Fotovoltaika – kolik je možno ještě nainstalovat

Technicky je maximální výkon fotovoltaických elektráren (FVE) v soustavě omezen možnostmi zajištěni stabilního provozu elektrizační soustavy. Kromě toho je nutno brát ohled na dopad na cenu elektřiny. V současnosti však v České republice žádné nové fotovoltaické elektrárny instalovat nelze.

Důvodem nejsou technická omezení, kapacita nebo bezpečnost elektrizační soustavy. Dokonce i náklady na podporu fotovoltaiky by při současných výkupních cenách zvyšovaly cenu elektřiny o pouhý jeden haléř při zvýšení instalovaného výkonu fotovoltaiky o každých 100 MWp. Jediným důvodem je zákaz povolování nových fotovoltaických elektráren vyhlášený kartelem ČSRES (České sdružení regulovaných energetických společností). Toto sdružení zahrnuje všechny významné distributory elektřiny v České republice a ČEPS.

Jmenovitý a maximální výkon fotovoltaické elektrárny

V mediálních diskusích jsou často zaměňovány jednotky watt (W, podobně kW, MW…) a wattpeak (watt jmenovitého výkonu měřený za standardních testovacích podmínek, Wp, obdobně kWp, MWp…). Označení wattpeak je používáno výhradně pro vyjádření instalovaného výkonu fotovoltaických elektráren. Watt je potom používán ve všech ostatních případech, tedy i pro vyjádření aktuálního výkonu fotovoltaické elektrárny.

V případě instalovaného výkonu fotovoltaické elektrárny je důležité, jak je definován. Často je udáván součtový jmenovitý výkon instalovaných panelů. Výkon panelů propojených do série je však určen výkonem nejslabšího panelu (podobně, jako je výkon jednoho panelu určen nejslabším použitým fotovoltaickým článkem). Vzhledem k obvyklé toleranci ±3 % lze předpokládat, že i za standardních testovacích podmínek bude celková energie proudící ze série panelů do střídače o 1 až 2 % nižší než součet jmenovitých výkonů jednotlivých panelů.

Uvedené údaje platí pro nové, zcela čisté panely renomovaných výrobců. Vlivem znečištění se sníží výkon v průměru o další 2 %. Stárnutím se výkon kvalitních panelů snižuje o 0,2 až 0,5 % ročně (pokles není rovnoměrný), výrobci panelů obvykle garantují pokles výkonu o 10 % v prvních 12 letech a 20 % po 25 letech. Byly však zaznamenány případy, kdy panely neodpovídaly deklarovaným hodnotám, případně se jejich výkon s časem snižoval výrazně rychleji. Zejména poslední efekty jsou ve zjednodušených výpočtech aktuálního výkonu všech instalovaných fotovoltaických elektráren obvykle ignorovány (podobně, jako jsou ignorovány v odhadech nákladů na podporu fotovoltaiky).

Kromě panelů tvoří elektrickou část fotovoltaických elektráren ještě střídače, transformátory, vodiče a další součásti. Účinnost nejlepších střídačů se za ideálních podmínek pohybuje kolem 98 %. Kolem 2 % se pohybují i ztráty na transformátorech. Dále je nutno odečíst ztráty ve stejnosměrném a střídavém vedení. Vlastní spotřeba fotovoltaické elektrárny je obvykle zanedbatelná.

Vliv teploty

Shrneme-li výše uvedené, je maximální výkon fotovoltaické elektrárny za ideálních podmínek o 5 % i více nižší než výkon jmenovitý. Jenže ideální podmínky – kolmo dopadající záření o intenzitě 1000 W/m2, větrno a nízká teplota – v létě nikdy nenastanou. Spíše lze očekávat vyšší zákal atmosféry, slabý vítr a teploty kolem 25 °C. Za těchto podmínek se teplota panelů pohybuje nad 45 °C, což vede ke snížení výkonu o dalších 10 %. U střešních instalací je teplota panelů ještě vyšší, proto i výkon klesne výrazněji.

Z výše uvedených důvodů maximální výkon jedné fotovoltaické elektrárny v letním období dosahuje nejvýše 85 % výkonu jmenovitého (změřeno). Někteří dodavatelé této skutečnosti přizpůsobují při návrhu fotovoltaické elektrárny výkon střídačů, čímž dosahují mírně vyšší účinnosti (střídač pracuje častěji blíže optimálnímu výkonu).

Celý předchozí popis platí pro jednu elektrárnu. Pokud by ideální podmínky nastaly současně na celém území České republiky, byl by maximální pohotový výkon roven 85 % instalovaného výkonu. Ve skutečnosti je pravděpodobnost takové situace zcela zanedbatelná.

Výsledky odborných studií

Podle studie, kterou vypracoval ČEPS ve spolupráci se společností GeoModel (výsledky studie byly prezentovány na 5. České fotovoltaické konferenci a výstavě), lze na přelomu července a srpna očekávat pohotový výkon nejvýše na úrovni 0,78 maximálního výkonu v dané hodině (viz obrázek dole). Tento údaj odpovídá kvalitním komponentům a optimálnímu návrhu. Jak je uvedeno výše, může být skutečný výkon výrazně nižší.

Aktuální výkon a čtvrthodinové změny výkonu

Obrázek: Aktuální výkon a čtvrthodinové změny výkonu [GeoModel]
modře: celá elektrizační soustava při instalovaném výkonu FVE 1000 MWp
šedě: data určená z 10 náhodně vybraných FVE o výkonu 1 MWp

Maximálnímu soudobému výkonu 1650 MW proto odpovídá instalovaný výkon nejméně 2115 MWp, pokud bychom zahrnuli pouze fotovoltaické elektrárny. I kdybychom předpokládali významnější příspěvek větrných elektráren, mohl by instalovaný výkon FVE výrazně přesahovat 2000 MWp. Přitom pravděpodobnost, že by zároveň bylo na celém území České republiky zcela jasno a větrno se blíží nule.

Nehledě na to, že některé předpoklady studie EGÚ Brno a z nich plynoucí závěry jsou chybné, je v ní uvedeno, že mezní hodnota se bude s časem zvyšovat zejména v závislosti na rozvoji inteligentních sítí. Kromě toho studie obsahuje několik návrhů, jak uvedenou mezní hodnotu 1650 MW soudobého výkonu neregulovaných OZE zvýšit bez ohrožení elektrizační soustavy a bez odstavování jaderných elektráren. Jedním z nejjednodušších řešení je rozšíření regulačního rozsahu uhelných elektráren pro zápornou terciální regulaci. Další možností je využití závěrů výše uvedené studie ČEPS a GeoModel pro plánování výroby elektřiny v konvenčních elektrárnách.

Závěr

U velkých projektů lze předpokládat, že investoři, kteří získali smlouvu o připojení s termínem připojení v roce 2011, od realizace fotovoltaické elektrárny odstoupili. Zřejmě budou dokončeny pouze projekty, které již získaly licenci. Celkově se jedná přibližně o 1800 MWp fotovoltaických elektráren. Tento výkon je výrazně nižší, než mezní hodnota podle výše uvedené odborné studie zveřejněné sdružením ČSRES.

Zbývá tedy dostatečný prostor pro instalaci nových fotovoltaických elektráren v ročním rozsahu 50 až 100 MWp. Ve skutečnosti jsou technické možnosti elektrizační soustavy ve spolupráci s okolními státy výrazně vyšší. Například v Německu je plánován přírůstek 3500 MWp ročně, což by při přepočtu na počet obyvatel v České republice odpovídalo 450 MWp ročně.

Je však důležité, aby byly instalovány výhradně fotovoltaické elektrárny na střechách (nebo fasádách) budov. U takových instalací odpadá řada problémů spojených s instalacemi na zemědělské půdě. Nehrozí, že by například jejich provozovatel ponechal takovou elektrárnu po skončení životnosti bez dozoru (bez ohledu na skutečnost, že celá elektrárna je zdrojem řady cenných surovin).

Bronislav Bechník
Czech RE Agency propaguje úspory, obnovitelné zdroje energie a trvalou udržitelnost

Vydáno: 10. ledna 2011

vytisknout nahoru

České fotovoltaické průmyslové asociace

EUROPEAN PHOTOVOLTAIC INDUSTRY ASSOCIATION