Statistika solárních tepelných systémů 2023. Část 2/2: Analýza vybraných odvětví

Úvod

Z celosvětové statistiky pro solární tepelné systémy, publikované ve výroční zprávě Solar Heat World Wide [1], vyplývá, že po sedmi letech pravidelného poklesu nově instalované plochy v letech 2014–2019 a mírném nárůstu o 3 % v roce 2021 došlo v roce 2022 opět k poklesu nově instalované plochy solárních systémů o 9,3 %. Hlavními důvody byly přísná proticovidová opatření v Číně a změny v dotačních programech v Indii. Obecně lze předpokládat, že v následujících letech dojde k nárůstu nově instalované plochy. Důležitým faktorem je především energetická krize a vysoké ceny energie. Konkurenceschopnost solárních tepelných systémů ve všech oblastech jejich využití je v podstatě závislá na ceně energie, která v roce 2022 dosáhla rekordních hodnot. To je pro trh se solárními tepelnými systémy povzbuzením. Solární systémy mají totiž významný přínos nejen z pohledu ochrany klimatu, ale také z pohledu snižování závislosti na dovozu energie a ochrany spotřebitele před růstem cen energií. Následující text se věnuje vývoji trhu solárních tepelných systémů ve vybraných odvětvích.

Přečtěte si také Statistika solárních tepelných systémů 2023. Část 1/2 Přečíst 1. díl článku

Maloplošné solární tepelné systémy (do 500 m²)

Malé solární systémy pro přípravu teplé vody a částečně i kombinované solární systémy, sloužící jak k přípravě teplé vody, tak i k vytápění rodinných domů, bytových domů, hotelů a veřejných budov, tvoří přibližně 60 % z celosvětově nově instalované plochy solárních tepelných systémů. V současné době tyto systémy čelí v mnoha zemích rostoucí konkurenci v podobě fotovoltaických systémů a tepelných čerpadel. Výsledkem je jasný trend: tyto systémy v posledních letech ztrácejí svůj tržní podíl.

Velkoplošné solární tepelné systémy

Obr. 1 – Velkoplošné solární systémy: počet nově instalovaných solárních systémů a celková plocha činných solárních systémů v období 1985–2022

Za velkoplošné solární tepelné systémy se obecně považují systémy s celkovou plochou solárních kolektorů nad 500 m² (a s tepelným výkonem nad 350 kW_t). V Evropě se velkoplošné solární tepelné systémy využívají od počátku osmdesátých let 20. století především ve skandinávských zemích, jako je Dánsko a Švédsko, a také v Rakousku, Německu, Španělsku nebo Řecku.

Obr. 1 ukazuje výrazný nárůst celkové plochy činných solárních systémů od 80. let nejen v Evropě, ale v posledních letech především v Číně. Podle údajů zveřejněných ke konci roku 2022 bylo po celém světě v provozu 571 velkoplošných solárních tepelných systémů (s výkonem nad 350 kW_t a plochou nad 500 m²). Celkový výkon těchto systémů ke konci roku 2022 činil 2 148 MW_t, což odpovídá celkové ploše o rozloze 3,1 mil. m² (viz Obr. 1).

Systémy solárního dálkového vytápění

	V provozu je 49 systémů s kolektorovou plochou přibližně 146 204 m².
	Plánováno je 9 systémů s kolektorovou plochou přibližně 28 085 m².
	V přípravě je 66 systémů s kolektorovou plochou přibližně 454 550 m².

Obr. 2 – Systémy solárního dálkového vytápění v Německu (údaje z konce března roku 2023)

Největším odvětvím mezi velkoplošnými solárními tepelnými systémy je solární dálkové vytápění (centralizované zásobování teplem, CZT). Do konce roku 2022 bylo zdokumentováno 325 systémů solárního dálkového vytápění s výkonem činných solárních systémů 1 795 MW_t (2,56 mil. m²). Dánsko vede v tomto segmentu trhu jak v počtu systémů, tak i v ploše činných systémů. Kromě Dánska (123 systémů) a Číny (67 systémů) projevuje o tyto solární systémy rostoucí zájem i řada dalších zemí, neboť nabízí vynikající příležitost k dekarbonizaci sektoru vytápění jak v obcích, tak i v celých městech. V Evropě stojí za zmínku především Německo (51 systémů), Švédsko (23 systémů), Rakousko (20 systémů), Polsko (8 systémů) a Francie (8 systémů).

Největší systém solárního dálkového vytápění se nachází v dánském městě Silkeborg a byl vybudován v roce 2016. Má plochu kolektorů téměř 157 000 m², což odpovídá výkonu 110 MW_t. Dominance Dánska v oblasti solárních systémů je zjevná – 16 ze 20 největších systémů bylo dosud postaveno právě v této severské zemi. V oblasti solárního dálkového vytápění dominovalo Dánsko desítky let. Nicméně v důsledku drastické změny energetické politiky se dánský trh se solárním dálkovým vytápěním v roce 2020 zhroutil. Od té doby byly v Dánsku postaveny pouze dva nové solární systémy a tři systémy byly rozšířeny. Jeho pozici (vedle Číny) postupně přebírá Německo, kde bylo v roce 2022 instalováno osm systémů s celkovou plochou 44 923 m², převážně právě pro solární dálkové vytápění v menších městech a obcích. Obr. 2 ukazuje systémy solárního dálkového vytápění, které jsou v provozu, plánované a v přípravě.

Systémy pro obytné, veřejné a komerční budovy

Významným odvětvím velkoplošných solárních tepelných systémů jsou systémy napojené na energetické systémy obytných, veřejných a komerčních budov. Ke konci roku 2022 dodávalo teplo do obytných, komerčních a veřejných budov po celém světě 246 velkoplošných solárních tepelných systémů. Celkový výkon těchto systémů ke konci roku 2022 činil 353 MW_t (0,5 mil. m²). V tomto segmentu trhu vede zejména Čína s 98 instalovanými systémy a výkonem činných systémů 251 MW_t , následovaná Tureckem s 18 systémy a výkonem činných systémů 14,2 MW_t. Latinská Amerika se umisťuje na třetím místě s 16 systémy a výkonem činných systémů přibližně 12 MW_t. Kromě evropských zemí, jako jsou Řecko, Francie, Rakousko, Švýcarsko, Polsko a Španělsko, se stále více solárních velkoplošných systémů pro obytné, veřejné a komerční budovy staví v Latinské Americe, v regionu MENA (například v Jordánsku, Kuvajtu, Spojených arabských emirátech) a v asijských zemích jako Kambodža, Indie nebo Thajsko. Z pohledu budov jsou tyto systémy nejčastěji instalovány s napojením na energetické systémy nemocnic, hotelů a sportovních center.

Solární systémy pro technologické procesy

Zpráva Mezinárodní energetické agentury z roku 2022 [2] ukazuje, že technologické procesy mají vysoký podíl na konečné spotřebě tepelné energie pro vytápění a chlazení (53 %) a přes 70 % této spotřeby tepla připadá na průmyslové aplikace s teplotami až 450 °C. To činí průmyslový sektor velmi atraktivním pro využití solárních tepelných systémů. V závislosti na teplotní úrovni potřebného tepla se používají různé typy solárních tepelných kolektorů, od vzduchových, plochých a vakuových trubkových kolektorů pro teploty do 100 °C až po koncentrační solární tepelné kolektory, které jsou vhodné pro teploty až 450 °C.

Obr. 3 – Celosvětové aplikace činných solárních systémů pro technologické procesy podle zemí

Trh se solárními tepelnými systémy pro technologické procesy je v posledních letech velmi dynamický. Podle nejnovějších údajů z počátku roku 2023 existuje nejméně 1 089 solárních systémů s celkovou plochou 2,5 mil. m² a výkonem 1 546 MW_t. Z těchto 1 089 zdokumentovaných solárních systémů s kolektorovou plochou minimálně 50 m² nebo výkonem alespoň 35 kW_t je detailně popsáno 494 systémů (včetně informací o ploše kolektorů, výkonu, typu kolektorů, účelu použití atd.). Těchto 494 systémů dohromady pokrývá celkovou plochu systémů o rozloze 2,35 mil. m² a má tepelný výkon 1 335 MW_t. Obr. 3 představuje činné solární systémy pro technologické procesy podle zemí.

Největší solární systém pro technologické procesy na světě se nachází v Ománu. Tento systém byl uveden do provozu v roce 2017 s tepelným výkonem 330 MW_t a od té doby se plocha tohoto solárního systému postupně zvětšila z 0,62 mil. m² na téměř 2 mil. m². V současné době dosahuje celkový tepelný výkon tohoto systému 1 021 MW_t, což představuje 66 % z celkového tepelného výkonu všech solárních systémů pro technologické procesy. Systém slouží k výrobě páry, která je dále využívána v ropném průmyslu. Druhým největším systémem je projekt Sundrop Farm v Austrálii s tepelným výkonem 36 MW_t. Teplo získané ze solárního systému se využívá ve třech oblastech: udržování optimální teploty ve sklenících o rozloze 20 hektarů, výroba elektřiny pomocí turbín pro napájení zemědělských systémů a odsolování slané vody destilačními zařízeními, která se pak používá k zavlažování rostlin. Třetí největší systém je instalován v Chile s tepelným výkonem 27,5 MW_t. Teplo získané ze solárního systému se využívá v těžebním průmyslu v procesu elektrolýzy mědi, jako náhrada spotřeby nafty v kotlích na ohřev vody.

Podle posledních údajů v celkovém výkonu činných solárních tepelných systémů pro technologické procesy dominují koncentrační systémy s podílem 70 %. Zajímavým faktem je, že z hlediska celkového počtu systémů představují koncentrační systémy pouze 20 %. Nicméně, situace se brzy změní, protože 70 % plánovaných projektů pro období 2023–2026 počítá s využitím koncentračních solárních kolektorů. Tudíž se očekává, že koncentrační systémy budou dominovat jak z hlediska celkového výkonu, tak i počtu systémů.

Zdaleka největším plánovaným projektem, a pokud k realizaci dojde, také největším solárním systémem pro technologické procesy na světě, je Ma’aden Solar 1 v Saúdské Arábii. Plánovaná rozloha tohoto solárního systému má být 6 mil. m², s odpovídajícím tepelným výkonem 1 500 MW_t. Podle plánu začne stavba systému v roce 2024 s plánovaným spuštěním provozu v roce 2026. Tento systém bude produkovat páru, která bude následně využita při výrobě hliníku.

Závěr

Z rozboru nové statistiky vyplývá, že v oblasti malých solárních tepelných systémů je významným konkurentem fotovolaika, i tak mají solární tepelné systémy s výrazně vyšší účinností oproti FV systémům své místo na střechách budov. Výrazný trend, který stále zesiluje, jsou velkoplošné solární systémy, především systémy solárního dálkového vytápění. Tradiční lídr trhu, Dánsko, které v roce 2022 dokončilo pouze jednu instalaci solárního systému dálkového vytápění o ploše 2 664 m², bylo na své pozici nahrazeno Čínou a Německem. Do budoucna se pak očekává rozvoj trhu solárních systémů pro technologické procesy. Pokud budou všechny naplánované projekty do roku 2026 realizovány, celkový výkon činných solárních systémů pro technologické procesy se zvýší zhruba o 150 %. Na druhou stranu, tento trh je velmi specifický. V současné době je 66 % celkového výkonu instalováno v rámci jednoho systému v Ománu.

Zdroje

1. Weiss, W. a M. Spörk-Dür M. Solar Heat Worldwide 2023, Global Market Development and Trends 2022, Detailed Market Figures 2021. Edition 2023, AEE - Institute for Sustainable Technologies, Gleisdorf, Austria. Dostupné zde:
   https://www.iea-shc.org/Data/Sites/1/publications/Solar-Heat-Worldwide-2023.pdf
2. EA (2022), Renewables 2022: Analysis and forecast to 2027, OECD Publishing, Paris. Edition 2023. Dostupné zde: https://www.oecd.org/publications/market-report-series-renewables-25202774.htm