Systemy solarne


Galaktyka zawiera w sobie kilkaset milionów takich tworów, jednak ten nazywany Sol jest wyjątkowy. Powstał cztery i pół miliarda lat temu – astronomowie uważają go więc za dość młody i wiążą jego początek z wybuchem supernowej. Dowodem na niezbyt podeszły wiek tej gwiazdy jest jej skład – szczególnie zaś obecność pierwiastków o liczbie masowej większej od dwunastu – nazywanych ciężkimi. Pochodzą one z innych, starszych gwiazd, które – za sprawą reakcji termonuklearnych – także wzięły udział w tworzeniu obiektu. Od naszej planety gwiazda Sol odległa jest tylko o nieco ponad osiem minut drogi: tyle czasu potrzebuje światło, by pokonać odległość 150 milionów kilometrów. Zajmuje centralne miejsce w Układzie Słonecznym stanowiąc aż 99,8% jego masy szacowanej w kilogramach na 1,9891 razy dziesięć do trzydziestej potęgi. Średnica stanowi równowartość 109. średnic Ziemi, objętość jest więc milion razy większa. Z masy tej pochodzi niewiarygodna porcja energii. I choć w nauce nazywana bywa żółtym karłem, choć tak naprawdę stanowi jedynie chmurę rozżarzonego gazu o średniej gęstości 1,410 gramów na metr kwadratowy – jest źródłem życia i naszym Słońcem.

Słońce w ten czy inny sposób bierze udział w wytwarzaniu niemal każdej energii, którą człowiek jest w stanie wykorzystać. Przecież i węgiel, i ropa naftowa są produktami działalności roślin – tyle, że proces ten odbył się miliony lat temu. Także energia wiatru w dużym stopniu wiąże się z działalnością naszej gwiazdy dziennej, choć to fotosynteza jest najważniejszym procesem związanym z życiem na Ziemi. Dzięki fotosyntezie możliwe jest utrzymanie odpowiedniego poziomu tlenu w atmosferze, to ona - za sprawą pracy komórek z chlorofilem - pozwala na stworzenie związków organicznych z nieorganicznej materii. Choć na powierzchnię planety trafia jedynie 40% promieniowania słonecznego (40% jest odbijanych przez atmosferę, kolejnych 20 – pochłanianych) od zarania dziejów ludzie korzystają z mocy Słońca. Obróbka cieplna żywności zwana suszeniem, wywieszanie prania czy odsalanie wody morskiej to tylko niektóre przykłady takiego działania. Ale prawdziwa przygoda z wykorzystaniem słonecznej energii rozpoczęła się dla ludzkości dopiero w 1839 roku, kiedy francuski fizyk Aleksander Edmund Becquerel po raz pierwszy zaobserwował efekt fotowoltaiczny.

Na prawdziwe zastosowanie efektu fotowoltaicznego trzeba było jednak czekać ponad 150 lat, wcześniej – ze względu na drogą i skomplikowaną drogę uzyskiwania prądu, opłacalność całego procesu była mocno problematyczna. Dopiero końcówka dwudziestego wieku pokazała, iż gra warta jest słonecznej świeczki – powstały technologie wytwarzania ogniw, które zaczęto stosować w praktyce. Fotowoltaika kusi: z jednej strony bowiem jest wysoce ekologicznym sposobem uzyskiwania energii, z drugiej – pozwala na uzyskanie od razu bardzo wygodnej i oswojonej już czystej energii elektrycznej: to dlatego zainteresowały się nią władze wielu państw dotacjami wspierając zarówno badania nad tą dziedziną wiedzy, jak i konkretne rozwiązania techniczne. Pierwsze efekty prac mogliśmy zaobserwować na bardzo drobnych obszarach pozyskiwania prądu – w przenośnych kalkulatorach, zegarkach zasilanych promieniami Słońca, urządzeniach pomiarowych (zwłaszcza zlokalizowanych z dala od ludzkich siedzib – na oceanach czy pustyniach). Nieco wcześniej technowoltaiczna zadebiutowała w przestrzeni kosmicznej – zasilając satelity. Dziś rynek niewielkich baterii słonecznych stale się rozwija oferując a to ładowarki do telefonów komórkowych, a to komputerowe klawiatury. Jednocześnie prowadzi się wiele projektów o charakterze eksperymentalnym jak na przykład samolot Phoenix konstruowany przez Instytut Lotnictwa w Warszawie. Polski samolot słoneczny na w przyszłości monitorować lasy, wspierać podejmowanie decyzji w sytuacjach kryzysowych: wielkich pożarów, czy też powodzi.

Drugi nurt rozwojowy tej technologii to wielkie elektrownie słoneczne oparte o zjawisko fotowoltaiczne. Mowa nie tylko o planowanych na rok 2045 instalacjach orbitalnych, które licząc sobie wiele kilometrów długości będą w stanie pozyskać energię Słońca już na orbicie Ziemi. To przede wszystkim gigantyczne zakłady już dziś wytwarzające prąd – takie jak pionierski zestaw dziewięciu zakładów działających na amerykańskiej pustyni Mojawe pod wspólną nazwą Solar Energy Generating Systems. Moc SEGS to 75 megawatów przy współczynniku wydajności szacowanym na około 21%. Najbardziej widowiskowa część kalifornijskich elektrowni to zlokalizowane na 400 hektarach lustra odbijające słoneczne promienie – luster tych jest 400 tysięcy.  Olbrzymią, pojedynczą elektrownię w okolicach Szanghaju zbudowało państwo chińskie. Moc szczytowa generatorów ma być równa niemal 7 megawatom – energia taka pozwala na zasilenie w elektryczność dwunastu tysięcy gospodarstw domowych. Ale Stany Zjednoczone – choć dysponują już kilkoma dużymi elektrowniami słonecznymi planują koleje takie zakłady: kolejna inwestycja w Kalifornii ma zapewnić energię dla pół miliona domów. Swoje elektrownie mają Hiszpanie - to Extresol Solar Power Station, Andasol Solar Power Station oraz Solnova Solar Power Station. Włosi posiadają elektrownię o mocy 3,3 megawatów, swoje zakłady budują Grecja, Francja, Niemcy, Portugalia oraz Izrael. Moc słoneczna stanie się więc w przyszłości istotnym uzupełnieniem budżetu energetycznego – przy okazji oszczędzając sporo na środowisku – oblicza się, że sam tylko zakład Solar Energy Systems przyczynia się do uniknięcia rocznie 3800 ton szkodliwych dla natury odpadów.

Każdy z nas powinien zainteresować się jednak trzecią ścieżką rozwojową technologii fotowoltaicznej – systemami przydomowymi. Już od kilku lat Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej prowadzi program dopłat do kredytów bankowych na zakup i montaż kolektorów słonecznych służących ogrzewaniu wody potrzebnej każdemu gospodarstwu domowemu. Projekt adresowany jest do osób fizycznych oraz wspólnot mieszkaniowych; nie mogą z niego korzystać ci, którzy podłączeni są do miejskich sieci ciepłowniczych. System obsługuje kilka banków – kredyt uzyskać można więc w kilku tysiącach oddziałów na terenie całego kraju. Zgodnie z zasadami programu otrzymujemy dotację w wysokości 45% nakładów przy założeniu, że kwalifikowany koszt pożyczki nie przekracza 2250 złotych brutto za każdy metr powierzchni kolektora. Należy koniecznie pamiętać, iż wszystkie koszty ponieść powinniśmy dopiero po podpisaniu stosownej umowy – wcześniejsze wydatki nie mogą być zaliczone do kredytowania. Finansowanie odbywa się pośrednio – kwota nie trafia więc do inwestora, lecz na konto bankowe wykonawcy systemu – my spłacamy tylko obniżoną wartość kredytu.

Firmy zajmujące się instalacjami solarnymi (finansowane są nie tylko urządzenia i montaż, lecz także projekt) bardzo aktywnie współpracują z inwestorami. Na stronach internetowych przedsiębiorstw można więc znaleźć nie tylko kompletne poradniki, ale także kalkulatory kredytowe i kompleksowe oferty związane z technologią ogniw słonecznych. Zdarzają się nawet firmy, które starają się wyręczyć klienta także w czasie uzyskiwania kredytu – większość formalności związanych z podpisaniem umowy spoczywa wówczas na przedsiębiorstwie obsługującym naszą umowę. Wypłata dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska w tym programie wyniosła 118 milionów złotych w samym tylko 2012 roku. Na lata 2013 – 2015 przewidziano kolejne 222 miliony złotych. Do końca 2012 roku swoje instalacje solarne pozyskało tą drogą ponad 30 tysięcy polskich gospodarstw domowych, województwo śląskie w krajowym rankingu popularności projektu NFOŚiGW zajmuje siódme miejsce.

Swoją drogę do własnego, dofinansowanego systemu solarnego proponujemy rozpocząć od rozmowy z osobą, która własne ogniwa już eksploatuje: dzięki temu poznamy nie tylko realny zysk w odniesieniu do konkretnego gospodarstwa, ale także dowiemy się jak przebiegała droga pozyskania środków. Użytkownik poinformuje nas także o wszelkich sprawach związanych z codziennym korzystaniem z systemu. Później warto pozyskać wiedzę, na którą składa się wiele elementów – musimy zdać sobie sprawę jaką powierzchnią do potencjalnego zamontowania baterii dysponujemy, jak usytuowany jest względem słońca nasz budynek, jakie konkretnie rozwiązania technologiczne powinniśmy wybrać. Dopiero wtedy kontaktujemy się z wykonawcami, którzy powinni wpierw przedstawić nam warunki współpracy. Po wyborze firmy możemy już myśleć o podpisaniu umowy i wzięciu (być może przy jej pomocy) kredytu, no i – zaprzęgamy do roboty słońce. Bo choć naukowcy szacują, że nasza gwiazda dzienna za jakieś pięć miliardów lat może przestać świecić, to do tego momentu może jeszcze dla nas trochę popracować.