Vyplatí se sluneční články?

Je celá politika alternativních zdrojů jeden velký podvod? Jde mi o křemíkové fotovoltaické články. Povídal jsem si o tomto „alternativním“ zdroji energie (který se v současnosti začíná intenzivně šířit) s elektroinženýrem a ten na pojem „alternativní“ reagoval suše: „Výroba křemíku (nebo jeho úprava?) pro fotovoltaické články je natolik energeticky náročná, že žádný fotovoltaický článek nikdy nedokáže vyrobit tolik elektrické energie, kolik je jí zapotřebí na jeho vlastní výrobu.“ Je jeho tvrzení pravdivé?

Záleží na tom, jaké články použijeme a kde

Záleží na tom, o jaké křemíkové články jde, jakou technologií se vyrábějí a kde budou po dobu své životnosti (tj. po 20 až 40 let, záruka od prodejce bývá 20 let) umístěny. Začnu od konce. Máme k dispozici dlouhodobá statistická data o oslunění povrchu Země v různých oblastech. Pro naše úvahy zmíním tři z nich:

• Oblast silného slunečního záření (2200 kWh/m²/rok) – na 1 čtvereční metr povrchu dopadne za rok 2,2 megawatthodin energie ze Slunce. Sem patří například Sahara nebo pouště na jihozápadě USA.
• Oblast středního oslunění (1700 kWh/m²/rok). Takový je například jih Evropy.
• Oblast nízkého oslunění (1100 kWh/m²/rok). Příkladem je Německo.

Energeticky nejnáročnější jsou sluneční články z monokrystalického křemíku. Ty již nepřevažují, dnes se vyrábějí spíše z multikrystalického křemíku, který je energeticky méně náročný než vysoce čistý monokrystalický materiál pro polovodičový průmysl o typické tloušťce křemíkové destičky 0,35 mm. Tenkovrstvé články z amorfního, nanokrystalického a mikrokrystalického křemíku jsou asi 100–1000krát tenčí, a tedy se na ně spotřebuje úměrně méně křemíku. Jejich účinnost je však zatím zhruba poloviční.

Všechny tyto články se již vyrábějí sériově. Typická továrna v Německu či Japonsku vyrobí za rok tolik článků zapouzdřených do solárních panelů, ¹⁾ že jejich výkon představuje 30–100 MW špičkové energie (tj. takový výkon dávají při úrovni dopadajícího slunečního záření 1kW/m²). ²⁾

Lze tedy udělat energetický audit ³⁾ pro každý typ slunečních panelů (počítá se energie potřebná nejen pro křemíkové články, ale i na zasklení a hliníkový rám, invertor aj.) a pro typické úrovně slunečního záření, o nichž jsem se už zmínil. ⁴⁾

Energeticky nejnáročnější monokrystalické sluneční články mají tedy v oblastech nízkého oslunění (jako je Německo) celkovou energetickou návratnost 3,5 roku. Čtenář si lehce spočítá, že v pouštích s dvojnásobným osvitem je návratnost poloviční. Tato doba se ještě dále zkracuje přechodem na multikrystalický křemík a na stále tenčí články (jsou již experimentálně zvládnuty krystalické články o poloviční tloušťce). Pro tenkovrstvé sluneční články (okolo 1 mikrometru) na jihu Evropy je tato doba kratší než 1 rok. Jinými slovy již dříve než za rok po uvedení do provozu jsou tenkovrstvé sluneční články v jižní Evropě čistým výrobcem čisté energie.

Zmíněný elektroinženýr má tedy pravdu, pokud jde o monokrystalické sluneční články umístěné v oblasti severního polárního kruhu (ještě pro jistotu bych je orientoval na sever).