Boom na produkcję energii ze słońca: jak działają panele fotowoltaiczne?

Na dachu jednego z budynków centrali Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa w Warszawie stanęła instalacja fotowoltaiczna o mocy blisko 50 kWp – pierwsza z wielu planowanych przez GK PGNiG instalacji produkujących energię ze słońca. Wyposażona w 124 panele słoneczne zasili jeden z budynków biurowych na terenie kompleksu PGNiG przy ul. Kasprzaka 25 w Warszawie. Instalacja została wykonana przez polskiego producenta modułów fotowoltaicznych, firmę ML SYSTEM, i wpisuje się w plan działalności spółki w segmencie OZE - uruchomiony w sierpniu Program Poprawy Efektywności Energetycznej.

– Cieszę się, że udało nam się z powodzeniem zrealizować ten projekt, mimo wyzwań związanych z pandemią COVID, które znacząco utrudniły proces. Chcemy uczestniczyć w transformacji energetycznej i aktywnie korzystać z odnawialnych źródeł energii, również na nasze wewnętrzne potrzeby – mówi Arkadiusz Sekściński, wiceprezes PGNiG SA ds. rozwoju. Jak dodaje, warszawska instalacja jest pierwszą, ale zamierzeniem firmy jest, aby maksymalnie wykorzystać dachy budynków i grunty należące do spółek z Grupy Kapitałowej PGNiG do produkcji energii ze słońca.

Instalacja będzie produkować rocznie ponad 42 MWh zielonej energii, a tym samym w dużym stopniu pokryje zapotrzebowanie na energię elektryczną dla tego budynku. Docelowo Grupa planuje z własnych nieruchomości przeznaczyć ponad 35 ha gruntów oraz ponad 76 tys. m² powierzchni dachowej, co pozwoli na budowę instalacji fotowoltaicznych o łącznej mocy ok. 20 MW.

Czarne czy niebieskie?

Przykładów firm, które decydują się sięgnąć po energię słoneczną jest dużo więcej, bo w Polsce mamy boom na fotowoltaikę, a sam rynek fotowoltaiki (PV) rozwija się najszybciej ze wszystkich sektorów OZE w Polsce – wynika z najnowszego raportu Instytutu Energetyki Odnawialnej „Rynek Fotowoltaiki w Polsce, 2020”. Świadczy o tym przyrost nowych mocy na poziomie około 0,9 GW, dzięki czemu Polska w rankingu krajów z największym wzrostem nowych mocy zajęła piątą lokatę w Unii Europejskiej i 15. na świecie. W efekcie na koniec 2019 roku łączna moc zainstalowana w źródłach fotowoltaicznych wynosiła prawie 1500 MW, a już w maju 2020 r. przekroczyła 1950 MW. Obecnie największy przyrost nowych mocy obserwowany jest w segmencie mikroinstalacji, co oznacza dużą aktywność prosumentów indywidualnych i biznesowych. To oczywiście świetna wiadomość, warto jednak przy okazji przypomnieć sobie: jak to działa?

Głównym elementem paneli słonecznych jest ogniwo fotowoltaiczne, nazywane także ogniwem słonecznym lub ogniwem fotoelektrycznym. To w nim zachodzi zjawisko „łapania” energii pochodzącej ze Słońca, aby następnie mogła zostać zamieniona w energię elektryczną. Takie ogniwa połączone są w szereg, dzięki czemu powstają baterie słoneczne. Samo ogniwo najczęściej zbudowane jest z krzemu, selenu czy germanu. W wielkim skrócie: ogniwo tworzą dwie warstwy półprzewodnika: górna to cienka i przezroczysta powłoka, dolna – zdecydowanie grubsza. Obie rozdziela bariera potencjałów oparta na złączach p-n, a więc przewodników samoistnych.

Na rynku mamy wiele rodzajów, ale najefektywniejsze i najbardziej zaawansowane są ogniwa monokrystaliczne – w kolorze czarnym. Pozwalają one na dużo bardziej wydajną produkcję energii elektrycznej przy wykorzystaniu jak najmniejszej powierzchni. Natomiast ogniwa w kolorze niebieskim to tzw. panele polikrystaliczne. Są tańsze od monokrystalicznych, ale mniej efektywne.

Kosmiczne promy i satelity

Jak to się jednak dzieje, że panele fotowoltaiczne zmieniają promienie słoneczne w „prąd”? Zacznijmy od momentu, gdy do ogniwa dociera światło składające się z fotonów. Zawarte w nim pierwiastki pochłaniają foton, wybijając elektron z jego pozycji – a przez to zmuszając go do ruchu, powodując przepływ prądu elektrycznego. Na poziomie ogniw wytwarza się jednak prąd stały, a przecież w domowych gniazdkach mamy zmienny. Do zamiany jednego na drugi niezbędny będzie więc falownik. Najnowszą innowacją są mokro inwertery wpinane bezpośrednio w każde ogniwo, co podnosi wydajność działania instalacji do pożądanego poziomu.

Co jeszcze warto wiedzieć o fotowoltaice? Że jest najłatwiej osiągalną i najbardziej wydajną z rodzajów OZE, a do tego jest nie tylko sposobem na zaoszczędzenie pieniędzy, ale też pomaga w walce z zanieczyszczonym powietrzem. Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne ma niewielką moc (ok. 0,4,-0,5W), dlatego właśnie łączy się je szeregowo bądź równolegle, by uzyskać wartość potrzebną użytkownikowi. Co ciekawe, takich samych ogniw słonecznych używa się także na promach kosmicznych i sondach, sztucznych satelitach ziemi.

Czytaj też:
Jak powstaje LNG?Czytaj też:
Hel po polskuCzytaj też:
PGNiG uruchomi pilotażową stację tankowania wodorem na warszawskiej Woli