Słońce od dawna fascynowało ludzi. Nic dziwnego, bez niego nie ma życia na Ziemi. Jednak już w dawnych czasach Słońce nie tylko było postrzegane w niektórych kulturach jako bóstwo, ale także jako energia. Mamy na to wiele przykładów. Można tu wymienić chociażby zwierciadła paraboliczne, które zostały skonstruowane przez Chińczyków 3 tys. lat temu. Służyły do skupiania promieni słonecznych i pieczenia w ten sposób mięsa. Inny przykład to budowane kilka wieków temu domy, które latem dawały cień, a zimą wykorzystywały nisko wiszące światło słoneczne.
Oczywiście trudno porównywać te przykłady z tym, co dziś rozumiemy przez termin „fotowoltaika”, ale było to prekursorskie podejście do wykorzystania Słońca. Dziś takie czerpanie energii ze Słońca wydaje nam się czymś normalnym i staje się coraz popularniejsze. Z jednej strony wpływają na to coraz niższe koszty generowania zielonej energii (w latach 70. XX wieku koszt wyprodukowania pół wata energii z promieni słonecznych spadł z kilkudziesięciu tysięcy dolarów do 100 dolarów, a obecnie wynosi 50 centów), z drugiej – coraz więcej firm specjalizuje się w sprzedaży i montażu instalacji PV (np. Stilo Energy).
Jednak zanim pojawiły się współczesne instalacje PV, fotowoltaika czy ogólnie pozyskiwanie energii, musiały one przebyć długą drogę.
Węgiel, gaz i ropa – epoka nadmiernej eksploatacji planety
Gdy rozpoczęła się epoka węgla, gazu i ropy, wydawało się, że ludzkość w końcu znalazła sposób na zapewnienie sobie bezpieczeństwa energetycznego na wieki. To był czas, gdy błyskawicznie rozwijała się technologia wydobycia paliw kopalnych, a przy okazji branża wydobywcza dawała pracę milionom ludzi na całym świecie. Wydobycie i zużycie paliw kopalnianych rosło w tak dużym tempie, że ludzkość straciła kontakt z naturą i zaczęła coraz bardziej eksploatować naszą planetę. W konsekwencji stanęliśmy przed poważnym kryzysem klimatycznym. Do tego zapotrzebowanie na energię nieustannie rośnie. W tej sytuacji skuteczną alternatywą i rozwiązaniem stają się Odnawialne Źródła Energii (OZE), a przede wszystkim fotowoltaika. Ponieważ energia ze Słońca:
- nie szkodzi środowisku naturalnemu,
- nigdy się nie skończy,
- jest coraz tańsza.
Fotowoltaika ma 176 lat!
Dziś o fotowoltaice mówi i pisze się bardzo wiele. Warto jednak wiedzieć, że efekt fotowoltaiczny to nie jest wcale nowe rozwiązanie, które pojawiło się znikąd. Efekt ten został odkryty już w 1839 roku, a dokonał tego francuski naukowiec Alexandre Becquerel. Jednak pierwsze panele fotowoltaiczne pojawiły się dopiero 44 lata później. Skonstruował je tym razem Amerykanin Charles Fritts. Za jego sprawą pierwsze na świecie panele fotowoltaiczne zostały zamontowane na dachu jednego z domów w Nowym Jorku. Niestety, używana przez Frittsa technologia z selenem była bardzo droga i do tego mało efektywna.
Przełomem w fotowoltaice okazało się dopiero wykorzystanie krzemu. W połowie lat 50. XX wieku amerykańscy naukowcy odkryli, że nie tylko selen, ale i krzem może wytwarzać prąd, a do tego jest tańszy i wydajniejszy. Krzem pozwolił wkroczyć fotowoltaice w nową erę. W 1958 roku krzemowe panele słoneczne poleciały w kosmos (satelita Vanguard 1), a 23 lata później w powietrze wzbił się pierwszy samolot zasilany ogniwami fotowoltaicznymi o mocy 3000 W. Nadal jednak dużą barierą w powszechnym wykorzystaniu była wysoka cena paneli fotowoltaicznych i ich mała wydajność.
Instalacje PV coraz lepsze
Dziś fotowoltaika jest w zupełnie innej rzeczywistości, ponieważ może korzystać z nowoczesnej technologii, która sprawiła, że instalacje PV są bardziej efektywne i tańsze. Wystarczy porównać koszt wyprodukowania połowy wata. Gdy wysyłano satelitę Vanguard 1 w kosmos, za pół wata z fotowoltaiki trzeba było zapłacić kilkadziesiąt tysięcy dolarów. W 2016 roku koszt został zredukowany do 50 centów i nadal spada.
W ciągu dekady ten wydatek został zredukowany o ¾. W rezultacie okazuje się dziś, że koszt produkcji energii elektrycznej z promieni słonecznych jest porównywalny z kosztami ponoszonymi przy wykorzystaniu paliw kopalnych. Fotowoltaika staje się zatem technologią powszechną. Do tego jej efektywność jest coraz większa:
- w 2012 roku instalacja PV o mocy 1 MW wytwarzała średnio 985 MWh rocznie,
- w 2018 roku instalacja PV o mocy 1MW wytwarzała 1100 MWh[1].
Polska generuje coraz więcej zielonej energii
W Polsce można dziś zaobserwować prawdziwy boom na fotowoltaikę. Coraz więcej Polaków inwestuje w mikroinstalacje, montując panele PV na dachach swoich domów. W naszym kraju fotowoltaika to najszybciej rozwijający się sektor OZE. Na koniec 2019 roku łączna moc źródeł fotowoltaicznych wynosiła 1500 MW, natomiast w maju 2020 roku było to już 1950 MW. Największy przyrost mocy jest zauważalny właśnie w segmencie mikroinstalacji (70% mocy w polskiej fotowoltaice). Do 2025 roku łączna moc z fotowoltaiki w Polsce może osiągnąć poziom nawet 7,8 GW. W 2019 roku byliśmy na 5. miejscu w Unii Europejskiej pod względem przyrostu mocy w instalacjach PV, a w 2020 roku mamy dużą szansę utrzymać tę pozycję[2]. Przeczytaj więcej na temat mikroinstalacji fotowoltaicznych.
Fotowoltaika jako wyzwanie
Produkcja paneli fotowoltaicznych nieustannie rośnie (obecnie produkuje się ich sto razy więcej niż przed 2010 rokiem), a każde podwojenie produkcji oznacza spadek ich ceny średnio o 20%.
Niższy koszt instalacji PV będzie jeszcze bardziej zachęcał Polaków do montażu paneli fotowoltaicznych. Trzeba jednak zauważyć, że takie instalacje to nadal wyzwanie i kwestie, które trzeba rozwiązać. Przykładem jest chociażby duża niestabilność pogodowa, która sprawia, że konieczne jest rozwiązanie problemu z magazynowaniem energii. W niektórych krajach, np. w Niemczech, coraz więcej instalacji PV budowanych jest z akumulatorami przechowującymi energię. U nas ciągle jednak inwestorzy decydują się oddawać nadwyżki energii do sieci elektroenergetycznych. To zapewne również się zmieni, jeśli Polacy będą chcieli zyskać większą niezależność, a dynamika fotowoltaiki nie spadnie.
Chociaż idea fotowoltaiki nie jest wcale nowa, obecnie ta technologia przeżywa ogromny rozkwit. Dzięki fotowoltaice można nie tylko obniżyć znacznie rachunki za prąd, ale także zadbać o środowisko naturalne. W walce z globalnym ociepleniem fotowoltaika jest dużym sprzymierzeńcem, a do tego korzysta ze źródła, które się nie wyczerpuje.
[1] Źródło: https://www.pap.pl/centrum-prasowe/471231%2Crynek-fotowoltaiki-w-polsce-2019.html
[2] Źródło: https://ieo.pl/pl/aktualnosci/1471-raport-rynek-fotowoltaiki-w-polsce-2021