P.T.H. GamBit

Energia odnawialna

Wykorzystanie energii solarnej

Lampy solarne – są bezpieczne, przyjazne środowisku, energooszczędne oraz łatwe w montażu

 

• Można je instalować tam, gdzie doprowadzenie energii elektrycznej jest trudne i kosztowne, a także zawsze dla obniżenia kosztów energii.

Instalacja autonomicznych lamp solarnych jest  łatwa i co ważne - nie wymaga konsultacji z zakładem energetycznym. Lampy są od siebie niezależne i mogą pracować od momentu zainstalowania. Światło włączane jest nocą a wyłączane ranem przez zainstalowany czujnik natężenia oświetlenia. Dodatkowe oszczędności przynosi powszechne stosowanie w lampach solarnych jasnych i energooszczędnych diod LED, które dostępne są w różnych mocach i o zróżnicowanym odcieniu światła charakteryzując się długą żywotnością – rzędu 30.000 godzin.

Zgodnie z planami Unii Europejskiej w roku 2020 aż 20 % zużywanej energii ma pochodzić ze źródeł odnawialnych. W Polsce udział energii odnawialnej w pierwotnym zużyciu energii w 2010 roku ma wynieść  7,5 %.

Wspieranie takich inwestycji w Polsce oferuje m. in. WFOŚiGW oferujący aktualnie pożyczkę, której wysokość sięga do 80 proc. kosztów kwalifikowanych, czyli służących do ograniczenia zużycia energii. udzielaną na okres do 10 lat, przy czym może być zastosowana roczna karencja w spłacie. Jej oprocentowanie to 0,6 procent stopy redyskonta weksli i dziś wynosi ok. 3,15 proc. w skali roku. Po spłacie połowy zadłużenia i osiągnięciu zaplanowanych efektów, pożyczka może zostać umorzona w 50 %. Ponadto Bank Ochrony Środowiska oferuje kredyt do 100% kosztów zakupu i kosztów montażu z okresem kredytowania d 5 lat.

 

Wprowadzenie do technologii solarnej

Technologia solarna służy do przetwarzania energii płynącej ze Słońca na prąd elektryczny, którym można zasilać każde urządzenie domowe, oświetlenie, czy urządzenia termiczne. Układ solarny jest czystym, niezawodnym źródłem energii elektrycznej. Technologia solarna różni się całkowicie od systemów wykorzystujących słoneczną energię termiczną, wykorzystywaną do ogrzewania wody.

Pojedyncze ogniwo słoneczne zawiera dwie lub kilka warstw materiału półprzewodnikowego, najczęściej krzemu krystalicznego. Gdy krzem zostanie wystawiony na działanie światła słonecznego, generowane są ładunki elektryczne, które następnie są odprowadzane jako prąd stały. Wiele pojedynczych ogniw łączy się ze sobą tworząc moduł - takie moduły są elementami fotowoltaicznego systemu solarnego. Tam, gdzie potrzebny jest prąd zmienny, w skład systemu solarnego wchodzi dodatkowo inwertor zamieniający prąd stały na prąd zmienny.

W Polsce średnie napromieniowanie energią słoneczną wynosi około 1000 kWh/m2. Uwzględniając mniejsze nasłonecznienie zimą, oraz sprawność paneli solarnych można przyjąć, że rocznie możliwe jest pozyskanie około 500 kWh/m2. Takie ogólnodostępne źródło energii staje się tym bardziej cenne, że już w roku 2010 spodziewane są znaczące podwyżki cen energii. Instalacja oświetlenia solarnego może być jednak wspierana przez UE jako inwestycja w odnawialne źródła energii.

Źródłem energii lamp solarnych są panele fotowoltaiczne umieszczone w górnej części latarni absorbujące promienie słoneczne i zamieniające je na prąd elektryczny; dodatkowo lampa posiada akumulator, który po zmroku oddaje zgromadzoną w ciągu dnia energię. W słoneczny dzień zwykle nawet tylko  5 godzin wystarcza by go naładować . W praktyce lampa może pracować nawet do 3 dni, po 14-15 godzin na dobę. Latarnia świeci również w pochmurne i deszczowe dni; możliwe jest także - na  życzenie - podłączane lamp do sieci energetycznej, z której czerpany byłby prąd w przypadku długotrwałego okresu złej pogody.

 

2. Rodzaje technologii solarnych

 

Z zasady istnieją dwa rodzaje technologii solarnych: krystaliczna i cienkowarstwowa. Z kolei krystaliczną można podzielić na dwie grupy:

• Ogniwa monokrystaliczne - wykonywane z pojedynczego kryształu krzemu. Ogniwa monokrystaliczne mają wysoką wydajność (około 18% konwersji padającego światła słonecznego), są jednak rozwiązaniem kosztownym.
• Ogniwa polikrystaliczne -  wykonywane są przed odcinanie cienkich płytek z odlanego i rekrystalizowanego krzemu. Produkcja ogniw polikrystalicznych jest tańsza, ale mają niższą wydajność (około 14% konwersji padającego światła słonecznego).

 

3. Systemy solarne połączone z siecią energetyczną

W dzień energia solarna generowana przez system solarny jest wykorzystywana natychmiast, a w części magazynowana w akumulatorach lub odsprzedawana dostawcom energii elektrycznej. Wieczorem, gdy system solarny nie może dostarcza energii, energia elektryczna jest pobierana z akumulatorów, a w razie ich rozładowania po dłuższym okresie pochmurnej pogody może być okresowo pobierana z sieci energetycznej.

 

4. Systemy solarne pracujące poza siecią energetyczną

Systemy te pracują w oddzieleniu od sieci energetycznej i są stosowane do zasilania stacji wzmacniakowych, budek telefonicznych, oświetlenia ulic, parków, parkingów, stacji kolejowych, dworców autobusowych, czy ogrodów. Istnieje także rosnący rynek mobilnych instalacji solarnych montowanych na pojazdach i łodziach.

 

5. Historia systemów solarnych

Po wprowadzeniu arabskiego embargo na dostawy ropy naftowej w 1973 roku, zaczęto dostrzegać zalety energii solarnej i uświadomiono sobie globalne konsekwencje z tego wynikające. Embargo – ogłoszone przez organizację OPEC w październiku 1973 roku - spowodowało dwukrotne podniesienie cen ropy naftowej i zilustrowało jak gospodarka światowa jest uzależniona od cen ropy naftowej.

Już w 1975 r. Centrum NASA Lewis Research Center zainstalowało na całym świecie 83 systemy solarne jako eksperymentalnego zasilania chłodziarek, oświetlenia mieszkań, oświetlenia szpitali, urządzeń telekomunikacyjnych, stacji pomp.

 

Doskonałe wyniki tych instalacji doświadczalnych sprawiły, że np. w Japonii już w roku 2006  zainstalowano ponad 25 tys. solarnych paneli dachowych, nie licząc ich zastosowania do oświetlenia przestrzeni publicznej. Oświetlenie sieci dróg w rejonie nowego międzynarodowego portu lotniczego w Pekinie jest zrealizowane wyłącznie w oparciu o lampy z panelami solarnymi.

Dlaczego energia solarna?

Zmiany klimatu to szybko rosnący kryzys cywilizacji zagrażający milionom istnień ludzkich, przyrodzie i warunkom otoczenia - jak widzą to naukowcy z różnych krajów. Międzyrządowy Panel Zmian Klimatu – Międzynarodowa grupa tysięcy renomowanych naukowców będących autorytetami i doradcami w sprawach dotyczących zmian klimatu – przewiduje drastyczny skutki negatywne, jeżeli emisja dwutlenku węgla będzie nadal rosnąć, w tym:

• Powiększające się ryzyko wyniszczenia do 30% gatunków na świecie do roku 2020 i wyniszczenie do 40% gatunków do roku 2080.
• Spotęgowanie klęsk naturalnych – takich jak powodzie, pożary lasów i sztormy.
• Zwiększenie śmiertelności spowodowanej upałami, powodziami i suszami.
• Zniszczenie raf koralowych i roztopienie obszarów polarnych, podniesienie poziomu morza o około 3,2 do 5 m.
• Miliony zgonów na całym świecie z powodu ubóstwa i głodu.

Zmiany klimatu są spowodowane przez wzrost stężenia dwutlenku węgla i emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Dwutlenek węgla jest wytwarzany w wyniku działań ludzkich takich jak działalność produkcyjna przemysłu, stosowanie przestarzałych paliw jako źródła energii, niszczenia lasów i terenów leśnych, co wynika z wydzielania dwutlenku węgla do atmosfery. Aby zapobiec zmianom klimatycznym musimy radykalnie ograniczyć ilość wydzielanych gazów cieplarnianych, najpierw rezygnując z tradycyjnych źródeł energii zamieniając je na bardziej wydajne i źródła energii odnawialnej. Wykorzystanie tej energii może przynieść znaczne korzyści dla biznesu, poszczególnych osób i organizacji.

• Ø Energia solarna pozwala na zmniejszenie zagrożeń wynikających z rosnących cen paliw gazowych i ciekłych i w ten sposób może ustabilizować koszty prowadzenia działalności, a w szczególności pozwala na uniknięcie ryzyka, że organizacje rządowe mogą opodatkować emisję dwutlenku węgla.
• Ø Pojawiły się inicjatywy rządowe i opusty cenowe zachęcające do wzrostu zastosowań źródeł energii odnawialnej.
• Ø Dostęp do energii solarnej obniża ryzyko i koszty przerw w dostawie prądu elektrycznego.

 

 

 

Ważne pytania

• · Co to jest wydajność konwersji energii?

Wydajność konwersji energii jest to wyrażenie określające ilość energii wytwarzanej w stosunku do ilości energii pobieranej lub dostępnej dla urządzenia. Słońce wytwarza dużo energii o bardzo szerokim spektrum, my jednak do chwili obecnej nauczyliśmy się wychwytywać jedynie niewielkie części z tego spektrum i przetwarzać je na energię elektryczną z wykorzystaniem solarnych urządzeń fotowoltaicznych. Dostępne dzisiaj solarne systemy fotowoltaiczne mają wydajność w granicach od 7% do 17%. Dla porównania generator energii wykorzystujący paliwa kopalne ma wydajność około 28%. Jednakże niektóre eksperymentalne solarne ogniwa fotowoltaiczne osiągają już wydajność prawie 40% przetwarzania energii światła słonecznego na energię elektryczną.

• Czym urządzenie fotowoltaiczne różni się od innych urządzeń solarnych?

Istnieją cztery podstawowe rodzaje technologii solarnych:

1. Systemy fotowoltaiczne, które zamieniają energię światła słonecznego za pomocą ogniw fotowoltaicznych (PV) wykonanych z materiałów półprzewodnikowych.
2. Systemy solarne koncentrujące (CSP), które koncentrują energię światła słonecznego z wykorzystaniem technologii odbiciowych takich jak panele odbijające lub zwierciadlane pozyskujące ciepło, które następnie jest wykorzystywane do wygenerowania energii elektrycznej.
3. Systemy solarne nagrzewające zawierające kolektor słoneczny, który wystawia się na działanie promieni słonecznych. Taki kolektor albo nagrzewa wodę bezpośrednio, lub też ogrzewa płyn roboczy, który z kolei jest wykorzystywany do nagrzewania wody.
4. Transpiracyjne kolektory solarne lub „ściany solarne”, które wykorzystują energię solarną do podgrzewania powietrza w systemie wentylacyjnym budynku.

 

• Z jakich elementów składa się fotowoltaiczny system solarny?

Solarny system fotowoltaiczny jest wykonany z kilku różnych elementów. Obejmują one grupy ogniw solarnych nazywane „modułami” (zwane także panelami), jednego lub kilku akumulatorów, regulatora lub sterownika ładowania w systemach samodzielnych, inwertora w systemach połączonych z siecią energetyczną lub wtedy, jeżeli wymagany jest prąd zmienny (AC) zamiast prądu stałego (DC), kable łączące elementy systemu oraz jego obudowa.

 

• Jak długo może działać fotowoltaiczny system solarny?

Solarne systemy fotowoltaiczne PV prawidłowo zaprojektowane, zainstalowane i konserwowane mogą działać ponad 20 lat. Podstawowy moduł poliwoltaiczny nie ma żadnych ruchomych części i może działać nawet ponad 30 lat. Najlepszym sposobem wydłużenia żywotności i powiększenia wydajności systemu poliwoltaicznego jest jego prawidłowe zainstalowanie i systematyczna i prawidłowa jego konserwacja.

 

• Gdzie stosowane są fotowoltaiczne systemy solarne?

Fotowoltaiczne systemy solarne generują czystą energię do różnego rodzaju zastosowań na całym świecie – od drapaczy chmur na terenach miejskich, do daleko położonych wiosek w krajach rozwijających się. Prąd elektryczny uzyskany z urządzeń solarnych może być stosowany do zasilania odbiorników domowego użytku wszelkiego rodzaju, urządzeń wyposażenia komputerowego i komunikacyjnego, pompowania wody i oświetlenia. Przykłady opłacalnych urządzeń oświetleniowych zasilanych poliwoltaicznych solarnych urządzeń fotowoltaicznych obejmują oświetlenie niewielkich ogródków, oświetlenie ulic, oświetlenie terenów rekreacyjnych, znaków na autostradach, znaków i sygnałów ostrzegawczych i oświetlenie budynków biurowych i domów.

 

• Kiedy fotowoltaiczne systemy solarne wyeliminują elektrownie cieplne i elektrownie jądrowe?

Zasadniczym motorem rozwijania systemów solarnych jest zapotrzebowanie świata na czystą energię. Energia, której wytwarzanie opiera się na paliwach kopalnych powoduje zanieczyszczenie środowiska, natomiast energetyka atomowa powoduje wytwarzanie szkodliwych odpadów. Jeżeli weźmiemy pod uwagę koszty środowiskowe i zdrowotne, jakie wynikają ze stosowania paliw kopalnych i energetyki nuklearnej, zastosowanie technologii solarnej nabiera sensu. W krajach rozwijających się gdzie istnieje niewiele konwencjonalnych sieci energetycznych energia solarna już jest stosowana, ponieważ jest znacznie tańsza niż jakiekolwiek inne opcje, a korzyści środowiskowe wynikające ze stosowania energii solarnej stają się oczywiste.

Krajobraz świata opierającego swą energetykę na technologii poliwoltaicznej nie będzie się różnił od dzisiejszego krajobrazu. Są trzy powody takiego stanu rzeczy.

Po pierwsze: solarne systemy fotowoltaiczne mogą być umieszczane na dachach i nawet mogą stanowić integralną część budynku, taką jak świetliki.

Po drugie: technologia płaskich solarnych baterii fotowoltaicznych pozwala na efektywne wykorzystanie już zabudowanej powierzchni do produkcji energii odnawialnej.

Po trzecie: światło słoneczne dostępne jest wszędzie i często ma duże natężenie.

Na przykład, w Stanach Zjednoczonych, miasta i zabudowania zajmują około 570.000 km². Zapotrzebowanie energetyczne tego państwa mogą być łatwo zaspokojone przez wprowadzenie solarnej technologii fotowoltaicznej tylko na 7% powierzchni  tego obszaru – na dachach, na parkingach, wzdłuż autostrad, na ścianach budynków i innych obiektach użytkowych. Nie będzie trzeba ani jednego kilometra kwadratowego dodatkowej powierzchni, by podstawowym źródłem energii stała się solarna energetyka fotowoltaiczna.

 

• · Z jakich powodów powinienem stosować prąd elektryczny generowany z solarnych urządzeń fotowoltaicznych?

Lepiej jednokrotnie zainwestować kapitał na wprowadzenie urządzeń produkujących energię solarną, niż stale płacić firmom produkującym i dostarczającym energię. Lepiej jest stosować rozwiązania bezpieczne, zmniejszając ilość energii elektrycznej kupowaną od sieci energetycznych, ponieważ uniezależnia to od konwencjonalnych źródeł energii i wzrostu cen energii elektrycznej w przyszłości.

Solarne urządzenia fotowoltaiczne mogą być stosowane to zasilania całej instalacji elektrycznej w domu, w tym: oświetlenia, urządzeń chłodzących i urządzeń gospodarstwa domowego. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest montowanie modułów na dachu lub na ścianach budynku. Ze względów estetycznych niektóre moduły przypominają tradycyjne płytki dachowe lub mogą być wbudowane w świetliki szklane i w ściany.

• Ile mogę zaoszczędzić stosując solarny system fotowoltaiczny?

Solarny system fotowoltaiczny o wydajności 10% będzie generował do 180 kWh rocznie na metr kwadratowy. Solarny system fotowoltaiczny o mocy znamionowej 1 kilowata będzie wytwarzał do 1800 kWh na rok. Przy założeniu spadku wydajności 1% na rok taki system fotowoltaiczny może wygenerować około 36.000 kWh przez 20 lat i około 54.000 kWh przez 30 lat. Wdrażanie źródeł czystej energii jest wspierane finansowo przez Unię Europejską. W Polsce możliwe jest uzyskanie znaczącego dofinansowania do takich projektów.

• Skąd mogę wiedzieć czy ilość światła słonecznego dostępna w moich warunkach jest wystarczająca do stosowania solarnych systemów fotowoltaicznych?

Solarne systemy fotowoltaiczne wymagają dostępu do promieni słonecznych bez żadnej przeszkody czy osłony przez większość dnia lub przez cały dzień. Klimat nie ma większego znaczenia, ponieważ solarne systemy fotowoltaiczne są odporne na surowe warunki klimatyczne. W rzeczywistości niektóre solarne moduły fotowoltaiczne nawet lepiej pracują przy niskich temperaturach. Prawie w każdym miejscu na świecie jest wystarczająca ilość światła słonecznego do zapewnienia poprawnej i użytecznej pracy solarnych systemów fotowoltaicznych. Większość domów ma wystarczającą ilość miejsca na dachu na zainstalowanie solarnego systemu energetycznego, a jego pracę można uzupełnić wbudowując elementy systemu w ściany lub też wykorzystanie modułów zainstalowanych na werandach lub dziedzińcach wewnętrznych.

• · Jak duży solarny system fotowoltaiczny jest mi potrzebny?

Wielkość potrzebnego systemu solarnego zależy od kilku czynników, takich jak ilość potrzebnej energii elektrycznej lub ilość gorącej wody i wielkość miejsca, które chcesz ogrzewać. Ważna jest też ilość i dostęp do światła słonecznego, wielkość dachu domu oraz ilość pieniędzy, jakie chcesz zainwestować. Solarny system fotowoltaiczny niekoniecznie musi zaspokoić w 100% zapotrzebowanie energetyczne.

Korzyści ze stosowania energii słonecznej

Energia solarna, czyli energia słoneczna, jest energią przyszłości - jest formą czystej, wydajnej i zalecanej energii odnawialnej. Jednakże podjęcie decyzji o zakupie jest także decyzją finansową.

• Zastępowanie lub wspomaganie instalacji elektrycznej do świetlenia ulicznego, boisk, parków, parkingów, domów przy pomocy paneli słonecznych redukuje znacząco koszty energii.
• Co najważniejsze – wprowadzenie energii słonecznej jest decyzją „zieloną”, dlatego możesz liczyć na wsparcie finansowe swojej inwestycji jaką są urządzenia solarne.
• Wykorzystanie energii słonecznej jest obecnie najszybciej rozwijającą się formą pozyskiwania energii odnawialnej.
• Ze względów komercyjnych nawet producenci energii elektrycznej korzystają już w wielu instalacjach z technologii solarnej.
• Przeprowadzone badania wykazały, że energia słoneczna być skutecznie wykorzystywana nawet w rejonach podbiegunowych.
• Systemy solarne mogą produkować energię bez emisji dwutlenku węgla CO₂.

 

 

Porównanie solarnych systemów fotowoltaicznych z wiatrowym systemem energetycznym

Wiatrowe systemy energetyczne

	Opis
Wielkość zajmowanej powierzchni	Wymagana powierzchnia terenu nieco mniejsza niż w przypadku elektrowni cieplnych Wielkość powierzchni zależy od ilości ustawionych wiatraków
Złożoność i cechy stosowanych urządzeń	Każdy wiatrak ma zainstalowaną przekładnię mechaniczną Do każdego wiatraka podłączony jest oddzielny generator
Eksploatacja i konserwacja	Przekładnie przy wiatrakach wymagają okresowego nadzoru Powinny być przeprowadzane okresowe przeglądy przekładni i generatorów z wymianą uszkodzonych części
Cechy sieci transmisyjnej	Przy synchronizacji poszczególnych generatorów wiatrakowych mogą wystąpić problemy techniczne Duże elektrownie wiatrowe wymagają stosowania złożonych systemów sterujących
Wydzielane zanieczyszczenia	Elektrownia wiatrowa generuje infradźwięki szkodliwe dla ludzi i zwierząt
Wymagany personel obsługi	W dużych elektrowniach wiatrowych spory personel obsługi mechanicznej i konserwatorskiej
Obsługa biurowa i administracyjna	W dużych elektrowniach wiatrowych powinna pracować niewielka grupa osób zajmujących się rozliczaniem sprzedaży energii i personelu konserwatorskiego

 

Solarne systemy energetyczne

	Opis
Wielkość zajmowanej powierzchni	Indywidualne elektrownie solarne instalowane są przy domach i jakakolwiek inna powierzchnia nie jest potrzebna
Złożoność i cechy stosowanych urządzeń	Kompletna elektrownia solarna składa się z paneli fotowoltaicznych, akumulatorów, elektronicznych sterowników ładowania i rozładowania i elektronicznych przetworników energii elektrycznej z możliwym połączeniem z siecią energetyczną
Eksploatacja i konserwacja	Jedyne potrzebne prace konserwatorskie polegają na myciu i konserwacji paneli solarnych Nie jest potrzebny żaden dodatkowy personel
Cechy sieci transmisyjnej	Dla elektrowni indywidualnych nie jest potrzebna żadna sieć transmisyjna Dla elektrowni połączonych z siecią energetyczna połączenie to jest realizowane przez automatyczne układy elektroniczne
Wydzielane zanieczyszczenia	Nie ma żadnych
Wymagany personel obsługi	Dla elektrowni indywidualnych nie jest potrzebny żaden personel
Obsługa biurowa i administracyjna	Nie ma

 

( POBIERZ DOKUMENT )