3 maja 2022

Tradycyjna fotowoltaika wkrótce do muzeum? Panele słoneczne w fasadach, chodnikach, szybach budynków. A budowa domu… jak budowa elektrowni

Tradycyjna fotowoltaika wkrótce do muzeum? Panele słoneczne w fasadach, chodnikach, szybach budynków. A budowa domu… jak budowa elektrowni

Mimo zmian modelu rozliczeń prosumentów, polski sektor fotowoltaiczny w dalszym ciągu będzie się rozwijał. Wzrośnie liczba wielkoskalowych instalacji fotowoltaicznych. A wśród nich coraz częściej będą pojawiać się elektrownie słoneczne oparte o moduły BIPV. Co to jest fotowoltaika zintegrowana z budownictwem? I czy może być hitem najbliższych lat?

Według danych Agencji Rynku Energii moc fotowoltaiki zainstalowanej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE) na koniec grudnia 2021 r. wyniosła ponad 7500 MW. Liczba przyłączeń dynamicznie rosła szczególnie po tym, gdy ogłoszono zmiany systemu rozliczeń prosumentów. Nowe zasady weszły w życie od 1 kwietnia tego roku i polegają na net-billingu – prosumenci jednocześnie będą sprzedawać nadwyżki energii do sieci po określonej cenie i płacić za pobraną energię jak pozostali odbiorcy. Więcej na ten temat w tym artykule.

Zobacz również:

Nowy system wzbudza mnóstwo negatywnych emocji (jako mniej korzystny od poprzedniego), ale Polska nie jest w tym względzie samotną wyspą – z net-billingu korzystają we Włoszech czy Portugalii. Również pozostałe państwa europejskie nie traktują dotychczas stosowanego w Polsce net-meteringu jako docelowego mechanizmu rozliczeń prosumentów – mowa tu m.in. o Wielkiej Brytanii oraz Finlandii.

Sporo analiz eksperckich wskazuje na to, że nie taki diabeł straszny, jak go malują i przy odpowiednim doborze instalacji nowy mechanizm rozliczania poboru i odsprzedaży prądu ze słońca nadal może być opłacalny, tym bardziej biorąc pod uwagę rosnące ceny energii.

Jaka przyszłość fotowoltaiki? Rozliczenia po nowemu

Fala zmian nie powinna się odbić na dalszym rozwoju branży fotowoltaicznej. Prognozy Instytutu Energetyki Odnawialnej wskazują, że do 2030 r. moc fotowoltaiki zainstalowana w polskim systemie energetycznym (KSE) może przekroczyć nawet 25 000 MW. To stanowi pokaźną ilość, biorąc pod uwagę, że obecna całkowita moc zainstalowana w polskim systemie elektroenergetycznym wynosi około 56 000 MW.

Przewiduje się jednak, że na tak duży przyrost szczególny wpływ będą miały głównie wielkoskalowe instalacje fotowoltaiczne, znacznie przekraczające 50 kW – ich, w odróżnieniu od mikroinstalacji, które zakładają sobie Polacy na dachach swoich domów, nadchodzące zmiany nie dotyczą.

Źródło: Instytut Energetyki Odnawialnej

Fotowoltaika to nie tylko tradycyjne moduły krzemowe montowane na dachu lub gruncie. Rynek w coraz to większym stopniu zaczynają podbijać tzw. moduły BIPV (Building Integrated Photovoltaics). Stanowią one nie tylko źródło wytwarzania energii, ale także substytut tradycyjnych materiałów budowlanych.

Mowa tutaj m.in. o żaluzjach, dachówkach, chodnikach, fasadach, a nawet szybach fotowoltaicznych opartych o technologie kwantowe. Włączanie ich do sieci odbywa się, podobnie jak w przypadku tradycyjnej fotowoltaiki, poprzez inwertery o odpowiednio dobranej charakterystyce prądowo-napięciowej.

Źródło: Opracowanie własne

Być może w niedalekiej przyszłości, mówiąc o elektrowniach słonecznych, nie będziemy jedynie wyobrażać sobie wielkopowierzchniowych farm fotowoltaicznych czy tradycyjnych paneli PV. W przestrzeni miejskiej coraz częściej będą pojawiały się moduły BIPV stanowiące niemal niezauważalny, aktywny energetycznie materiał architektoniczny. Kilka dni temu widziałem na blogu Macieja Kaweckiego przykład fotowoltaicznego… chodnika. W zasadzie służy do chodzenia, ale jest też elektrownią, ścieżką solarną.

Źródło: International Energy Agency, Global BIPV market perspective 

Fotowoltaika zintegrowana: czym wyróżniają się moduły BIPV?

Jednym ze składowych elementów wpływających na wysokość cen energii jest stale wzrastający popyt. Zwiększające się zapotrzebowanie na moc potwierdzają kolejno odnotowywane rekordy (zima: 12.02.2021 r. – 27 617 MW, lato: 15.07.2021 r. – 24 533 MW). W grudniu 2021 r. Komisja Europejska wskazała, że budynki są największym pojedynczym konsumentem energii w Europie i zużywają 40% całkowitego wolumenu produkcyjnego (generując jednocześnie 36% emisji gazów cieplarnianych). To właśnie zimowe zapotrzebowanie na ciepło i letni popyt na chłód w dużym stopniu rzutują na szczytowe pobory energii.

Źródło: European Comission, Making our homes and buildings fit for a greener future

Tradycyjne moduły PV montowane są wyłącznie w celu wytwarzania energii elektrycznej. Natomiast odpowiednio dobrana fotowoltaika zintegrowana z budownictwem, absorbując promienie słoneczne, wytwarza energię i dodatkowo umożliwia ograniczenie nadmiernego przepływu światła i ciepła. Wpływa w ten sposób na zwiększenie poziomu efektywności energetycznej obiektu.

Należy jednak pamiętać, że wpływ BIPV na zużycie energii w budynku jest determinowany przez kompromis między wydajnością oświetlenia, wydajnością cieplną a sprawnością wytwarzania energii elektrycznej. Zatem ważne jest, by na etapie projektowania instalacji szczegółowo określić oczekiwane parametry elektro-termiczno-optyczne.

Zwykle fotowoltaika zintegrowana, czyli moduły BIPV wychodzące na południe, wykazuje największy potencjał wytwarzania energii elektrycznej i zmniejszenia obciążenia chłodniczego, podczas gdy te wychodzące na wschód oszczędzają największą ilość energii oświetleniowej rocznie.

Komu opłaci się inwestowanie w BIPV?

Obecnie tego rodzaju instalacje kierowane są głównie do właścicieli dużych budynków, najczęściej o wysokim stopniu przeszkleń. Jednak nie jest wykluczone, że wraz z rozwojem technologicznym (szczególnie w aspekcie zwiększenia sprawności konwersji ogniw PV) potencjał technologii BIPV będzie mógł zostać z powodzeniem wykorzystany również w mikroinstalacjach montowanych w budownictwie jednorodzinnym.

Opłacalność inwestycji dla każdego pojedynczego przypadku powinna zostać określana indywidualnie. Wiele zależy od wielkości instalacji, rodzaju zastosowanej technologii i ogniw PV, a także profilu zapotrzebowania na energię, autokonsumpcji, cen energii, poziomu nasłonecznienia i innych czynników.

Sprawność energetyczna modułów BIPV – np. parametry dostępnych na rynku żaluzji (zbudowanych z ogniw krzemowych) montowanych na fasadach – kształtuje się na porównywalnym poziomie jak w przypadku stosowania tradycyjnej fotowoltaiki.

W odpowiednio dobranych warunkach urządzenia te mogą zatem produkować wolumen energii elektrycznej zbliżony do tego uzyskanego poprzez klasyczne instalacje PV na gruncie czy dachu. Natomiast ich dodatkowe walory umożliwiają utrzymanie chłodu i ograniczenie użycia klimatyzacji – co w tym przypadku dodatkowo obniża zużycie energii nawet o około 30%.

Przyjmując, że na każde 10 m2 powierzchni powinniśmy planować 1 kW mocy chłodniczej urządzenia, dla modelowego obiektu o powierzchni 350 m2 należałoby zainstalować 35 kW takiej mocy, a biorąc pod uwagę, że nowoczesne klimatyzatory rzadko pracują na maksymalnych obrotach, a średni pobór energii jest trzykrotnie mniejszy niż moc chłodnicza klimatyzacji – łącznie daje to zapotrzebowanie na energię elektryczną na poziomie około 10 kW.

W skali miesiąca (60 godzin pracy) i przy cenie energii 0,70 zł za 1 kWh – daje to wynik w wysokości 600 kWh i 420 zł. A po odjęciu wolumenu energii, oszczędzonego dzięki oporowi cieplnemu, BIPV może przynieść około 120 zł oszczędności – nie wliczając w to jeszcze zysków wynikających z autokonsumpcji energii wytworzonej ze słońca (zapotrzebowanie na chłód jest wysokie wtedy, gdy najmocniej świeci słońce i produkcja z ogniw PV jest potencjalnie najwyższa).

Poziom „zysków” energetycznych generowanych przez materiały budowlane PV zależy od tzw. współczynnika pokrycia modułów fotowoltaicznych BIPV – niestety w przypadku materiałów mających stanowić bezpośredni substytut klasycznych przeszkleń, u których wymagane jest zachowanie odpowiedniego poziomu przezierności, jest on zwykle ograniczony, co obniża całkowitą produkcję energii elektrycznej i zmniejsza opór ciepła docierającego do wnętrza budynku.

Fotowoltaika zintegrowana: jak zmieni się branża BIPV?

Obecnie fotowoltaika wchodzi w erę nanomateriałów – stosując kropki kwantowe, już dziś możliwe jest wytwarzanie energii elektrycznej poprzez w pełni transparentne szyby fotowoltaiczne, które działają jak filtr, przepuszczając promieniowanie świetlne w długości widzialnej i pochłaniając niekorzystne promieniowanie ultrafioletowe oraz podczerwień. Aktualnie sprawność energetyczna takich instalacji sięga około 30 W/m2, jednak w perspektywie kilku lat badacze liczą na ponad dwukrotny wzrost.

Wydaje się zatem, że jesteśmy dopiero na początkowym etapie inwestowania w technologie BIPV, jednak z pewnością popyt na tego rodzaju instalacje będzie się zwiększał. Tym bardziej, że energia słoneczna nie tylko daje nam większą niezależność, ale może także odegrać znaczącą rolę w spowalnianiu zmian klimatu.

Według World Energy Council promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi w ciągu jednego roku stanowi około 3 400 000 EJ, co znacznie przewyższa światowe zapotrzebowanie na energię pierwotną, które w 2019 r. (przed pandemią) wyniosło 583,9 EJ.

zdjęcie tytułowe: MichelYeoMan/Pixabay

Subscribe
Powiadom o
27 komentarzy
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
Zobacz wszystkie komentarze
Rafał
6 miesięcy temu

„Nowe zasady wchodzą w życie od 1 kwietnia tego roku”

Weszły w życie.

krzysztof
6 miesięcy temu

wszystko ładnie i pieknie tylko te wszystkie mikro instalacje w domach, chodnikach, żaluzjach i ceglach nie rozwiazuja podstawowego problemu fotowoltaiki: produkuja tylko wtedy gdy swieci slonce a paradoksalnie wtedy energii potrzebujemy mniej. Dlatego mozemy wszystkie choniki zrobic z tych ogniw ale to i tak nic nie da bo w sloneczne sni bedziemy mieli az nadto energii a w nocy i w dni pochmurne i tak beda musialy pracowac elektrownie…sciezka do nikad… podobnmie jak i elektryki, tak tu zachwalane: https://wgospodarce.pl/informacje/111022-ue-wlasnie-dobila-elektromobilnosc-oficjalnie-diesel-jest-eko i nagle sie okazuje,ze eko bajanie o autach elektrycznych ma niewiel wspolnego z rzeczywistoscia…a ekodebile placa za elektryka o polowe wiecej… Czytaj więcej »

Zbyszek
6 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

„produkuja tylko wtedy gdy swieci slonce a paradoksalnie wtedy energii potrzebujemy mniej”

Bzdura. Energochłonny przemysł, tramwaje, biura (komputery, klimatyzacja), sklepy – to jest skorelowane z biologicznym cyklem życia człowieka. Najwięcej energii potrzebujemy za dnia. W nocy się zazwyczaj śpi (sprawdzić czy nie sowa).

Najpierw się dokształć a potem nauczaj…

Last edited 6 miesięcy temu by Zbyszek
krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Zbyszek

tak tak bo okolo 17 gdy ludzie wracaja ze szkol i pracy to nie wlaczaja wszystkich sprzetow domowych, komunikacja nie dziala, centra handlowe sa zamkniete, fabryki nie pracuja na 2 i 3 zmiane…zreszta poczytaj sobie kiedy jest najwieksze zuzycie energii w Polsce: w zimie a kiedy panele prawie nic nie produkuja a nie w srodku lata…
takze poczytaj troche, pomysl a potem sie wypowiadaj…

Zbyszek
6 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

PISowski edukator się znalazł – które fabryki w Polsce pracują na nocną zmianę?
Jakbym czytał Twoje źródła to bym w zimie w sandałach chodził.

To już kolejna notka o OZE, lub pompach ciepła (rosnące w tempie dwucyfrowym) a Ty dalej swoje jakie to zło. Dorzuć węgla do pieca, wszystkim się poprawi.

krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Zbyszek

zabraklo argumentow? wedlug Twojej logiki komunikaxcja miejska nie jezdzi po zmroku, nie pracuja wtedy centra handlowe ani fabryki…dobre…
w przeciwienstwie do Ciebie troche mysle i zauwazam,ze kolejna ilosc pradu w poludnie latem nie uzdrowi systemu bo w XXI wieku potrzebujemy energii caly rok przez cala dobe a nie wiosna i latem w dni sloneczne…
pompy moga rosnac bo sa doplaty ale nie zmienia to faktu,ze one potrzebuja pradu zima, wieczorem i noca gdy fotowoltaika produkuje zero pradu, czyli ekologiczne pompy napedzamy de facto weglem i to sa fakty

Zbyszek
6 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

Ciebie się nie da przekonać, jesteś po prostu smutnym trollem.

Teza, że więcej prądu potrzebujemy po zmroku, niż w dzień jest bzdurna i generalnie na tym dyskusję zakończmy. Możemy do niej wrócić gdy udowodnisz, że cykl biologiczny człowieka się zmienił na tyle że zaczeliśmy żyć jak sowy.

Nie oznacza to, że w nocy nie potrzeba prądu – oznacza to tylko że potrzebujemy o wiele mniej. Zakumałeś?

krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Zbyszek

ja nie twierdze,ze wiecej pradu potrzebujemy po zmroku, tylko,ze fotowoltaika najwiecej pradu daje tak od 7 rano do 16-17 godziny a potem nie daje nic albo bardzo malo a wlasnie wtedy wszyscy wracaja z pracy i szkol i zuzywaja mnostwo energi…zobacz kiedy jest najlepsza ogladalnosc telewizji, to gdzies pasmo od 18 do 22 a wtedy fotowoltaika produkuje kolo zera…no i dochodza dni pochmurne oraz miesiace od pazdziernika do lutego gdy nawet w dzien fotowoltaika prawie nic nie produkuje…to sa fakty natomaist ludzie potzrebuja energii w sposob ciagly, o pompach juz pisalem, wiec chyba rozumiesz,ze kiedy grzeja Twoj dom zima to… Czytaj więcej »

krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Zbyszek

Bzdura. Energochłonny przemysł, tramwaje, biura (komputery, klimatyzacja), sklepy – to jest skorelowane z biologicznym cyklem życia człowieka. Najwięcej energii potrzebujemy za dnia. W nocy się zazwyczaj śpi (sprawdzić czy nie sowa)
tak bylo gdzies do czasow wynalezieneia elektrycznosci…dzisaj nikt nie idzie spac o 17 zima bo jets ciemno i nie kazdy wstaje o 4 rano latem bo slonce juz wschodzi…wiec bredzisz strasznie

Admin
6 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

Bez jaj, nie widziałem w mieście korków o 2. w nocy. A o 14.00 za dnia się zdarzają. Więc korelacja jest. Nigdy nie jest 100-procentowa, ale miasto generalnie żyje za dnia, chyba że jest Barceloną, wtedy żyje przez 24h

krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Maciej Samcik

no o 2 w nocy korkow nie ma to fakt, ale od 16 do 19 sa jak najbardziej a przeciez jesienia i zima o tej porze fotowoltaika nie produkuje nic…sklepy tez sa czyne do 23 wiec do tej godziny zuzywaja mnostwo energii, komunikacja tez dziala normalnie do okolo polnocy a dopiero potem sa kursy nocne…rano maisto budzi sie kolo 4.30… wiec gadanie,ze jest korelacja miedzy zyciem czlowieka a sloncem to slaba jest…bo by oznaczala,ze jesienia i zima nasza aktywnosc konczy sie kolo 16 godziny

Admin
6 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

Kurczę, jest 16.47, słoneczko świeci, fotowoltaika daje pełną parą. Proszę czasem wyjść z jaskini 🙂

Krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Maciej Samcik

Tak, zwlaszcza zima…

Admin
6 miesięcy temu
Reply to  Krzysztof

A przecież przez cały rok jest zima…

Krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Maciej Samcik

No nie jest.. I dlatego fotowoltaika ma ograniczony sens bo dziala tylko przez czesc roku i to w dzien a prad porzebujemu caly rok i w dzien i w nocy

Admin
6 miesięcy temu
Reply to  Krzysztof

W dzień potrzebujemy więcej. Wtedy świeci i wieje

krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Maciej Samcik

no ale nie przez caly rok…a jesienia i zima to prawie nic nie daja panele…i to jets problem

Admin
6 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

Aha. Tylko węgiel i ropa mają sens. Rozumiem, koniec rozmowy.
PS. Prawdziwym problemem to są są Pana koledzy i pracodawcy z PiS:
https://www.rp.pl/budzet-i-podatki/art19371351-stracone-miliardy-z-uprawnien-do-emisji-co2-mialy-isc-na-transformacje
Nie oczekuję komentarza, a nawet go nie dopuszczę, bo wiem, że Panu niezręcznie komentować i chcę Pana uwolnić od tej niezręczności 🙂

Adzik
6 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

Akurat w południe potrzebujemy dużo energii a np. powietrzne pompy ciepła mają największą sprawność o tej porze bo równocześnie jest to okres dnia gdy jest najcieplej. Z drugiej strony klimatyzatory (do chłodzenia) też najwięcej pracy mają w południe 🙂

krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Adzik

tylko,ze pompy powietrzne generalnei maja dzialac zima, gdy energii z paneli prawie nie ma…

Zbyszek
6 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

zaskoczę Cię – pompy ciepła mają działać wiosną, latem, jesienią i zimą (podgrzewanie ciepłej wody użytkowej).
działają również w trybie ogrzewania w okresie zazwyczaj późna jesien – wczesna wiosna
oraz działają latem na upałach, ponieważ posiadają tryb chłodzenia (odrócony bieg).

Ciekawe jest to Twoje internetowe oratorstwo. Nie posiadasz ani fotowoltaiki ani pompy ciepła – a masz strasznie dużo do powiedzenia o tym (najczęściej rzeczy nie mające związku z rzeczywistością).

krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Zbyszek

oczywiscie,ze moga dzialac caly rak, ale zdecydowana wiekszosc eergii zuzywaja zima na ogrzewanie a nie latem na ogrzewanei wody a fotowoltaika zima nie produkuje prawie nic i tu jest problem. .Wiec zobacz sobie jakie ma zima zuzycie pompa ciepla i ile w takim lutym produkuja panele…okaze sie,ze grubo ponad 90% pradu do pompy pochodzi z innych zrodel…i nie ma tu znaczenia,ze latem ten prad wyprodukujesz,w sloneczny dzien bo zuzywasz go zima a nie w ;lipcu

Gaweł
6 miesięcy temu

Dlaczego nie ma takiego parcia na zaopatrzenie w wodę z własnej studni, własnoręczny wyrób mebli, albo samodzielny wypiek chleba? Czyżby produkcja jednostkowa była… nieopłacalna?

Przemo
6 miesięcy temu
Reply to  Gaweł

Jak ktoś ma poukładany system to domowy chlebek jest jak najbardziej opłacalny.
Z meblami trochę gorzej, bo trzeba mieć sprzętu za dziesiątki tysięcy i wiedzę.
Woda to inny temat, generalnie z przydatnością do spożycia bywa różnie, ale do podlewania jak najbardziej.

Ddd
6 miesięcy temu

„chodnikach” no proszę Was. Tyle razy już przeliczano drogi solarne, chodniki solarne i wychodziło, że to nie ma kompletnie sensu (brud, na płasko, koszty, nikła sprawność). Przykład – https://www.youtube.com/watch?v=RIiiGReUZ3A

krzysztof
6 miesięcy temu
Reply to  Ddd

ale ekodebile tego nie rozumieja…beda swoje chore idee realizopwac wbrew kosztom, logice i de facto srodowisku…

Wieszacz pisiakow
3 miesięcy temu
Reply to  krzysztof

Nie debile tylko trolle Putina jak pan redaktor co volta od wata nie odróżnia.

Subiektywny newsletter

Bądźmy w kontakcie! Zapisz się na newsletter, a raz na jakiś czas wyślę ci powiadomienie o najważniejszych tematach dla twojego portfela. Otrzymasz też zestaw pożytecznych e-booków. Dla subskrybentów newslettera przygotowuję też specjalne wydarzenia (np. webinaria) oraz rankingi. Nie pożałujesz!