Filozofia pojęć technicznych (108). Fotoogniwo


15-07-2017 14:41:35

W myśleniu o energetyce, które bazuje tylko na takich pojęciach jak sprawność czy efektywność przetwarzania energii można wyróżnić dwa kierunki: optymistyczny i realistyczny. Optymistyczny głosi, że postęp techniki musi nas prowadzić do takiej intensyfikacji przetwarzania energii, która zapewni niezakłócony rozwój cywilizacji przy zrównoważonym wykorzystaniu zasobów. Wyrazem tego myślenia jest energetyka jądrowa; trudno zaprzeczyć, że oszczędza zasoby, jeżeli zużycie paliwa w jednej EJ liczy się w kilogramach rocznie. W tym nurcie lokują się też nadzieje na nowe źródła, takie jak zimna fuzja itp.

Kierunek realistyczny reprezentują ci, którzy analizują np. efektywność energetyki solarnej. Jeżeli najlepsze panele fotowoltaiczne dostępne obecnie na rynku pozwalają uzyskać ok.200 W/m2 powierzchni panelu, to przy prostym rachunku wychodzi, że aby otrzymać moc zbliżoną do mocy Bełchatowa (ok. 5500 MW) należałoby pokryć panelami 27,5 km2, czyli prawie tyle, ile liczy powierzchnia całego miasta Bełchatów. Cena 1m2 panelu polikrystalicznego o najwyższej wydajności wynosi średnio ok. 1 tys. zł (samego panelu, bez urządzeń), a więc elektrownia solarna o mocy Bełchatowa kosztowałaby co najmniej ok. 27,5 mld zł. Jak już liczymy, to doliczmy do tego koszt dzierżawy gruntu i eksploatacji urządzeń, napraw itd. Musimy też uwzględnić koszt niestabilności wytwarzania ( bardzo zmienne natężenie oświetlenia w ciągu roku i doby, które trzeba złagodzić jakimiś urządzeniami buforowymi czy też magazynami energii).

Krótko mówiąc fotoogniwo teoretycznie nie ma sensu, nawet jeśli skorzystamy z najnowszych osiągnięć (udało się ostatnio dojść do sprawności ogniw prawie 50%). Ale praktycznie jednak sens ma, bo przecież nikt nie chce opierać państwowego systemu energetycznego na fotowoltaice. Jej kapitalna zaleta to lokalność; może służyć każdemu gospodarstwu domowemu niezależnie i niewielkim kosztem, bo panelami mogą być całe dachy. Sens ten pogłębia fakt, że ciągle najwięcej energii pierwotnej (ponad 30%) zużywają gospodarstwa domowe. Oczywiście zużywają głównie ciepło i to jest problem, bo jeden piec akumulacyjny dla domu ma moc 2–7 kW, czyli wymagałby 10-35 m2  paneli, które mogą być dwufunkcyjne, tzn. zaopatrzone w wodne kolektory korzystające ze słonecznego promieniowania cieplnego. Koszty tu się mnożą, co wyraźnie widać w państwach- liderach energii odnawialnej, ciągle dopłacających do tego interesu. Jeśli dalej pójdziemy w kierunku realistycznego myślenia z inspiracji fotowoltaiki, to musimy dojść do wniosku, że problem energii leży po stronie zużycia, a nie produkcji. Mimo, że w Polsce po 1989 r. nastąpiła pod tym względem znaczna poprawa, nadal zużywamy o prawie 20% energii na jednostkę  PKB więcej niż średnia unijna, a od państw najwyżej rozwiniętych dzieli nas cała epoka. To zużycie energii pierwotnej można zmniejszyć dwoma czynnikami: przejmowaniem coraz większej części zużycia przez energię odnawialną, głównie fotowoltaiczną oraz stosowaniem coraz sprawniejszych odbiorników energii i zabezpieczeń przed jej stratami. Współistnienie tych dwóch tendencji oznacza niejako nowy paradygmat energetyki, w którym założeniem nie jest ciągłe podnoszenie mocy dyspozycyjnej, rozbudowa systemu jako jednej sieci z ogromnymi stratami na przesyle oraz wzmacnianie kompleksu paliwowo-energetycznego jako najsilniejszej grupy interesów.

Na razie panuje paradygmat stary, w wyniku czego padają kolejne rekordy zapotrzebowania na moc (7 lutego 2012 r. – 26,2 GW). Nowy paradygmat nie neguje konieczności zwiększania wytwarzania energii elektrycznej. Natomiast kwestionuje priorytet zwiększania mocy systemu. W daleko idącym skrócie można powiedzieć, że technicznie oznacza to odchodzenie od energii masy na rzecz energii powierzchni. Wszystkie generatory poza energią odnawialną wykorzystują energię (chemiczną, jądrową, kinetyczną)„upchaną” w jakiejś masie. Generator fotowoltaiczny uzależnia wydatek energetyczny od wielkości powierzchni. Różnica polega na tym, że zużywanej masy energetycznej nie da się zwiększać w nieskończoność, a powierzchnię – owszem. Łączna powierzchnia liści dużego dębu sięga kilku tysięcy m2, a są drzewa o powierzchni liści zbliżonej do boiska piłkarskiego. Przyszłość zatem należy do energetyki „powierzchniowej” na Saharze lub w przestrzeni kosmicznej, a jej reprezentantem dziś jest fotoogniwo.

Zygmunt Jazukiewicz

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl