Energia fotowoltaiczna

Podłącz się do słońca

Słoneczne systemy fotowoltaiczne potrafią zamieniać energię (promieniowanie) ze słońca bezpośrednio na energię elektryczną.

Systemy fotowoltaiczne generują odnawialną energię elektryczną, całkowicie wolną od zanieczyszczeń, przyczyniając się tym samym do redukcji emisji gazów cieplarnianych oraz poprawy jakości lokalnego powietrza. Kolektory fotowoltaiczne mogą produkować energię elektryczną w tym samym miejscu, w którym jest ona później zużywana. W ten sposób można zredukować straty energii, powstałe w wyniku transmisji i dystrybucji energii.

Solarne systemy fotowoltaiczne zazwyczaj zaspokajają tylko część zapotrzebowania gospodarstwa domowego na energię elektryczną, ponieważ jej znaczna część jest zużywana wieczorem, kiedy słońce nie świeci. W wielu krajach europejskich konsumenci mają możliwość przesyłania nadwyżki niezużytej energii do sieci i otrzymują za to ekwiwalent pieniężny. Budynki takie jak biurowce czy szkoły, a także biznes, rolnictwo i przemysł zużywają najwięcej energii w ciągu dnia. W ich przypadku systemy fotowoltaiczne mogą być bardzo atrakcyjne i pokrywać znaczną część zapotrzebowania na energię.

Systemy fotowoltaiczne sprawdzają się zwłaszcza w regionach wiejskich, gdzie jest na ogół więcej miejsca na instalację kolektorów słonecznych. Ponadto, ogniwa fotowoltaiczne są konkurencyjnym i czystym rozwiązaniem, pozwalającym na elektryfikację oddalonych obszarów wiejskich, gdzie nie ma sieci gazowych. Dla takich regionów dostępne są rozwiązania pozasieciowe. Systemy solarne mogą potrzebować urządzeń do magazynowania energii lub dodatkowych generatorów prądu, podłączonych na przykład w ramach mini-sieci, które dostarczą im energii elektrycznej, kiedy słońce nie świeci. Budynki takie jak biurowce czy szkoły, ale także ważne sektory gospodarki na terenach wiejskich – rolnictwo i przemysł – zużywają najwięcej energii w ciągu dnia. W ich przypadku systemy fotowoltaiczne mogą być bardzo atrakcyjne i pokrywać znaczną część zapotrzebowania na energię elektryczną, którą dostarczają w czasie bieżącym, wtedy gdy jest ona potrzebna.

Koszty korzystania ze słonecznych paneli fotowoltaicznych zanotowały w ostatnich latach wyraźnie spadły i taki trend ma się utrzymywać nadal. W krajach Europy Południowej energia elektryczna generowana przez fotowoltaiczne systemy solarne jest często tańsza niż elektryczność z sieci. Pomimo faktu, że taka solarna energia elektryczna staje się coraz bardziej konkurencyjna w różnych warunkach i lokalizacjach, koszty początkowej inwestycji w dalszym ciągu mogą być wysokie, zaś okres zwrotu relatywnie długi. Może to stanowić barierę dla ludzi i firm na drodze do inwestowania w słoneczne systemy fotowoltaiczne. W celu nakłonienia ich do podjęcia takiej decyzji proponuje się umowy dzierżawy lub częściowej własności. Niektóre kraje i regiony w Europie oferują także granty inwestycyjne.

Podstawowe informacje

Co to jest?

Technologia słonecznych systemów fotowoltaicznych pozwala zamienić energię ze słońca bezpośrednio na energię elektryczną.

Jakie są korzyści?

Niska zawartość węgla: solarne panele fotowoltaiczne zamieniają promieniowanie słoneczne w energię elektryczną, nie emitując przy tym żadnych gazów cieplarnianych.

Jako że panele solarne potrafią produkować elektryczność, mogą być stosowane od razu na miejscu, dzięki czemu nie ma potrzeby przesyłania i dystrybucji energii z centralnych elektrowni. Przyczynia się to do redukcji strat energii.

Rosnąca opłacalność: W ostatnich latach słoneczne panele fotowoltaiczne konsekwentnie taniały, i taki trend ma się utrzymać także w najbliższej przyszłości. Analitycy przewidują, że panele solarne upowszechnią się jako wyjątkowo przystępne źródło produkcji energii elektrycznej. W wielu krajach dostępne jest odgórne wsparcie w postaci pomiarów sieci, projektów własnej konsumpcji oraz innych form wsparcia produkcji, takich jak taryfy gwarantowane czy certyfikaty.

Jak to działa?

Energia fotowoltaiczna jest bezpośrednim efektem zamiany promieniowania słonecznego w elektryczność (termin „fotowoltaiczność” tłumaczy się często jako „lekka elektryczność”) przez komórki fotowoltaiczne. Składają się one z kilku warstw materiału półprzewodzącego – zazwyczaj jest to silikon, używany również w produkcji mikrochipów. Kiedy promienie słoneczne padają ma komórkę fotowoltaiczną, wzbudzają ładunek elektryczny, płynący między warstwami półprzewodnika. Im mocniejsze światło słoneczne, tym więcej energii elektrycznej można wyprodukować. Co więcej, komórki fotowoltaiczne nie wymagają do działania bezpośredniego światła słonecznego, padającego na panele – produkują elektryczność także w pochmurne dni.

Grupy komórek są umieszczane razem na panelach lub modułach, które mogą być montowane na dachach, fasadach budynków lub na ziemi (na polach, pustyniach, itp.). Panele montuje się przeważnie pod stałym kątem, zwrócone w kierunku południowym, ale także na ruchomych urządzeniach, które poruszają się w ślad za słońcem, wytwarzając w ten sposób więcej energii elektrycznej.

Przydatność/zastosowanie

Solarne systemy fotowoltaiczne zazwyczaj zaspokajają tylko część zapotrzebowania gospodarstwa domowego na energię elektryczną, której ogromną część zużywa się wieczorem, kiedy słońce nie świeci. W wielu krajach europejskich konsumenci mogą przesyłać niewykorzystaną energię do sieci i otrzymywać w zamian za to benefity finansowe.

Budynki na obszarach wiejskich, takie jak biura i szkoły, a także biznes, rolnictwo i przemysł większość energii zużywają w ciągu dnia. W takich przypadkach systemy fotowoltaiczne mogą być dla nich szczególnie atrakcyjne, gdyż pokrywają większą część zapotrzebowania na elektryczność.

Na odległych obszarach, gdzie sieć elektryczna nie jest dostępna, oferuje się systemy pozasieciowe. Mogą być one droższe w eksploatacji, ponieważ często wymagają sprzętu do magazynowania energii lub dodatkowego generatora prądu, który będzie dostarczać energię wtedy, gdy słońce nie świeci. W Europie obserwujemy silny rozwój sieci dystrybucyjnych, które łączą ze sobą lokalne odnawialne źródła energii elektrycznej, oraz optymalizują zaopatrzenie i zapotrzebowanie na elektryczność. Panele słoneczne są tak zaprojektowane, aby wytwarzać energię w tym samym miejscu, w którym jest ona później konsumowana. Dlatego też mogą ograniczać konieczność przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej z głównych elektrowni, szczególnie jeśli są połączone za pomocą własnej sieci dystrybucyjnej z wieloma użytkownikami. Obniża to również straty sieciowe, wynikłe z przesyłu elektryczności na duże odległości, a w efekcie może zwiększyć ogólną wydajność systemu i ograniczyć konieczność inwestycji infrastrukturalnych w system energetyczny na poziomie regionu lub całego kraju.

System fotowoltaiczny może zostać zaprojektowany w dowolnej wielkości i skali, zgodnie z przewidywanym zapotrzebowaniem na energię.

Szczegółowe informacje

Koszty, oszczędności, zyski

Słoneczne systemy fotowoltaiczne nie wymagają żadnego paliwa do produkcji elektryczności, dlatego koszty ich działania są bardzo niskie. Ogniwa i panele fotowoltaiczne mają długą żywotność (>25 lat), w czasie której straty ich wydajności są niewielkie. Część komponentów elektrycznych systemu – zwłaszcza inwertor – wymagają wymiany na pewnym etapie. Większość kosztów zamyka się w początkowej fazie inwestycji w tego rodzaju systemy. Chętnym inwestorom oferuje się dzierżawę lub częściową własność, które mają im pomóc zmniejszyć lub w ogóle zlikwidować ciężar początkowej inwestycji. Przewiduje się, że koszty słonecznych systemów fotowoltaicznych będą nadal spadać w najbliższych latach, z powodu wprowadzenia bardziej zaawansowanych technologii; w wielu krajach Europy już teraz możliwe jest wsparcie inwestycji ze strony państwa.

Efektywność gospodarcza paneli fotowoltaicznych zależy od następujących czynników:

Promieniowania słonecznego na danym obszarze oraz wielkości dostępnej powierzchni montażowej (w oparciu o orientację i kąt nachylenia paneli słonecznych);
Charakteru konsumpcji energii elektrycznej przez użytkowników;
Cen energii elektrycznej w regionie;
Dostępności i możliwości podłączenia do sieci elektrycznej;
Dostępności i rodzaju wsparcia rządowego: pomiarów sieci, projektów własnej konsumpcji, taryf gwarantowanych, zwolnień podatkowych lub subsydiów inwestycyjnych;
Wielkości kapitału mającego sfinansować projekt (im wyższy koszt do poniesienia, tym mniejsza efektywność ekonomiczna).

Wpływ na środowisko naturalne

Energia elektryczna generowana przez solarne systemy fotowoltaiczne jest uznawana za odnawialną. Wpływ takiego systemu na środowisko naturalne jest bardzo ograniczony. W trakcie pracy instalacje nie wytwarzają żadnych odpadów ani emisji. Typowy system przydomowy w Europie Północnej może zaoszczędzić co roku ponad tonę dwutlenku węgla. Odpowiada to mniej więcej emisji przeciętnego samochodu osobowego, który pokonuje rocznie 8-10 tysięcy kilometrów.

Wydajność

Wydajność komercyjnych paneli słonecznych oscyluje obecnie w przedziale 15-20%. Oznacza to, że takie panele zamieniają 100 kWh promieniowania słonecznego w 15-20 kWh energii elektrycznej.

Wykorzystanie komercyjne

Solarne systemy fotowoltaiczne są komercyjnie dojrzałą i łatwo dostępną technologią. W co najmniej kilku krajach europejskich energia elektryczna pochodząca z systemów fotowoltaicznych jest tańsza, w porównaniu z cenami detalicznymi elektryczności. Jednak z uwagi na wysoki koszt początkowy inwestycji czas jej zwrotu jest relatywnie długi. W nadchodzących latach koszty te mają jednak spadać. Już teraz na rynku dostępnych jest wielu doświadczonych instalatorów.

Utrzymanie i serwisowanie

NISKIE: Panele fotowoltaiczne wymagają niewielkiego utrzymania, za wyjątkiem okresowego czyszczenia oraz regularnego upewniania się, że nie są one zasłonięte przez jakieś przedmioty, na przykład drzewa.

Szczegóły techniczne

Moc szczytową komórki fotowoltaicznej mierzy się w kilowatach (kWp). Wartość ta określa maksymalną ilość energii, którą komórka produkuje w pełnym słońcu w lecie.

Panele fotowoltaiczne potrzebują około 8 metrów kwadratowych powierzchni montażowej na każdą kilowatogodzinę. Typowy system przydomowy dysponuje mocą około 4 kWp. Prawidłowo skierowany i zainstalowany, produkuje najczęściej od 3500 kWh (Europa Północna, np. Berlin) do 6350 kWh (Europa Południowa, np. Sewilla).

Różnice regionalne

W obecnej fazie rozwoju technologicznego systemy fotowoltaiczne stają się atrakcyjne z ekonomicznego punktu widzenia w różnych warunkach i pod wieloma szerokościami geograficznymi. Na słonecznym południu Europy energia elektryczna wytwarzana na miejscu przez solarne systemy fotowoltaiczne konkuruje już z rynkowymi, detalicznymi cenami elektryczności (zawierającymi podatki), bez konieczności wspierania się subsydiami.

Organizacje handlowe

European Photovoltaic Industry Association (Europejskie Stowarzyszenie Przemysłu Fotowoltaicznego) www.epia.org