Sférické solární panely: Mohou vyřešit největší slabinu fotovoltaiky?

Výroba fotovoltaiky je vázaná na orientaci a sklon vůči slunci

Jedním z hlavních problémů klasických solárních panelů je to, že jejich efektivita je silně závislá na úhlu dopadajících slunečních paprsků. Nejlépe dokážou vyrábět energii ze světla, které dopadá kolmo na solární články. Jenže postavení slunce se v průběhu dne i celého roku mění.

A protože panely bývají většinou pevně spojeny s konstrukcí, musíte se prostě rozhodnout, ve kterou část dne nebo roku budete vyrábět více, a ve kterou méně elektřiny. Nebo kombinovat panely o různém sklonu a orientaci, aby se výroba lépe rozložila během dne.

Panely směrované na jih dosahují maxima kolem poledne, východně orientované vyrábějí nejvíce elektřiny ráno a panely na západ naopak odpoledne. Vodorovně instalovaná fotovoltaika má nejvyšší výrobu v létě a kolem poledne, vertikální solární panely zase v zimě a ráno a večer.

Sférické solární panely problém řeší. I když…

Výše popsaný problém by mohly alespoň částečně vyřešit sférické solární panely. I když panely není přesné pojmenování – jde totiž o technologii, která využívá malé kulové solární články, které se skládají do větších celků nebo prostorových struktur (tzv. 3D fotovoltaika).

V principu fungují stejně jako klasické solární panely, ale díky svému uspořádání dokážou zachytit světlo z různých směrů – nejen přímé sluneční paprsky, ale i rozptýlené světlo nebo odrazy od okolních povrchů.

Jejich výhody jsou tedy:

• menší závislost na orientaci vůči světovým stranám,
• stabilnější výroba během dne,
• schopnost zachytávat světlo z různých směrů,
• lepší využití rozptýleného světla (např. při zatažené obloze).

Kdo stojí za vývojem a v jaké je fázi?

Jedním z průkopníků této technologie je japonská společnost Kyosemi, která začala se sférickými solárními články experimentovat už v 90. letech. Technologii známou jako Sphelar vyvíjeli několik let, první funkční prototypy vznikly kolem roku 2007 a širší veřejnosti byla představena v roce 2010 na veletrhu PV Expo v Tokiu.

Když je technologie sférických solárních panelů známá už tak dlouho a její koncept zní víc než dobře, proč ji ještě nepoužíváme? Odpověď dostaneme, když se podíváme na slabé stránky sférických článků.

Nevýhody sférických solárních panelů

I když vynález sférických článků zní jako průlom ve fotovoltaice, v praxi (zatím) nemůže konkurovat klasickým panelům. Proto se s ním setkáme jen v experimentálních projektech.

• Výroba a následné propojování kulových polovodičových struktur je technologicky náročné a obtížně se škáluje pro potřeby masové produkce.
• Nižší účinnost oproti klasickým panelům. Ačkoli sférické články zachytí světlo z více směrů, neznamená to automaticky vyšší výkon. Dobře orientované ploché panely zatím vyrobí energie více.
• Vysoká cena – protože výroba je náročná, a také proto, že jde zatím o technologii ve stavu vývoje, jsou pořizovací náklady vysoké.
• Chybí specifická oblast, kde by byly sférické panely skutečně nepostradatelné. Hravě je „převálcují“ klasické panely nebo jejich vylepšené verze, jako jsou například bifaciální panely, perovskity nebo třeba natáčecí (trackovací) solární panely, které dokážou v průběhu dne měnit postavení vůči slunci.

Bude budoucnost fotovoltaiky zakulacená?

Pokud se dalším vývojem podaří výrazně zvýšit účinnost sférických solárních článků, mohly by se skutečně stát obstojnou alternativou k běžným panelům. Zatím však jde „pouze“ o zajímavý experiment, který se v účinnosti nedokáže vyrovnat klasické fotovoltaice.

Do budoucna by se mohly uplatnit především tam, kde jsou zhoršené světelné podmínky nebo omezený prostor či pro speciální aplikace, kde je potřeba konstantní výkon. To může být například:

• v husté městské zástavbě,
• u malých zařízení, jako jsou senzory nebo IoT technologie,
• tam, kde má fotovoltaika splynout s designem budovy.

Sférické solární panely jsou další inovací, která by solární trh mohla posunout zase o kus dopředu. Spolu s dalšími experimentálními projekty, jako jsou třeba kvantové tečky, barevné, ohebné nebo organické solární panely, mohou pro fotovoltaiku najít nové uplatnění a vypořádat se s některými jejími limity.

Budoucnost solární energie tak pravděpodobně nebude stát na jediné „revoluční“ technologii, ale na kombinaci různých přístupů, které se budou doplňovat podle konkrétních podmínek a potřeb.

Zdroje:
Eetimes.com
Enerzine.com
Sphelarpower.com