v posledních letech solární energie zaznamenala rychlý růst, stejně jako slibná zlepšení v technologii a ceně. Zatím asi 3% světové elektřiny pochází ze sluneční energie; a je to obrovský mezinárodní průmysl s investováním 141 miliard dolarů v roce 2019. To je ale hodně málo k odhadovaným 794 miliardám dolarů (27 bilionů Kč do roku 2050), které podle Mezinárodní agentury pro obnovitelnou energii každoročně potřebují k tomu, aby obnovitelná energie splnila cíle klimatické dohody a vyhnula se globálnímu zhroucení.
abychom zasáhli takový cíl, říkají odborníci, musíme vyřešit dlouhý seznam problémů. Například stávající panely jsou omezené v tom, kolik slunečního světla mohou přeměnit na elektřinu. Účinnost se za posledních 40 let zvýšila, ale pouze o 10%. A ačkoli zastánci by považovali rezidenční střešní instalaci za příjemný způsob, jak se lidé mohou zapojit do čisté energie, skutečná solární revoluce by pravděpodobně vyžadovala rozsáhlé instalace.
zde je seznam čtyř věcí, které by podle vědců pomohly urychlit solární energii – pokud najdeme řešení.
Problém 1: najít lepší materiál pro panely
nevýhody tradičních křemíkových panelů zahrnují vysoké náklady a nižší účinnost. Ale s pomocí perovskitů, minerálu složeného z vápníku, titanu a kyslíku, se očekává, že se solární účinnost výrazně zlepší: perovskitové panely mohou být vyráběny jako velmi tenké vrstvy, vyžadují méně materiálu a jsou vytvořeny z méně energeticky náročného procesu.
po deseti letech výzkumu a vývoje se míra účinnosti perovskitových panelů zvýšila z 2% na 25%; to překonává nejlepší dostupné křemíkové. Ale perovskité přicházejí s vlastním souborem problémů.
„komercializace je stále velmi omezená,“ říká Ufuk Alparslan, analytik údajů o elektřině a klimatu v EMBER, nezávislém klimatickém a energetickém think tanku se sídlem ve Velké Británii. Podle Alparslana, trvanlivost a náklady jsou dvě sporné nevýhody perovskitů, první problém souvisí s životností, která je „mnohem kratší než běžné solární panely.“
v OxfordPV, Oxford University off-shoot, se vědci pokoušejí posunout perovskity tím, že je umístí na křemíkové panely, také známé jako tandemové buňky. Henry Snaith, hlavní vědecký pracovník v OxfordPV a profesor fyziky, říká, že byli schopni naladit spektrum slunečního světla, které mohou perovskity absorbovat tandemovými buňkami.
“ extrahujeme mnohem více energie z viditelného spektra, „říká Snaith a dodává, že pokud jsou perovskity potaženy na křemíku, „to opravdu dobře absorbuje infračervené záření“, což je činí účinnějšími. Snaith doufá, že tandemové články budou dalším krokem-zlepšení pro mainstream solar. Během příštích 10 až 20 let “ plán je přibližně zdvojnásobit účinnost modulů, které jsou dnes.“
Problém 2: zlepšení skladování a přenosu
Mezi další technické výzvy pro solární energii patří zvýšení skladovací kapacity. V USA jsou také prvořadá vylepšení rozšíření přenosu sluneční energie na velké vzdálenosti, například z jižní Kalifornie, kde je slunečno až zataženo na severovýchod.
„jak se dostanete na vyšší úroveň penetrace,“ říká David Feldman, senior finanční analytik v National Renewable Energy Laboratory, “ flexibilitě skutečně pomáhá skladování, zejména v závislosti na tom, jak síť motivuje nebo platí za energii. Skladování se stává velmi velkou součástí mnoha trhů. Pokud se chceme dostat na úroveň nasazení, o které jsme mluvili, myslím, že to bude klíčová součást.“
odborníci se navíc domnívají, že je pravděpodobné, že jiné formy čisté energie pomohou nahradit slabší oblasti slunečního záření.
„během velmi chladných zimních kouzel v určitých částech země je poměrně obtížné spoléhat se pouze na sluneční a vítr,“ říká Uday Varadarajan z Rocky Mountain Institute, který hovoří na virtuálním fóru pořádaném Institutem pro životní prostředí a energii. „Účinnost a další technologie, jako je sekvestrace a skladování vodíku a uhlíku, stejně jako jaderné, mohou skutečně pomoci tyto potíže vyřešit.“
problém 3: Pomáhá solar zůstat nad vodou, doslova
jednou z metod rozšíření solární instalace, která dosud nebyla široce implementována, je plovoucí panely na jezerech a oceánech.
tyto panely pracují stejným způsobem jako běžné pozemní jednotky, ale mají různé výhody: voda udržuje panely chladnější a zvyšuje výkon o 5 až 10%. Instalace těchto panelů na vodu obchází problém získávání pozemků pro rozsáhlé projekty. A plovoucí solární může také využít vodní energie a stát se součástí energetické sítě.
nicméně, plovoucí solar má svou vlastní sadu unikátních dílků. „Věc, kterou je třeba zvážit, není pokrýt vodní hladinu tak, aby to ovlivnilo vodní život,“ říká Alparslan. „Ale i 10% pokrytí vodních nádrží se promítá do tisíců terawattů potenciálu sluneční energie na světě.“
ale ukotvení a ukotvení panelů na místě se může ukázat jako komplikované a nákladnější než běžné uzemněné solární.
Problém 4: Získání správné zákony a investice
zlepšení ve výrobě učinili solární více k dispozici v posledních 20 letech. Podle společnosti EMBER vzrostla solární energie v EU během června a července 2021 na rekordní maximum, což představuje 10% celkové elektřiny (daleko nad celosvětovým průměrem.) Ale to nestačí – a rozsah výzvy scale-up je skličující. Možná řešení se scvrkávají spíše na peníze a politiku než na samotnou technologii.
například v červenci 2021 Evropská komise v rámci své Evropské zelené dohody navrhla legislativní balíček, který by zvýšil cíle v oblasti obnovitelné energie na 40% do roku 2030. Zahrnuje opatření, která usnadňují instalaci rozsáhlých solárních projektů, osvobozují střešní instalace od stavebních povolení, investují do elektrické sítě a vyžadují minimální úroveň obnovitelné energie v některých budovách.
v USA Správa energetických informací poznamenala, že dodávky solárních panelů dosáhly v roce 2019 rekordního nárůstu o 33%. Ministerstvo energetiky zveřejnilo zprávu, v níž nastiňuje, jak by solární energie mohla do roku 2050 dodávat téměř polovinu elektřiny v zemi. Díky vysokým výdajům by solární energie vzrostla z napájení 3% elektřiny v zemi v roce 2020 na 40% do roku 2035. Prezident Joe Biden navrhovaný a silně diskutovaný rozpočtový plán ve výši 3,5 bilionu dolarů, pokud bude schválen-velký, pokud v tuto chvíli-iniciuje solární projekty, které mají být postaveny na současných nebo bývalých těžebních lokalitách.
ale velkým problémem je jednoduše usnadnit lidem dostat své ruce na solární panely – ve svých domovech nebo průmyslu. Říká Daniel Gregory, rozvíjející se výzkumník energetických technologií v Accenture Labs, “ získání technologie dostupné dostatečnému počtu lidí je více problémem než samotná technologie. Pro někoho, kdo si pronajímá dům nebo byt, není zřejmé, jak by se k tomu připojili a využívali solární energii pro pronajaté domy.“
navzdory zbývajícím výzvám se mnoho vědců domnívá, že sluneční energie je určena k tomu, aby udržovala svou dynamiku a expandovala po celém světě. „Myslím, že jsme dosáhli bodu zlomu, kdy je solární energie velkým byznysem,“ říká Feldman. „Rozhodně si myslím, že když se podíváte na všechny závazky, zdá se nevyhnutelné, že se pohybujeme směrem ke slunci a větru.“