírány nejsou a přitom právě na této úrovni se dá udělat velmi mnoho.

Jako občané máme v podstatě následující možnosti:

  • Pokračovat jako dosud, platit stále vyšší ceny za energii a nechat na státu, aby nám zajistil energii, kterou potřebujeme.
  • Výrazně snížit svoji spotřebu.
  • Přejít na jiné zdroje energie, než jsou fosilní paliva
  • Používat nadále fosilní paliva a vzniklý oxid uhličitý zachytit a někde ukládat (CCS – CO2 Capture and Storage (zachytávání a ukládání CO2)

Nejschůdnější je kombinace těchto možností a klíčovou úlohu při ní má snížení spotřeby. Teprve výrazné snížení spotřeby nám totiž umožní zvýšit podíl obnovitelných zdrojů a následující významné snížení spotřeby fosilních paliv pak pomůže získat čas na dokončení přechodu k případným dalším novým zdrojům (například jaderná fúze) nebo technologiím zachycování uhlíku.

Jaké má solární energie výhody?

Mezi obnovitelnými zdroji energie zaujímá zvláštní postavení takzvané  „přímé“ využití sluneční energie, tj. například ohřev vody nebo přitápění pomocí solárních kolektorů či výroba elektřiny fotovoltaickými panely. Sluneční energie je totiž jediný obnovitelný zdroj, který má dostatečný potenciál na dlouhodobé pokrytí energetických potřeb lidstva bez negativních vedlejších následků. Na většinu domů dopadne za rok ze slunce více energie, než kolik činí jejich roční spotřeba tepla a elektřiny. Je to také jediný zdroj, který je dostupný všude (snad s výjimkou polárních oblastí).


Svérázné využití solárních panelů

Řešení vedoucí k zajištění dostatečných zdrojů energie se tedy odehrává na několika úrovních – na úrovni občanů má podobu úspor energie a využití některých lokálně dostupných obnovitelných energetických zdrojů, na úrovni státu nebo EU se pak řeší dlouhodobá energetická politika, tj. jaderná nebo termonukleární energie, odstraňování uhlíku ze spalin (CSS) apod. Jako občané však zasahujeme (prostřednictvím voleb nebo s pomocí médií) i do toho, jak se formuje tato „vysoká“ energetická politika. Není proto příliš přehnané tvrzení, že to jak problém nakonec vyřešíme, záleží hlavně na nás jako jednotlivcích.

Pokusím se proto v tomto seriálu podrobněji probrat možnosti a limitace přímého využití energie slunce a ukázat, které lze realizovat v našich domech či bytech.

Dostupnost solární energie v České republice

Nad hranicí zemské atmosféry dopadá na metr čtvereční plochy nastavené kolmo ke slunečním paprskům zářivý výkon přibližně 1,4kW – jde o tzv. solární konstantu.  Při průchodu atmosférou je část záření odražena, část pohlcena a rozptýlena a na povrch Země se dostává jednak přímé záření a jednak záření rozptýlené a odražené od mraků. Na zemském povrchu výkon slunečního záření zpravidla nepřesahuje 1kW/m2 při čisté obloze. Při zatažené obloze je k dispozici jen rozptýlené (difúzní) záření o znatelně menší intenzitě (přibližně 10× nižší).

Důležitější je údaj, kolik energie dopadne za delší časový úsek (měsíc, rok) na určitou plochu. Celkové množství energie, které se dá získat za rok v určitém místě závisí především na zeměpisné šířce a na místním klimatu (počtu slunečných dnů v roce). Na stránkách PVGIS Solar Irradiance Data je mapka ukazující rozložení celkového ročního množství sluneční energie v Evropě. Na území České republiky rozdíly v množství dopadající energie nejsou příliš výrazné (velmi přibližně můžeme počítat s 1 MWh na metr čtvereční za rok.

Z praktického hlediska je důležité vědět, kolik energie dopadá na např. na jižní střechu, kde jsou umístěny kolektory či na prosklenou fasádu domu. Tato hodnota závisí pochopitelně na sklonu a orientaci této plochy a na roční době.  V tabulce je množství energie dopadající v jednotlivých měsících na 1 m2 plochy skloněné pod úhlem 40° k jihu.

Množství energie dopadající na 1 m2 jižní střechy (úhel 40°) za jednotlivé měsíce

Měsíc
Energie
[kWh]
Leden
42
Únor
61
Březen
98
Duben
122
Květen
148
Červen
138
Červenec
157
Srpen
144
Září
108
Říjen
89
Listopad
39
Prosinec
31
Celkem za rok
1 177

Nevýhody solární energie

Pomocí kalkulátoru na stránkách PVGIS Solar Irradiance Data lze počítat množství energie nebo výrobu energie z fotovoltaických panelů pro různé podmínky (místo čas, sklon apod.).  Je vidět, že zvláště v zimních měsících nejde o hodnoty nijak vysoké. Poměrně malá hustota záření a značná závislost na roční době a počasí je asi tou nejvýznamnější překážkou ve snaze o větší využití energie Slunce.

Je ale třeba si uvědomit, že i když za tuto energii neplatíme, malá plošná hustota a nepravidelnost dodávky mají za následek relativně velké náklady na zařízení, která sluneční záření zachycují anebo získanou energii akumulují pro pozdější využití. Nespornou výhodou ovšem je, že dodávka je (z dlouhodobého hlediska) velmi spolehlivá a plochy pro její zachycení slunečního záření máme zpravidla také dost.

U běžného rodinného domku se sedlovou střechou je k dispozici přibližně 50–70m2 střechy a 30–60m2 fasády obrácené k jihu, což je plocha, na níž dopadne za rok 80 až 130 MWh sluneční energie. Celková roční spotřeba energie (topení, ohřev teplé užitkové vody, elektřina) je u takového domku někde mezi 10 a 20 MWh. Slunce by (teoreticky) mohlo pokrýt bez problémů v tomto případě veškerou spotřebu energie. Praktická realizace není ovšem až tak jednoduchá a vzhledem ke spoustě technických a ekonomických omezení je možné reálně využít jen menší část této energie.

Profilový obrázek

Autor: Redakce Nazeleno.cz