1. dubna letošního roku se v novinách Financial Times objevila zpráva, která na řadu čtenářů mohla působit asi jako apríl: „Postavíme plot ze solárů. Je to levnější než beton.“ Ovšem o apríl nešlo. Fotovoltaické panely zlevnily natolik, že v některých oblastech představují možný materiál pro stavbu oplocení. Vertikálně umístěné články sice ztrácejí velkou část své efektivity, pokud ovšem plot z nich sestavený vyjde na stejné peníze jako plot z jiného materiálu, proč pohrdnout energií zdarma? Ve skutečnosti je tato drobná anekdota ovšem příkladem většího trendu: zlevňování elektřiny ze slunce, které slibuje ve velké části světa zásadně změnit podobu energetiky jako takové. Vývoj naznačuje, že energie ze slunce se v blízké době stane nejlevnějším zdrojem energie a bude dominovat globálnímu energetickému mixu ve 30. nebo 40. letech 21. století.
Roky pomalého růstu
Moderní historie solárních panelů – nebojte, vezmeme to rychle – se začala psát v 19. století. Francouzský fyzik Edmond Becquerel si všiml, že některé materiály po osvícení slunečním svitem produkují mírný elektrický proud. Byly to ale hodnoty sotva měřitelné a v praxi nepoužitelné. První „trvalý“ solární panel zřejmě sestrojil až americký vynálezce Charles Fritts. Charles Fritts instaloval první solární panely na střeše New Yorku v roce 1884. Zařízení však nemohla v žádném případě konkurovat elektřině z elektráren na fosilní paliva – energie ze slunce byla dražší řádově, a tedy prakticky nevyužitelná. A to se až do 21. století nezměnilo. Nepředbíhejme ovšem. Příběh fotovoltaiky začal v roce 1954, kdy Bellovy laboratoře představily první prakticky využitelný solární článek na bázi křemíku. Jeho účinnost tehdy dosahovala pouhých 6 % a cena byla astronomická, přibližně 300 USD za watt (dnešní ceny přepočítané na inflaci). Technologie byla v počátcích využívána především v kosmickém průmyslu, kde nebylo možné počítat s tradičními zdroji energie. Právě díky programům NASA a dalších vesmírných agentur se fotovoltaika etablovala jako spolehlivý, byť velmi drahý zdroj energie. Cena za watt instalované kapacity solárních panelů klesla od 70. let 20. století zhruba o 99 %. Zatímco v roce 1977 činila cena přibližně 77 USD/W, v roce 2022 byla pod 0,30 USD/W. Nejvýraznější pokles se odehrál mezi lety 2010 a 2020, kdy se ceny snížily o více než 80 %. Nezanedbatelný vliv hraje také to, že se zlepšily i výkony samotných panelů. Účinnost fotovoltaických článků z méně než 10 % v 70. letech na více než 20 % u běžných komerčních panelů v roce 2022. Laboratorní prototypy dosahují až 47 % účinnosti.
Historie plná překvapení
První důležitý okamžik přišel během 70. let, kdy ropné krize přivedly zájem o obnovitelné zdroje do širšího povědomí. Fotovoltaické panely se začaly instalovat na izolovaných místech, jako jsou horské chaty nebo ostrovy, kde by jinak byla výroba energie složitá a nákladná. Tehdy cena fotovoltaiky stále přesahovala 70 USD/W, což znamenalo, že šlo o luxusní a specializovanou technologii, pro kterou jediným zdrojem peněz byly dotace a státní podpora ve Spojených státech a západní Evropě. Zájem s koncem ropné krize znovu opadl, ale základy technologie byly položeny. V následujících dekádách se do hry zapojily další faktory. Prvním z nich byly významné technologické pokroky, zejména ve výrobě křemíkových destiček. Výrobní procesy byly čím dál efektivnější, což umožnilo snižovat cenu surovin i finálních produktů. S tím přišla i ekonomika z rozsahu – větší objem výroby znamenal snížení fixních nákladů. To bylo zvláště patrné od konce 90. let, kdy se technologie přesunula z výzkumných laboratoří do průmyslové výroby. Začátkem 21. století hrály obrovskou roli státní dotace. Evropská unie, Čína i Spojené státy investovaly miliardy dolarů do podpory instalací fotovoltaiky. Například Německo se svým programem garantovaných výkupních cen vytvořilo obrovskou poptávku. Tento mechanismus vedl k masivnímu rozšíření instalací a povzbudil výrobce k dalším investicím do vývoje. Podobně se kombinace státních dotací a levné pracovní síly stala motorem pro výrobu v Číně. Ta se brzy stala světovým lídrem v produkci fotovoltaiky a díky své dominanci dokázala snižovat ceny ještě rychleji. V té době také nabyly na významu soukromé investice, zejména v Silicon Valley, kde byly zakládány společnosti, jež vsázely na fotovoltaiku jako na klíčovou technologii budoucnosti. Tyto firmy přinesly nejen kapitál, ale i nové nápady a inovace. Důležitým mezníkem byl příchod levných tenkovrstvých technologií a také zlepšení účinnosti solárních článků. Pokles ceny byl ale tak rychlý, že překvapil i odborníky. Například v roce 2010 očekávala Mezinárodní energetická agentura, že cena klesne na úroveň 0,50 USD/W teprve kolem roku 2030. Nárůst kapacity nainstalovaných solárních panelů stále zrychluje. Podle propočtů The Economist se odborné odhady počtu nově nainstalované fotovoltaiky konzistentně mýlily. Realita překonávala pětileté predikce v průměru o 235 %. A když se pohybujeme v exponenciálních křivkách, omyly se násobí. Předpovědi na 40 let dopředu tak dnes působí vyloženě směšně. Metu 2 TW, kterou IEA věštila pro rok 2040, prakticky s jistotou protneme už v následujících dvou letech. „Před 20 lety, v roce 2004, trvalo celý rok, než byl nainstalován jeden gigawatt fotovoltaiky,“ přišel s názornou pomůckou analytik Michael Liebreich. „V roce 2010 trvalo instalovat jeden gigawatt na celém světě jeden měsíc. V roce 2016 to byl jeden týden.“ V roce 2023 byl gigawattový ekvivalent solárních panelů instalován prakticky denně. Příčinou tohoto podcenění bylo zřejmě podcenění čínské výrobní kapacity a technologických inovací. Zásadní roli sehrálo získávání zkušeností s výrobou panelů, které se v případě solární energetiky označuje často jako tzv. Swansonův zákon. Ten říká, že každé zdvojnásobení globální instalované kapacity solárních panelů vede k poklesu ceny panelů přibližně o 20 %. Zákon pojmenovaný po Richardu Swansonovi, zakladateli společnosti SunPower, odráží efekt „learning curve“ v kontextu fotovoltaiky. Pokles ceny fotovoltaiky nebyl jen technickým zázrakem, ale také výsledkem kombinace státní podpory, soukromých investic a globalizace trhu.
Start za státní
První fáze, kterou bychom mohli nazvat „státní érou“, byla klíčová pro vytvoření základu, na němž mohly soukromé investice později vybudovat exponenciální růst. Začalo to na počátku 21. století, kdy byly solární panely stále velmi drahé – jejich cena se pohybovala kolem 6 USD/W. Aby se technologie mohla vůbec uchytit, bylo nutné vytvořit stabilní poptávku. A právě zde sehrály hlavní roli vlády, které začaly poskytovat dotace, daňové úlevy a garantované výkupní ceny. Například Německo spustilo svůj program Erneuerbare-Energien-Gesetz, který od roku 2000 zajistil garantované výkupní ceny elektřiny ze solárních elektráren. Díky tomuto programu bylo během pouhých 10 let instalováno více než 17 GW solární kapacity. Český dotační program byl postaven velmi podobně, jeho specifikem ovšem bylo, že pád ceny této technologie podcenil ještě výrazněji než zmiňovaní experti. Během projednávání v Poslanecké sněmovně došlo ke snížení limitu meziročního poklesu výkupních cen z navrhovaných 10 % na 5 % a tím se otevřela možnost vzniku náhlého boomu, který zaskočil český stát i veřejnost. Ve středoevropských podmínkách ovšem fotovoltaika není ideálním zdrojem. Dostupnost solární energie během roku je velmi nerovnoměrná. Zhruba 80 % využitelné solární energie je k dispozici mezi dubnem a zářím. Více či méně podobné dotační modely však fungovaly i v zemích, kde jsou podmínky vhodnější. Například i v Kalifornii, kde se program California Solar Initiative mezi lety 2007 a 2016 podílel na masivním rozvoji fotovoltaiky prostřednictvím přímé podpory. Na federální úrovni Spojené státy poskytovaly daňové úlevy pokrývající až 30 % nákladů na instalaci. A pak tu byla Čína. Zdejší vláda vsadila na fotovoltaiku jako na klíčový průmysl budoucnosti a během několika let poskytla miliardy USD na podporu výroby solárních panelů. Díky těmto opatřením začala cena panelů klesat a do roku 2010 dosáhla přibližně 2 USD/W. Jakmile se ceny dostaly na tuto úroveň a pokles nákladů se stal předvídatelným, otevřel se prostor pro druhou investiční fázi, tentokrát vedenou soukromým sektorem. Ta je poháněna ekonomickou zpětnou vazbou: vyšší produkce panelů snižuje jejich náklady, což zvyšuje poptávku, a tím pádem přitahuje i další investice. V roce 2021 například globální investice do solárních projektů přesáhly 190 miliard USD, což poprvé v historii překonalo investice do fosilních paliv. Austrálie je pak skvělým příkladem, jak exponenciální růst vypadá v praxi. Díky prudkému poklesu cen se solární energie stala dominantní složkou tamního energetického mixu – v roce 2022 už obnovitelné zdroje pokrývaly 36 % tamní spotřeby elektřiny. Podobný vývoj panuje v Indii, která se díky klesajícím nákladům a zahraničním investicím zařadila mezi největší trhy solární energetiky na světě. Největší změny fotovoltaika ovšem přináší tam, kde nyní žádné elektrárny nejsou. V odlehlých oblastech byl dosud jedinou schůdnou cestou dieselový generátor. Nyní se otevřou nové možnosti za zlomek ceny. Logicky pak poroste tlak na elektrifikaci. To může vést k vyčištění ovzduší a snížení emisí, které v rozvojových ekonomikách často představují větší problém než ve vyspělých. V současnosti se tedy přes našima očima odehrává energetická revoluce. Některé odhady dnes předpokládají, že pokud bude dosavadní trend pokračovat, solární energie bude ve 30. letech 21. století největším zdrojem elektřiny v globálním energetickém mixu. Hlavní roli přitom už nebude hrát státní podpora, nýbrž soukromé investice. Bez první fáze, kdy státy převzaly na svá bedra riziko a vytvořily podmínky pro pokles cen, by ale k přechodu nedošlo. Díky tomu, že investice přilákaly soukromé hráče, jsme dnes svědky transformace, která má potenciál proměnit nejen energetiku, ale celou globální ekonomiku. /jj/