Fotovoltaika je skvělá technologie, ale stále ji brzdí relativně nízká účinnost (běžné solární panely pro rodinné domy dosahují účinnosti jen lehce přes 20 %). A tak se vědci stále snaží přijít s inovacemi, které tento problém vyřeší.
Jednou z velmi slibných možností jsou FVT kolektory. V anglicky hovořících zemích označované jako PVT – tedy Photovoltaic Thermal – kolektory. Vlastně nejde o nijak závratně inovativní technologii, ale přitom se skvělým výsledkem: může dosahovat celkové účinnosti až 70 %! A již běžně funguje i v praxi – tedy žádný experiment, který by se teprve testoval v laboratoři.
V podstatě jde o „pouhou“ symbiózu klasických solárních panelů a termických kolektorů v jednom zařízení. Tak se daří nejen využít větší procento dopadajícího slunečního záření, ale fotovoltaika tak funguje ještě efektivněji. Jak to? Kolektory totiž z panelů odvádějí přebytečnou tepelnou energii. Panely se díky tomu ochlazují, což zvyšuje jejich účinnost (o jednotky procent) a prodlužuje jim i život. Vysoké teploty totiž fotovoltaice nesvědčí a snižují efektivitu výroby elektřiny.
Uvedená účinnost hybridních kolektorů až 70 % je tedy souhrnem efektivity fotovoltaické a fototermické části kolektorů – čili přeměny slunečního záření na elektrickou a tepelnou energii. Účinnost samotných solárních článků zůstává v zásadě stejná, ale vedle toho se využije i teplo, které by jinak přišlo vniveč.
Konstrukčně se jedná o fotovoltaický panel, na jehož zadní straně je umístěn absorbér – nejčastěji systém trubek, jimiž proudí speciální teplonosná kapalina. Sluneční paprsky dopadající na panel se přeměňují na elektřinu a tepelnou energii odvádí trubky se solární kapalinou do domu. Existují také vzduchové absorbéry, v nichž se teplo přenáší prouděním vzduchu. Ty mají jednodušší konstrukci, ale také nižší účinnost.
Elektřina z panelů pak pohání běžné spotřebiče v domácnosti a získané teplo se dá využít pro ohřev teplé vody, bazénu, pro vytápění nebo pro předehřev vody např. pro pračku, myčku nebo třeba tepelné čerpadlo.
Účinnost termického ohřevu je sice v tomto případě o něco nižší, než kdyby se jednalo o samostatný systém, ale nabízí všestrannější využití. Zkrátka: s běžnými termickými kolektory nemůžete napájet třeba elektrokotel, pračku nebo sušičku. Elektřina je drahá a jedna kWh má větší finanční hodnotu než jedna kWh tepla z kolektoru. Takto budete mít dva systémy v jednom, ušetříte prostor a ještě podpoříte účinnost výroby elektřiny díky ochlazování panelů.
Kombinovaná výroba elektřiny a tepla se cíleně zkoumá už od 90. let minulého století. Zhruba od počátku nového tisíciletí se PVT kolektory začínají běžně objevovat i na světovém trhu. Po roce 2020 přichází jejich boom – populární jsou hlavně ve Francii, Německu a Španělsku.
V současné době jejich celková instalovaná plocha přesahuje 1,6 milionu m2, přičemž 64 % této plochy se nachází v Evropě.
A v Česku? Výrazně pokulháváme. Zatím u nás sice proběhly výzkumné projekty a experimentální instalace (např. v rámci UCEEB ČVUT, kde prototyp kolektoru testovali jak v laboratoři, tak i v praxi – na střeše Ústavu techniky prostředí FS ČVUT), existují i firmy, které u nás tyto PVT kolektory nabízejí, nicméně jejich širší uplatnění zatím chybí. Proč?
V ČR stále ještě není o této technologii dostatečné povědomí – mluví se o ní zatím především v odborných kruzích. Ani instalační firmy s ní nemají příliš zkušeností. A instalace je to přece jen složitější, než v případě samotné fotovoltaiky.
Další věc je, že u nás se vytápění rodinných domů, ale i ohřev vody, hojně řeší pomocí kotlů na tuhá paliva, které mají, alespoň dosud, poměrně nízké pořizovací, ale i provozní náklady. Lidé tedy nemají motivaci pořizovat dražší, sofistikovanější zařízení. Jenže to se bude postupně měnit – spolu s utlumováním využívání fosilních paliv, emisními povolenkami a souvisejícím růstem cen paliv a energií obecně.
Když se podíváme na cenu běžného solárního panelu o výkonu 400–450 Wp, pohybuje se u nás zhruba mezi 4 500 a 7 000 Kč (bez DPH). Oproti tomu hybridní kolektory o stejném výkonu stojí přibližně 23 000–35 000 Kč (bez DPH), tedy asi 4–5× víc. Pokud bychom však porovnávali cenu řešení s PVT kolektory versus kombinace solárních panelů a fototermiky, vyšly by oba systémy finančně velmi podobně.
Jenže v součtu je to poměrně vysoká částka, a tak se za stávající situace, kdy jsou ceny energií a paliv takové, jaké jsou, zatím asi málokterý majitel rodinného domu rozhodne pro instalaci komplexního systému. Budoucí vývoj, jak už jsme naznačili výše, to však nejspíš změní.
Hybridní PVT kolektory představují relativně snadný krok k efektivnějšímu využívání sluneční energie, přitom s velkým přínosem. Šetří místo na střeše, zvyšují účinnost solárních panelů a prodlužují jejich životnost.
Jejich pořizovací cena je sice relativně vysoká, ale pokud je systém dobře navržený, může nabídnout krátkou návratnost. Alespoň zatím se určitě ne v každém rodinném domě vyplatí, ale už teď i u nás může najít velmi dobré uplatnění – například v bytových domech, hotelech, výrobních závodech nebo třeba v administrativních budovách – jak ukazuje praxe v zemích, které jsou v tomto směru napřed.
Nicméně s rostoucím tlakem na úspory energií, odklonem od fosilních paliv a také s ohledem na další očekávaný růst cen energií budou nejspíš PVT kolektory v příštích letech stále častější volbou i pro běžné české domácnosti. Určitě se vyplatí sledovat jejich další vývoj a mít je „v hledáčku“, až budete v budoucnu řešit přechod na efektivní a udržitelné technologie.
Zdroje:
CVUT.cz
Solarthermalworld.org
Uceeb.cz
Hassan, A. A., & Al‐Sulaiman, F. A. (2022). Performance and economic analysis of hybrid solar systems comprising evacuated tube collectors and PVT collectors. International Journal of Energy Research, 46(11), 15803–15822. Dostupné z: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/er.8512
Fotovoltaika na ploché střeše může být efektivní a výhodná, ale přináší i rizika. Zejména v zimě, kdy se na ní drží sníh a výrazně tak roste zatížení střešní konstrukce. Co proti tomu dělat?
Požární bezpečnost fotovoltaiky začíná už u jejího návrhu. Na co si dát pozor, aby byla instalace bezpečná, rychle nedegradovala a minimalizovalo se riziko vzniku i šíření požáru?
