Jak fungují fotovoltaické elektrárny?

V první řadě odlišme fotovoltaické elektrárny od solárně-termických kolektorů. Obě technologie můžeme shodně nazvat solárními panely, ale mají různé účely. Solárně-termické kolektory produkují teplo - ohřívají vodu nebo vytápějí. Fotovoltaické elektrárny vyrábějí elektřinu, mohou přispět alespoň k částečné energetické soběstačnosti a snížit účet za elektřinu.

Postupujme od celku k jednotlivostem. Fotovoltaická elektrárna obsahuje fotovoltaické panely, které zahrnují mnoho fotovoltaických článků, což jsou plošné polovodičové diody. Právě tady dochází ke klíčovému jevu. Když sluneční záření dopadá na fotovoltaický článek, vzniká uvnitř fotoelektrický jev a jako důsledek dostáváme elektrický proud.

Panely jsou nejčastěji vyráběny z křemíku, ať už polykrystalického, monokrystalického nebo amorfního. Dražším materiálem je arsenid galia, který vede k vyšší účinnosti, ale kvůli obsahu arzenu způsobuje větší problémy při likvidaci.

Fotovoltaické elektrárny mohou fungovat jako ostrovní systémy, jinými slovy nepotřebují připojení do centrální distribuční sítě. Energetickou soběstačnost volí některé samoty, kterým chybí inženýrské sítě. Ovšem pokud elektřinu vyrobenou v solární elektrárně chcete prodávat, připojení k síti potřebujete. Naštěstí můžete obě krajní varianty kombinovat. Takzvaná hybridní fotovoltaická elektrárna spojuje částečnou energetickou autonomii a centrální distribuční soustavu.

Kolik elektřiny fotovoltaika vyrobí, záleží na řadě faktorů. Především rozhoduje dlouhodobé podnebí a aktuální počasí. V České republice dopadne přibližně 950 až 1 340 kilowatthodin (kWh) sluneční energie na m² za rok. Takové množství teoreticky postačí na svícení, vaření a provoz malých elektrospotřebičů v jednočlenné domácnosti. Nejvíce slunce svítí na jižní Moravě, nejméně na severu Čech. Samozřejmě záleží také na výkonu fotovoltaické elektrárny, její velikosti a orientaci vůči světovým stranám. Ideálně nastavujme panely k jihu, skloněné přibližně v úhlu 35 až 45 °.

Výrobci fotovoltaických elektráren uvádějí výkon většinou v kWp (v kilowattech, za předpokladu optimálních podmínek). Při kalkulaci nákladů a výnosů uvažujte asi následovně. 1 kWp zabere necelých 10 m² a při ideálním počasí vyrobí ročně přibližně 1 000 kilowatthodin, což znamená podle ceníků elektřiny pro domácnosti zhruba 3 000 až 5 000 korun.