..: Solární energie na železnici :..

Trakční vedení, foto: Martin Pitřík Evropa — Se zájmem jsem si přečetl článek od pana Michala Černého, který vyšel 29. srpna 2012 v internetovém magazínu o vědě a technice VTM. Článek se zabývá využitím obnovitelných zdrojů, a to především solárních článků, v železniční dopravě. Ač jsem článek přečetl několikrát, nalezl jsem vždy jen klady o použití solárních panelů. I většina dalších článků pojednávajících o ekologii ve výrobě elektřiny mluví ve prospěch získávání energie ze slunce. Pojďme se tedy na danou problematiku podívat hlouběji a zhodnotit klady a zápory.

Panely v Újezdu u Uničova, foto: Martin PitříkV dnešní době je solární energie prosazována jako nejlepší ekologický způsob získávání elektřiny. Již několik let nejen v ČR běží propagační kampaň na podporu slunečních elektráren, nehledě na jejich finanční podporu a nutnost vykupování energie z obnovitelných zdrojů. Jako hlavní argument je vždy považován fakt, že po instalaci nemá solární článek žádné emise oxidu uhličitého. Ano, tato skutečnost je opravdu nepopiratelná, avšak nijak nevypovídá o celém procesu výroby a funkčnosti solárního panelu.

Jak to vlastně funguje?

Princip činnosti solárního panelu, foto: www.elmetr.czZprvu se pokusím lehce nastínit princip funkce solárního panelu. Jedná se o velkoplošný PN přechod, který je vyrobený technologií tenkých vrstev. To znamená, že se na předem vyrobenou vrstvu čistého křemíku nanese pomocí epitaxe druhá velmi tenoučká křemíková vrstva. Tyto dvě nadotované polovodičové vrstvy vytvoří mezi sebou vyprázdněnou oblast, chcete-li PN přechod, který zamezí průchodu elektronů. Vystavíme-li tuto nanesenou vrstvu slunečnímu svitu, dochází k vnitřnímu fotoelektrickému jevu a elektron, nabuzený dopadajícím fotonem, získá energii potřebnou k překonání vyprázdněné oblasti PN přechodu. Jakmile se elektron ocitne ve druhé vrstvě, dostane tendenci vrátit se zpět na původní místo, ale nemá již dostatečnou energii na to, aby znovu pronikl bariérou PN přechodu. Jediná cesta zpět tedy vede vodičem, kde na elektron čeká spotřebič.

Porovnání emisí z černouhelné tepelné elektrárny, jaderné elektrárny a solárního článku, foto: Martin Pitřík1 MWh energie vyrobené v černouhelné elektrárně uvolní cca 1000 g CO2 a asi 400 g SO2 (do tohoto čísla je také započítána výstavba elektrárny). 1 MWh energie z jaderné elektrárny vypustí do ovzduší cca 50 g CO2 a 60 g SO2 a do třetice 1 MWh vyrobena solárním článkem uvolní 170 g CO2 a 400 g SO2. Zde je samozřejmě brána v potaz výroba, neboť solární článek nemá po instalaci žádné emise. Je tedy na místě si položit otázku, zda 400 g SO2 (mimochodem způsobuje kyselé deště) není horší než 1000 g CO2. V poslední řadě je problém likvidace solárního článku. Životnost jednoho panelu je cca dvacet let, poté bude nutné jej zlikvidovat. Právě likvidace se provádí pomocí dnes stále nedořešené metody, při níž dochází k dalšímu uvolňování siřičitanů a polychloridů do ovzduší.

Posledním problémem je skutečnost, že článek vyrábí elektřinu přibližně do 60 °C, poté přestává zcela fungovat, což značně omezuje jeho výdajnost v letních dnech. Dále je zde skutečnost, že z celkem 8760 hodin v roce je v našich končinách panel slunci vystaven necelých 2000 hodin, které jsou navíc nerovnoměrně rozloženy do celého roku. Tato kolísavost způsobuje nestabilitu celého zdroje získávání energie, a je jen otázkou času, kdy současné sítě založené převážně na energii ze solárních panelů začnou kolabovat.

Jak tedy může autor článku říci, že získávání elektřiny ze slunce je ekologické? Ano, musím připustit, že žádný ze způsobu výroby elektrické energie není 100% čistý, ale solární články určitě nepatří ke vhodnému způsobu získávání energie ve velkém.

Pohled do Evropy

Střecha tunelu pokryta panely, foto: ČT24Vraťme se nyní k železniční dopravě. Ve výše citovaném článku je zmíněna vysokorychlostní železnice v Belgii. Zmínka je i doplněna videem, na kterém můžeme vidět betonový tunel vybavený solárními panely dlouhý několik kilometrů. Solární napájecí systém dle dostupných informací za rok dodá energii přibližně pro 4000 souprav, a navíc je touto energií napájena i infrastruktura železnice. Avšak ne všude jsou pro podobné projekty podmínky, jako v případě rychlostní železnice z Paříže do Amsterdamu. Tunel, který zde posloužil jako těleso pro vybudování solární elektrárny, zde byl zřízen již dříve z důvodu ochrany lesa. Z tohoto důvodu nebylo potřeba kácet stromy, které by ohrožovaly bezpečný provoz na železnici. Ale jak tedy efektivně a ekologicky postupovat v případě jiných železničních tratí?

Umístění panelu na střeše vagonu, foto: Fakulta strojní, VŠB-TU OstravaDalší experimenty se solárními panely v železniční dopravě proběhly v Itálii, kde společnost Trenitalia instalovala solární panely na střechy pěti osobních vozů, tři nákladních vozů a dvou lokomotiv. Solární panely zde však neslouží k pohonu vlaku, ale k dobíjení akumulátorů pro napájení pomocných zařízení. V případě osobních vozů se jedná o klimatizaci a osvětlení, u nákladních vozů je energie použita k zabezpečení převáženého zboží. Také se zde uvažuje o využití protihlukových stěn, které by se zakryly solárními panely a přispívaly by energii do trakčního vedení. Že by to byl důvod, proč se jinak nepříliš účinné a nevzhledné protihlukové bariery staví v tak velikém počtu?

Koncepci využitelnosti obnovitelných zdrojů v železniční dopravě chtějí i německé dráhy, které do roku 2014 chtějí z 28 % pokrýt svou spotřebu z obnovitelných zdrojů a do roku 2050 se chtějí obejít bez jakýchkoliv uhlíkových emisí! Ptám se tedy jak? Ať již budou získávat energii odkudkoliv, tak emise budou (třeba ne ve velké míře oxidu uhličitého, ale jiných látek, které přírodě neméně škodí).

ČR má první "solární" přejezd

U nás je solární energie pro přímý pohon vlaků nepoužitelná. V poslední době se však začínají objevovat jiné, smysluplné projekty, například napájení zabezpečovacích zařízení na železničních přejezdech. Jeden takový solární přejezd se nyní testuje na trati Humpolec – Havlíčkův Brod v km 15,664. Napájení zajišťuje 15 ks panelů namontovaných na střeše přejezdového domku o celkovém výkonu 75 W dodávajících 24 V k dobíjení akumulátorů, napájení LED výstražníků PZZ-RE a dvou kusů přejezdníků s halogenovými žárovkami (12 V, 5 W). V základním stavu je spotřeba zabezpečovacího zařízení plně kryta z panelů (případně z akumulátoru), avšak v případě déle trvajícího nepříznivého počasí se přepíná na dobíječ napájený z veřejné distribuční sítě. Pokud by se testovací provoz osvědčil, předpokládá firma AŽD montáž dalších takto vybavených přejezdů na vedlejší tratě s traťovou rychlostí do 60 km/h.

Přejezd u Humpolce, foto: AŽD Praha Přejezd u Humpolce, foto: AŽD Praha Elektronika přejezdu, foto: AŽD Praha

S autorem článku lze souhlasit, že železniční doprava je v současnosti ihned po chůzi nejekologičtějším způsobem dopravy, a to nejen z pohledu uniku emisí do ovzduší, ale i z pohledu zásahu do krajiny. Pokud bychom tedy připustili další ekologizaci a snížení energetické náročnosti, tak určitě nevidím primární cestu v solární energii. Daleko lepšími řešeními se mi jeví optimalizace jízdy vlaku (ať již školením strojvedoucích či pomocí AVV), rekuperace elektrické energie, modernizace infrastruktury či zvýšení podílu elektrifikovaných železničních tratí.

Solární energie jako taková je určitě zajímavým vynálezem, ale je třeba zvážit, kde se její aplikace vyplatí a způsobí méně škody než jiné způsoby získávání energie. Rozhodně lze uvažovat o využití v zabezpečovací technice či o montáži na střechy železničních vozů pro napájení pomocných zařízení. Jsem však zásadně proti výstavbám obludných betonových tunelů či protihlukových zdí jen za účelem montování „ekologických“ solárních panelů pro napájení celé infrastruktury a provozu. Stejně tak jsem proti pomalu nekontrolovatelnému rozmachu nejrůznějších solárních elektráren zabírajících ornou půdu, kde již nelze hovořit o ekologickém získávání elektrické energie.

Zdroje: Solární vlaky: Rychlost 355 km/h - VTM, envicrack, Fotovoltaika v dopravě, EnviWeb, AŽD Praha


Martin Pitřík | 4.10.2012 (13:00)
Ostatní: TwitterLinkuj.cz!Jaggni to!Google Bookmarksvybrali.sme.skDalší služby
Related newsopen/close

More on Stavby a projekty

More from Evropa


  1 2 3 4 5 ... 7      Zpráv na stránku:   
17.10.2012 (8:51)  
melone: no vtip je v tom, že komplikovaně vyrobit proud, pak ho dostat ke spotřebiteli a prohnat spirálou vyjde ve výsledku mnohem dráž, než si hodit na střechu kolektor pro ohřev vody, což je taky obnovitelný zdroj.
Registered user melone 
16.10.2012 (22:53)  
Osobně si mysím,že dokud,nebudeme umět energii lépe skladovat,nebo nebude energie z obnovitelných zdroju levnější než energie z tepelných a jaderných elektráren,tak aby se vyplatilo např akumulační topení a ohřev tuv,nebo nabíjení akumulátorů elektrovozidel,jsou obnovitelné zdroje více méně k ničemu
16.10.2012 (22:32)  
spalda: JE si je povinna během provozu ukládat část peněz z každé MWh do zvláštního fondu určeného právě na odstavení a likvidaci elektrárny. A je to nastaveno tak, že si elektrárna takto v pohodě na své odstavení vydělá.
16.10.2012 (15:45)  
K recyklovanosti FVE bych ještě připomněl, že podstatnou část elektrárny tvoří připevnění na střechu, kabeláže, zesílené uzemnění, jističe... Všechno velice snadno recyklovatelné komponenty, popř. lidská práce.
Potenciální prodloužení životnosti FVE je díky tomu mnohem levnější, než počáteční náklady na stavbu.
Náklady na likvidaci jaderného reaktoru se neodvažuji odhadovat, ale vzhledem k povaze zařízení bych to rozhodně netipoval na jednoduchou a levnou záležitost.
Registered user jadole 
15.10.2012 (19:00)  
Škoda, že autor nepracuje s aktuálními informacemi, což je obzvláště v solární energetice nutné. Náklady na výrobu, materiálová náročnost, potřeba křemíku a chemie při výrobě solárních panelů totiž neustále a velmi výrazně klesá. Platí to obzvláště u tenkovrstvých technologií, které nevíc nejsou tolik citlivé na vyšší teploty a na oblačnost.
Například jen cena 1kg polysilikonu klesla za poslední roky z cca 500USD na 18USD. Jeho potřeba na 1Wp ze současných cca 10g má zanedlouho klesnout na jen 2g atd. atd.
Doporučuji si nejdříve nastudovat nějaké články třeba od Ing. Bechníka z CZREA, nebo od prof. Bendy z ČVUT
Ani recyklace není problémem, panely jdou na rozdíl od jiných elektráren velmi snadno odmontovat a většina surovin je dále využitelná.
Namátkou pár odkazů:
www.votum.cz/Thin-film/
www.czrea.org/files/pdf/BechnikBarinkaCech.pdf
www.votum.cz/pdf/workshop/Benda%20-%20fotovoltaicke%20clanky.pdf
11.10.2012 (13:51)  
Pavel Randák: FVE má smysl tehdy, je-li umístěna na střeše budovy, která většinu vyrobené energie spotřebuje. Proto samozřejmě zásadně nesouhlasím s megawatovými projekty na polích českých kmotrů. Nicméně vezměte si např. budovu se stroji, kancelářema vybavenýma klimatizací, sprchami pro zaměstnance apod. Lidé jsou v práci přes den, když svítí slunce, takže velkou část energie spotřebujete pro ony stroje. Čím více v létě potřebujete chladit, tím více energie dodáva FVE. V případě přebytků energie můžete automaticky připínat tepelné spotřebiče jako je bojler. U těch lze navíc regulovat pomocí napětí jejich výkon. Pokud bude mít v budoucnu firma flotilu elektromobilů, dají se nabíjet právě v době přebytků. Proto se taková budove na venek jeví jako stabilní. V chladnějších měsících může FVE zastoupit např. paroplynová kotelna, kterou lze velice snadno řídit a přebytky můžete vytápět budovu (plynem topíte tak jako tak). V rozumné a chytré kombinaci zdrojů a jejich řízení pomocí chytrých sítí je celá pointa OZE. Jako tvrdý zdroj samozřejmě JE sloužit může, ale na osttaní zdrojě bychom také neměli zapomínat.

jaderka má ekonomický smyls při tržních cenách elektřiny, zatímco fotovoltaika potřebuje dotace, aby se vyplatila
jo, to by mě taky zajímalo. Možná pokud bych si půjčoval na FVE jako stát a odepisoval ji jako JE, tak by ta cena kWh z FVE byla někde jinde. Podle mě ale není elektřina z JE při započtení nákladů na stavbu, provoz, uskladnění odpadu, přenos elektřiny, přečerpávačky... zdaleka tak levná, jak se o tom všude povídá.
11.10.2012 (13:03)  
Spaldo můžete nějak více rozvést svoji myšlenku:
Nepracuje sice pořád, nicméně ... se jedná na venek o velice stabilní zdroj
A jestliže srovnáváte investiční náklady na jaderku a fotovoltaiku, pak mi vysvětlete, jak to, že jaderka má ekonomický smyls při tržních cenách elektřiny, zatímco fotovoltaika potřebuje dotace, aby se vyplatila.
11.10.2012 (12:24)  
kobros: nejsem zásadní odpůrce JE, ani fanatický zastánce obnovitelných zdrojů. Nicméně si dovolím k vašemu příspěvku pár poznámek. Nikdo netvrdí, že lze fungovat jenom s obnovitelnými zdorji. Nicméně s jejich správným používáním se dá fungovat velice dobře.
JE je gigantická investice, která stojí kolem 100 000/kW. Její provoz není rozhodně zadarmo a i samotná účinnost není nic moc. Vedle toho malá FVE na střeše stojí zhruba 40 000/kW (připomínám, že samotné panely dělaji jenom asi 40% ceny elektrárny, zbytek jsou měniče, kabeláž apod.). Nepracuje sice pořád, nicméně je úplně bez údržby a nepotřebuje palivo. Ve spojení s wattrouterem se jedná na venek o velice stabilní zdroj, protože se přebytky v podstatě nedostanou za trafo 22kV. Např. pro napájení klimatizace naprosto idelální samoregulační řešení. Naproti tomu je JE tvrdý zdroj potřebuje stejně přečerpávačku a k ní dlouhé vedení, což není zadarmo a nějaká energie se po cestě taky ztratí.
Lokální plnynové elektrárny bych taky nezavrhoval. Po republice existují stovky plynových kotelen, které plyn tak jako tak spalují. Pokud tento plyn proženu přes velice účinný paroplynový cyklus ve spojení se zásobníkem vody, tak mám obrovský a snadno regulovatelný zdroj energie bez toho, abych dovoz plynu nějak zásadně zvýšil.
Takže opravdu nevím, kde se ve vás bere přesvědčení, že energie z JE je nějak úžasně levná a vždy ideální.
Registered user Keprt 
11.10.2012 (8:43)  
Pavel Randák: díky.

O těch záporných cenách jsem slyšel, ale moc nevím, jak to funguje. Předpokládám, že se to týká velkoodběratelů, kteří mají ve svých kontraktech závazek, že v době přebytku v síti budou odebírat. Netuším ale, jestli se tato období taky nějak předsmlouvají na základě zkušeností, nebo se vyhodnocují zpětně podle reálné situace?? Díky za případné usměrnění mých představ :o)
11.10.2012 (8:01)  
Keprt: Na konferenci o energetice vloni na jaře v Karlsruhe jsem zaslechl číslo 6000 MW. Takový výkon by Německo potřebovalo vybudovat v přečerpávacích elektrárnách aby úspěšně zvládalo přebytky výroby v OZE (tedy asi 20 projektů velikosti Dlouhé Stráně).
Neslyšel jsem nic o tom, že by se v Německu v současnosti chystal význammný projekt akumulace elekřiny na principu elektrolýzy či kondenzátorů. Řeč však byla o možnosti akumulace energie ve formě stlačeného vzduchu - v Porýní jedna taková elektrárna pracuje už od 70. let.
Jedno zajímavé opatření proti převisu výroby nad spotřebou ovšem zavedla burza - záporné ceny elektřiny v období převisu.
  1 2 3 4 5 ... 7      Zpráv na stránku:   

Comments are users' expressions.
ŽelPage has no liability for their contents.

- Correspondent or Member of ŽelPage, - Editor or ŽelPage Administrator

Add comment
Comments are only allowed for registered users.
Before you insert your comment, you have to log on or register.
Sign in
 
 
  
 
   Register

© 2001 - 2020 ŽelPage - Webmaster


Info
informacni okenko