Dukovanská fotovoltaická elektrárna (I)

Z historie na Mravenečníku

Historie dukovanské fotovoltaické elektrárny sahá až do devadesátých let minulého století. V roce 1994 byla zahájena výstavba komplexu obnovitelných zdrojů společnosti ČEZ v Jeseníkách poblíž přečerpávací vodní elektrárny Dlouhé Stráně. V rámci technologického celku větrné farmy Mravenečník byla vystavěna i fotovoltaická elektrárna o výkonu 10 kW. V roce 1995 dodala dnes už neexistující firma Tesla Trimex z Rožnova pod Radhoštěm fotovoltaické panely. Celkové investiční náklady dosáhly 6,2 milionu korun. Výstavba celého komplexu, kterou řídila firma Energovars pod inženýrským dohledem společnosti Energotis, se však protáhla až do roku 1998. Bylo to vlivem nepříznivých klimatických podmínek v dané lokalitě (komplex leží v nadmořské výšce 1160 m), kde mohly stavební práce probíhat jen po omezenou část roku. Fotovoltaická elektrárna byla v této lokalitě provozována od října 1998 do stejného měsíce roku 2002 ^[1]. Následující obrázek ukazuje polohu fotovoltaické elektrárny v těsné blízkosti stožárů větrníků nedaleko horní nádrže přečerpávací elektrárny.

Úloha této fotovoltaické elektrárny byla především výzkumná a ověřovací. Provoz provázely zejména problémy s proudovými měniči, které byly během prvních třech let provozu velmi poruchové. Musely být zasílány k opravě k výrobci do Německa, některé kusy dokonce i dvakrát ročně. To mělo významný vliv na výrobu, protože v důsledku oprav měničů byly jednotlivé sekce neprovozuschopné. Průměrná možná roční výroba (pokud by pracovaly obě sekce) za období fungování elektrárny v lokalitě Mravenečník byla stanovena extrapolací na úrovni 6650 kWh.

Působení fotovoltaické elektrárny na Mravenečníku zasadila poslední ránu krádež několika panelů v roce 2001. Ani zlepšení ostrahy kamerovým systémem nezabránilo rozkrádání fotovoltaických panelů, protože toto drahé zařízení bylo instalováno v neosídlené oblasti a poptávka po komponentech byla vysoká. Celkem bylo neznámými pachateli odcizeno 28 panelů. Bylo jasné, že fungování fotovoltaické elektrárny je v takové lokalitě neudržitelné, a proto bylo rozhodnuto o jejím přemístění do lokality Jaderné elektrárny Dukovany.

Stěhování do Dukovan

V říjnu roku 2002 bylo zařízení elektrárny demontováno a převezeno do již zmíněných Dukovan. Projektovou dokumentaci stavby zpracovala pro ČEZ, a. s. firma EGP Invest z Uherského Brodu. Při projektování se vycházelo především z původní dokumentace elektrárny na Mravenečníku, protože se použila většina původních komponent. Tehdy ještě existující firma Tesla Trimex dodala chybějící fotovoltaické panely. Hlavním dodavatelem stavby byla společnost ESE, dodavatelem stavební část firma V-stav Hrotovice. Stavba byla projektována především s ohledem na její hlavní účel, kterým jsou demonstrační účely - elektrárna je součástí Informačního centra Jaderné elektrárny Dukovany. Komunikační a prezentační software vyvinula firma I&C Energo. Elektrárna byla dokončena v říjnu 2003. Celková doba výstavby činila 3 měsíce. Náklady na výstavbu v nové lokalitě bez původních komponentů byly 3 miliony korun, celková investice dosáhla 4 milionů korun ^[2]. Na následujícím obrázku je znázorněno umístění elektrárny v dukovanské lokalitě.

Provoz v nové lokalitě

Fotovoltaická elektrárna má tyto parametry:

počet sekcí solárního pole	2
úhel sklonu pole	45°, jih
nastavení úhlu sklonu	pevné
jmenovitý výkon	2 x 5 kW
jmenovité napětí ss sběrnice	330 V
výstupní střídavé napětí	230 V
celkový počet FV panelů	2 x 100
typ FV panelů	M-S 36-53
maximální výkon FV panelu	53 W
celková plocha FV panelů	75 m2
rozměry elektrárny	18 x 32 m
celková zastavěná plocha	580 m2

Nové umístění v těsné blízkosti Jaderné elektrárny Dukovany vyřešilo především problém s ostrahou zařízení. Fotovoltaická elektrárna vhodně doplňuje svoji větší sestru, zejména z pohledu demonstračních účelů Informačního centra. Návštěvníci elektrárny si mohou udělat obrázek o ploše, ze které je možné získat ze slunce 10 kW elektřiny v porovnání s 1760 MW sousedního jaderného zdroje. Pro demonstrační účely byl vyvinut již zmíněný informační systém, který na panelu návštěvníkům ukazuje základní údaje o provozu elektrárny. Jsou to aktuální výstupní výkon obou sekcí, vstupní napětí, teplota panelů, teplota okolí a rychlost větru, elektřina vyrobená v daném dnu, za týden a od počátku instalace a tok sluneční energie. Čidla vlastní meteostanice se nacházejí na stožáru v oploceném areálu fotovoltaické elektrárny. Kromě zmíněných údajů prezentovaných na panelu se sledují a archivují data o atmosférických podmínkách včetně zaznamenávání maximálních, průměrných a minimálních hodnot za den, týden, měsíc a rok (teplota, tlak, relativní vlhkost, rychlost a směr větru, intenzita slunečního svitu a množství srážek).

Fotovoltaická elektrárna byla postavena v rámci programu dlouhodobého ověřování provozu a životnosti alternativních zdrojů energie, takže neslouží pouze k demonstračním účelům. Vyrobená elektřina je dodávána do sítě. Vedle dat o množství vyrobené elektřiny je možné díky střídačům získávat hodnoty všech potřebných elektrických veličin (stejnosměrné napětí, střídavé napětí a proud, okamžitý výkon, frekvence sítě). Na dálku lze sledovat provozní stav, evidovat poruchová hlášení a zaznamenávat dobu provozu. Návštěvníci informačního centra mohou na LCD monitoru u recepce sledovat stejné údaje, jako na panelu fotovoltaické elektrárny (viz obrázek výše), ale také společně údaje o fotovoltaické a jaderné elektrárně - vyrobená energie za aktuální rok a odhad počtu domácností, které svou energií dokážou zásobovat.

Jak velký vliv má umístění elektrárny na její výrobu?

Než se podíváme na data o výrobě fotovoltaické elektrárny, bude zajímavé porovnat původní a novou lokalitu. Obě místa se liší především nadmořskou výškou a intenzitou a délkou slunečního svitu. Dukovany leží ve výšce 300, zatímco Mravenečník bezmála 1200 metrů nad mořem. Je známo, že se intenzita slunečního záření průchodem atmosférou zmenšuje, mírou snížení intenzity je tzv. součinitel zeslabení, který je pro místa nad 1000 metrů nad mořem 2,5, zatímco pro venkov bez průmyslových exhalací v nižších nadmořských výškách (Dukovany) dosahuje hodnoty 3. Z tohoto pohledu by na tom Dukovany byly hůře. Z pohledu fotovoltaické elektrárny jsou však vedle intenzity významné i údaje o délce slunečního svitu. Dlouhodobá měření Meteorologické observatoře Dukovany udávají průměrnou roční délku slunečního svitu 1781 hodin, což je zhruba o 200 hodin více než v horských oblastech republiky.

Výrazný rozdíl mezi oběma lokalitami je i v intenzitě slunečního svitu. Mravenečník leží v oblasti, kde se udává průměrný roční úhrn globálního záření přibližně 3400 MJ/m², což jsou oblasti pro využívání energie slunce krajně nepříznivé. Na druhou stranu Dukovany leží z tohoto pohledu v ideální lokalitě s hodnotou přesahující 4100 MJ/m², je to oblast, kde jsou pro fotovoltaickou elektrárnu jedny z nejlepších podmínek v celé ČR (viz obrázek). Ovšem o slunečních podmínkách například v Kalifornii si i taková lokalita může nechat jenom zdát.

Z pohledu intenzity a délky slunečního svitu bychom mohli odhadnout, že jsou v lokalitě Dukovany zhruba o 20 procent lepší podmínky. Při velkém zjednodušení bychom tedy mohli předpokládat, že i výroba bude v nové lokalitě o 20 procent vyšší. Následující obrázek ukazuje data o výrobě v jednotlivých letech provozu fotovoltaické elektrárny v Dukovanech (říjen 2003 až červen 2006) a pro porovnání je uvedena průměrná roční výroba v lokalitě Mravenečník.

Vidíme, že výroba v lokalitě Dukovany je zhruba o 10 procent vyšší, než tomu bylo na Mravenečníku. Čím může být dán rozdíl mezi očekávanou a skutečnou výrobou? Napoví nám pohled na tabulku ukazující výrobu jednotlivých sekcí za prvních 9 měsíců provozu v nové lokalitě:

	dodaná energie
sekce A	2738 kWh
sekce B	2859 kWh

Sekce B se od začátku instalace v Dukovanech vyznačuje vyšší výrobou. Je to dáno zřejmě tím, že je to sekce, ve které bylo nainstalováno 28 nových fotovoltaických panelů (namísto odcizených). Panely dodala stejná firma, jako panely původní, i technologie nových panelů je stejná. Vyšší výroba sekce, která má část nových panelů je zřejmě dána stárnutím panelů původních, u kterých garantuje výrobce plný výkon během prvních deseti let provozu. Poté může výkon panelů postupně klesat. Panely se už této hranici blíží, takže můžeme předpokládat zhoršování jejich fotoelektrických vlastností.

Musíme také uvést, že v nové lokalitě se panely nijak nečistí (jak to bylo v lokalitě původní, se nepodařilo zjistit) a například na jaře můžeme pozorovat jejich silné znečištění pylem.

Následující obrázek ukazuje výrobu fotovoltaické elektrárny po jednotlivých měsících. Vidíme, že v zimě je její výroba zhruba o dvě třetiny nižší než v letních měsících. Zásadní nevýhodou zdrojů tohoto druhu je kolísání výroby během dne a během roku.

Literatura

^[1] Vaněk, F.: Aktivity Skupiny ČEZ v oblasti fotovoltaiky. 2. česká fotovoltaická konference. Brno, 2006.
^[2] Dohnal, L.: Zkušenosti z výstavby a provozu FVE v JE Dukovany. Mezinárodní setkání provozovatelů fotovoltaických elektráren. Dukovany, 2004.