Od ogniwa do modułu

...I ZALETY

Solarne instalacje termiczne mają kilka zalet, istotnych z punktu widzenia ich wykorzystania do budowy elektrowni dużej skali. Jedną z nich jest łatwość konserwacji. W tym zakresie wymagane jest głównie czyszczenie luster oraz, w zależności od szczegółów konstrukcyjnych, np. rur, którymi przepływa czynnik roboczy. Pierwsza czynność nie jest zbyt skomplikowana, natomiast drugą można całkowicie zautomatyzować, cyklicznie wpompowując do rur odpowiednie środki myjące. Często podkreśla się też przewagę solarnych instalacji termicznych nad modułami słonecznymi.

Wynika ona przede wszystkim z faktu, że w ogniwach zachodzi bezpośrednia przemiana promieniowania słońca w energię użyteczną. Dlatego działają one wyłącznie w dzień, tym bardziej że gromadzenie energii elektrycznej ciągle nie jest zbyt efektywnym procesem. Tymczasem w solarnych instalacjach termicznych zachodzi przemiana pośrednia, a wyprodukowane ciepło może być efektywnie magazynowane za dnia i dopiero w nocy przetwarzane w energię elektryczną. Dlatego CSP wyposażone w specjalne systemy zatrzymywania energii termicznej umożliwiają budowę elektrowni znacznie wydajniejszych i o większej mocy.

Wybór kolektora, dopłaty Tabela 1. Wybrani polscy dostawcy oraz producenci kolektorów słonecznych i zestawów solarnych Można się spotkać z opinią, że kolektory rurowe próżniowe mają większą sprawność konwersji promieniowania słonecznego na ciepło niż płaskie. W praktyce wiele zależy od szczegółów konstrukcji kolektora, w tym materiałów użytych do jego budowy. Dlatego czasem wbrew obiegowej opinii, tańszy kolektor próżniowy może mieć sprawność niższą niż wysokiej klasy kolektor płaski. Stąd przed podjęciem ostatecznej decyzji warto zapoznać się z ofertą różnych producentów tych urządzeń. W tabeli poniżej przedstawimy dane kontaktowe do wybranych dostawców, a także producentów kolektorów słonecznych prowadzących działalność w różnych regionach Polski. W ostatnim czasie popularność energetyki odnawialnej w naszym kraju znacznie wzrosła, dzięki czemu przybyło też dostawców kolektorów oraz solarnych instalacji grzewczych. Wpływają na to m.in. rozmaite inicjatywy podejmowane przez instytucje państwowe, które dofinansowują inwestycje w tzw. czystą energię. Przykładem takiego działania jest umowa, jaką latem 2010 roku zawarł Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej z kilkoma bankami działającymi na terenie naszego kraju. W ramach tego porozumienia NFOŚiGW zobowiązał się do pokrycia 45% kredytu zaciągniętego na zakup oraz montaż kolektorów słonecznych. Dopłaty obejmują też zakup niezbędnej automatyki i aparatury pomiarowej. Więcej informacji o szczegółach tego programu znaleźć można na stronie www.nfosigw.gov.pl.

DOSTAWCY

Rys. 4. System aktywny, w którym czynnik grzewczy krąży w obiegu zamkniętym

Obecnie wiele firm zajmuje się projektowaniem, budową i obsługą termicznych elektrowni solarnych. Do najbardziej znanych należą: hiszpański koncern Abengoa oraz amerykańskie firmy: eSolar i Bright- Source Energy. Przykład ostatniej świadczy o coraz większym zainteresowaniu przedstawicieli sektora energetycznego technologią CSP. Przedsiębiorstwo to niedawno nawiązało współpracę z Alstomem, dostawcą m.in. elektrowni pod klucz oraz usług serwisowych dla energetyki.

Koncern ten rozszerzył swoją ofertę w zakresie energetyki odnawialnej, inwestując około 55 mln dolarów w zakup udziałów w BrightSource Energy. Innym przykładem jest współpraca firm Abengoa i Masdar, które zamierzają wspólnie zbudować solarną elektrownię termiczną niedaleko Abu Zabi, stolicy Zjednoczonych Emiratów Arabskich, czyli w rejonie, gdzie na brak ropy naft owej nikt nie narzeka.

CZĘŚĆ II: ROZWIĄZANIA FOTOWOLTAICZNE

OD OGNIWA DO MODUŁU

Podstawowym elementem ogniwa fotowoltaicznego jest półprzewodnikowe złącze p-n, w którym zachodzi absorpcja fotonów promieniowania słonecznego. Energia pozyskana w ten sposób umożliwia przepływ elektronów z warstwy n do p, co prowadzi do powstania różnicy potencjałów między dodatnią i ujemną elektrodą ogniwa. Pojedyncze ogniwa łączy się ze sobą i umieszcza w szklanej osłonie, tworząc panele oraz moduły fotowoltaiczne. Na rynku dostępne są moduły różnych rozmiarów i typów, w zależności od rodzaju ogniw słonecznych, które wykonuje się także z różnych półprzewodników.

Zestaw modułów tworzy instalację fotowoltaiczną, którą należy zainstalować w nasłonecznionym miejscu np. na dachu budynku lub jako instalację wolno stojącą. Do zalet paneli słonecznych zalicza się m.in. brak ruchomych części, dzięki czemu są one odporne na zużywanie i charakteryzuje je niska awaryjność oraz długi czas użytkowania (nawet do 20 lat). W praktyce oznacza to niskie koszty konserwacji i utrzymania systemu. Ponadto instalacja taka nie emituje do otoczenia hałasu, a koszty produkcji energii elektrycznej można dość precyzyjnie oszacować w skali całego cyklu pracy systemu.