Na strechu bežného rodinného domčeka dopadne viac energie, než stihnú jeho obyvatelia spotrebovať -- v priemere je to asi 700 kWh na štvorcový meter. A úplne zadarmo. Prečo teda za elektrinu stále ešte platíme, a to čoraz väčšie sumy? Jedným z dôvodov je, že zatiaľ neexistujú solárne panely s potrebnými vlastnosťami. Vedci však na ich vývoji usilovne pracujú.
Drahé a ťažké
Súčasné panely na premenu solárnej energie na elektrickú (tzv. fotovoltaické články) vyrábané z kremíka sú drahé a ich účinnosť sa pohybuje na úrovni 15 percent. Navyše, sú ťažké, takže k cene panelu si treba pripočítať nemalú sumu za montáž. Vývoj nových typov sa preto uberá niekoľkými smermi.
Niektorí bádatelia sa snažia vytvoriť panely s oveľa vyššou účinnosťou -- v laboratóriách sa už podarilo dosiahnuť hodnoty presahujúce 60 percent. Iní zasa skúšajú vyvinúť články, ktoré sú lacné, ľahké a elastické, hoci s nižšou účinnosťou. Fóliu za pár korún by si totiž mohol na strechu, fasádu alebo inú plochu poľahky natiahnuť každý. Vedci sa tiež snažia, aby tieto materiály mali mechanické a dekoračné vlastnosti, ktoré by mohli využiť architekti pri estetickom riešení fasád.
Učíme sa od rastlín
Súčasné kremíkové fotočlánky majú tmavomodrú farbu. Nie je však vylúčené, že v budúcnosti by mohli byť zelené ako rastliny. Tím doktora Wayna Campbella z novozélandskej Massey University vyvinul solárne panely, ktoré využívajú syntetické farbivá podobné prírodnému chlorofylu. Ten slúži rastlinám na získavanie slnečnej energie na výrobu organických látok pri fotosyntéze. Novozélandským vedcom sa však podarilo prinútiť molekuly farbiva, aby vyrábali priamo elektrinu.
Základným materiálom na výrobu týchto farbív je kysličník titánu, ktorý sa bežne používa napríklad v zubných pastách. Články by teda mali byť asi desaťkrát lacnejšie než súčasné kremíkové a ich výroba oveľa jednoduchšia. Produkcia čistého kremíka pre solárne technológie je totiž energeticky veľmi náročná. Navyše, na rozdiel od nich, nové články dokážu získavať dostatok energie aj pri zamračenej oblohe. "Solárna energia, ktorá dopadne na našu planétu za hodinu, by uspokojila potreby ľudstva na viac ako rok," hovorí Campbell. "My sa teraz budeme snažiť technológiu upraviť pre veľkovýrobnú produkciu. Chceme tiež nájsť spôsoby, ako vyrábať strešné krytiny alebo fasádové panely s našimi článkami. Záujem stavebných firiem o také výrobky už prejavilo desať novozélandských firiem."
Reklama ako elektráreň
Trochu inak riešia problém získavania elektriny zo slnka vedci z nemeckého inštitútu Fraunhofer ISE. Tí pripravujú na svetový nanotechnický veľtrh Nanotech 2008 solárne fotovoltaické panely, ktoré sú farebné alebo priehľadné a môžu byť potlačené ľubovoľnými vzormi. Ich nízka cena z nich pritom robí ideálny materiál nielen na strechy, ale tiež na vrchnú vrstvu fasád a ďalšie architektonické prvky. Vďaka tomu, že sú priesvitné, môžu tiež tvoriť časť skiel v oknách alebo markízy a žalúzie chrániace interiéry pred príliš intenzívnym slnečným žiarením.
Základným prvkom panelov je organické farbivo, ktoré vedci spojili pomocou nanotechnických postupov s molekulami, ktoré premieňajú energiu svetla na elektrinu. Vďaka malému rozmeru molekúl je panel čiastočne priesvitný. Základná farba je jantárovo žltá, bude však možné vytvoriť ľubovoľné farebné kombinácie aj vzory pomocou technológie podobnej počítačovým tlačiarňam. Problémom nebudú ani texty, takže elektrinu budú vyrábať napríklad aj reklamy, logá a firemné štíty.
Solárne fólie sa možno stanú aj súčasťou oblečenia, vďaka ktorému sa vám napríklad bude pri chôdzi na slnku nabíjať vo vrecku mobilný telefón, prehrávač alebo vreckový počítač.
Stačí, keď vláda neprekáža
"Náš výtvor nemá konkurovať klasickým solárnym panelom," vysvetľuje Andreas Hinsh z Fraunhofer ISE. "Dosahovaná účinnosť je asi iba štyri percentá. Vďaka využitiu organických farbív a nanotechnických postupov ju však bude možné lacno a ľahko integrovať s výtvarnými prvkami budovy, ktoré budú vyrábať elektrinu."
O vývoj ľahkých a lacných alebo extrémne účinných fotovoltaických panelov sa v súčasnosti usiluje množstvo inštitúcií a súkromných výskumných tímov. Pri organických farbivách sa ako veľmi perspektívne javí tiež využitie uhlíkových nanotrubíc. Iní sa snažia vytvoriť ľahké a lacné fólie na báze polovodičových zmesí, ktoré obsahujú indium, gálium, selén a ďalšie prvky. Predpokladá sa, že niektoré z týchto technológií by sa mohli objaviť na trhu už počas dvoch alebo troch rokov.
Podľa Anila Sethiho, riaditeľa švajčiarskej technologickej firmy Flison, bude elektrina zo slnka konkurencieschopná za päť rokov aj v severských krajinách. Nepovedie k tomu iba zlepšenie ich efektívnosti a zníženie ceny, ale tiež rast cien fosílnych palív.
Podľa Sethiho sa ekonomická efektívnosť výroby elektriny zo slnka dramaticky zvyšuje. Kým v 70. rokoch minulého storočia stála výroba jedného wattu asi sto dolárov, v súčasnosti sú to už pri najvýkonnejších technológiách len tri až štyri doláre. "K obratu dôjde, keď náklady klesnú pod hranicu jedného dolára," tvrdí Sethi. Približne toľko totiž stojí watt z fosílnych palív.
"Nepotrebujeme subvencie, stačí, ak nám vlády nebudú škodiť," dodáva Anil Sethi. Podľa neho vynaložili vlády vo svete za posledných tridsať rokov na subvencie jadrovej elektriny 170-miliárd dolárov. Na solárne technológie išiel pritom zo štátnych rozpočtov iba zlomok tejto astronomickej sumy.