Dejstva ali resnice o fotovoltaiki
Fotovoltaika je mlada veda in tehnološkapanoga, kljub temu pa je med nami že, v vsako dnevnem življenu, že več kot deset let. Če je fotovoltaika pred nekaj desetletji predstavljala neko butično in zelo drago stvar, in je njena uporaba bila upravičena le za vesoljske projekte je danes to najcenejši vir energije. Kljub temu pa večina ljudi še danes ne verjame v v njeno učinkovitost, nizko ceno in čistost. Na tej strani vam zato predstavljamo osnovna dejstva o fotovoltaiki, ki v vsakodnevnem pogovoru največkrat jabolko spora.
Fotovoltaika je poceni vir energije
Fotovoltaika danes predstavlja eno izmed najhitreje rastočih tehnologij v svetu. Zaradi hitre rasti industrije pada tudi cena modulov. Krivulja učenja (angl. learning curve) fotovoltaike od leta 1976 do danes znaša 23,9%, v zadnjih desetih letih celo 40%. Krivulja učenja pove, koliko pade cena izdelka če se proizvodnja podvoji.
Vir: ITRPV Roadmap, 2021
Poleg cene modulov so se pocenile tudi druge komponente. V desetih letih (2006-2016) je cena sončnih elektrarn v Nemčiji padla za 70 %. Podobne trende smo opazili tudi v Sloveniji. Če je bila cena manjših sončnih elektrarn v Sloveniji pred letom 2010 več kot 3,5 €/W, je danes okoli 1,0 €/W. Cena proizvedene kWh električne energije iz sončnih elektrarn je danes že nižja od cene električne energije za gospodinjstva, ne samo v državah z visokim sončnim obsevanjem temveč tudi v srednji Evropi. V Sloveniji je bila leta 2020 cena električne energije iz sončnih elektrarn nekaj nad 10 c€/kWh, oziroma blizu stroška električne energije za gospodinjsta (skupaj z dajatvami). Ob visoki rasti cene električne energije v letu 2022, ko njena cena brez dajatev dosega že tudi 15 c€/kWh, sončna energija postaja konkurenčen vir tudi za industrijo.
V kolikor pogledamo ceno električne energije velikih sončnih elektrarn in jih primerjamo z drugimi viri energije lahko opazimo, da je fotovoltaika ena izmed najcenejših, če že ni celo najcenejši vri električne energije.
| Power Plant Type |
Cost (LCOE) |
|---|---|
| Coal with CCS | $0.12-0.13 |
| CC Natural Gas | $0.043 |
| CC with CCS | $0.075 |
| Nuclear | $0.093 |
| Wind onshore | $0.037 |
| Wind offshore | $0.106 |
| Solar PV – large systems | $0.038 |
| Solar Thermal | $0.165 |
| Geothermal | $0.037 |
| Biomass | $0.092 |
| Hydro | $0.039 |
US DOE Annual Energy Outlook 2019, http://www.renewable-energysources.com/
Fotovoltaika je čist vir energije
Fotonapetostni moduli ne predstavljajo nevarnosti za zdravje. Kristalno-silicijevi moduli so večinoma zgrajeni iz silicija, povezavepa so narejene iz srebra. Edino tankoplastni moduli (CdTe) vsebujejo kadmij, ki pa je vezan v spojino in v zelomajhnih količinah ter se med obratovanjem ne more sproščati.
Prav tako fotonapetostni modulo oziroma sončne elektrarne med delovanjem ne oddajajo elektromagnetnih valov (ne sevajo v okolico) saj proizvajajo enosmerni električen tok.
Seveda pri proizvodnji v ozračje spustijo določeno količino toplogrednih plinov, predvsem, če v proizvodnji niso uporabljeni OVE. V letu 2006 (glej sliko) so fotonapetostni moduli v zrak spustili okoli 30 gCO2-eq/kWh. Nižje izpuste so imele le veterne elektrarne in evropske jedrske elektrarne.
E. Alsema et al., 21 EU-PVSEC, Dresden, 2006
Danes so se izpusti še precej znižali. Če je bilo za čiščenje 1 kg silicija leta 2000 potrebnih 200 kWh električne energije, jo je danes potrebnih le še 40-45 kWh (C. Balif, PEARL-PV conference 2022). Poleg energetsko manj potratnega čiščenja silicija se je izboljšal tudi izplen rezanja silicijevega ingota v rezine. Današnji način rezanja z diamantnimi žicami omogočaja 60% boljši izkoristek ingota kot pred 10 leti. K zmanjšanju izpustov so prispevali tudi višji izkoristki sončnih celic, boljše zbiranje proizvedene energije (manjše izgube) na trakastih vodnikih in nenazadnje rezanje sončnih clic na polovice, s čimer se je zmanjšal električni tok skozi vodnike in posledično Joulove izgube.
Sončne elektrarne imajo nizko energijsko vračilno dobo
Energijska vračilna doba sončnih elektrarn v povprečju znaša malo več kot enoleto (1-1,5 let), kar pomeni da sončna elektrarna v enem letu proizvede enako količino električne energije, kot smo jo porabili za njeno proizvodnjo. V izračun je vključen celoten sistem od osnovnih surovin do montaže.
PV Report, Fraunhofer ISE, 2021
Na zgornji sliki je prikazana energijska vračilna doba po posameznih deli (proizvodnja modulov po posameznih komponentah, ostalih komponent, kot so razsmernik, kabli in konstrukcija (angl. Balance-of-System) in transporta). Leva stran prikazuje primer proizvodnje v Evropi, desna slika pa v primeru proizvodnje na Kitajskem, kjer so izpusti višji.
Reciklaža modulov in celotne sončne elektrarne
Fotovoltaika je mlada tehnološka panoga, zato je povprečna starost sončnih elektrarn manjša od 10 let, kar pomeni, da je odpadnega materiala relativno malo. Reciklaža danes v večini primerov ekonomsko še ni upravičena. Odpadni moduli se zato zbirajo v skladiščih, kjer čakajo na razgradnjo in predelavo.
PV moduli so večinoma sestavljeni iz stekla, sončnih celic (silicij, srebro...), zadnje folije (teflon...), enkapsulanta (EVA, termo plastika...) in aluminijastega okvirja. Vse materiale se da reciklirati. Postopki so razviti in preizkušeni na pilotnih linijah. Večjih obratov pa zaradi majhne količine še ni.
Velika večina proizvajalcev modulov je vključena v sistem zbiranja odpadnih modulov (npr. PVcycle), tako da je zbiranje odpadnih modulov že zagotovljeno in plačano ob nakupu modula. V Sloveniji sta dve točki zbiranja modulov PVCycle in sice pri podjetju Bisol d.o.o. in Plan-net d.o.o.
Požarna varnost sončnih elektrarn
PV moduli so v osnovi sestavljeni iz negorljivih materialov zato sami po sebi požarno niso nevarni. Požarno nevarnost lahko predstavlja celoten sistem oziroma sončna elektrarna pri kateri so je več modulov vezanih zaporedno. Trenutna najvišja sistemska napetost je 1000 V kar lahko v primeru poškodb predstavlja potencialno nevarnost za nastanek obloka in posledično požara. Sončne leektrarne moraj zato biti napeščene v skladu s smernicami o požarni varnosti in ne smejo bistveno premeniti požarno varnost objekta. Za zagotavljanje požarne varnosti je potrebna kvalitetna in strokovna montaža sončne elektrarne.
Kvalitetno postavljena in redno vzdrževana sončna elektrarna ne predstavlja neposredne požarne nevarnosti.