W ostatnich latach jednym z głównych tematów w dyskursie międzynarodowym są odnawialne źródła energii. Zwiększające się zanieczyszczenie powietrza, powolne wyczerpywanie paliw kopalnych czy smog utrudniający życie w wielu miastach skłaniają nas do poszukiwania nowych rozwiązań. Jednym z nich może być energetyka jądrowa, jednak budowa elektrowni w Polsce wciąż spotyka się z oporem społecznym – wspomnienia Czarnobyla odżyły po awarii w Fukushimie. Alternatywą są inwestycje w rozwój technologii odnawialnych źródeł energii.
Czy zielona energia na pewno jest ekologiczna?
Energia produkowana z odnawialnych źródeł stanowi około 20% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Wg raportu BP Statistical World Energy Review z 2018 roku, około 65% światowej energii odnawialnej pochodzi z elektrowni wodnych. Jednakże koszty budowy takich elektrowni są często dużo wyższe niż w przypadku elektrowni węglowych. Konstrukcje te wpływają na ekosystem, zmieniając krajobraz (konieczność spiętrzania wody przy zbiornikach zaporowych). Budowa największej elektrowni wodnej na świecie, Zapory Trzech Przełomów, pochłonęła 37 mld dolarów i zmusiła do przesiedlenia ponad milion mieszkańców.
20% światowej zielonej energii stanowi ta pozyskiwana dzięki sile wiatru. Farmy wiatrowe miały stać się przyszłością światowej energetyki, jednak rachunek ekonomiczny był bezwzględny. Koszt produkcji energii przez wiatraki jest wyższy niż w elektrowniach węglowych. Ale to tylko jedna z wad. Wiatraki wpływają negatywnie na wartość ziemi w najbliższej okolicy, a najbardziej z tego powodu cierpi branża turystyczna. Nie oznacza to jednak, że farmy wiatrowe nie znajdą zastosowania. Przewiduje się, że do 2030 roku będą one wytwarzać w Stanach Zjednoczonych prawie tyle samo energii co elektrownie węglowe. Jeśli zaś chodzi o kwestie krajobrazowe, to nic nie stoi na przeszkodzie, żeby wiatraki stawiać na nieużytkach czy wśród upraw.
Na trzecim miejscu znajduje się energia słoneczna (odpowiadająca za 9-10% produkcji zielonej energii). Tu coraz większe znacznie zaczynają odgrywać instalacje fotowoltaiczne.
Zasada działania ogniw fotowoltaicznych
Bazą fotoogniwa jest płytka krzemowa. Jej wierzchnią warstwę typu n (ujemną) oddziela od warstwy dolnej typu p (dodatniej) półprzewodnikowe złącze „p-n”. Padające na panel fotowoltaiczny światło słoneczne inicjuje reakcję fizyczną, która pozwala uzyskać prąd stały. Fotony pochodzące z energii słonecznej „aktywują” elektrony i prowadzą do wywołania energii fotomotorycznej. Tak uzyskany prąd stały jest następnie przetwarzamy ma prąd zmienny za pomocą falownika.
Wykorzystanie w praktyce
Wraz z rozwojem technologii można produkować większe i jednocześnie lżejsze ogniwa. Wpływa to oczywiście na upowszechnienie instalacji wykorzystujących fotowoltaikę. Nie ma w zasadzie żadnych negatywnych skutków uzyskiwania energii z promieniowania słonecznego. Jedną z największych zalet natomiast jest możliwość montowania paneli w lokalizacjach, które nie zabierają dodatkowego miejsca. Mowa tutaj o dachach budynków mieszkalnych czy zakładów produkcyjnych. Ciekawym przykładem jest szczecińska spółdzielnia mieszkaniowa, która zainstalowała 2700 paneli słonecznych na swoich wieżowcach. Pozwoliło to spółdzielni znacząco zmniejszyć rachunki za prąd a dachy bloków stały się ekologicznymi elektrowniami. W ten sam sposób mogą oszczędzać właściciele domów jednorodzinnych. Co prawda, prąd produkowany z fotowoltaiki nie pokrywa w 100% zapotrzebowania gospodarstwa, ale znacząco wpływa na obniżenie poboru energii z sieci.
Co przyniesie przyszłość?
Aktualnie rozwijana jest już III generacja ogniw. Są one coraz tańsze, co pozwoli zwiększyć ich wykorzystanie. Gdy za zmniejszeniem kosztów produkcji pójdzie wzrost wydajności ogniw fotowoltaicznych, w przyszłości będą mogły konkurować z energetyką konwencjonalną. Już dziś pozwalają znacząco obniżyć rachunki za energię elektryczną, co może mieć niebagatelne znaczenie w związku z zapowiadanymi podwyżkami cen prądu.
