Przekroczona granica 1GW z instalacji PV w Polsce to nadal mało!

Pisaliśmy ostatnio o przekroczeniu 1GW z instalacji fotowoltaicznych w Polsce. Zestawiono tam dwie liczby, roczna produkcja energii w Elektrowni Bełchatów, która wynosi średnio 28TWh oraz roczna produkcja z 1GW instalacji fotowoltaicznych, która została oszacowana na 1TWh. Należy uzupełnić, że wg raportów Polskich Sieci Energetycznych (PSE) za 2018r. potrzeby naszego kraju to nie mniej niż 170TWh rocznie. Energia elektryczna z Bełchatowa pokrywa ok.
16% zapotrzebowania Polski. Natomiast energia z modułów fotowoltaicznych to jeszcze tylko 0,6% potrzeb naszego kraju.

Niestety, przewaga Elektrowni Bełchatów jest oprócz prądu, także na polu produkcji wszelkiego rodzaju związków chemicznych. Spalanie 1 tony węgla brunatnego na sekundę (tak, tyle trzeba spalać, aby osiągnąć poziom produkcji rocznej) musi wyrządzić środowisku ogromne szkody. Wyprodukowanie w 2018 roku prawie 40Mt (megaton) dwutlenku węgla, czyli tyle ile prawie 7 milionów aut stawia naszą Elektrownie na pierwszym miejscu w Europie, jako największego truciciela.

Emisja m.in. takich związków jak dwutlenek siarki, tlenki azotu, rtęć powoduje choroby układu oddechowego i krążenia oraz przedwczesne zgony. Natychmiastowe wygaszenie pieców w Bełchatowie jest niemożliwe, to jednak jak najszybciej dla dobra naszego i pokoleń musimy zastąpić produkcję energii z węgla, produkcją z odnawialnych źródeł energii (OZE) np. ze słońca, wiatru, wody.

Super News o przekroczeniu mocy 1 GW – czy to dużo?

W październiku 2019 obiegła Polskę wspaniała wiadomość o przekroczeniu w naszym kraju mocy 1 GW (jednego gigawata) w zainstalowanych panelach fotowoltaicznych.

Sama liczba (1GW=1000MW) wydaje się ogromna, ale oczywiście jak i wszystko, także i to jest względne. Kilka przeliczeń i wszystko będzie jasne.

Po pierwsze, ile trzeba użyć modułów fotowoltaicznych?
Przyjmując, że zastosujemy moduł np. 280W, otrzymamy:
1GW/280W = 1*1000*1000*1000W/280W = ok. 3,5 mln modułów!

Jeżeli założymy, że powierzchnia jednego modułu to 1,6m2, to w sumie dadzą powierzchnię 5,6km2 lub w innych jednostkach 560ha.

Dla porównania, powierzchnia największej na świecie elektrowni i kopalni węgla brunatnego w Bełchatowie wynosi ponad 3500ha.

elektrownia belchatow a fotowoltaika
Elektrownia Bełchatów

A teraz to co ważne energetycznie, czyli ile energii w roku wyprodukuje nasz 1GW fotowoltaiki, a ile 5,5GW mocy w Elektrowni Bełchatów?

Ze względów oczywistych nasze elektrownie słoneczne produkują energię elektryczną wyłącznie w odpowiednich warunkach nasłonecznienia. Nie popełniając istotnego błędu można przyjąć, że 1kW fotowoltaiki wyprodukuje w ciagu roku 1000kWh energii czyli nasz rekordowy gigawat wyprodukuje jej 1000GWh. W Elektrowni Bełchatów węgiel może być spalany całą dobę i niezależnie od pogody. Według informacji jakie podaje wikipedia Elektrownia Bełchatów produkuje rocznie ok. 28TWh, czyli 28000GWh.

Jakie inne wynikają wnioski z powyższej zabawy liczbami oraz wątek ochrony środowiska? Czytaj tutaj.

Ile potrzebuję miejsca na instalację fotowoltaiczną?

Wymiary najczęściej stosowanych modułów słonecznych o mocy 250-320W to ok. 165x100cm. Jeden moduł PV, składający się z 60-u ogniw waży mniej niż 20 kG. Razem z konstrukcją mocującą (profil+uchwyty) nie stanowi większego obciążenia dla dachu (gruntu) niż 35 kG/m2 (nie dotyczy mocowań-obciążeń balastowych).

Moduły łączy się ze sobą, powiększając tym samym moc i wytwarzaną przez nie energię elektryczną. Np. 4 połączone moduły, każdy o mocy 250W dają łączną moc 1000W=1kW, ale już 4 moduły 320W dadzą moc 1,28 kW.

Coraz częściej stosuje się moduły o mocach do 380W i wymiarach 196×100 (72 ogniwa).

Przykładowo, instalacja 5,12kW na dachu skośnym potrzebuje ok. 28m2 wolnej przestrzeni na montaż 16 modułów 320W.

Na gruncie i dachu płaskim, w celu optymalnego usytuowania paneli w stosunku do słońca i uniknięcia zacienienia przez kolejne rzędy paneli, niezbędna powierzchnia pod instalację elektrowni 5,12kW może w zależności od ilości rzędów, wynieść nawet ok. 90m2.

Poniżej dwa z wielu modułów produkowanych przez polskiego producenta firmę Bruk-Bet Solar: solar.bruk-bet.pl

Moduł BEP-280
Moduł BEM-375

Czym różnią się kolektory słoneczne od modułów fotowoltaicznych?

solary termiczne
Solary, kolektory słoneczne

Kolektory słoneczne (solary  termiczne) służą do zamiany energii promieniowania słonecznego na energię cieplną. Dzięki temu, możemy np. podgrzewać wodę użytkową lub wspomagać ogrzewanie mieszkania. Nie służą do zasilania odbiorników energii elektrycznej.

solary termiczne
To także kolektory – z daleka są bardzo podobne do paneli fotowoltaicznych

Panele (moduły) fotowoltaiczne służą do zamiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Mają zastosowanie użytkowe bardziej uniwersalne niż solary termiczne. Dzięki nim możemy zasilać domowe urządzenia elektryczne i elektroniczne, także podgrzewacze (bojlery) ciepłej wody.

Ciekawostka: Czy układ solarów termicznych będzie pracował przy braku zasilania elektrycznego?

Niestety nie będzie, ponieważ musi pracować pompa i układ elektroniczny sterowania solarów, które zasilane są najczęściej napięciem 230/400V.

panele fotowoltaiczne
Panele fotowoltaiczne zasilające latarnie.

Podstawy fotowoltaiki – trochę historii

Wiemy już z poprzedniego artykułu – Co to jest fotowoltaika – i, że po raz pierwszy efekt fotowoltaiczny w obwodzie oświetlonych elektrod umieszczonych w elektrolicie w 1839 r. zaobserwował francuski fizyk i chemik Alexandre Edmond Becquerel, a obserwacji tego zjawiska na granicy dwóch ciał stałych dokonali dopiero 37 lat później W. Adams i R. Day. Pewnie o możliwych zastosowaniach odkrytych przez siebie zjawisk nie mieli zielonego pojęcia.

Rozwój elektryczności i elektroniki oparty o nowe technologie i wynalazki dopiero miał nastąpić…

I wtedy pojawił się On, nasz rodak profesor Jan Czochralski (1885-1953). Nazywany jest ojcem światowej elektroniki.

Jan Czochralski (Wikipedia)

To polski chemik, metaloznawca, wynalazca powszechnie stosowanej do dzisiaj metody otrzymywania monokryształów krzemu, nazwanej później metodą Czochralskiego, podstawy procesu produkcji półprzewodników oraz ogniw słonecznych. Inaczej mówiąc, bez wynalezionej przez J. Czochralskiego metody nie mielibyśmy tranzystorów, układów scalonych i fotowoltaiki. Do dnia dzisiejszego metoda profesora jest stosowana przy produkcji modułów fotowoltaicznych.

Można zapoznać się z życiorysem, bogatym życiem zawodowym i prywatnym Jana Czochralskiego na stronie: janczochralski.com

Ciekawostka: Kto jest autorem tego powiedzenia: „ Pewnego dnia zaprzęgniemy do pracy przypływy i odpływy, uwięzimy promienie słońca „?

To powiedział człowiek, który opatentował największą ilość wynalazków – Thomas Alva Edison

Co to jest fotowoltaika i jak działa?

Jak podaje Wikipedia Fotowoltaika to dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem światła słonecznego na energię elektryczną czyli inaczej wytwarzaniem prądu elektrycznego z promieniowania słonecznego przy wykorzystaniu zjawiska fotowoltaicznego.

Ogniwo fotowoltaiczne

Fotoogniwa są produkowane z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej z krzemu (Si), germanu (Ge), selenu (Se). Zwykłe ogniwo słoneczne z krystalicznego krzemu ma nominalne napięcie ok. 0,5 wolta. Poprzez połączenie szeregowe ogniw słonecznych otrzymujemy moduły słoneczne.

Moduły (panele) fotowoltaiczne

Ogniwo słoneczne, ogniwo fotowoltaiczne, ogniwo fotoelektryczne, fotoogniwo – element półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana (konwersja) energii promieniowania słonecznego (światła) w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego. Po raz pierwszy efekt fotowoltaiczny zaobserwował A.C. Becquerel w 1839 r.

Albert Einstein

Ciekawostka: Za co Albert Einstein otrzymał nagrodę Nobla? Czy za teorię względności?

Albert Einstein jest laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1921 roku za „wkład do fizyki teoretycznej, zwłaszcza opis prawa efektu fotoelektrycznego”. źródło: Wikipedia