Transformacja energetyczna w Europie i Polsce w coraz większym stopniu opiera się na odnawialnych źródłach energii. Szczególną rolę odgrywa energia słoneczna, która znajduje zastosowanie zarówno w produkcji energii elektrycznej, jak i ciepła. Ostatnie lata przyniosły dynamiczny rozwój fotowoltaiki, jednak równolegle obserwujemy powrót zainteresowania technologiami wykorzystującymi energię słoneczną do produkcji ciepła, takimi jak kolektory słoneczne czy systemy hybrydowe PVT. Kluczowym elementem dalszego rozwoju sektora OZE stają się również magazyny energii i ciepła, które umożliwiają efektywne wykorzystanie energii produkowanej ze źródeł zależnych od warunków pogodowych.
Trendy w energetyce słonecznej – fotowoltaika, kolektory słoneczne i systemy hybrydowe
Jakie trendy dominują obecnie w energetyce słonecznej (fotowoltaice, kolektory słoneczne?
Obecnie widać duże tendencje do promowania wszystkiego co dotyczy energii elektrycznej. Dotyczy to głównie unijnego prawodawstwa. Beneficjentem tego jest PV. Obecnie po wielkim boomie na instalacje PV nastąpiło pewne nasycenie rynku, co daje szanse na to, że obecne montowane instalacje będą bardziej dobierane pod kątem potrzeb z wykorzystaniem magazynów energii oraz zaawansowanymi systemami gospodarowania wytwarzana energią elektryczną co będzie dużym krokiem w kierunku osiągnięcia samowystarczalności energetycznej budynków. Dziwne jest trochę pomijanie w promocji energii słonecznej ciepła pozyskiwanego w kolektorach słonecznych (ST), oraz energii elektrycznej i ciepła w kolektorach hybrydowych PVT. Tymczasem obserwujemy w Europie renesans, jeżeli chodzi o powrót to tych technologii nie tylko do pozyskiwania c.w.u. jak to było definiowane od początku. Widać coraz większą ekspansję kolektorów słonecznych do wspomagania pozyskiwania ciepła procesowego w przemyśle (SHIP – Solar Heat Industry Processes) oraz wspomagania wytwarzania ciepła zarówno w instalacjach wielkopowierzchniowych dla sieci c.o. jak i w instalacjach hybrydowych w ogrzewaniu budynków wielorodzinnych jak i jednorodzinnych.
Magazynowanie energii jako fundament transformacji energetycznej
Dlaczego magazynowanie energii staje się kluczowym elementem transformacji?
W sytuacji, kiedy większość potencjału OZE opiera się na źródłach pogodozależnych, magazynowanie energii jest koniecznością, żeby zbierać ja wtedy, kiedy produkcja jest za duża i odzyskiwać wtedy, kiedy jest zapotrzebowanie, ale nie ma produkcji. Dzięki magazynowaniu energii można ograniczyć ilość wyłączeń instalacji w szczycie i nadmiaru produkcji, żeby nie destabilizować sieci energetycznych, oraz zwiększyć bezpieczeństwo energetyczne odbiorców i ich niezależność energetyczną. Dzieki magazynom enerii można będzie lepiej stabilizować sieci energetyczne i realnie zwiększać udział OZE w produkcji energii.
Najbardziej perspektywiczne technologie magazynowania energii
Jakie technologie magazynowania są najbardziej obiecujące?
Należy rozróżnić magazynowanie energii elektrycznej od magazynowania ciepła. Poczas gdy magazynowanie ciepła staje się już powszechnie i dostępne pod katem czasu magazynowania i kosztów, o tyle magazynowanie energii elektrycznej w dalszym ciągu jest w fazie rozwoju, żeby zmniejszyć koszty inwestycyjne i wydłużyć czas magazynowania.
W wypadku magazynów energii elektrycznej, kluczowe rozwiązania obejmują systemy elektrochemiczne, mechaniczne i wodorowe, które dobiera się pod kątem wydajności oraz pojemności. Standardem w domowych instalacjach fotowoltaicznych i pojazdach elektrycznych są baterie litowo-jonowe. Cechują się wysoką sprawnością i długą żywotnością. Ponieważ są oparte na metalach ziem rzadkich, poszukuje się alternatyw opartych na surowcach łatwiej dostępnych, czyli baterie sodowo-jonowe które są szybko rozwijającą się alternatywą dla baterii litowo-jonowych, oferując większe bezpieczeństwo i niższe koszty produkcji dzięki rezygnacji z trudno dostępnego litu importowanego z regionów Świata, gdzie dostawy mogą zostać wstrzymane. W dużych magazynach energii elektrycznej na razie bezkonkurencyjne są elektrownie pompowo-szczytowe, ale w ich wypadku konieczna jest dobra lokalizacja terenowa. Obiecujące są technologie długoterminowe, przekształcające prąd w paliwo których przykładem jest zielony wodór. W tej technologii energia elektryczna z OZE np. wywarzana w PV wykorzystywana jest do elektrolizy wody. Wodór może być magazynowany i używany bezpośrednio (ogniwa paliwowe) lub przetwarzany dalej. Dlatego może dziwić podejście niektórych kręgów które przedstawiają to rozwiązanie jako nieefektywne energetycznie, pomimo że jesteśmy dopiero na początku rozwijania tej technologii.
Największe wyzwania dla rynku fotowoltaiki i kolektorów słonecznych
Jakie są największe wyzwania dla rynku PV i ST?
Z pewnością wyzwaniem jest edukacja i bezstronne podejście do wykorzystywania pozyskiwania energii słonecznej. Fotowoltaika i kolektory słoneczne są technologiami, które się nawzajem uzupełniają a nie konkurują. Obecnie widać pewien trend elektryfikacji wszystkiego co się da, kosztem innych teoretycznie alternatywnych rozwiązań. Dlatego obecnie, przy dużym wpływie różnych lobbystów na rynek, wyzwaniem jest znalezienie rozwiązań, które traktowałyby na równi PV, ST i PVT, gdzie głównym wyznacznikiem stosowania danej technologii byłoby lokalne zapotrzebowanie na dany rodzaj energii i warunki do jej pozyskiwania. Warto tutaj zwrócić uwagę, że ciepło z kolektorów słonecznych charakteryzuje się najlepszą efektywnością przestrzenną, produkując 3 do 4 razy więcej energii z tej samej powierzchni niż panele fotowoltaiczne. Osobnym wyzwaniem jest przekonanie potencjalnych inwestorów, że miontaz takich instalacji nie jest uzależnione od dostępnej odpowiednio wysokiej dotacji. Obecnie tego typu instalacje zwracają się bardzo szybko, szczególnie w wypadku kolektorów słonecznych, a zyskiem jest znaczna reedukacja rocznych kosztów z tytułu ogrzewania czy ciepłej wody użytkowej.
Magazyny ciepła – niedoceniany filar efektywnej energetyki słonecznej
Jakie znaczenie mają magazyny ciepła?
Technologia kolektorów słonecznych (solar thermal) zawsze współwystępuje z ekonomicznym magazynowaniem energii cieplnej (TES). W Europie dostępnych jest ponad 200 GWh łącznej pojemności magazynów ciepła. Koszt ich wdrożenia jest obecnie znacznie niższy niż koszt magazynowania energii elektrycznej. Magazyny ciepła są technologia już dopracowana, pomimo że ostatnio do typowych magazynów opartych na wykorzystaniu wody, doszły magazyny ciepła zmiennofazowe, o mniejszych gabarytach, dające podobne parametry magazynowania ciepła. Magazyny ciepła mogą współpracować ze wszystkimi technologiami, pozwalając np. wykorzystać nadmiar energii elektrycznej wytwarzane w niektórych okresach w OZE do zmagazynowania w postaci ciepła, które może być później wykorzystane. Instalacje słoneczne, żeby mogły być wykorzystane efektywnie, musza powstawać razem z magazynami ciepła i chłodu.
Rekomendacje dla samorządów – jak efektywnie wykorzystać energię słoneczną?
Jakie rozwiązania rekomendują Państwo samorządom?
Rozwiązania dopasowane do lokalnych potrzeb i warunków. Decydując się na instalacje pozyskujące ciepło czy energie elektryczną z energii słonecznej, samorządy muszą mieć świadomość, że za taką energie Słońce nie prześle faktury, energia jest produkowana de facto za darmo przy minimalnych kosztach eksploatacyjnych. Ciepło. Czy energia elektryczna pozyskiwana z energii słonecznej to rozwiązanie bez ryzyka („no-regret”) – może być łatwo łączone z innymi dostępnymi na terenie gmin technologiami w dobrze działające instalacje hybrydowe. Promują także efektywność energetyczną i zmniejszają obciążenie sieci, ponieważ działają w wypadku kolektorów słonecznych, lub wyspowych instalacji PV poza siecią (off-grid). Pomagają ograniczyć zużycie gazu przez kotły oraz zmniejszyć zapotrzebowanie pomp ciepła na pozyskiwana zzewnątrz energię elektryczną.
Rynek energii słonecznej za dekadę – prognozy i kierunki rozwoju
Jak będzie wyglądał rynek energii słonecznej za dekadę?
Biorąc pod uwagę, że tekst dyrektywy EPBD jest sprawiedliwy i traktuje wszystkie technologie słoneczne na równych zasadach: zarówno energię słoneczną cieplną (solar thermal), jak i fotowoltaikę (photovoltaics) – szczególnie w definicji energii słonecznej (artykuł 2, punkt 14) możemy się spodziewać dalszego rozwoju wykorzystania energii słonecznych do pozyskiwania energii w każdej postaci. Krajowe implementacje (transpozycje) dyrektywy EPBD również muszą być technologicznie neutralne, umożliwiając interesariuszom dostęp do wszystkich odpowiednich technologii. Dlatego kluczowe jest, aby państwa członkowskie przestrzegały ducha unijnego aktu, nie faworyzując jednej technologii kosztem drugiej.
Artykuł 10 EPBD – „Energia słoneczna w budynkach” mówi, że optymalizacja wykorzystania budynków i ich zdolności do produkcji energii ze słońca mówi, że państwa członkowskie zapewnią, że wszystkie nowe budynki będą projektowane w sposób optymalizujący potencjał wytwarzania energii słonecznej, w oparciu o nasłonecznienie danego terenu, umożliwiając następczą, opłacalną instalację technologii słonecznych.
Artykuł ten zawiera szereg przepisów, które zobowiązują państwa członkowskie do zapewnienia odpowiedniej instalacji technologii słonecznych w konkretnych typach budynków, w określonych terminach.
Pomijając preferencje wynikające z aktów prawnych, można się spodziewać szerszego wykorzystania energii słonecznej w budynkach, ale również w przemyśle, np. do pozyskiwania ciepła potrzebnego do procesów produkcyjnych. Dlatego można się spodziewać umocnienia trwającego już obecnie renesansu wykorzystywania kolektorów słonecznych, już bez aspektu „wojny o dachy” z PV tylko jako współistniejących technologii dobieranych w zależności od lokalnych potrzeb.
Chcesz być na bieżąco z najważniejszymi zmianami w gospodarce cyrkularnej i energetyce?
Dołącz do naszej społeczności w mediach społecznościowych! Codziennie dzielimy się tam ekspercką wiedzą, relacjami z projektów PSGC oraz zaproszeniami na kluczowe wydarzenia branżowe. Bądź częścią zmiany – zaobserwuj nas: