Fotovoltaika a solární tepelné kolektory – porovnání I

Sluneční záření lze využít dvěma základními způsoby. Buď získávat teplo v solárních termických kolektorech, nebo elektřinu ve fotovoltaických panelech. V obou případech existují řešení zcela nahrazující střešní krytinu. Zkusme si tato dvě zařízení porovnat.

Čtěte rovněž druhý díl.

Plošná hmotnost (plošné zatížení) u fotovoltaických panelů závisí především na použité technologii a na tloušťce použitého skla. U panelů, které jsou ze zadní strany kryty plastovými fóliemi (technologie sklo-plast) se plošná hmotnost pohybuje kolem 10 kg/m2. U panelů oboustranně krytých sklem (technologie sklo-sklo) se hmotnost pohybuje kolem 20 kg/m2. Uvedené rozpětí odpovídá krytině z vláknocementových šablon nebo vlnovek.

Plošná hmotnost solárních termických kolektorů se včetně teplonosné kapaliny pohybuje od 20 kg/m2 výše. Nižší hmotnost mohou mít vakuové trubkové kolektory, nelze je však použít pro vytvoření střešní krytiny (výjimkou jsou kolektory, které mají celoplošný reflektor). Zatížení střešní konstrukce solárními tepelnými kolektory je jen nepatrně vyšší než zatížení fotovoltaickými panely.

Účinnost je parametr, který určuje, kolik lze z plochy střechy získat energie. Účinnost fotovoltaických panelů se pohybuje od 5 % u tenkovrstvých až po téměř 20 % u monokrystalických panelů. V závislosti na teplotě se účinnost snižuje o 0,2 až 0,5 % při zvýšení teploty panelu o jeden stupeň Celsia.

Účinnost solárních termických kolektorů silně závisí na teplotním rozdílu mezi teplonosnou kapalinou a okolím. Na rozdíl od fotovoltaických panelů proto účinnost při nízkých teplotách okolí klesá. V rozsahu běžných teplot je však účinnost solárních tepelných kolektorů až několikanásobně vyšší než účinnost fotovoltaických panelů.

Závislost účinnosti na teplotě

Obrázek: Závislost účinnosti na teplotě média při standardních podmínkách pro testování fotovoltaických panelů (teplota okolí 25 °C, intenzita záření 1000 W/m2)

Roční výnos energie závisí na množství dopadajícího slunečního záření a na průměrné roční účinnosti konverze slunečního záření na užitečnou energii. V České republice dopadá na 1 m2 optimálně skloněné plochy 950 až 1150 kWh slunečního záření. Protože plocha střechy nebude orientována vždy ideálně, je možno počítat s přibližnou hodnotou 1000 kWh/m2 dopadajícího slunečního záření. Výnos energie z fotovoltaických panelů je v takovém případě 50 až 200 kWh/m2 ročně.

Výnos solárních termických kolektorů bude i v nejhorším případě (vysoká teplota teplonosné kapaliny, vysoké solární pokrytí) minimálně 250 kWh/m2.

Cena fotovoltaických panelů se v současnosti pohybuje kolem 30 Kč/Wp, neboli od 1500 Kč/m2 (amorfní) do 5000 Kč/m2 (krystalické). Nahrazují-li panely střešní krytinu, je možno od této ceny odečíst cenu ušetřené krytiny (od cca 300 Kč/m2 výše). Z tohoto pohledu je tedy nižší účinnost výhodou – za stejnou cenu lze získat větší plochu.

Zajímavé je z hlediska investičních nákladů použití fotovoltaických panelů v kombinaci s luxusními materiály na fasádách administrativních budov, kde plošná cena fotovoltaických panelů je na stejné úrovni s cenami obkladových materiálů. Vyrobená elektřina je v takovém případě čistý bonus. Pro fasádní systémy je možno použít panely s barevnými články, které mohou dotvářet architektonický výraz stavby. Technologií výroby barevných článků se zvýšenou účinností se zabývá vývojové pracoviště firmy Solartec.

Cena solárních tepelných kolektorů se pohybuje nejčastěji od 4500 do 6000 Kč/m2, v případě vakuových trubkových kolektorů i podstatně výše. Podle některých zdrojů jsou však výrobní náklady solárních termických kolektorů výrazně nižší, než výrobní náklady fotovoltaických panelů. Ceny však v posledních letech víceméně stagnují, zatímco ceny fotovoltaických panelů výrazně klesly.

Životnost (fyzická) fotovoltaických panelů je odhadována na 30 až 40 let, výrobci vesměs garantují maximální pokles účinnosti o 20 % po 25 letech provozu. Nejstarší fotovoltaické elektrárny jsou v provozu kolem 30 let, pokles účinnosti je často výrazně nižší než 10 %. Jedná se obvykle o instalace z monokrystalických křemíkových článků. Výrobci solárních tepelných kolektorů udávají životnost 30 let, žádná garance se však obvykle k tomuto údaji nevztahuje.

Závěr

Z hlediska plošné hmotnosti, životnosti, a v současnosti i ceny, jsou solární tepelné kolektory srovnatelné s běžně dostupnými fotovoltaickými panely. Roční výnos energie je však u solárních tepelných kolektorů díky vyšší účinnosti přibližně dvojnásobný ve srovnání s nejkvalitnějšími fotovoltaickými panely s články z monokrystalického křemíku.

Pokračování....

Bronislav Bechník
Czech RE Agency, o. p. s. je nezisková společnost, která propaguje úspory, obnovitelné zdroje energie a trvalou udržitelnost

Vydáno: 23. listopadu 2011

vytisknout nahoru

České fotovoltaické průmyslové asociace

EUROPEAN PHOTOVOLTAIC INDUSTRY ASSOCIATION