- 14 sierpnia 2020
Czy wiesz, że gdyby nie panele fotowoltaiczne, w Europie już od lat dochodziłoby do tzw. „black-out’ów”, czyli katastrofalnych przerw w dostawie prądu? Fotowoltaika zaspokaja już do 10% potrzeb energetycznych europejskich gospodarek, a jej rozwój wciąż przyspiesza. Przekonaj się, jakie jeszcze ciekawostki kryją w sobie panele fotowoltaiczne.
Początki elektryczności minęły pod znakiem fundamentalnego konfliktu ideologicznego między dwoma genialnymi wynalazcami – Teslą a Edisonem. Ten pierwszy postulował stworzenie elastycznej, rozproszonej sieci energetycznej. Wizja Edisona skupiała się natomiast na wielkich, scentralizowanych elektrowniach i rozbudowanej sieci przesyłowej. Przez lata wydawało się, że wygrała właśnie ta wizja. Pomysł ten jednak od początku miał pewne wady. Główną z nich było uzależnienie dużych skupisk ludzkich od jednego punktu, którego awaria mogła doprowadzić do wyłączenia sporej części sieci.
Intensywny rozwój fotowoltaiki i innych źródeł odnawialnych sprawił, że dziś wprowadzenie w życie wizji Nikoli Tesli stało się możliwe. Dzięki płynnemu przejściu od scentralizowanych źródeł energii do sieci w pełni rozproszonej możemy jednocześnie korzystać z zalet obu rozwiązań oraz w sposób przyjazny środowisku zaspokajać nasze rosnące potrzeby energetyczne. W obliczu zmian klimatycznych fotowoltaika może być ratunkiem dla naszej cywilizacji.
Spis treści:
O fotowoltaice mówimy od niedawna, tymczasem przygoda z nią zaczęła się ponad 180 lat temu
Jest rok 1839. 19-letni francuski fizyk Edmond Becquerel eksperymentuje z procesem elektrolizy w laboratorium swojego ojca. Sprawdza, jak pokrycie platynowych elektrod chlorkiem srebra wpłynie na generowane napięcie. W toku eksperymentu zauważa coś interesującego – gdy na zbiornik do elektrolizy padają promienie słońca, elektrody zaczynają wytwarzać znikome napięcie. W ten sposób Becquerel przypadkiem odkrywa zjawisko fotowoltaiczne, które staje się bazą do dalszych rozważań w dziedzinie pozyskiwania energii.
Odkrycie fotowoltaiki początkowo było jednak tylko ciekawostką akademicką i musiało minąć ponad 100 lat, zanim zaczęto prowadzić nad nim badania. Na popularyzację zjawiska miał wpływ m.in. wielki kryzys na rynku ropy naftowej, do którego doszło w latach 70. Stanowił on „terapię szokową” dla krajów rozwiniętych i obnażył wady systemu energetycznego, zbudowanego zgodnie z wizją Edisona.
W ciągu godziny na Ziemię dociera więcej energii słonecznej, niż jesteśmy w stanie zużyć przez cały rok
Na każdy metr kwadratowy powierzchni naszej planety docierają promienie słoneczne generujące od 3 do nawet 7 kWh energii elektrycznej dziennie. Panele fotowoltaiczne w stanie przekonwertować do 40% światła na energię elektryczną. Jednak taka ilość może z powodzeniem zaspokoić potrzeby energetyczne gospodarstw domowych i przedsiębiorstw.
Sumaryczna moc energii słonecznej w atmosferze wynosi około 174 petawatów (jeden petawat to bilion watów). Jest to główne źródło energetyczne naszej planety. To dzięki niemu średnia temperatura na Ziemi wzrasta z -273 (zero absolutne, temperatura w kosmosie) do +14 stopni Celsjusza, umożliwiając nam życie. Taka ilość energii może w pełni zaspokoić potrzeby energetyczne cywilizacji przez najbliższe setki tysięcy lat.
Panele fotowoltaiczne generują energię w pochmurne dni – ciekawostki
A nawet w nocy, gdy na niebie widać księżyc. W przypadku księżyca są to raczej wartości laboratoryjne. Naukowcom udało się obliczyć konkretny współczynnik światła odbijanego przez księżyc. Podczas pełni jest on w stanie przekazać 1:345 energii docierającej do Ziemi w ciągu dnia. W przypadku typowej instalacji o mocy 4kW daje to stały strumień energii o mocy około 12-13 W. Jest to ilość niewielka, ale całkowicie wystarczająca do np. skutecznego oświetlenia pokoju energooszczędną lampą LED.
W pochmurne dni skuteczność paneli słonecznych wynosi około 25% ich mocy nominalnej. W przypadku dni deszczowych może ona spaść do 10%. Jest to istotna różnica, jednak dzięki rozwiązaniom takim jak bilansowanie energetyczne panele słoneczne mogą zbierać energię i magazynować ją w sieci przesyłowej, aby odebrać wygenerowaną nadwyżkę w chwilach niepogody.
Wiele osób uważa, że panele słoneczne są mniej efektywne w zimie. To fakt, ze względu na krótsze dni mają one zawężone okno operacyjne. Światło odbite od śniegu może jednak sprawiać, że ich chwilowa skuteczność może być nawet większa niż latem.
Na świecie trwa „wyścig zbrojeń” o stworzenie największego parku solarnego
W ciągu ostatnich 20 lat kilkunastokrotnie bito rekordy największej pojedynczej instalacji solarnej na świecie. Od roku 2016 walka o palmę pierwszeństwa odbywa się pomiędzy Indiami a Chinami, które swoimi megakonstrukcjami zostawiły w tyle inne kraje rozwinięte.
5 największych istniejących i budowanych parków solarnych to:
- Kompleks Noor, Maroko – zlokalizowany na Saharze park ma moc 580 MW i ma zaspokoić potrzeby energetyczne miliona ludzi.
- Kamuthi, Indie – rozciągnięty na obszarze 10 kilometrów kwadratowych kompleks ma moc 648 MW i ma zapewnić energię dla 150 000 domów.
- Park przy tamie Longyangxia, Chiny – park solarny o powierzchni 25 kilometrów kwadratowych i mocy 850 MW stał się największym parkiem na świecie w lutym 2017. Nie utrzymał się on jednak długo na pozycji lidera.
- Kurnool Ultra Mega Solar Park, Indie – park położony w dzielnicy Andhra Pradesh jest fizycznie nieco mniejszy od konkurenta z Chin, jednak już w maju 2017 roku został on oddany do użytku i osiągnął moc 1000 MW.
- Shakti Sthala, Indie – nadchodzi nowy lider. Budowany w dystrykcie Tumakuru mega-park ma mieć powierzchnię 52,5 kilometrów kwadratowych, pokryć swoim zasięgiem pięć wiosek i osiągnąć moc do 2000 MW.
Panele pokrywające 0,3% powierzchni planety zaspokoiłyby potrzeby energetyczne całego świata!
Na obecnym etapie rozwoju technologicznego taka liczba paneli wystarczyłaby do pełnego zaspokojenia naszych potrzeb. Dzięki dynamicznemu rozwojowi fotowoltaiki, wartość tę – według optymistycznych szacunków – możemy osiągnąć już w 2050 roku. Rosnąca popularność mikroinstalacji może być tu kluczowa. Zapewni bowiem funkcjonalną integrację paneli z istniejącą siecią przesyłową. To zaś sprawi, że nie trzeba będzie skupiać generowanej energii w megaparkach solarnych, które w przypadku awarii mogłyby jednocześnie pozbawić prądu wiele gospodarstw domowych.
Każdego roku oddawane są do użytku nowe mega-parki solarne, a ceny paneli od 2006 roku spadły o około 75%, dzięki czemu rozwój fotowoltaiki będzie wciąż przyspieszał. Badania naukowców z Instytutu Fraunhoffera wykazały, że w 2019 roku fotowoltaika zaspokoiła 9% potrzeb energetycznych Niemiec. Raptownie spadające ceny instalacji sprawiają, że według założeń w roku 2030 odnawialne źródła energii mają już zapewnić do 65% energii zużywanej przez naszych zachodnich sąsiadów. Możemy zatem na własne oczy obserwować największą transformację energetyczną w historii Europy.
Gdy teraz odkryłeś, jakie ciekawostki kryją w sobie panele fotowoltaiczne, dowiedz się więcej! Czekamy pod telefonem, by odpowiedzieć na wszystkie Twoje pytania – 799 399 898.