Když si v roce 2024 představíme solární energii, napadnou nás chytré systémy, které napájí řadu domácností a dodávají čistou energii díky solárním panelům. Využívání slunce k provozu a obživě však sahá o staletí zpět.
Abychom lépe pochopili zrod tohoto zařízení a dokázali správně vybrat podle svých potřeb, ponořme se do historie solárních panelů.
Pozadí solárního panelu: solární energie napříč staletími
Projděme si stručně historii solární energie. První doložené použití lidmi sahá až do 7. století př. n. l. Tehdy lidé využívali sluneční světlo k rozdělávání ohně pomocí raných alternativ lupy. Ranné využití slunce se soustředilo hlavně na jeho energii jako zdroj tepla. Například ve starověkém Egyptě se budovy navrhovaly tak, aby maximalizovaly přísun světla a tepla.
Později, ve 3. století př. n. l., údajně Řekové a Římané využívali zrcadla k zapalování pochodní při náboženských obřadech. Tato zrcadla se stala nástroji zvanými „spalovací zrcadla“ a používala se při různých rituálech. V roce 20 n. l. používali podobná zrcadla ke stejnému účelu i Číňané.
Dalším raným využitím, populárním dodnes, byl koncept „slunečních místností“ (sunrooms). Tyto místnosti s velkými okny soustředily sluneční světlo do jednoho prostoru. Některé římské lázně, často na jižní straně budov, byly takovými slunečními místnostmi. Později, ve 13. století n. l., stavěli Anasazi, předkové indiánů Pueblo, na útesech domy orientované k jihu, aby v zimě zachycovali teplo.
V 18. a 19. století pak badatelé využívali sluneční světlo k pohonu pecí na dlouhých cestách a k provozu parníků na solární pohon. Je zřejmé, že spoléhat se na sílu slunce bylo běžné už před tisíciletími.
Vynález solárního panelu
Jak vlastně solární panely vznikly?
Vývoj této technologie byl postupný a dodnes se diskutuje přesná časová osa i to, komu připsat zásluhy. Někteří připisují vytvoření solárního článku francouzskému vědci Edmondu Becquerelovi. Ten v roce 1839 při experimentech s kovovými elektrodami a elektrolytovými roztoky objevil fotovoltaický efekt, kdy světlo vyvolává v materiálu elektrický proud. Tento objev prokázal, že sluneční světlo lze převést na elektřinu, a ovlivnil další PV vývoj.
V roce 1873 objevil Willoughby Smith fotovodivost selenu. To vedlo k tomu, že William Grylls Adams a Richard Evans Day v roce 1876 zjistili, že selen při ozáření sluncem generuje elektřinu. Roku 1883 navrhl a nainstaloval americký vynálezce Charles Fritts první střešní solární pole na střeše v New Yorku. S využitím selenových destiček dosahoval prototyp účinnosti kolem 1 %. Přesto ukázal praktický potenciál solární energie a někteří historikové proto považují Frittse za skutečného vynálezce solárních článků.
Zásadní průlom nastal v roce 1905, kdy Albert Einstein publikoval práci o fotoelektrickém jevu, za niž později získal Nobelovu cenu za fyziku. Einstein vysvětlil, že světlo tvoří balíčky energie zvané fotony, což prohloubilo chápání fotovoltaického efektu.
Moderní solární články se však vyrábějí z křemíku, nikoli ze selenu. Proto mnoho autorů přičítá skutečný vynález trojici Daryl Chapin, Calvin Fuller a Gerald Pearson, kteří v Bell Labs v roce 1954 vytvořili křemíkový fotovoltaický (PV) článek. Šlo o první případ, kdy solární technologie napájela elektrické zařízení několik hodin denně.
Solární průmysl rostl po celé 90. roky a od 2000s se solární energie stala dostupnou pro každého.
Typy solárních panelů
Skládací solární panely od Canyon.
Vybrat správnou variantu pro domácnost může působit zbytečně složitě, zvlášť pokud s touto technologií začínáte. A jde také o výraznou investici.
Udělali jsme průzkum nejlepších možností pro moderní domácnosti a chceme vám pomoci rozhodnout se informovaně. Prozkoumejme typy solárních řešení dostupných na dnešním trhu.
Základně existují tři hlavní typy panelů: monokrystalické, polykrystalické a tenkovrstvé. Monokrystalické a polykrystalické se obvykle používají pro domácí instalace, zatímco tenkovrstvé často pro menší projekty — například pro obytný vůz či zahradní domek.
Monokrystalické
Monokrystalické panely jsou obecně nejdražší. Průměrná cena je 1–1,50 $ za watt, ale liší se podle regionu. Vyšší cenu způsobuje výroba článků z jednoho krystalu metodou Czochralski, která rovněž vytváří odpadní křemík. Ten lze následně využít k výrobě polykrystalických článků.
Plusy a mínusy: vysoká účinnost a výkon za vyšší cenu. Dosahují až 22% účinnosti a poskytují přes 300 W výkonu (mnohé přesahují 400 W). Monokrystalické i polykrystalické varianty obvykle existují v provedení se 60, 72 a 96 křemíkovými články. Životnost je 25+ let. Jde o nejběžnější typ pro rezidenční systémy – ideální pro střechy s omezeným prostorem a s maximální účinností.
Existuje několik podtypů monokrystalických zařízení; každý má specifické výhody, náklady, účinnost a použití, některé jsou vhodnější pro pozemní instalace. Patří sem:
- Roof tile: Nákladné, ale nejhezčí a s maximálním fill factorem.
Interdigitated back contact (IBC): Odolné, bez viditelných sběrnic na čelní straně, velmi účinné. - Passivated emitter and rear contact (PERC): Upravené články vyrábějí o 6–12 % více energie než konvenční panely.
- Bifacial: Zachycují světlo z obou stran; oblíbené pro pozemní systémy.
Polykrystalické
Polykrystalické panely jsou levnější — stojí 0,90–1 $ za watt. Jejich články vznikají z křemíkových úlomků, nikoli z jednoho čistého krystalu. Výroba je proto jednodušší a levnější — pro výrobce i majitele.
Plusy a mínusy: nižší cena, ale i nižší účinnost a výkon. V porovnání s monokrystalickými si hůř udržují vysokou účinnost při vysokých teplotách.
Tenkovrstvé (Thin-Film)
Tenkovrstvé panely mají nižší účinnost — zhruba 11 %. Stojí 1–1,50 $ za watt a mají kratší životnost (10–20 let), proto se v domácnostech používají zřídka. Jde o nejoblíbenější volbu pro přenosné nebo DIY systémy — například v obytných vozech či na lodích. Používají se také na komerčních střechách, které neunesou dodatečnou hmotnost tradiční techniky.
Nevyrábějí se v jednotných rozměrech: výkon se může lišit podle fyzické velikosti. Výkon na jednotku plochy u mono/polykrystalických zařízení je vyšší než u tenkovrstvých.
Plusy a mínusy: nižší náklady, ale i nižší účinnost a výkon. Celkově je jejich instalace levnější, protože jsou lehčí a snadněji se s nimi manipuluje — montáž je jednodušší a práce levnější.
Jak si vybrat správný solární panel
Při výběru rezidenčního systému si jasně definujte potřeby i možnosti.
Samozřejmě, dražší a trvanlivější systém je lepší — získáte více energie i delší životnost. Pokud je ale cena rozhodující, zvolte rozpočtovou variantu, která možná neumí vše, ale splní úkol.
Rychlý přehled faktorů, které se vyplatí zvážit při hledání ideálního řešení:
- Účinnost: Energetická účinnost panelu.
- Plocha střechy: Dostupný prostor pro instalaci.
- Estetika: Jak bude zařízení vypadat na vaší nemovitosti. Pozn.: dobrý vzhled může zvýšit hodnotu nemovitosti.
- Teplotní koeficient: Chování zařízení v různých teplotách.
- Doživotní záruka: Délka záruky od výrobce.
- Rozpočet: Celkové náklady včetně instalace a údržby.
- Očekávání ROI: Rovnováha mezi náklady a návratností.
- Výroba energie: Množství vyrobené energie.
- Životnost panelu: Očekávaná doba provozu.
- Spolehlivost systému: Důvěryhodnost v průběhu celé životnosti.
Shrnutí
Od dávných ohňů zapalovaných sluncem až po dnešní moderní systémy — cesta solární energie je pozoruhodná. Dnešní nabídka pokrývá různé potřeby; věříme, že náš přehled typů panelů vám pomůže k vyváženému, informovanému rozhodnutí a k dlouhodobé udržitelné energii pro váš domov.
Tatiana Vankovich
