Polski Klub Ekologiczny Dwumiesięcznik Okręgu DolnoślÄ skiego

FORUM EKOLOGICZNEPRĄD ELEKTRYCZNYZ ENERGII SŁONECZNEJ- zalety, wady, bariery rozwoju fotowoltaikiAureliusz MikłaszewskiEnergia słoneczna zwana jest energią przyszłości. Czysta, bo bezemisyjna, ma nieograniczone zasoby. Technicznie złożone, alestosunkowo proste sposoby jej pozyskania sprawiają, że staje się coraz bardziej popularna i coraz tańsza.W ciągu 1 godziny dociera do Ziemityle energii słonecznej ile ludzkość zużywaw ciągu roku. Szacuje się, że do całejkuli ziemskiej dociera moc 81000 • 10 6MW, z tego 27000 • 10 6 MW przypada nalądy. Światowe zużycie energii ocenia sięna ok. 10 • 10 6 MW. Potencjał energii słońcaw Polsce szacuje się na ok. 1,1 • 10 6 PJrocznie dla całej powierzchni kraju przyzałożeniu średniego nasłonecznienia 1000kWh/m 2 /rok. Roczny potencjał energii słonecznejdla produkcji energii elektrycznejw Polsce wynosi ok. 1340 PJ.Na co dzień często nie zdajemy sobiesprawy, że poza energią geotermalną, pozostałeźródła energii to też energia słoneczna.Węgiel kamienny, brunatny czy biomasa tozaabsorbowana w procesie wzrostu roślinenergia słoneczna, którą uwalniamy spalająckopaliny lub biomasę. Wiatr powstaje,gdy nad nierównomiernie ogrzanymi obszaramilądów, jezior czy mórz powstająróżnice ciśnień w powietrzu atmosferycznym.Tak więc, pozyskana za pomocą turbinczy małych wiatraków, energia wiatrujest właściwie energią słoneczną. Podobniejak energia fal morskich wywołanych wiatrem.Pływy morskie, to jednak efekt grawitacjiksiężyca.Nie ma obaw by zabrakło energii słonecznej,gdyż istnienie słońca szacuje sięjeszcze na ok. 4,5 miliarda lat. Energiasłoneczna dociera wszędzie, choć bardzonierównomiernie. Im bliżej równika, tymwiększy jest kąt padania promieni słonecznychi więcej energii dociera do Ziemi. Alei do okolic biegunów też dociera promieniowaniesłoneczne. Choć jest go znaczniejmniej, jest wychwytywane przez np. rurkiświatłowodowe, jakimi są włosy białychniedźwiedzi, które w ten sposób korzystająz promieni słońca. Paradoksem jest, żekraje bogate w energię słoneczną, położonew pasie międzyzwrotnikowym mało z niejkorzystają, podczas gdy te położone znaczniedalej od równika, przodują w rozwijaniuenergetyki słonecznej. A są to przeważniekraje bogate, jak Niemcy, USA, Francja,Hiszpania i inne kraje europejskie.Szacuje się, że kilometr kwadratowy Saharyotrzymuje w ciągu roku ok. 2000 GWhenergii słonecznej. Gdyby z 1/5 tej energiiprodukować prąd elektryczny, wystarczyłobytylko kilkadziesiąt tysięcy kilometrówkwadratowych pustyni zagospodarowaćogniwami fotowoltaicznymi (i tak bezużytecznych),tj. ok. 20% powierzchni Polski,by zaspokajać potrzeby energetyczne nacałym świecie. Przyjmując, że pustynie zajmująok. 1/5 powierzchni lądów, to te kilkadziesiątkm 2 przeznaczone na elektrowniesłoneczne, stanowią zaledwie 0,2% łącznejich powierzchni. Ten przykład pokazuje,jak ogromne zasoby energii słonecznej niesą wykorzystywane.Z ekologicznego punktu widzenia energiasłoneczna jest najbardziej atrakcyjna, gdyż jejpozyskiwanie nie powoduje żadnych emisjido atmosfery, nie wyczerpuje zasobów energetycznychpaliw kopalnych, jest ciche i pozwalana instalowanie ogniw fotowoltaicznychi kolektorów słonecznych na dachach,elewacjach domów i pustych, niezagospodarowanychterenach. Ze względu na brak częściruchomych, ogniwa nie ulegają zużyciu,nie wymagają części zamiennych, ich trwałośćszacuje się na 20-30 lat, a wydajność niezmniejsza się z upływem czasu.Panele fotowoltaiczneOgniwo fotowoltaiczne służy do bezpośredniejkonwersji promieniowania słonecznegona energię elektryczną.Rozróżniamy następujące rodzaje paneli:• monokrystaliczne, złożone z ogniwzbudowanych z jednorodnego krzemuo uporządkowanej strukturze wewnętrznej.Bloki krzemu cięte są na warstwyo grubości ok. 0,3 mm. Ogniwa monokrystalicznemają długi czas użytkowaniai stosunkowo wysoką sprawność powyżej15%;• polikrystaliczne, zbudowane z ogniw,które składają się z wielu małych kryształówkrzemu. Powierzchnia wyglądemprzypomina szron na szybie. Modułymają mniejszą sprawność niż monokrystaliczne(12-14%). Produkcja jest prostsza,a cena niższa i dlatego są bardzorozpowszechnione;• amorficzne (Thin-film). Dwumikronowawarstwa krzemu osadzona jest napowierzchni szkła. Tu nie ma pojedynczychogniw. Stosowane są w małychurządzeniach jak np. kalkulatory lub zegarki,rzadziej w dużych płaszczyznach.Dla warunków polskich mają sprawnośćo ok. 25% wyższą, niż panele mono- czypolikrystaliczne.Produkuje się też panele transparentne,cienkowarstwowe, flexi, półmiękkiei miękkie, które znajdują zastosowaniew fotowoltaicznych częściach ubrań, elementachróżnego sprzętu, zaokrąglonychelewacjach domów. Te przykłady pokazują,że panele fotowoltaiczne mogą mieć szerokiezastosowanie zarówno w małej skaliw gospodarstwach domowych, jaki i w du-ZIELONA PLANETA 5(104)/2012 3