Jak ekologická je výroba fotovoltaických panelů?

• Většinu panelu tvoří sklo a hliník, což představuje přibližně 90 % jeho celkové hmotnosti. Tyto materiály jsou snadněji dostupné a výroba z nich je poměrně jednoduchá. Navíc se stále častěji využívají recyklované materiály, což výrazně zlepšuje ekologickou bilanci výroby panelů.
• Nejdůležitějším prvkem pro výrobu solárních panelů je křemík, který díky svým vlastnostem dokáže při dopadu částic slunečního záření uvolnit elektrony a vytvořit elektrický proud. 
• Nejsložitější částí výroby solárního panelu je právě část s křemíkem, konkrétně tvorba tzv. waferů – tenkých desek z křemíku. Výroba těchto waferů je energeticky náročná a tvoří až 80 % celkové spotřeby energie potřebné k výrobě fotovoltaických panelů.

V přírodě se křemík vyskytuje nejčastěji ve formě křemičitého písku, který se získává zejména povrchovou těžbou. Tento způsob těžby s sebou nese environmentální dopady, včetně zásahů do krajiny a biodiverzity. Z tohoto důvodu je v mnoha zemích, včetně České republiky, legislativně stanovena povinnost rekultivace, tedy obnovení území po ukončení těžby.

Ve srovnání s těžbou uhlí však nejsou zásahy do krajiny tak devastující. Těžba hnědého uhlí často znamená odstranění desítek až stovek metrů svrchní vrstvy půdy. Krajina po těžbě uhlí je ekologicky i ekonomicky zdevastovaná, protože dlouhodobé zničení půdy, změny ve vodních tocích a trvalé poškození místní biodiverzity mohou způsobit ztrátu zemědělské produkce, znečištění vody a vzduchu a zvýšit náklady na rekultivaci.

Oproti tomu těžba křemičitého písku obvykle zasahuje pouze jednotky až desítky km² v hloubce několika metrů. Nesmíme také zapomínat, že výstavba velkých uhelných elektráren také nebyla bezemisní. Tenkrát se ale jejich dopad na životní prostředí až do 80. let v podstatě neřešil.

Těžba zemního plynu zase často zahrnuje vrtání v moři, což může poškodit mořské ekosystémy. Převoz plynu tankery zase zvyšuje riziko úniků a znečištění. Dále je nutná výstavba plynovodů, které mohou zasahovat do krajiny a ohrozit místní faunu a flóru. V porovnání s těžbou křemičitého písku, která zasahuje menší plochy a většinou nevyžaduje tak rozsáhlé infrastruktury, je těžba plynu ekologicky náročnější. Více o těžbě zemního plynu se dozvíte v našem článku Všechno, co potřebujete vědět o zemním plynu.

Po vytěžení se křemičitý písek zpracovává na čistý křemík. Tento proces je energeticky náročný, protože zahrnuje tavení při teplotách až 2 000 °C a chemické úpravy, při nichž dochází k uvolňování emisí CO₂. 

Fotovoltaické panely mají ve srovnání s uhlím nebo plynem výrazně nižší ekologickou stopu. Zatímco spalování fosilních paliv produkuje vysoké emise CO₂, fotovoltaika během provozu neprodukuje žádné emise.

Srovnání uhlíkové stopy s ostatními zdroji energie:

• Uhlí: cca 920 g CO₂e/kWh
• Zemní plyn: cca 460 g CO₂e/kWh
• Fotovoltaika: 46 g CO₂e/kWh
• Větrná energie: 12–18 g CO₂e/kWh
• Jaderná energie: 5–6 g CO₂e/kWh

Uvedené hodnoty představují přibližné mediány (střední hodnoty) uhlíkové stopy v celém životním cyklu výroby elektřiny. Skutečné emise se mohou lišit podle konkrétní technologie, lokality, použitých materiálů a výrobních podmínek. Data vycházejí ze studie UNECE (2022): Life Cycle Assessment of Electricity Generation Options, dostupné zde.

Na rozdíl od uhlí nebo plynu fotovoltaika při výrobě elektřiny neuvolňuje žádné škodliviny, jako jsou oxidy síry, dusíku nebo prachové částice. Solární energie tak pomáhá nejen snižovat emise skleníkových plynů, ale i zlepšovat kvalitu ovzduší v místech, kde se elektřina vyrábí. U spalování uhlí se kromě CO₂ uvolňuje také oxid uhelnatý, oxid siřičitý a tuhé zplodiny jako popílek a prach, které znečišťují vzduch a mají škodlivý vliv na zdraví. 

U zemního plynu je situace o něco lepší, protože uvolňuje méně škodlivin, ale i tak při jeho spalování vzniká oxid uhelnatý a oxid siřičitý. Největší problém je ale s úniky metanu při těžbě a přepravě, což je nejhorší skleníkový plyn. Metan má mnohem silnější efekt na oteplování planety než CO₂.

Když panely doslouží, čeká je recyklace, při které se materiály jako křemík, sklo a hliník znovu využijí. I menší množství materiálů, jako stříbro a měď, se recykluje, čímž se snižuje potřeba těžby nových surovin. Celkově je možné recyklovat až 95 % hmotnosti materiálů obsažených ve fotovoltaických panelech.

Cena každého fotovoltaického panelu zahrnuje poplatek na recyklaci, který výrobce nebo dovozce platí firmám, které se starají o zpětný odběr a recyklaci starých panelů. Tento poplatek jde do tzv. kolektivního systému zpětného odběru, který zajišťuje recyklaci panelů. Odběr starých panelů a jejich odvoz ale platí provozovatel nebo zákazník.

Existují dva způsoby recyklace solárních panelů:

1. Tepelná recyklace začíná tím, že se z panelů odstraní hliníkové rámy. Poté se panely zahřívají na teplotu vyšší než 500 °C. Všechny plastové součásti se odpaří a plyny se mohou spálit a využít jako zdroj tepla pro recyklaci. Po odstranění plastů se další materiály třídí ručně. 
2. Při mechanicko-chemické recyklaci se v první fázi panely rozemelou a rozdrtí na malé kousky. Třídění materiálů poté zajišťují separační linky. Materiál se plaví v proudu vzduchu nebo vody – lehčí materiály (plasty) zůstanou na povrchu a těžší (kovy) klesnou. Pomocí elektrodynamické separace se třídí kovy na železné a neželezné (měď, hliník).

Energetická návratnost solárního panelu je dnes 1 až 3 roky – během tohoto období vyrobí tolik energie, kolik stálo jeho vyrobení. Po zbytek životnosti už vyrábí energii s nulovými provozními emisemi.

Mezinárodní agentura pro obnovitelnou energii (IRENA) předpokládá, že největší vlna recyklace přijde kolem roku 2050, kdy na celém světě doslouží až 80 milionů FV panelů. Poté bude každý rok potřeba recyklovat asi 6 milionů tun solárních panelů. Agentura počítá se vznikem nových recyklačních firem, pracovních míst a technologií pro recyklaci panelů. Jak přesně probíhá recyklace FV panelů, si můžete přečíst v samostatném článku, kde se tématu podrobně věnujeme.