Ciemne strony fotowoltaiki
A. Bober, A. Kozłowska
Promieniowanie słoneczne jest jednym z popularniejszych odnawialnych źródeł energii
stosowanych w Polsce. Popularność takiego otrzymywania energii w naszym kraju na
przestrzeni lat stale rośnie (wzrost w udziale produkcji energii elektrycznej z 0,5% w 2019 do
2,9% w 2021). Mimo tego, że rozwiązanie to jest stosunkowo nowe, we wsiach i miastach
całej Polski spotykamy się coraz częściej z zastosowaniem paneli słonecznych zarówno na
domach jednorodzinnych, blokach, budynkach biur i firm, jak i urzędach państwowych, a
czasem po prostu zamontowanych na trawniku posesji. Przez rozwój tego rynku,
spowodowany m.in. za sprawą dofinansowań dla osób, które chciałyby podjąć się takiej
inwestycji, wszechobecna reklama fotowoltaiki zakłóca realny obraz tego sposobu
otrzymywania energii. Nie wszyscy mają świadomość na temat wymagań, ograniczeń i
innych problemów związanych z panelami słonecznymi.
Struktura produkcji energii elektrycznej rok 2019/rok 2021 - POLSKA
Źródło: https://www.are.waw.pl/o-are/aktualnosci/produkcja-energii-elektrycznej-z-oze-podsumowanie-roku-2021
Wyzwania, jakie niesie ze sobą fotowoltaika
Pierwszą trudnością przychodzącą na myśl jest znalezienie miejsca, w którym panele
miałyby najlepszy dostęp do promieni słonecznych. W momencie, w którym jedno ogniwo w
szeregu jest zasłonięte, ilość generowanego prądu całego szeregu drastycznie spada. Panel
może być przycieniony na stałe za sprawą drzewa lub komina bądź zacieniany okresowo -
przez śnieg, liście czy pył. Problemem jest też to, że wraz ze zmniejszaniem się ilości
docierającego do nas promieniowania słonecznego (w okresie jesienno-zimowym) zwiększa
się nasze zapotrzebowanie na energię elektryczną, wynikające z potrzeby wykorzystywania
jej do dodatkowego oświetlania i ogrzewania budynków. Wymagany jest więc wtedy
znacznie większy pobór energii z innego źródła. Wpływ na sprawność układu mają również
zmiany temperatury. Kłopot stanowi także możliwość uszkodzenia paneli, chociażby za
sprawą gradu. W momencie degradacji jednego z modułów, podobnie jak w przypadku
zacienienia, dochodzi do obniżenia sprawności całego układu. Prąd jaki wytwarzają panele
różni się od tego, który płynie w instalacji elektrycznej naszego domu - jest to prąd stały,
który przed przekazaniem musi zostać zmieniony na prąd przemienny. Odpowiada za to
falownik, zasila się przetwarzanym przez niego prądem powodując dodatkowe ubytki
energii, które w małych systemach fotowoltaicznych stanowią 1-2%, a całkowite straty
całego układu między 8 a 13%. Falownik nie jest w stanie przetworzyć całej mocy nawet w
momencie najoptymalniejszego nasłonecznienia.
Miejsca utraty mocy fotowoltaiki
Źródło: https://growatt.pl/sprawnosc-falownikow-analiza/
W momencie, w którym system fotowoltaiczny jest zaprojektowany niepoprawnie (np. ilość
paneli przekracza zapotrzebowanie budynku) może dochodzić do uszkodzeń w instalacji
elektrycznej. Zbyt duże napięcia powodują zniszczenia wymagające kosztownych napraw,
dodając do tego jeszcze cenę poprawy zaprojektowanej fotowoltaiki w taki sposób, aby nie
sprawiała już problemów.
Innym wyzwaniem jest jeszcze on-grid, czyli oddawanie nadwyżki energii do sieci, które
również może nieść ze sobą problemy. Posiadacz fotowoltaiki w systemie on-grid
automatycznie staje się prosumentem - pobiera energię z sieci (konsument) jednocześnie
samemu ją produkując i oddając, kiedy sam ma jej za wiele. Rozliczenie między posiadaczem
paneli, a zakładem energetycznym może ulegać zmianie (jak to miało miejsce w 2022 roku)
co skutkować może wyższymi rachunkami za prąd. Przy podejmowaniu decyzji o inwestycji
w panele pod uwagę brany jest obecny system rozliczeń, a w momencie zmian może okazać
się, że instalacja przestaje być opłacalna. Alternatywą jest system off-grid, w którym
nadwyżki wyprodukowanej energii przekazywane są do akumulatora. Pozwala to stać się
niezależnym od wprowadzanych w sposobie rozliczeń zmian, jednak ponosi za sobą inne
wydatki - związane z wymienianiem kosztownych akumulatorów, ze względu na ich krótką
żywotność.
Kiedy panele są najkorzystniejsze?
Najlepszym rozwiązaniem są duże instalacje, których lokalizacja została obrana specjalnie
do celu wytwarzania energii z promieniowania słonecznego, a nie “przy okazji” na budynku,
dla którego dobór miejsca miał inne priorytety niż poziom nasłonecznienia. Tworzone są
elektrownie słoneczne (instalacje o dużej powierzchni paneli), posiadające urządzenia o
najoptymalniejszych parametrach pozwalające na zminimalizowanie strat. Dzięki tym
czynnikom panele są wykorzystywane najbardziej wydajnie przez co niosą najwięcej
korzyści.
Fotowoltaika nie nadaje się jedynie do elektrowni słonecznych, jednak zastosowanie jej na
dachu domu czy balkonie mieszkania powinno być przemyślane, a po postanowieniu
realizacji inwestycji musi być ona poprawnie zaprojektowana, założona i eksploatowana.
Technologia ta wciąż się rozwija, wprowadzane są nowe rozwiązania, jednak w momencie,
w którym zastanawiamy się nad przedsięwzięciem jakim jest fotowoltaika powinniśmy
przyjąć racjonalne podejście oparte o solidne rozeznanie się w temacie, a nie jedynie na
hasłach reklamowych czy opinii sąsiada.
Bibliografia:
- Ewa Krac, Krzysztof Górecki, “Współczesne problemy energetyki solarnej”, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, nr 75, grudzień 2012, s 67-86
- Wiśniewski J., “Moduły i generatory fotowoltaiczne”, Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Warszawa
- Grzegorz Wiśniewski, “Produkcja energii elektrycznej z OZE - podsumowanie roku 2021”, cire.pl, 10.01.2022, online: https://www.cire.pl/artykuly/opinie/produkcja-energii-elektrycznej-z-oze---podsumowanie-roku-2021, dostęp: 29.12.2022
- “Sprawność falowników – analiza”, growatt.pl, 20.12.2019, online: https://growatt.pl/sprawnosc-falownikow-analiza/, dostęp: 29.12.2022
- Radosław Błoński, “Jak poradzić sobie z wyłączeniami mikroinstalacji?”, gramwzielone.pl, 15.03.2022, online: https://www.gramwzielone.pl/energia-sloneczna/107497/jak-poradzic-sobie-z-wylaczeniami-mikroinstalacji, dostęp: 29.12.2022
- “Fotowoltaika - rozliczanie z zakładem energetycznym w 2022 roku”, rachuneo.pl, 28.10.2022, online: https://www.rachuneo.pl/artykuly/fotowoltaika-rozliczanie-z-zakladem-energetycznym dostęp: 29.12.2022