Solární technologie představují klíčový prvek v rámci obnovitelných zdrojů energie a stávají se stále více významnou díky své schopnosti efektivně přeměňovat sluneční záření na elektrickou energii. Využívání sluneční energie má mnoho výhod, včetně snížení závislosti na fosilních palivech, redukce emisí skleníkových plynů a poskytnutí udržitelné a ekonomicky dostupné alternativy pro energetické potřeby po celém světě. 

Odkud se vzaly solární technologie a na jakém principu fungují?

Základem solárních technologií je fotovoltaický efekt, objevený ve 19. století, který umožňuje přeměnu světla na elektřinu. Tento proces se odehrává v solárních solárních panelech, které jsou složeny z mnoha solárních článků, obvykle vyrobených z křemíku. Když sluneční světlo dopadne na tyto solární články, elektrony jsou uvolněny a vytvářejí elektrický proud. Tento proud je poté buď přímo využit k napájení zařízení, nebo je uchován v bateriích pro pozdější použití (tento jev se označuje odborněji jako akumulace/akumulace energie a samotná akumulace může mít opět více podob – energie se nutně nemusí ukládat jen do bateriových úložišť).

Solární panely – základy každé solární technologie

Solární panely představují stěžejní prvek u solárních technologií. Technologií postavených na principu fotovoltaických panelů existuje několik typů, každý s jinými specifikacemi a využitím pro jednotlivé typy aplikací/instalací. Pojďme se podívat na některé z nejoblíbenějších typů solárních panelů a jejich vlastnosti.

• Standardní solární panely – standardní solární panely jsou díky své účinnosti a snadné instalaci nejoblíbenější volbou pro mnoho domácností. Tyto panely jsou typicky osazeny v hliníkových rámech a kryty odolným sklem, což zajišťuje jejich dlouhou životnost a vysokou odolnost vůči povětrnostním vlivům. Instalace na střechy je díky použití speciálních držáků relativně snadná, přičemž panely lze optimálně orientovat k maximálnímu využití slunečního světla. Většina standardních solárních panelů využívá křemíkové fotovoltaické články. Tyto články jsou buď monokrystalické s vyšší účinností a cenou, nebo polykrystalické, které jsou cenově dostupnější, ale s nižší účinností.
• Bifaciální solární panely – tyto panely mohou vytvářet elektřinu z obou stran, což zvyšuje jejich účinnost, zvláště když jsou umístěny nad odrazivými povrchy.
• Solární dlaždice – solární dlaždice nabízejí esteticky příjemnější alternativu k tradičním panelům. Jsou navrženy tak, aby nahradily běžné střešní tašky a mohou být integrovány přímo do střešní krytiny bez narušení vzhledu domu. Přestože jsou solární dlaždice méně účinné než standardní solární panely a často dražší, mohou být ideálním řešením pro historické budovy nebo oblasti s přísnými estetickými regulacemi.
• Tenkovrstvé solární panely – pro ty, kteří hledají flexibilnější a lehčí řešení, jsou tenkovrstvé solární panely ideální volbou. Tyto panely jsou vyrobeny z různých materiálů, včetně amorfního křemíku nebo kadmium telluridu, a jsou známé svou flexibilitou a nižšími náklady na výrobu. I když mají nižší účinnost a vyžadují větší plochu pro instalaci, jejich nízká hmotnost a adaptabilita dělají z nich vhodnou volbu pro méně tradiční aplikace, jako je napájení mobilních zařízení nebo dočasných instalací.
• Solární panely z tvrzeného skla – výběr typu skla může výrazně ovlivnit výkon a životnost solárního panelu. Panely s tvrzeným sklem, ačkoli jsou dražší, nabízejí lepší ochranu a delší životnost než panely s běžným deskovým sklem. Tvrzené sklo je odolnější vůči prasklinám a poškození, což je zásadní pro zachování vysoké účinnosti panelů po dlouhou dobu.

Solární technologie zahrnují širokou škálu systémů a metod využívajících sluneční energii, nejen pro výrobu elektřiny, ale i tepla, což ukazuje jejich rozmanitost a flexibilitu.

Například solární ohřívače vody využívají sluneční energii k zahřívání vody, která je poté distribuována do domácností nebo komerčních objektů. Toto řešení představuje účinný způsob, jak snížit spotřebu energie a závislost na tradičních zdrojích. Solární tepelné elektrárny používají koncentrované sluneční světlo pro generování vysoké teploty, která je následně transformována na páru a použita k pohonu turbín a generátorů atd.

Další významnou oblastí je solární architektura a pasivní solární design, které se soustředí na využití sluneční energie přímo ve stavebnictví. Pasivní solární design zahrnuje techniky a metody návrhu budov, které maximalizují absorpci a uchování tepla od slunce. Tato praxe zahrnuje orientaci budovy, výběr materiálů s dobrými tepelnými vlastnostmi a design oken a stěn tak, aby co nejvíce využívaly sluneční energie pro vytápění během chladných měsíců a ochlazování v letních měsících.

Všechny tyto technologie představují klíčové komponenty v rámci širšího spektra solárních technologií a hrají zásadní roli ve snaze o snížení emisí skleníkových plynů a posun směrem k udržitelnějším energetickým řešením.

Solární technologie zkrátka zahrnují nepřeberné množství různých technologií, které fungují často na dosti podobném principu – vyrábí elektrickou energii ze sluneční energie. Ta je poté využita k přímé spotřebě na pokrytí vlastní spotřeby a v případě přebytků je energie se využívá některý z druhů akumulace energie nebo je energie prodávána zpět do sítě k pokrytí energetických potřeb jiného uživatele/subjektu.

Akumulace elektrické energie ze solárních technologií

Elektrická energie, která pochází nejenom z fotovoltaiky, může být uchovávána (akumulována) více způsoby:

• Akumulace do (tzv. solárních) baterií – kdy se využívají zejména tyto typy baterií:
  • Lithium-iontové baterie – aktuálně nejběžnější forma akumulace pro mobilní zařízení, elektrická vozidla i pro stacionární ukládání energie. Lithium-iontové baterie nabízejí vysokou hustotu energie a dlouhou životnost. Tzn. lze využít přebytečnou energii pro nabítí domácích solárních baterií a v době špičky pak lze pohánět náročnější domácí elektrospotřebiče. Případně lze skrze přebytky nabíjet elektrovůz, který taktéž disponuje integrovanou solární baterií. Tím nejenom, že ušetříte za energie, využijete správným způsobem elektřinu, kterou byste stejně potřebovali později v čase spotřebovat a není tak nutné čerpat energii ze sítě, která by pocházela z méně ekologických zdrojů energie.
  • Olověné baterie – tradiční technologie s nižší hustotou energie a kratší životností, ale s nižšími náklady a dobrou recyklovatelností. Nevýhodou je pak zejména samotné olovo používané v těchto bateriích, které je vysoce toxické. Vystavení olovu může vést k vážným zdravotním problémům, včetně poškození nervového systému, ledvin a reprodukčních funkcí. Tato toxicita představuje riziko nejen při výrobě a recyklaci baterií, ale také v případě, že dojde k úniku nebo nesprávné manipulaci s poškozenými bateriemi. Olověné baterie obsahují sírovou kyselinu, která může způsobit vážné chemické popáleniny při kontaktu s kůží nebo jinými povrchy. Pokud dojde k prasknutí nebo jinému poškození baterie, může uniknout kyselina, což je vážné bezpečnostní riziko.
  • Sodíko-sírové baterie – používají se především pro velká energetická úložiště díky své schopnosti ukládat velké množství energie.
• Termální úložiště energie – tato technologie zahrnuje ukládání přebytečného tepla nebo chladu, které lze později použít pro vytápění, chlazení nebo výrobu energie. Sem lze zařadit také řešení jako akumulace energie do vody – akumulace energie do vody, zvláště v kontextu ohřevu vody v domácnostech, je metoda, jak efektivně využít přebytečnou energii pro ohřev vody, která se následně uchovává v izolovaných nádržích pro pozdější použití nebo se využívá k vytápění. Tato metoda je zvláště užitečná v kombinaci s obnovitelnými zdroji energie, jako jsou solární panely, nebo během nízkotarifních období v elektrické síti, což umožňuje úspory nákladů a zefektivnění spotřeby energie. Samozřejmě ohřev vody není jednou variantou, jak lze využít přebytečnou energii vyrobenou z fotovoltaiky. Známé jsou také například pumpovací vodní/hydroelektrárny elektrárny (pumped-storage hydroelectricity).
• Vodíkové články a úložiště – elektrolýzou vody vzniká vodík, který lze skladovat a později použít v palivových článcích pro výrobu elektrické energie bez emisí.

Existuje samozřejmě daleko více variant, jak lze pracovat s přebytečnou energií a uložit ji pro pozdější využití, výše uvedené patří k těm nejvíce rozšířeným. Je samozřejmé, že časem se bude toto složení těchto variant pro akumulaci energie měnit, jak budou na trh přicházet nové a efektivnější technologie a způsoby akumulace.