Zelené elektrárne

Rastúce ceny emisných povoleniek a najmä úsilie európskych krajín dosiahnuť uhlíkovú neutralitu dávajú čoraz väčší priestor výrobe elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov. Nie všetky však prinášajú skutočný efekt ochrany klímy na planéte. Niektoré nové zdroje sú ešte v plienkach a ich budúcnosť je otázna.

Kým slnečná energia, voda či vietor sú už overenými zdrojmi na výrobu zelenej energie, vedci prichádzajú aj s novými riešeniami. Usilujú sa vyrobiť elektrickú energiu napríklad z moču, čo sa zdá uskutočniteľné, ale nabíjať zatiaľ dokážu iba veľmi malé elektrické články. Pripojenie takéhoto zdroja do siete je v súčasnosti nereálne.
Využitie už overených zdrojov je závislé od geografickej polohy, realizačného projektu a správneho prevádzkovania zelenej elektrárne. Napríklad fotovoltika, teda priama premena slnečného žiarenia na jednosmerný elektrický prúd, ktorá funguje na princípe fotoelektrického javu, môže byť zeleným a zároveň rentabilným zdrojom elektrickej energie iba v prípade, keď každý fotovoltický panel funguje na sto percent.

Dobré spravovanie

Fotovoltické elektrárne si preto vyžadujú odbornú správu, ktorá zahŕňa aj stopercentný servis. Prevádzkovateľ takejto elektrárne musí disponovať sofistikovaným systémom riadenia procesov správy, potvrdzuje Ing. Michal Kolimár, riaditeľ Strediska distribúcie energií v spoločnosti PPA Power DS, s. r. o., ktorá patrí do skupiny spoločností PPA CONTROLL, a. s., a na Slovensku spravuje desiatky fotovoltických elektrární. Vďaka tomu, že takýto systém máme, dosahujú nami prevádzkované fotovoltické elektrárne najväčšiu výrobnú účinnosť, dodáva M. Kolimár.
Väčšina výkonu fotovoltických elektrární bola na našom území inštalovaná okolo roku 2011, keď Slovensko aktívne pristúpilo k plneniu celoeurópskeho záväzku o podiele výroby elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov.
Alfou a omegou dosahovania maximálneho výkonu fotovoltickej elektrárne je udržiavanie jej zariadení v takom stave, aby nedochádzalo k poruchám a výpadkom. Tie treba vedieť predvídať. V prípade, že porucha nastane, treba reagovať v priebehu niekoľkých minút, pretože každá minúta výpadku znamená problém v dodávkach do siete a tiež výpadok v zisku.

Predchádzanie poruchám

Efektivita fotovoltickej elektrárne bude dobrá len vtedy, keď jej prevádzkovateľ dokáže zabezpečiť taký chod, aby k poruchám vôbec nedochádzalo. Preto je rozumné inštalovať ďalšie systémy a inovácie, ktoré strážia pôvodné systémy elektrárne a jej prevádzku. Tým sa, samozrejme, nedá nahradiť fyzická hĺbková kontrola. Všetky zariadenia treba dôkladne skontrolovať raz za tri mesiace. Súčasťou kontroly by nemali byť len detaily výroby elektriny od dopadajúceho slnka po vývody do siete, ale aj odhaľovanie prípadných budúcich problémov.
Kontrola fotovoltických panelov v správe PPA Power DS sa začína na slnečnej strane panelov. Servisní technici pomocou termokamier kontrolujú, či fotovoltické panely nemajú hot-spoty (prehriate miesta), ktoré indikujú poruchu niektorého článku panela. Ak sa nájdu chybné články, celý panel sa vymení ešte skôr, ako by spôsobil poruchu celej sekcie. Mimoriadne dôležitá je aj zadná, biela strana panelov. Nesmie mať praskliny, ktorými vniká vlhkosť, čo je v poslednom období na elektrárňach, žiaľ, pomerne častá porucha. Na striedačoch čistíme ventilačné otvory a chladenie, robíme vnútornú diagnostiku. Treba si uvedomiť, že tieto zariadenia pracujú v daždi, prachu aj mraze tisíce hodín za rok, objasňuje prax správy fotovoltickej elektrárne M. Kolimár. Navyše tento teplý úkryt láka rôzne druhy živočíchov, takže aj to treba preveriť.
V združovacích rozvádzačoch je potrebné doťahovať spoje a meracími prístrojmi kontrolovať prechodové odpory a poistky. Ďalej sa merajú zemné odpory systému uzemnenia, pretekajúce prúdy, symetria napätia, vysvetľuje M. Kolimár.

Nastavenie monitorovacieho systému

Ak nie je monitorovací systém fotovoltickej elektrárne nastavený správne, je úplne zbytočný. Systémy sledujú dennú aj hodinovú výrobu jednotlivých panelov a sekcií elektrárne. Výroba jednotlivých celkov elektrárne by mala byť rovnaká, systém preto hlási, keď sa vyskytnú vo výrobe neprimerané odchýlky. Kľúčové je preto nastavenie tolerancie odchýlok v jednotlivých častiach. Nie je to však jednoduchá úloha. Na okrajoch elektrárne sa niekedy vyskytnú tiene okolitých objektov. Tiež horizont nie je ideálne rovný a pri západe slnka môže mať časť panelov dlhšie svetlo. Počas dňa sa tiež stáva, že pomalá oblačnosť na niekoľko minút zatieni časť panelov, pričom ostatné panely majú plnú výrobu. Tieto a ďalšie vplyvy spôsobujú odchýlky vo výrobe elektriny zo slnka.
Práve tu sa prejavuje odbornosť prevádzkovateľa, či dokáže nastaviť systém tak, aby vyfiltroval takéto odchýlky a aby ho informoval vtedy, keď dochádza k elektrickej alebo mechanickej poruche. Ak si prevádzkovateľ nastaví systém veľmi benevolentne, napríklad s toleranciou rozdielov vo výrobe sekcií 40 %, nemusí sa zaoberať tieňmi, no elektrické poruchy jednotlivých panelov odhalí často až po niekoľkých rokoch.
Vďaka včasnému odhaľovaniu porúch a preventívnej údržbe dosahujú fotovoltické elektrárne v správe PPA Power DS najvyššiu ročnú výrobu. Na prevádzkovaných elektrárňach dosahujeme výrobu na úrovni 103 % referenčnej hodnoty. A nie je zanedbateľné, že tie tri percentá navyše prinášajú každý rok približne 15-tisíc eur extra zisku, spresňuje M. Kolimár.
Darí sa to aj vďaka tomu, že zo skúseností poznajú dve najčastejšie poruchy na paneloch. Nie je to prasknutie skla, ale prerušenie prepojení medzi jednotlivými článkami a degradácia materiálu zadnej vrstvy panelov. Štúdie preukázali, že až pri 14 % inštalovaných panelov dôjde k degradácii zadnej vrstvy ešte pred desiatym rokom životnosti, hovorí M. Kolimár.
Toto poškodenie spôsobuje výpadky vo výrobe elektriny, vyrobený objem sa z roka na rok znižuje, pričom majiteľ elektrárne nepozná príčinu.

Koniec životnosti a recyklácia

Pri výrobe elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov treba brať do úvahy aj životnosť zariadení a ich následnú recykláciu. Na Slovensku je väčšina fotovoltických elektrární iba v polovici svojej životnosti. Vo svete však boli prvé veľké fotovoltické elektrárne oveľa skôr a mnohé z nich už boli aj recyklované, čo je dobrá správa.
Najhodnotnejšou surovinou panelu je hliníkový rám a sklo. Hliníkový rám sa používa ako sekundárna surovina na ďalšie výrobky. Sklo aj články treba pomlieť, pretože sú pevne spojené silikónom. Ten sa chemicky rozloží a sklo sa po separácii a roztavení opäť využije. Treba podotknúť, že cena recyklácie fotovoltického panelu je len zlomkom z jeho obstarávacej ceny. Pred rokmi sa medzi ľuďmi šírili mýty o tom, že solárny panel za svoju životnosť nevyprodukuje toľko elektriny, koľko je potrebné na jeho výrobu a recykláciu. Našťastie sa tieto názory nezakladajú na pravde – panel vyprodukuje túto energiu za menej ako rok, takže ide o skutočne zelený zdroj energie, uzatvára M. Kolimár.

R