Fotovoltaika versus fototermika: elektřina ze Slunce nebo teplá voda?

rubrika:

V současné době probíhá značný nárůst instalací solárních zařízení na rodinných domech, lidé chtějí snížit provozní náklady spojené s energií, chtějí eliminovat neustálý nárůst cen konvenční energie. Slunce můžeme přímo využít dvojím způsobem – pomocí fotovoltaických modulů můžeme produkovat elektrickou energii a pomocí slunečních kolektorů energii tepelnou. Co je pro nás důležitější, výhodnější? To je nabízející se otázka a téma tohoto příspěvku.


Sluneční elektrárna
Současná doba umožňuje instalaci solárního zařízení, kterým produkujeme elektrickou energii, kterou můžeme prodávat za zvýhodněnou cenu do veřejné sítě, což je nejefektivnější způsob zhodnocení investice do tohoto zařízení. Nikoliv tedy akumulace a nezávislost na distribuční společnosti, ale přímý prodej. Prodám draze, nakoupím levně, prodám, když svítí, koupím když potřebuji.

Současná legislativa nám umožňuje dvojí způsob prodeje elektřiny ze Slunce, za prvé mohu veškerou „vyrobenou“ energii prodat do sítě za 13,46 Kč/kWh. Toto řešení je vhodné pokud investor nemá velkou spotřebu elektrické energie nebo pro investice na zelené louce.

Druhou variantou je prodej zelených bonusů, který umožňuje investorovi spotřebovávat solární elektřinu přímo a za tuto energii obdrží 12,65 Kč/kWh, přebytky jsou dodávány do sítě.

Investor má tedy dvojí formu přínosu, buďto současnou nabídku ze sluneční elektrárny stačí spotřebovat, pak k ceně 12,65 Kč/kWh může přičíst cenu, kterou by za tuto energii při nákupu v domě zaplatil (2,00 - 5,00 Kč/kWh) nebo jdou přebytky do sítě a k ceně 12,65 Kč/kWh může získat ještě částku, kterou je někdo ochoten za tuto energii zaplatit. Výhodou tohoto řešení zejména v rodinných domech je možnost připojení solární elektrárny na rozvody v domě bez nutnosti budovat nové přípojné místo. Navíc s rostoucí cenou elektrické energie se bude návratnost zrychlovat. Zařízení má minimální provozní náklady, bezobslužnost, stačí mít volné finanční prostředky v řádech statisíců a optimálně orientovanou střechu.

Solární příprava teplé vody a přitápění
Sluneční kolektory na výrobu tepla pracují s účinností přeměny několikanásobně vyšší. Pokud máme v domácnosti spotřebu TV případně potřebu ohřevu bazénu, je jejich aplikace v našich klimatických podmínkách jednoznačně nejefektivnější ze všech solárních systémů.

V poslední době se ovšem rozšiřují také systémy v kombinaci s přitápěním. Optimálně dimenzovaný solární systém v našich podmínkách pak může krýt okolo 60-70 % spotřeby na ohřev TV, případně vypomáhat s přitápěním až do výše 30 %.

Přibližné srovnání nesrovnatelných technologií Elektřina ze Slunce Teplo ze Slunce
Průměrná účinnost přeměny: 15% 60%
Důležité pojmy: Špičkový výkon modulu
- měří se při kolmém dopadajícím záření 1000 W/m2 a teplotě 25 °C
- udává se v jendotkách Watt peak, Wp
Zelený bonus
- forma prodeje čisté el. energie ze Slunce
Střídač-měnič
- zařízení pro přeměnu stejnosměrného proudu z fotovoltaických zařízení
na střídavý proud
Roční užitečná produkce
– množství energie, kterou zařízení vyprodukuje za rok na m2 plochy kolektoru
Výtěžnost
- procentuální vyjádření skutečného využití zařízení
Stupeň krytí
- procentuální vyjádření podílu solárního systému na celkové spotřebě tepla dané aplikace
Maximální měrný výkon: 130 W/m2 elektrických(1) 800 W/m2 tepelných (2)
Roční produkce z m2: 117 kWh/m2.rok el. energie (3) 500 kWh/m2.rok tepla (4)
Cena investice na m2 včetně příslušenství: 17 550,00 Kč/m2 (5) 20 000,00 Kč/m2 (6)
10 000,00 Kč/m2 s dotací
Cena investice na produkovanou kWh z m2 za rok: 150 Kč/kWh.m2.rok 40 Kč/ kWh.m2.rok
Optimální umístění v ČR: - jih
- 30° sklon od vodorovné roviny
- jih
- 45° sklon od vodorovné roviny pro ohřev vody
- 60° sklon od vodorovné roviny pro přitápění
Při investici 100 000,-Kč získám: - 5,7 m2
- 666,7 kWh/rok el. energie
- 8 973,3 Kč/rok (7)
- 5 m2 (10 m2) s dotací
- 2500 (5000) kWh/rok tepla
- 10 000,- Kč/rok (8)
Výhody: - prodej veškeré produkce
- zvýhodněná výkupní cena
- minimální provozní náklady
- garantovaný zvýhodněný
- výkup 20 let
- nižší investice
- investiční podpora u
malých systémů 50- 60 000,- Kč
- velmi efektivní zařízení
Nevýhody: - investiční náročnost
- malá účinnost přeměny,
- s teplotou klesá účinnost přeměny 0,4 %/K
- nesoučasnost, nevyužití letního slunečního záření
- v porovnání s PV vyšší provozní náklady
- pokles účinnosti s klesající venkovní teplotou


(1) Výkon jednotlivých modulů pro výkonové aplikace se dnes pohybuje od 120 – 290 Wp, moduly mají plochu od 0,8 do 2 m2, každý výrobce má zpravidla u stejné velikosti modulu několik výkonových řad, což je dáno kvalitou článků, ze kterých je modul složen, skutečný výkon je pak závislý na dopadajícím záření, úhlu dopadu a venkovní teplotě
(2) Výkon kolektoru je velmi závislý na venkovní teplotě, teplotě provozního média a kvalitě a intenzitě záření, maximální výkon dosahuje kolektor při optické účinnosti, tedy beze ztrát do okolí konvekcí
(3) V ČR lze sluneční elektrárnou produkovat 650-1 150 kWh/rok.kWp, nejnižší zisky vycházejí z kolmé fasády částečně stíněné (TU Liberec), nejvyšší pro instalace s optimálním sklonem bez stínění a vyšším počtem slunečních hodin za rok např. na jižní Moravě, v porovnání uvažujeme 900 kWh/rok.kWp
(4) Množství energie, kterou skutečně vytěžím a využiji se může pohybovat v rozsahu od 300 do 700 kWh/m2.rok, bude záležet na kvalitě kolektorů, konkrétní lokalitě, způsobu využití a stupni krytí
(5) Přepočítaná cena vychází z ceny 135 000,- Kč/kWp instalovaného výkonu včetně všech komponent systému, cena instalací se dnes pohybuje od 110 do160 000,- Kč/kWp, podle komplikace s připojením, konstrukčního řešení a sazby DPH (typ investora)
(6) Cena tepelného solárního zařízení včetně akumulace, řízení, a všech nezbytných součástí se podle aplikace a velikosti pohybuje dnes na úrovni 15 až 25 000,- Kč/m2, pokud bychom uvažovali cenu s dotací u malých systémů (jako počítáme zvýhodněnou výkupní cenu u fotovoltaiky), pak by se cena pohybovala okolo 10 000,- Kč/m2
(7) Uvažujeme se současnou výkupní cenou 13,46 Kč/kWh a produkcí 900 kWh/rok.kWp
(8) Pro porovnání s dotovanou výkupní cenou z fotovoltaických elektráren uvažujeme s podporou 50 000,- Kč na systém pro ohřev TV z programů SFŽP

Závěr
Z uvedeného srovnání vyplývají následující závěry.
Z technického hlediska bez uvažování jakýchkoliv podpor má fototermika jednoznačně navrch pokud máme spotřebu tepelné energie rovnoměrně v průběhu roku např. pro ohřev TV. V budoucnu lze očekávat pokles cen fotovoltaických zařízení, u fototermálních systémů si poklesem cen zařízení nejsem jist, což je dáno množstvím a charakterem používaných materiálů u jednotlivých technologií.

Z ekonomického hlediska za současných podpůrných podmínek má výhodu fototermika jen pro ohřev TV u malých systémů, další a větší investice jsou výhodnější spíše do fotovoltaických elektráren. Současné podpůrné mechanismy tak díky garantované výkupní ceně protěžují fotovoltaické systémy, což vůči fototermice není příliš spravedlivé, protože forma podpory na rozdíl u fototermiky není omezena velikostí instalace/investice. Mnohem efektivnější solární tepelná zařízení tak nejsou pro větší instalace prakticky podporována, což by si určitě zasloužilo. Zejména pro nemocnice, hotely, domovy důchodců, veřejné lázně apod. by systematická podpora těmto systémům byla určitě výhodná a veřejné prostředky by byly mnohem účinněji využity.


Tento článek vyšel v časopise Alternativní energie 6/2008, se kterým dlouhodobě spolupracujeme.