Zachrání solární elektrárny naši civilizaci? Anebo nás vedou do pekla?

Před šedesáti lety, 25. dubna 1954, představili zástupci amerických Bellových laboratoří světu první prakticky využitelný fotovoltaický článek na bázi křemíku. Drobná polovodičová součástka po dalších letech vývoje nastartovala masovou výrobu elektřiny ze slunečních paprsků.

Co je to fotovoltaika?

Fotovoltaický článek je polovodičová součástka schopná přeměňovat světlo na elektrickou energii. Funguje na principu fotovoltaického jevu, který už roku 1839 pozoroval francouzský fyzik Alexandre Becquerel (jeho syn Henri se proslavil objevy z oblasti radioaktivity). Dnešní panely by nikdy nevznikly, nebýt Alberta Einsteina. V roce 1905 popsal fotoelektrický jev na základě kvantové fyziky pevných látek. V roce 1922 za to obdržel Nobelovu cenu za fyziku.

Průlom ve vývoji fotovoltaických článků přišel v první polovině 40. let minulého století, kdy zaměstnanec Bellových laboratoří Russell Ohl objevil fotovoltaický jev u křemíku. Tím se otevřela cesta k nahrazení selenu ve článcích mnohem dostupnějším a efektivnějším materiálem. Trvalo nicméně dalších 13 let, než tým vědců Bellových laboratoří vyvinul prakticky použitelný křemíkový článek, jenž měnil světlo na elektřinu se zhruba čtyřprocentní efektivitou. Vynález byl veřejnosti představen koncem dubna 1954. Pro větší názornost panel při prezentaci napájel model ruského kola a radiový přijímač.

První průšvih

Kromě malé účinnosti trpěly fotovoltaické články zpočátku také vysokou cenou, která bránila jejich komerčnímu využití. O další vývoj se zasloužil kosmický program, který panely využil k napájení satelitů. První družicí s fotovoltaickými články byl v roce 1958 americký Vanguard I.

Účinnost fotovoltaických článků však postupem času rostla. Na počátku 60. let minulého století dosahovaly špičkové články čtrnáctiprocentní efektivity. V polovině 80. let už to bylo kolem 20 procent a dnes víc než 40 procent. Rekordmanem je podle všeho německý Frauenhoferův institut pro solární energetické systémy, jehož článek loni v září dosáhl v laboratorních podmínkách účinností 44,7 procenta.

Neustálý růst účinnosti solárních panelů a jejich snižující se ceny vedou k poklesu nákladů za elektřinu vyráběnou ze slunečního záření. Podle údajů české Aliance pro energetickou soběstačnost stál v roce 1977 jeden watt vyrobený v solárních elektrárnách 77,67 dolaru. Loni už jeho cena klesla na 0,73 dolaru. Kdyby takhle klesaly i ceny benzínu, tankovali bychom plnou nádrže asi za 50 korun...

Fotovoltaika dnes a zítra

Nejrozšířenější jsou dnes křemíkové fotovoltaické panely, jejich účinnost se v praxi pohybuje kolem 15 procent. Začínají se ale prosazovat i panely, které místo křemíku využívají jako podklad jiné materiály jako sklo či plast.

Podle předběžných údajů Evropské fotovoltaické průmyslové asociace (EPIA) činil loni celosvětový instalovaný výkon fotoelektrických elektráren 136,697 megawattů (MW). To je téměř třetina instalovaného výkonu jaderných elektráren.

Celosvětový instalovaný výkon fotovoltaických elektráren se loni podle EPIA ve srovnání s rokem 2012 zvýšil o 35 procent. Přibližně 28 procent nových solárních elektráren loni vyrostlo v Evropě. Ještě v roce 2011 přitom bylo v Evropě soustředěno 70 procent všech nových instalací. Na vzestupu jsou v posledních letech naopak Asie a USA.

Solární monstra i zoufalci

Nejvyšším instalovaným výkonem fotovoltaických elektráren, 11,3 gigawattu (GW), loni podle EPIA disponovala Čína. Druhé bylo Japonsko (6,9 GW) a třetí USA (4,8 GW). V Evropě dominovalo Německo s instalovaným výkonem 3,3 GW.

V příštích pěti letech by celková instalovaná kapacita fotovoltaických zařízení měla podle údajů agentury Reuters z letošního dubna růst o více než deset procent ročně a do konce roku 2018 má zejména díky Asii překročit celkový výkon 400 GW.

V ČR výroba energie ze solárních elektráren loni podle údajů České fotovoltaické průmyslové asociace meziročně klesla o 4,74 procenta na 2070 gigawatthodin (GWh). To zhruba odpovídá roční spotřebě elektřiny zhruba 600 000 domácností. Celkový instalovaný výkon solárních elektráren v ČR činil 2131 MW, což je asi polovina výkonu obou českých jaderných elektráren.