Energia słoneczna coraz bardziej opłacalna

Energia słoneczna coraz bardziej opłacalna

Dzięki postępującym badaniom w dziedzinie ogniw fotowoltaicznych niedługo koszt energii wytworzonej z wykorzystaniem promieni słońca będzie dla przeciętnego gospodarstwa domowego porównywalny z kosztem energii pozyskiwanej z konwencjonalnych źródeł. Nowe rozwiązania wykorzystujące systemy skupiające światło słoneczne na ogniwach, oparte na układzie luster lub soczewek, powinny przyczynić się do spopularyzowania układów słonecznych jako taniego źródła energii dla gospodarstw domowych.

Pomysł wykorzystania systemów skupiających światło słoneczne dla zredukowania rozmiarów ogniw słonecznych, a co za tym idzie zmniejszenia kosztów produkcji, nie jest nowy. Jednak wzmożone zainteresowanie tego typu rozwiązaniem uwidoczniło się dopiero w zeszłym roku. Ma to związek z rosnącym zapotrzebowaniem na układy solarne i zmniejszającymi się zapasami krzemu.

W zeszłym miesiącu japoński producent podzespołów elektronicznych, koncern Sharp Corporation, zaprezentował nowy system ogniskowania światła za pomocą soczewki Fresnela (podobna do tej używanej w latarniach morskich) na ogniwach słonecznych o sprawności dwukrotnie większej od klasycznych ogniw krzemowych. Z kolei w Stanach Zjednoczonych dwie firmy z Kalifornii prowadzą prace nad nowymi koncentratorami, a przedsiębiorstwo, które wyposażyło łaziki wysłane na Marsa w długowieczne ogniwa fotowoltaiczne sprzedaje obecnie ponad milion ogniw do układów skupiających.

Jak dotychczas największą przeszkodą uniemożliwiającą w pełni opłacalne wykorzystanie energii solarnej jest fakt, że docierające na Ziemię promienie słoneczne są rozproszone, przez co wytworzenie jednego gigawata mocy przy użyciu zwykłych krzemowych ogniw fotowoltaicznych wiąże się z koniecznością budowy instalacji solarnej o powierzchni ogniw rzędu 6,5 km kwadratowych.

Systemy skupiające światło słoneczne pozwoliłyby na wyeliminowanie tej bardzo kosztownej wady układów słonecznych. Z większości wykorzystywanego do tej pory krzemu można byłoby zrezygnować na rzecz plastikowych albo szklanych soczewek, lub metalowych reflektorów. Materiały półprzewodnikowe stanowiłyby jedynie powierzchnię typowego podwórka. Redukcja kosztów związana z tak dużym ograniczeniem wykorzystania materiałów półprzewodnikowych pozwoliłaby na użycie znacznie wydajniejszych ogniw słonecznych. Dzięki temu całkowita powierzchnia elektrowni słonecznej będącej w stanie wytworzyć 1 GW mocy wynosiłaby razem z reflektorami lub soczewkami pomiędzy 3,2 a 4 km kwadratowe.

Podejście to jest odmienne od koncepcji elektrowni słonecznych wykorzystujących energię solarną jako źródło ciepła w procesie termodynamicznym. W elektrowniach tych ciepło pozyskane z światła słonecznego służy do napędzania turbin, albo jest wykorzystywane w silniku Sterlinga.

Analitycy branży energetyki solarnej są zdania, że koszt elektryczności wytworzonej przy użyciu światła słonecznego może być porównywalny z kosztem elektryczności pochodzącej z klasycznych źródeł, jeśli za postępem technologicznym w dziedzinie układów skupiających światło słoneczne pójdzie zwiększenie produkcji odpowiedniego oprzyrządowania, skuteczna sprzedaż i sprawna dystrybucja nowych rozwiązań, i wreszcie usprawnienie instalacji całego systemu.

Idealny system skupiający powinien ogniskować światło słoneczne w jednym punkcie, podążać za ruchem słońca aby utrzymać promienie w obrębie małego ogniwa, oraz móc przechować ciepło powstałe wskutek koncentrowania energii słonecznej od 500 do 700 razy. Dodatkowo taki system powinien być zaprojektowany w ten sposób, aby możliwa była jego produkcja na skalę przemysłową.

Wiele firm nie podjęło wyzwania opracowania takiego układu i skupiło się na ulepszaniu i zmniejszaniu kosztów produkcji klasycznych układów słonecznych opartych na płaskich modułach. Cięcie kosztów w tym przypadku polega głównie na produkowaniu coraz cieńszych modułów, dzięki czemu oszczędza się na półprzewodnikach, albo na wykorzystywaniu tańszych, ale i charakteryzujących się mniejszą sprawnością, materiałów organicznych.

Z kolei pojawiające się na rynku wysokosprawne ogniwa słoneczne zbudowane są z trzech warstw półprzewodników, które pozwalają na efektywną zamianę światła z różnych zakresów widma, dzięki czemu więcej pochłanianej energii solarnej wykorzystywane jest do produkcji elektryczności niż ciepła. Pozwala to na wyeliminowanie głównej wady klasycznych ogniw zbudowanych z krzemu, które wytwarzają więcej ciepła niż elektryczności.

Jednak niektóre przedsiębiorstwa deklarują opracowanie wydajnych układów skupiających, które mogą być produkowane na dużą skalę. Jeden z nich jest zamknięty z ogniwami w jednej obudowie. Produkcja takiego rozwiązania jest możliwa dzięki wykorzystaniu technik produkcji używanych do wytwarzania reflektorów samochodowych.

(au)