Fotowoltaika (PV) jest jednym z najszybciej rozwijających się sektorów Odnawialnych Źródeł Energii w Polsce. Lecz na czym tak naprawdę polega przekształcanie energii słonecznej w elektryczną? Co wpłynęło na tak drastyczny rozwój tego źródła pozyskiwania energii? Jakie są prognozy na najbliższe lata? – pisze Maria Kowal ze Studenckiego Koła Naukowego Energetyki SGH, partnera BiznesAlert.pl.
Mózg instalacji fotowoltaicznej
Głównymi elementami składowymi każdej instalacji fotowoltaicznej są moduły fotowoltaiczne oraz falownik (inwerter). Na każdy moduł składają się ogniwa fotowoltaiczne, w których zachodzi właściwa przemiana energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną- wytworzenie prądu stałego (directcurrent, DC). Aby umożliwić kontrolę przepływu wytworzonej energii oraz zmianę prądu stałego na przemienny (alternatingcurrent, AC), który przepływa w naszych gniazdkach, konieczne jest zastosowanie falownika, czyli swoistego „mózgu” całej instalacji fotowoltaicznej.
Rynek fotowoltaiki w Polsce
Na ten moment fotowoltaika w Polsce ma charakter prosumencki. Oznacza to, iż największy udział mocy zainstalowanej PV przypada na mikroinstalacje, czyli takie, których łączna moc nie przekracza 50kW. Z raportu „Rynek Fotowoltaiki w Polsce w 2020”, opracowanego przez Instytut Energetyki Odnawialnej, wynika, że udział ten wyniósł ponad 70 procent na koniec 2019 roku.
Według danych Polskich Sieci Elektroenergetycznych (PSE), pierwszego września 2020 roku moc zainstalowana fotowoltaiki w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym wyniosła 2528,371 MW, co w zestawieniu z 1299,6 MW mocy zainstalowanej na koniec 2019 roku oznacza wzrost o 94,55 procent na przestrzeni zaledwie dziewięciu miesięcy. Warto nadmienić, że 2019 rok był rekordowy pod względem przyrostu mocy zainstalowanej w mikroinstalacjach PV. A biorąc pod uwagę także wcześniejsze lata (471,4 MW mocy zainstalowanej w 2018 roku, 258 MW w 2017 roku i 169 MW w 2016 roku) i widoczne wyhamowanie szybko rozwijającej się wcześniej energetyki wiatrowej, przez ustawę odległościową ograniczającą rozmieszczanie turbin wiatrowych, wzrost mocy zainstalowanej w OZE odbywa się głównie za przyczyną instalacji PV. Sytuacja ta może ulec zmianie dopiero po wdrożeniu sektora offshore na Bałtyku.
Przy tak drastycznym wzroście zainteresowania produkcją energii elektrycznej ze słońca, nie można pominąć sytuacji panującej obecnie na warszawskiej giełdzie. W obliczu świetlanej przyszłości fotowoltaiki w Polsce, inwestorzy na GPW, odpowiednio wcześnie dostrzegli jej ogromny potencjał, przez co akcje większości spółek działających w obszarze PV gwałtownie wzrosły w ciągu ostatnich kilku miesięcy.Najbardziej spektakularny jest przede wszystkim wzrost cen akcji spółki Columbus Energy – lidera rynku mikroinstalacji PV w Polsce, którego kapitalizacja oscyluje już wokół 3 miliardów złotych, ale godne zauważenia są także przypadki Photon Energy – holenderskiej spółki, działającej głównie w Czechach, Słowacji i na Węgrzech, a jedynie notowanej na warszawskim parkiecie oraz ML System – spółki specjalizującej się w projektowaniu i wdrażaniu zintegrowanych systemów opartych na technologiach ogniw fotowoltaicznych, która jako jedyna notowana jest na rynku głównym GPW.
Programy wsparcia energii słonecznej w Polsce
Mimo tego, iż inwestycje w odnawialne źródła energii, w tym także w fotowoltaikę, nie należą do niskobudżetowych, opłacalność zakupu i użytkowania „czystych” systemów do produkcji energii elektrycznej, a także europejskie cele polityki energetycznej obejmujące wzrost udziału OZE w finalnym zużyciu energii w Polsce, co najmniej do poziomu 15 procent w 2020 roku, powodują ich ciągłą popularyzację. Innym powodem wysokiego zainteresowania fotowoltaiką jest też szeroka gama programów wsparcia i dofinansowań tj. Mój Prąd, Czyste Powietrze, Energia Plus oraz wieloletnie wsparcie unijne w ramach Regionalnych Programów Operacyjnych.
Mój Prąd to główny program dofinansowania mikroinstalacji fotowoltaicznych o mocy zainstalowanej od 2 do 10kW, który został ogłoszony pod koniec sierpnia 2019 roku przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Budżet programu wynosi miliard złotych.
Jak wygląda Mój Prąd po roku funkcjonowania na rynku? W ciągu ostatnich 12 miesięcy zostały złożone wnioski na kwotę 651 mln zł (w tym także te niewypłacone), a łączna moc instalacji z przyjętych wniosków wynosi 730MW, które rocznie wyprodukują nawet 730GWh/rok ee. W zestawieniu z największą polską farmą fotowoltaiczną Czernikowo k. Torunia o mocy 3,77 MW, Mój Prąd na tym etapie dofinansowuje już ok. 194 takich elektrowni.
Kierunek rozwoju fotowoltaiki
Polska fotowoltaika opiera się w głównej mierze na mikroinstalacjach dofinansowywanych przez państwo dla gospodarstw domowych i na indywidualne potrzeby małych przedsiębiorstw. Coraz częstszym widokiem są zatem liczne instalacje PV na budynkach mieszkalnych i gospodarczych,znajdujących się w różnej wielkości wsiach, miastach czy całych aglomeracjach miejskich. Na myśl przychodzi więc dalekosiężne lecz kluczowe pytanie, co się stanie gdy obłożymy już wszystkie południowe połacie dachów modułami fotowoltaicznymi? Przy polityce energetycznej Polski stawiającej coraz wyższe cele dotyczące udziału OZE w miksie energetycznym Polski, bardziej zasadnym będzie też pytanie, co się stanie z rozwojem energetyki słonecznej gdy wyczerpany zostanie budżet Mojego Prądu? Przydomowe instalacje nie stanowią stabilnej przyszłości dla tej gałęzi zielonej energii.
Z drugiej strony pojawia się też pytanie, jak zastąpić, tak dobrze opatentowaną technologię dachowych paneli PV, w miejscach o ograniczonym dostępie promieni słonecznych, jak np. blokowiska czy śródmiejskie wieżowce? Na to pytanie znalazła odpowiedź polska spółka ML System, która opatentowała sposób wytwarzania szyb fotowoltaicznych z wykorzystaniem technologii kropek kwantowych. Szyba jest przezroczysta, a bez użycia mikroskopu nie bylibyśmy w stanie odróżnić jej od przeciętnej szyby umieszczonej w ramie okna. Różnica tkwi jedynie w technologii wytwarzania i zamianie tradycyjnej powłoki okiennej wykonanej z tlenków srebra i metali, na taką która przepuszcza światło widzialne, a promieniowanie słoneczne przekształca w energię elektryczną. Ogromną przewagę nad standardowymi ogniwami PV stanowi fakt, iż kropki kwantowe charakteryzują się dużo większą odpornością na działanie czynników zewnętrznych, a o ich wydajności nie decyduje kąt padania światła – mogą zatem bez przeszkód zajmować pionowe elewacje budynków. Rozpoczęcie masowej produkcji szyb fotowoltaicznych przewidywane jest na 2021 rok.
Biorąc pod uwagę wszystkie, przeprowadzone do tej pory aukcje OZE, przyszłością polskiej fotowoltaiki, mającą realny wpływ na transformację energetyczną, są naziemne farmy PV. Do tej pory, największą działającą farmą fotowoltaiczną w Polsce, jest wyżej wspomniana, Elektrownia PV koncernu Energa w Czernikowie, której moc zainstalowana wynosi 3,77 MW. Farma zajmuje obszar ok. 7,7 ha i składa się z szesnastu tysięcy modułów. Postawienie 1MW mocy w PV wiąże się zatem z koniecznością zagospodarowania ok. 2 ha gruntu. Trwają więc dywagacje, gdzie w Polsce znaleźć tereny pod farmy fotowoltaiczne. Skoro energetyka wiatrowa – mająca ogromne predyspozycje szerokiego rozwoju polskiego onshore – została tak skutecznie zahamowana przez ustawę 10h, czy nie stanie się podobnie z farmami PV? Na ten moment wymaganiami dotyczącymi gruntu pod farmę są między innymi: płaski teren – w celu zapewnienia równomiernego docierania promieni słonecznych, jak największe nasłonecznienie – południowe usytuowanie paneli, oraz bliskie położenie nieruchomości od sieci średniego napięcia. Wyżej wymienione aspekty, na pierwszy rzut oka, nie stanowią znacznych ograniczeń dla inwestorów i na horyzoncie zaczynają pojawiać się projekty coraz większych instalacji, jak np. tej o mocy 64,6MW w pobliżu gminy Witnica, między Poznaniem a Berlinem, której budowę rozpoczęła już firma BayWar.e.
Cele klimatyczne na kolejne dwie dekady
Rozwój poszczególnych gałęzi odnawialnych źródeł energii w Polsce jest wskazany i nieunikniony, szczególnie w oparciu o realizację unijnego celu na 2030 rok, zakładającego osiągnięcie 21 procent łącznego udziału OZE w finalnym zużyciu energii brutto.Na ten moment, znajdujemy się w miejscu, w którym osiągnięcie celu 15 procent OZE wydaje się nierealne. Jaki kierunek przyjmie zatem transformacja energetyczna Polski dążąc do osiągnięcia neutralności klimatycznej? Z pomocą przychodzi Polityka Energetyczna Polski do 2040 roku (PEP 2040) – strategia rozwoju sektora paliwowo-energetycznego, wyznaczająca ramy owej transformacji.
Najważniejszym elementem PEP 2040 jest wzrost udziału odnawialnych źródeł energii we wszystkich sektorach i technologiach. W 2030 roku udział OZE w końcowym zużyciu energii brutto ma wynieść co najmniej 23 procent – do czego w głównej mierze przyczynią się rozwój energetyki wiatrowej oraz oczywiście fotowoltaiki. Wzrost mocy zainstalowanej w PV jest bowiem prognozowany nawet na ok. 5-7GW w 2030 roku i ok. 10-16GW w 2040 roku.
Analizy CAPEX z ostatnich lat jasno wskazują spadek kosztów inwestycyjnych technologii OZE, przede wszystkim właśnie fotowoltaiki, ale także wiatru na lądzie, a w kolejnych latach zapewne też tego na morzu. Tym samym, potwierdzają przekonanie, iż mimo wielu przeszkód natury geopolitycznej, Polska ma szansę na pomyślne przejście transformacji energetycznej i osiągnięcie dalekobieżnych celów klimatycznych (neutralność klimatyczna do 2050 roku).
UE chce rozwoju kilkuset GW w offshore. Polska będzie musiała nadążyć (RELACJA)
