Solární elektrárna

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox elektrárna Solární elektrárna (také sluneční elektrárna) je typ elektrárny, která přeměňuje energii ze slunečního záření na elektrickou energii. Jedná se o jeden z nejvýznamnějších a nejrychleji rostoucích obnovitelných zdrojů energie. Využívá buď přímou přeměnu světla na elektřinu pomocí fotovoltaického jevu, nebo nepřímou přeměnu prostřednictvím koncentrace sluneční energie k ohřevu média a pohonu turbíny.

Solární elektrárny mohou mít velmi různou velikost, od malých střešních instalací na rodinných domech (tzv. mikrozdroj) až po rozsáhlé solární parky zabírající stovky hektarů a zásobující elektřinou desítky tisíc domácností.

📜 Historie

Historie využívání sluneční energie sahá hluboko do minulosti, ale její moderní využití pro výrobu elektřiny je záležitostí posledních dvou století.

1839: Francouzský fyzik Alexandre-Edmond Becquerel objevil fotovoltaický jev, když si všiml, že některé materiály produkují malé množství elektrického proudu při vystavení světlu.
1883: Americký vynálezce Charles Fritts vytvořil první solární článek na světě potažením selenu tenkou vrstvou zlata. Jeho účinnost byla však menší než 1 %.
1905: Albert Einstein publikoval práci o fotoelektrickém jevu, za kterou později obdržel Nobelovu cenu, a poskytl tak teoretický základ pro fungování solárních článků.
1954: V Bellových laboratořích v USA vyvinuli Daryl Chapin, Calvin Fuller a Gerald Pearson první prakticky použitelný křemíkový solární článek s účinností kolem 6 %. Tento objev je považován za zrod moderní fotovoltaiky.
1958: První družice vybavená solárními panely, Vanguard 1, byla vypuštěna na oběžnou dráhu. Kosmický program se stal na desítky let hlavním motorem vývoje fotovoltaiky.
70. léta 20. století: Ropné šoky vyvolaly zvýšený zájem o alternativní zdroje energie, včetně solární, a vedly k nárůstu investic do výzkumu.
21. století: Masivní pokles výrobních nákladů, technologický pokrok a politická podpora v boji proti změně klimatu vedly k exponenciálnímu růstu instalovaného výkonu solárních elektráren po celém světě. Země jako Čína, Německo a USA se staly lídry v této oblasti. V Česku došlo k tzv. „solárnímu boomu“ v letech 2009–2010.

⚙️ Princip fungování

Solární elektrárny fungují na dvou základních principech:

☀️ Fotovoltaické elektrárny (FVE)

Nejrozšířenější typ solárních elektráren využívá fotovoltaický jev. Základním stavebním prvkem je solární článek, obvykle vyrobený z polovodičového materiálu, nejčastěji křemíku.

Absorpce fotonů: Když na solární článek dopadnou fotony (částice světla), předají svou energii elektronům v polovodičovém materiálu.
Uvolnění elektronů: Tato energie umožní elektronům "vyskočit" ze svých pozic a volně se pohybovat. Tím vzniká elektrický proud. Speciální struktura článku (tzv. P-N přechod) zajistí, že se elektrony pohybují jedním směrem.
Generování stejnosměrného proudu: Jednotlivé články se spojují do větších celků – solárních panelů. Tyto panely generují stejnosměrný proud (DC).
Přeměna na střídavý proud: Protože elektrická rozvodná síť i většina spotřebičů používá střídavý proud (AC), je nutné stejnosměrný proud přeměnit. K tomu slouží zařízení zvané střídač (nebo invertor).
Dodávka do sítě: Střídavý proud je následně dodáván do distribuční sítě nebo přímo spotřebován v místě výroby.

🔥 Termosolární (koncentrované) elektrárny (CSP)

Tento typ elektráren (anglicky Concentrated Solar Power, CSP) nevyužívá přímou přeměnu světla na elektřinu. Místo toho koncentruje sluneční paprsky pomocí zrcadel nebo čoček na malou plochu, čímž se dosahuje velmi vysokých teplot.

Koncentrace záření: Velké pole zrcadel (tzv. heliostatů) soustředí sluneční světlo na centrální bod (absorbér).
Ohřev teplonosného média: V absorbéru proudí teplonosné médium (např. olej, roztavená sůl nebo voda), které se zahřeje na teplotu několika set stupňů Celsia.
Výroba páry: Horké médium je vedeno do výměníku, kde předá své teplo vodě a přemění ji na vysokotlakou páru.
Pohon turbíny a generátoru: Pára roztáčí parní turbínu, která je spojena s elektrickým generátorem, jenž vyrábí elektřinu.
Chlazení: Po průchodu turbínou pára kondenzuje zpět na vodu a cyklus se opakuje.

Výhodou CSP elektráren je možnost akumulace tepelné energie (např. v nádržích s roztavenou solí), což jim umožňuje vyrábět elektřinu i po západu slunce nebo při oblačnosti.

🌍 Typy solárních elektráren

Solární elektrárny lze dělit podle velikosti, umístění a technologie.

Podle umístění a velikosti

Střešní instalace: Malé systémy na střechách rodinných domů, komerčních a průmyslových budov. Slouží primárně k pokrytí vlastní spotřeby (decentralizace energetiky).
Pozemní solární parky (farmy): Rozsáhlé elektrárny postavené na volných plochách, často na zemědělsky nevyužívané půdě. Dodávají elektřinu přímo do přenosové nebo distribuční soustavy.
Plovoucí solární elektrárny (Floatovoltaics): Panely jsou instalovány na plovoucích konstrukcích na vodních plochách, jako jsou přehradní nádrže nebo jezera. Výhodou je úspora půdy a vyšší účinnost díky chladicímu efektu vody.
Agrivoltaika: Kombinace zemědělské produkce a výroby solární energie na jedné ploše. Panely jsou umístěny výše nad zemí, aby pod nimi mohly růst plodiny nebo se pást zvířata.
Integrovaná fotovoltaika (BIPV): Solární články jsou přímo součástí stavebních prvků, jako jsou střešní krytiny, fasády nebo okna.

Podle technologie panelů (FVE)

Monokrystalické panely: Vyrobeny z jednoho krystalu křemíku. Mají nejvyšší účinnost a charakteristickou tmavě černou barvu. Jsou obvykle nejdražší.
Polykrystalické panely: Vyrobeny z více krystalů křemíku. Mají o něco nižší účinnost, ale jsou levnější. Poznávacím znakem je modrá barva s viditelnou strukturou krystalů.
Tenkovrstvé panely (Amorfní): Polovodičový materiál je nanesen v tenké vrstvě na podklad (sklo, plast). Mají nižší účinnost, ale lépe fungují při horších světelných podmínkách a vysokých teplotách.

✅ Výhody a nevýhody ❌

Výhody

Obnovitelný a nevyčerpatelný zdroj: Slunce bude svítit ještě miliardy let.
Nulové emise při provozu: Během výroby elektřiny neprodukují skleníkové plyny ani jiné znečišťující látky.
Nízké provozní náklady: Po počáteční investici jsou náklady na provoz a údržbu minimální, protože "palivo" je zdarma.
Škálovatelnost: Systémy lze budovat ve velikostech od několika wattů po stovky megawattů.
Energetická nezávislost: Snižují závislost na dovozu fosilních paliv.
Tichý provoz: Fotovoltaické elektrárny jsou na rozdíl od jiných typů elektráren zcela tiché.

Nevýhody

Přerušovaná výroba: Výroba elektřiny je závislá na denní době, ročním období a počasí. Tento problém řeší akumulace energie (např. baterie) a chytré sítě (Smart grid).
Zábor půdy: Velké solární parky vyžadují značnou plochu, což může být v konfliktu se zemědělstvím nebo ochranou přírody.
Počáteční investice: I přes klesající ceny je počáteční investice stále vysoká.
Environmentální dopady výroby: Výroba solárních panelů je energeticky náročná a vyžaduje těžbu surovin (křemík, stříbro, hliník) a použití chemikálií.
Životnost a recyklace: Životnost panelů je obvykle 25–30 let. Jejich následná recyklace je technicky náročná, ale stává se stále důležitějším tématem.

🌐 Solární energetika ve světě a v Česku

Ve světě

K roku 2025 je solární energetika nejrychleji rostoucím zdrojem energie na světě. Celosvětová instalovaná kapacita přesáhla 1 terawatt (TW). Mezi největší producenty patří:

Čína: Absolutní světový lídr jak v instalované kapacitě, tak ve výrobě solárních panelů.
Spojené státy americké: Masivní investice do velkých solárních parků, zejména ve státech jako Kalifornie, Texas a Arizona.
Indie: Rychle rostoucí trh s ambiciózními cíli v oblasti obnovitelných zdrojů.
Japonsko: Vysoká hustota instalací, včetně mnoha střešních systémů.
Německo: Průkopník v oblasti solární energetiky v Evropě s dlouhodobou politikou podpory (tzv. Energiewende).

V Česku

Česká republika zažila v letech 2009 a 2010 tzv. „solární boom“ způsobený štědrými výkupními cenami. To vedlo k rychlému nárůstu instalovaného výkonu, ale také k následné kritice a prudkému omezení podpory. V posledních letech zájem o fotovoltaiku opět roste, zejména v segmentu střešních instalací pro rodinné domy a firmy, a to díky dotačním programům (např. Nová zelená úsporám) a snaze o snížení nákladů na energie. Celkový instalovaný výkon v Česku k roku 2025 přesahuje 3,5 GW.

💡 Pro laiky

Představte si solární panel jako umělý list stromu. Stejně jako list přeměňuje sluneční světlo na energii pro strom (fotosyntéza), solární panel přeměňuje sluneční světlo přímo na elektrickou energii. Když se těchto panelů spojí velké množství na jednom místě – na poli nebo na střeše – vznikne solární elektrárna.

Tato elektřina je stejnosměrná, podobná té z baterie. Proto je potřeba zařízení zvané střídač, které ji přemění na střídavou elektřinu, jakou máme v zásuvkách. Tato elektřina pak může napájet váš dům nebo být poslána do sítě pro ostatní. Hlavní výhodou je, že "palivo" – slunce – je zdarma, je ho nekonečně mnoho a při výrobě elektřiny nevzniká žádný kouř ani znečištění.

⏰ Tento článek je aktuální k datu 29.12.2025