SŁOŃCE ZASILA NASZE OBIEKTY PUBLICZNE – JAK DZIAŁA FOTOWOLTAIKA W NASZEJ GMINIE?

SŁOŃCE ZASILA NASZE OBIEKTY PUBLICZNE – JAK DZIAŁA FOTOWOLTAIKA W NASZEJ GMINIE?

Artykuł edukacyjny nr 1 z serii o odnawialnych źródłach energii (OZE). Publikacja w ramach projektu „Budowa instalacji fotowoltaicznych wraz z magazynami energii w Gminie Kochanowice”, nr FESL.10.06-IZ.01-08AC/23-006, współfinansowanego z Funduszy Europejskich.

Patrząc na dachy szkół, przedszkoli, biblioteki czy remiz w naszej gminie, coraz częściej można zauważyć ciemne, błyszczące moduły. To nie ozdoba i nie nowy dach — to małe elektrownie, które każdego dnia zamieniają światło słoneczne na prąd zasílający nasze obiekty publiczne. Skąd bierze się energia ze słońca i dlaczego właśnie fotowoltaika trafiła do Kochanowic? Zapraszamy do lektury.

ZJAWISKO SPRZED PRAWIE 200 LAT

Fotowoltaika (w skrócie: PV, od angielskiego photovoltaics) to technologia zamiany światła słonecznego bezpośrednio na energię elektryczną. Jej podstawą jest zjawisko fotowoltaiczne, które w 1839 roku odkrył francuski fizyk Edmond Becquerel. Miał wtedy zaledwie 19 lat, a jego obserwacja zapoczątkowała drogę do dzisiejszych paneli słonecznych.

Jak to działa? Wbrew pozorom nie jest to skomplikowane:

1. Światło niesie energię. Na panel fotowoltaiczny nieprzerwanie padają fotony — najmniejsze „porcje” światła.
2. Fotony wybijają elektrony. Panel jest zbudowany z krzemu — półprzewodnika, czyli materiału, który w określonych warunkach przewodzi prąd. Gdy foton trafia w atom krzemu, wybija z niego elektron.
3. Elektrony płyną w jedną stronę. Specjalna warstwa w panelu działa jak jednostronna bramka: przepuszcza poruszone elektrony tylko w jednym kierunku. Ten uporządkowany ruch elektronów to właśnie prąd elektryczny.

Cały proces nie wymaga paliwa, ruchomych części ani spalania czegokolwiek. Jedynym „surowcem” jest światło — a to pada na naszą gminę za darmo.

OD OGNIWA DO ELEKTROWNI NA DACHU

Pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne ma zaledwie pół volta napięcia i moc rzędu 1–2 watów — za mało, by zasilić choćby żarówkę. Dlatego ogniwa łączy się szeregowo w moduły (panele), a panele w instalacje. Dopiero wtedy powstaje urządzenie zdolne realnie zasilać budynek.

Typowa instalacja na obiekcie publicznym składa się z kilku elementów:

– Panele fotowoltaiczne — zamieniają światło na prąd stały. Montuje się je na dachu lub gruncie, najlepiej od strony południowej i pod odpowiednim kątem.
– Falownik — serce całego systemu. Panele produkują prąd stały, ale urządzenia w budynku (komputery, oświetlenie, sprzęt kuchenny) potrzebują prądu przemiennego, takiego jakiego mamy w gniazdkach. Falownik dokonuje tej zamiany.
– Zabezpieczenia i okablowanie — pilnują bezpieczeństwa przepływu energii.
– Licznik — mierzy, ile energii budynek wyprodukował, a ile pobrał z sieci.

W naszym projekcie dochodzi jeszcze jeden, kluczowy element: magazyn energii. Nadwyżka prądu wyprodukowana w słoneczny dzień nie marnuje się i nie jest oddawana do sieci, tylko trafia do baterii — by wieczorem lub w pochmurny dzień zasilić sale gimnastyczne, klasy czy oświetlenie. O tym, jak działają magazyny energii, opowiemy szczegółowo w drugim artykule serii.

CZY W POLSCE JEST WYSTARCZAJĄCO DUŻO SŁOŃCA?

To najczęstsze pytanie, jakie słyszą zwolennicy fotowoltaiki. Odpowiedź brzmi: tak. Polska leży w strefie, w której nasłonecznienie wynosi około 1000–1100 kWh na metr kwadratowy rocznie — wystarczająco, by fotowoltaika była opłacalna. Dla porównania: Niemcy, światowy lider instalacji słonecznych, mają nasłonecznienie podobne do naszego.

Praktyczna reguła mówi, że 1 kilowat mocy instalacji (1 kWp) produkuje w Polsce około 1000 kilowatogodzin prądu rocznie. To energia, która wystarczy na przykład na roczne zasilenie kilkudziesięciu komputerów pracujących po kilka godzin dziennie.

Warto też rozwiać dwa mity:

– „Panele nie działają, gdy jest pochmurno.” Działają — potrzebują światła, nie bezchmurnego nieba. W pochmurny dzień produkcja spada, ale nie zatrzymuje się.
– „Zimą fotowoltaika stoi.” Wręcz przeciwnie: panele lubią chłód i pracują wydajniej w chłodne, słoneczne dni. Zimą produkcja jest oczywiście mniejsza niż latem (dni są krótsze, słońce niżej), ale instalacja nie „zasypia”.

FOTOWOLTAIKA W KOCHANOWICACH: 23 DACHY, JEDNA IDEA

W ramach projektu „Budowa instalacji fotowoltaicznych wraz z magazynami energii w Gminie Kochanowice” panele trafią na 23 budynki użyteczności publicznej — szkoły i przedszkola, bibliotekę, dom kultury, remizy ochotniczych straży pożarnych, schronisko w Pawełkach, oczyszczalnię ścieków, przepompownie, budynek wielofunkcyjny czy Urząd Gminy.

Nowe instalacje będą produkować energię elektryczną z odnawialnych źródeł na poziomie 145 111 MWh rocznie. To realny wkład w czystsze powietrze — dokładne efekty ekologiczne projektu policzymy w trzecim artykule serii. Dla regionu, w którym jakość powietrza od lat jest jednym z najważniejszych wyzwań — a Gmina Kochanowice została wskazana jako obszar problemowy pod tym względem — to krok o ogromnym znaczeniu.

Co zyskują mieszkańcy?

– Czystsze powietrze — elektrownia słoneczna nie emituje pyłów, spalin ani dwutlenku węgla.
– Stabilne finanse gminy — obiekty publiczne zużywają mniej energii z sieci, a więc mniej kosztów utrzymania, które przecież pokrywamy wszyscy jako podatnicy.
– Edukację na żywo — dzieci i młodzież będą mogły zobaczyć odnawialne źródła energii w działaniu, a nie tylko w podręczniku.
– Bezpieczeństwo energetyczne — budynki kluczowe dla gminy zyskują własne, niezależne źródło zasilania.

TECHNOLOGIA, KTÓRA PRACUJE DZIESIĘCIOLECIA

Panele fotowoltaiczne należą do najbardziej niezawodnych urządzeń energetycznych, jakie znamy. Producenci udzielają 25-letnich gwarancji, obiecując, że po tym czasie panel nadal będzie pracował z co najmniej 80% pierwotnej sprawności. Najstarsze działające instalacje w Europie przekroczyły już 35 lat pracy — bez wymiany modułów.

Panele sprzedawane w Unii Europejskiej przechodzą rygorystyczne testy: wytrzymują gradobicie (uderzenia kul lodu o średnicy 25 milimetrów z prędkością 23 m/s), obciążenie śniegiem i wiatrem oraz setki cykli zamrażania i nagrzewania od −40 do +85°C. Statystyki z farm fotowoltaicznych pokazują, że burze i grad odpowiadają za mniej niż 1% przypadków spadku mocy modułów.

Instalacja jest przy tym praktycznie bezobsługowa: nie hałasuje, nie dymi, nie wymaga tankowania ani codziennej kontroli. Wystarczy, że słońce wschodzi.

CIEKAWOSTKA NA KONIEC

Krzem, z którego powstają ogniwa fotowoltaiczne, to drugi najpospolitszy pierwiastek w skorupie ziemskiej — zaraz po tlenie. W praktyce oznacza to, że surowiec do produkcji paneli jest niemal nieskończony: to ten sam pierwiastek, z którego zbudowany jest zwykły piasek. Od 1958 roku ogniwa fotowoltaiczne zasiliają także satelity i sondy kosmiczne — technologia, która dziś pracuje na dachu szkoły w Kochanowicach, od prawie 70 lat sprawdza się w najtrudniejszych warunkach, jakie można sobie wyobrazić.

—

Projekt „Budowa instalacji fotowoltaicznych wraz z magazynami energii w Gminie Kochanowice” (nr FESL.10.06-IZ.01-08AC/23-006) jest współfinansowany z Funduszy Europejskich w ramach programu Fundusze Europejskie dla Śląskiego 2021–2027, Działanie 10.06 „Rozwój energetyki rozproszonej opartej o odnawialne źródła energii”.

W kolejnym artykule serii: „Energia pod kontrolą, czyli po co nam magazyny energii?” — opowiemy, jak działa bateria, która pozwala wykorzystać słoneczny dzień także po zmroku.