Blaski i cienie fotowoltaiki
Ogniwa fotowoltaiczne to urządzenia, które zmieniają energię światła w energie elektryczną za pomocą efektu fotowoltaicznego. Ten efekt to z kolei wytwarzanie prądu elektrycznego pod wpływem światła.
Fotowoltaika – jasna strona
Są to urządzenia, których właściwości elektryczne, takie jak prąd, napięcie lub rezystancja zmieniają się pod wpływem światła. Poszczególne urządzenia ogniw słonecznych są często elektrycznymi elementami modułów fotowoltaicznych, zwanych potocznie panelami słonecznymi.
Ogniwo słoneczne może wytwarzać maksymalne napięcie w obwodzie otwartym od około 0,5 wolta do 0,6 wolta. Takie ogniwa słoneczne nazywa się fotowoltaicznymi niezależnie od tego, czy źródłem jest światło słoneczne czy sztuczne.
Odpowiednio dobrana instalacja fotowoltaiczna może skutecznie zmniejszyć koszty otrzymywania energii elektrycznej. To przede wszystkim zabezpieczenie przed podwyżkami cen energii, które nękają nas codziennie i nic nie zapowiada, że skończą się w dającym się przewidzieć czasie.
Jeśli prąd produkowany jest we własnym systemie, można zużywać energię na bieżąco. A jeśli nie będziemy w stanie wykorzystać stu procent energii, którą wytwarza nasza instalacja, w dowolnym momencie możemy z wyprodukowanych nadwyżek odebrać kilowatogodziny wcześniej oddane. Dodatkowo, utrzymanie instalacji fotowoltaicznych nie generuje większych kosztów dodatkowych i jest niemal bezobsługowe.
Co istotne, im więcej energii elektrycznej zużywa dane gospodarstwo domowe, tym szybciej zwróci się inwestycja w panele fotowoltaiczne. To należy wziąć pod uwagę przy podejmowaniu decyzji odnośnie do założenia paneli.
Korzyści dla środowiska
Oprócz oszczędności dla niektórych osób decydujących się na inwestycję w systemy fotowoltaiczne, bardzo istotne jest też to, że energia odnawialna pozyskiwana jest w ekologiczny sposób. Fotowoltaika nie wytwarza spalin, w przeciwieństwie od tradycyjnych źródeł, które emitują coraz większą ilość zanieczyszczeń.
Dzięki uniwersalności fotowoltaiki, pozyskiwanie energii z łatwością można dopasować do indywidualnych potrzeb. Możliwe to jest dzięki dowolnej liczbie modułów, które można zainstalować. Instalacje fotowoltaiczne sprawdzą się dobrze zarówno w przypadku domów jednorodzinnych, jak i wielkich ekofarm. Mimo że zakup systemu jest dość kosztowny, to dobrze dobrana i zamontowana fotowoltaika po pewnym czasie może się zwrócić.
Ciemna strona mocy
Jedną z największych wad fotowoltaiki, jest żywotność wartego kilka tysięcy złotych modułu. Może się też okazać, że falownik jeszcze przed upływem gwarancji będzie się psuł, co zmusza do ponoszenia kosztów napraw serwisowych. Te wady można zminimalizować wybierając dobrej jakości falownik.
Także prawidłowa instalacja może wpłynąć na wydajność. Panel, który nie jest dobrze zainstalowany, może wyrządzić więcej szkody niż pożytku. Dzieje się tak, ponieważ panele słoneczne są łączone szeregowo. To powoduje, że całkowita sprawność instalacji będzie wynosić tylko tyle, co najsłabiej działający panel.
Najczęstsze przyczyny niepełnej sprawności to: wada fabryczna, złe okablowanie lub zainstalowanie w niesprzyjających warunkach (ze zbyt dużym cieniem, złą orientacją i nachyleniem).
Także zabrudzenia i uszkodzenia mogą znacznie obniżyć wydajność instalacji. Wszystkie sprzedawane w Unii Europejskiej panele mają wystarczającą odporność na grad, by bez problemu znieść większość burz. Nie ma jednak sposobu, by zabezpieczyć swoją instalację przed wyjątkowo silnym gradem lub np. uszkodzeniami wywołanymi przez odłamane przez wiatr gałęzie. Mogą wówczas powstać mikropęknięcia obniżające wydajność paneli i zwiększające ich awaryjność. Mikropęknięcia mogą też powstać w trakcie niewłaściwego transportu lub montażu paneli.
Nadmiar prądu z instalacji fotowoltaicznej
W pierwszej kolejności energia elektryczna wytworzona przez instalację fotowoltaiczną wykorzystywana jest do zasilania urządzeń elektrycznych znajdujących się w naszych domach (oświetlenie, lodówka, telewizor itd.). Nadwyżka wyprodukowanej energii, która nie została wykorzystana „przechodzi” przez specjalny, dwukierunkowy licznik i oddawana jest do zaku energetycznego. Następnie 80% (w przypadku instalacji dla klientów indywidualnych do 10 kWp) nadwyżki w ciągu roku może zostać wykorzystane ponownie (np. w okresie jesienno-zimowym, gdy instalacja produkuje mniejszą ilość energii elektrycznej). W przypadku instalacji powyżej 10 kWp, można liczyć na odbiór 70% wpuszczonej nadwyżki do sieci.
Niestety, nadwyżka wyprodukowanej energii, która nie zostanie zużyta w ciągu roku (od daty jej wytworzenia) przepada na rzecz zakładu energetycznego- w przypadku mikroinstalacji nie ma możliwości uzyskania zapłaty za tę ilość prądu.
Tak więc na etapie planowania instalacji PV, warto dokładnie obliczyć zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz uwzględnić w naszym planie urządzenia, które zostaną w najbliższym czasie dodane do naszej domowej sieci (np. samochód elektryczny, pompa ciepła, klimatyzacja itd.).
Przestarzała polska sieć energetyczna jest w wielu miejscach nieprzystosowana do przyjmowania dużych ilości energii z fotowoltaiki. W efekcie od kilku lat operatorzy sieci często odmawiają przyłączania nowych instalacji, żeby nie obciążać jej ponad miarę. Co gorsza, problem z każdym rokiem narasta.
Fotowoltaika a ekologia
Fotowoltaika to jeden z najpopularniejszych sposobów pozyskiwania czystej, naturalnej energii. Jednak ich żywot jest ograniczony. Kiedy już przestają spełniać swoje zadanie, pozostaje duży i ciężki odpad elektroniczny, który niełatwo jest poddać recyklingowi. Takich odpadów będzie coraz więcej.
Jak przewiduje Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA), do 2050 r. blisko 78 mln ton paneli słonecznych zakończy swój żywot. Świat będzie generował ok. 6 mln ton rocznie nowych odpadów tego typu – jak donosi serwis Wired.com. Problemem jednak nie jest ich ilość, ale brak odpowiednich rozwiązań recyklingowych. Standardowe metody recyklingu elektroniki nie sprawdzają się bowiem w przypadku paneli słonecznych.
Odzyskiwanie najcenniejszych materiałów, w tym srebra i krzemu, wymaga specjalnie dostosowanych rozwiązań. Co się stanie, jeśli takie rozwiązania nie pojawią się w miarę szybko? – Wiele modułów trafi na wysypiska – twierdzi badacz energii słonecznej z Arizona State University, Meng Tao, cytowany przez Wired.com. Oznacza to, że nie tylko zmarnują się cenne materiały. Będzie to także zagrożenie dla środowiska, chociażby ze względu na znajdujący się w panelach ołów.
Większość paneli, według zapewnień producentów będzie działać przez około 25 lat. Póki co, stosunkowo niewielka liczba tych urządzeń jest wycofana z użytkowania. Mimo to w całej Unii Europejskiej zbiera się ich co roku kilka tysięcy ton. Są to zarówno te panele, które już się zużyły, jak i te uszkodzone np. podczas burzy czy posiadające wady fabryczne. Rosnący rynek recyklingu jest w pewnym sensie naturalnym następstwem panującego obecnie boomu na fotowoltaikę.
W 2020 roku opublikowano pierwszą globalną ocenę obiecujących podejść do recyklingu modułów fotowoltaicznych. Naukowcy zalecili „badania i rozwój w celu zmniejszenia kosztów recyklingu i wpływu na środowisko w porównaniu z utylizacją przy jednoczesnej maksymalizacji odzysku materiałów”. A także ułatwienie i wykorzystanie analiz techniczno-ekonomicznych. Ponadto stwierdzili, że odzyskiwanie wysokowartościowego krzemu jest korzystniejsze niż odzyskiwanie nienaruszonych płytek krzemowych. Te nadal wymagają zaprojektowania procesów oczyszczania odzyskanego krzemu.
Czytaj także: Czy perowskity zastąpią krzem w fotowoltaice?
