Kowal: Słońce na horyzoncie polskiej energetyki

Fotowoltaika (PV) jest jednym z najszybciej rozwijających się sektorów Odnawialnych Źródeł Energii w Polsce. Lecz na czym tak naprawdę polega przekształcanie energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną? Co wpłynęło na tak drastyczny rozwój tego źródła pozyskiwania energii? Jakie są prognozy na najbliższe lata? Głównymi elementami składowymi każdej instalacji PV 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 (direct current, DC). Aby umożliwić kontrolę przepływu wytworzonej energii oraz zmianę prądu stałego na przemienny (alternating current, AC), który przepływa w naszych gniazdkach, konieczne jest zastosowanie falownika, czyli swoistego „mózgu” całej instalacji fotowoltaicznej.

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. Jak wynika z raportu „Rynek Fotowoltaiki w Polsce w 2020”, opracowanego przez Instytut Energetyki Odnawialnej, udział ten wyniósł na koniec 2019r. ponad 70% . Według danych Polskich Sieci Elektroenergetycznych na dzień 1 września 2020 r., moc zainstalowana fotowoltaiki w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym wyniosła 2528,371 MW, co w zestawieniu z 1299,6 MW mocy zainstalowanej na koniec 2019r. oznacza wzrost o 94,55% na przestrzeni zaledwie 9 miesięcy. Warto nadmienić, że rok 2019 był zdecydowanie rekordowy pod względem przyrostu mocy zainstalowanej w mikroinstalacjach PV. A biorąc pod uwagę także wcześniejsze lata: 471,4 MW mocy zainstalowanej w 2018, 258 MW – w 2017, 169 MW – w 2016 , 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.

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% w 2020r. , 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 2019r. przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Budżet programu wynosi 1 miliard złotych. Jak wygląda Mój Prąd po roku funkcjonowania na rynku? W ciągu ostatnich 12 miesięcy złożono 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.  

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, wcześniej już wspomniana, polska spółka ML System, opatentowując sposób wytwarzania szyb fotowoltaicznych z wykorzystaniem technologii kropek kwantowych. Sama 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 2021r. 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 3,77MW. Farma zajmuje obszar ok. 7,7ha i składa się z 16 000 modułów. Jak widać zatem, postawienie 1MW mocy w PV wiąże się z koniecznością zagospodarowania ok. 2ha gruntu. Trwają więc dywagacje, gdzie w Polsce znaleźć tereny pod farmy PV. Skoro energetyka wiatrowa – mająca ogromne predyspozycje do 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 BayWa r.e.  

Rozwój poszczególnych gałęzi odnawialnych źródeł energii w Polsce jest wskazany i nieunikniony, szczególnie w oparciu o realizację unijnego celu na 2030r. zakładającego osiągnięcie 21% łącznego udziału OZE w finalnym zużyciu energii brutto. Na ten moment, znajdujemy się w miejscu, w którym osiągnięcie celu 15% OZE wydaje się nierealne. Jaki kierunek przyjmie zatem transformacja energetyczna Polski dążąc do osiągnięcia neutralności klimatycznej? Z pomocą przychodzi Polityka Energetyczna Polski do 2040r. (PEP2040) - strategia rozwoju sektora paliwowo-energetycznego, wyznaczająca ramy owej transformacji. Kluczowym elementem PEP2040 jest wzrost udziału odnawialnych źródeł energii we wszystkich sektorach i technologiach. W 2030r. udział OZE w końcowym zużyciu energii brutto ma wynieść co najmniej 23% - 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 2030r. i ok. 10-16GW w 2040r .

https://www.gov.pl/web/aktywa-panstwowe/zaktualizowany-projekt-polityki-energetycznej-polski-do-2040-r

https://www.pse.pl/dane-systemowe/funkcjonowanie-rb/raporty-roczne-z-funkcjonowania-kse-za-rok/raporty-za-rok-2019

https://www.gov.pl/web/klimat/polityka-energetyczna-polski-do-2030-roku

https://ieo.pl/pl/aktualnosci/1471-raport-rynek-fotowoltaiki-w-polsce-2021