Koncentrovaná síla Slunce

Možností, jak využít Slunce, je celá řada. Klacík zapíchnutý do země a kamínky narovnané okolo něj vytvoří sluneční hodiny. Zakřivené zrcadlo zase soustředí sluneční svit na nádobu a umožní uvařit jídlo. Vědci ze společnosti Semprius vzali vrstvu skla s integrovanými čočkami, pod kterou umístili substrát s nanesenými polovodičovými články a vyrobili fotovoltaický modul s rekordní účinností.

Takto uspořádané fotovoltaické moduly se nazývají koncentrátorové články. Dopadající světlo je na nich totiž množstvím čoček koncentrováno jen do určitých bodů. Díky tomu není třeba osazovat polovodiči celou plochu panelu, ale právě jen body, kam dopadá koncentrované světlo. Panel se tak skládá převážně z levného nosného substrátu a obsahuje jen malé množství drahých polovodičů, které umí přeměnit světlo na elektřinu (zpravidla jde o sloučeniny galia, telluru či křemíku). Jelikož na tyto polovodičové čipy dopadá světlo s mnohonásobně vyšší intenzitou, mají koncentrátorové články podstatně vyšší účinnost, než běžné fotovoltaické panely. V laboratorních podmínkách byly zaznamenány hodnoty přes 40 %.

Koncentrátorové články se však od běžných panelů liší i vyššími nároky na výrobu a samotný provoz. V první řadě je třeba zaručit přesné rozmístění jednotlivých polovodičových jednotek na povrch nosného substrátu. Nanášet je jednu po druhé je sice možné, ale velmi nepraktické. Vědci tedy museli vyvinout nový proces, který dokáže na nosný materiál „natisknout“ až 1000 polovodičových jednotek najednou.

Kromě toho musí sluneční paprsky dopadat na články vždy kolmo. Aby tedy mohly fungovat za běžných podmínek, musí být vybaveny zařízením, které sleduje pohyb Slunce po obloze a články nastavuje do optimální polohy. Tento sledovací systém vyvíjejí inženýři společnosti Siemens, jež je partnerem Sempriusu. Základem systému je speciální software, který neustále monitoruje polohu Slunce na obloze. Do výpočtů zahrnuje nejen denní dobu, ale i zeměpisnou polohu a roční dobu. Dokáže navíc i ohlídat, aby si panely – je-li jich větší množství – nestínily navzájem.

Spojením těchto technologií vzniknul článek, který v reálném provozu dosahuje rekordní účinnosti 33,9 %. Je to poprvé, co dokázal fotovoltaický článek přeměnit na elektřinu více než jednu třetinu energie z dopadajícího slunečního záření. Výroba článků je naplánována již na druhou polovinu letošního roku.

Prototyp článku se čtyřmi desítkami koncentrátorových modulů. Každý z nich dokáže přeměnit na elektřinu více než jednu třetinu energie z dopadajícího slunečního záření.

Aby články správně fungovaly, musí se neustále natáčet ke Slunci. Úplně stejně, jako se za ním otáčejí květiny.

Ve výzkumných laboratořích společnosti Siemens celosvětově pracuje 30 100 zaměstnanců, kteří pracují na nových řešeních pro oblast energetiky, průmyslu a zdravotnictví. Celkové investice v této oblasti dosáhly v obchodním roce 2010/2011 3,9 miliardy eur. Výsledkem je 8600 nových vynálezů (tedy téměř 40 každý pracovní den), což představuje meziroční nárůst o deset procent. Počet aktivních patentů činí více než 50 000 a v loňském roce poprvé se Siemens v Evropě stal patentovou jedničkou. V průběhu aktuálního obchodního roku má vedení koncernu navíc v plánu investovat do výzkumu a vývoje o další půl miliardu eur navíc. Více informací o výzkumu a vývoji naleznete na www.siemens.cz/inovace.

Siemens patří mezi největší elektrotechnické firmy v Česku. Již 121 let je Siemens nedílnou součástí českého průmyslu a zárukou moderních a inovativních technologií. Vytváří bezmála 10,5 tisíce pracovních míst, což jej řadí mezi největší zaměstnavatele v Česku. Své technologie, produkty a služby dodává zákazníkům ze soukromého i státního sektoru v oblasti energetiky, zdravotnictví, průmyslové a veřejné infrastruktury a informačních technologií. Skupina podniků Siemens v České republice vykázala v obchodním roce 2010/2011 (říjen-září) obrat 32 miliard Kč. S objemem exportu, který dosáhl 19,5 miliard Kč, se Siemens v České republice řadí mezi největší exportéry.

Skupina Siemens Česká republika je součástí globálního elektrotechnického koncernu Siemens AG, který je přes 160 let synonymem pro špičkové technologie, inovace, kvalitu, spolehlivost a mezinárodní působení v oblasti průmyslu, energetiky, zdravotnictví a infrastrukturních řešení pro města a jejich okolí. Siemens AG je největším poskytovatelem technologií šetrných k životnímu prostředí, které generují 40 % jeho celkového obratu. Ve finančním roce 2010/2011 dosáhl Siemens obratu 73,5 miliard EUR s čistým ziskem 7 miliard EUR a zaměstnával zhruba 360 tisíc zaměstnanců po celém světě.

Více informací naleznete na www.siemens.cz a www.siemens.com.

V našich výzkumných laboratořích celosvětově pracuje 30 100 výzkumníků a vývojářů, kteří pracují na nových řešeních pro oblast energetiky, průmyslu a zdravotnictví, a každoročně se podílejí na více než 1000 výzkumných projektů.