Solární články s účinností až 45%

Norimberský veletrh IFH/ Intherm, zaměřený při dvouletém cyklu na klimatizační, sanitární a vytápěcí techniku, je už dlouhá leta považován v Německu za špičkový regionální veletrh. Od letošního roku plní i funkci oficiálního představitele programu Spolkového ministerstva pro hospodářství a technologii v rámci „Exportní iniciativy obnovitelných energií“. Nová orientace veletrhu se projevila už i na jeho letošním 17. ročníku, konaném v době od 16. do 19. dubna, kde tematika obnovitelných energií se stala stěžejním tématem a byla ji věnována přibližně třetina celé výstavní plochy. Celkem se letos na veletrhu představilo 652 vystavovatelů z 19 zemí, včetně České republiky a vidělo jej na 51 000 návštěvníků, poprvé v jeho historii počet překročil bájnou hranici půlstatisíc. (Veletrh pořádá mnichovská GHM, v České republice zastupovaná brněnskou s.r.o. Expo-Consult+Service. Příští ročník veletrhu proběhne v Norimberku od 14. do 17. dubna 2010.) V části letošní akce zaměřené na prezentaci obnovitelných energií se představila prakticky celá škála technologií, které v rámci tematického zaměření přicházejí v úvahu. Vedle využívání biomasy to byly především způsoby založené na využívání slunečního záření, ať už na bázi termické přeměny energie nebo přímou cestou s využitím fotovoltaických článků. O tom, že slunce je nejdůležitějším a prakticky nevyčerpatelným zdrojem energie není pochyb. Odborníci spočítali, že celkový tok energie, který Slunce vyzařuje do kosmického prostoru, je 3,85 x 1026 W a na povrch zemské atmosféry z toho dopadá ve formě záření přibližně 1,4 kW/m2. Už z toho plynou obrovské rezervy, které sluneční energie nabízí. Pokud zůstaneme u přímé přeměny sluneční energie, pak solární fotovoltaice se zatím především vytýká malá účinnost dosavadních solárních článků, ať už z monokrystalického nebo polykrystalického křemíku nebo vrstev z amorfního křemíku či jiných materiálů (v průměru 15 – 20 %) a přitom jejich drahá výroba. Málokdo však v počátcích vývoje fotovoltaiky, původně zaměřené jen na kosmický program, předpokládal její tak rychlý enormní nárůst - ve vyspělých zemích v posledních letech dochází k ročnímu růstu obratu až kolem 40 % - a proto nedocházelo ani k větší účinné koncentraci poměrně roztříštěné výzkumné, vývojové i výrobní sféry. Pokračování růstového trendu naznačují i statisiky a prognózy European Photovoltaic Industry Association. Podle nich současný obrat, který ve fotovoltaice se celosvětově pohybuje zatím kolem 9 mld. eur by se měl vyšplhat do roku 2010 na 25 mld. a do roku 2030 na 318 mld. eur. Tomu odpovídá i instalovaný výkon solárních zdrojů od současných několika GW na 28,9 GW v roce 2010, na 241 GW v roce 2020 a na 1272 GW v roce 2030. Dnes pokrývá solární energie světovou potřebu energie asi z 0,05 %, v roce 2030 by měl tento podíl dosáhnout už na téměř 10 %. Pod úvahou pozitivní perspektivy dochází proto teprve v současné době k větší koncentraci výrobních sil u všech hlavních výrobců fotovoltaických systémů, USA, Japonska, Německa a nyní i Číny. V Německu představuje takovou koncentraci vývojových týmů např.sdružení „Solarsilizium-Forschungscluster“ SolarFocus s vedoucí rolí Freiburger Materialforschungszentrum FMF, podporované Spolkovým ministerstvem pro životní prostředí částkou 4,1 mil. eur a od průmyslových zainteresovaných organizací částkou 1,2 mil eur (na projektu se zúčastňuje i 12 německých výrobců fotovoltaiky s 5000 zaměstnanci a kumulovaným ročním obratem 2,5 mld. eur). Monokrystalické solární články, které stály v popředí vývoje zaměřeného na kosmický program, dosahují dnes účinnosti 20 – 25 %. Každý materiál, a tedy i křemík, účinně absorbuje jen určitou část slunečního spektra. Nositel Nobelovy ceny za fyziku pro rok 2000 Zhores Alferov, spatřuje možný vývoj efektivnějších solárních článků v jejich složení z tenkých vrstev, vytvořených i z jiných materiálů, jako je Cadmium-Tellurid (CdTe) nebo materiály na bázi Cu-In-S, Ga-In-P, In-Ga-As při spodní germaniové vrstvě a navíc účinnost solárních článků dále zvýšit koncentrací dopadajících slunečních paprsků předřazenou Fresnelovou čočkou. Přestože výroba takových článků je zatím mnohem nákladnější než klasických Si článků, očekává protagonista tohoto způsobu jejím uplatněním při vývoji nových technologií nárůst účinnosti vyráběných solárních článků do roku 2020 až na 45 %. V současné době pracují na těchto metodách společně Joffe- Institut v Petrohradě s mnichovskou firmou Solartec a už dnes dosáhli u článku typu Solcon účinnosti 35 %. Pozn. autora: Podpora fotovoltaice v Německu zapadá svým charakterem i do programu postupného snižování emisí tzv. skleníkových plynů, známého pod označením jako Kjótský protokol k Rámcové úmluvě OSN o klimatických změnách, kde se průmyslové země zavázaly snížit za pětileté období 2008 až 2012 emise těchto plynů, včetně CO2, o 5,2 % oproti stavu v roce 1990. (Kjótský protokol vstupuje v platnost až po sedmi letech po svém vzniku, kdy teprve došlo k splnění všech stanovených podmínek.) Koncem minulého roku přichází Německo s další iniciativou, kde se samo zavazuje při pokračování tohoto trendu dosáhnout redukce emisí do roku 2020 o 40 % oproti stejné výchozí základně v roce 1990. Tuto nabídku předkládá za předpokladu, že ostatní země EU dosáhnou ve stejném časovém rozpětí snížení emisí alespoň o 30 % a obdobný postoj zaujmou i další země, zúčastěné na plnění Kjótského protokolu. Dosavadní vývoj v minulých letech vykazoval u emise skleníkových plynů podle zprávy Earth Policy Institute ve Washingtonu, založené na oficiálních statistických datech Carbon Dioxide Information Analysis Center, zatím spíše opačný trend. Jen v letech 2000 až 2006 byl zaznamenán průměrný roční přírůstek emisí 3,1 %, z toho samotný přírůstek CO2 představoval 2,3 %. Přitom hlavní podíl, více než polovinu, má na svědomí pět zemí: USA, Čína, Rusko, Indie a Japonsko. USA, které neratifikovalo Kjótský protokol a je největším znečišťovatelem ovzduší, zamýšlí přistoupit k trendu omezování těchto emisí podle slov svého prezidenta Bushe až od roku 2025, kdy má teprve dojít ke zlomu jejich průběžně rostoucího trendu a pozvolnému následnému poklesu. /šm/