Przełamać stereotyp fotowoltaika nie dla nas Autor: dr hab. Ewa KlugmanRadziemska, Politechnika Gdańska ( Czysta Energia czerwiec 08) Świat w 07 r. zrobił wielki krok naprzód w dziedzinie odnawialnych źródeł energii zainwestowano w tym sektorze ponad 100 mld dolarów. Taki postęp nie został nigdy wcześniej odnotowany. W tej sumie 30% stanowią fundusze, które przypadły fotowoltaice. Dodatkowo ponad 10 mln dol. kosztowały nowe linie produkujące ogniwa i moduły PV. Wśród czołowych inwestorów znalazły się kraje:, Chiny, USA,, Japonia i Indie. Tymczasem Polska nie próbuje wykonać Ŝadnego ruchu, aby iść w tym samym kierunku. Dlaczego wciąŝ drepczemy w miejscu? Warto przyjrzeć się sytuacji w innych krajach i przykładom inwestycji, zakończonych wielkim sukcesem, takŝe komercyjnym. Fotowoltaika na świecie Największy odsetek wśród instalacji fotowoltaicznych stanowią te, które są podłączone do sieci energetycznej w 07 r. nastąpił w tej dziedzinie 50procentowy wzrost w stosunku do roku poprzedniego z zainstalowaną mocą 2,7 GW (w 06 r. 1,6 GW). Daje to ok. 7,8 GW instalacji na całym świecie, co pozwala dostarczyć energię elektryczną do 1,5 mln gospodarstw domowych. 11000 10000 9000 8000 7000 MW 6000 5000 4000 3000 00 1000 wszystkie instalacje podłączone do sieci instalacje samodzielne 01995 1997 1999 01 03 05 07 Rys. 1. Instalacje fotowoltaiczne na świecie w latach 199507 1 2 180 140 GW 100 60 PV (sieć) geotermalne biomasa wiatrowe małe elektrownie wodne 0 świat UE kraje rozwijając Chiny USA Indie Japonia Rys. 2. Energia ze źródeł odnawialnych w 06 r. 2
Udział procentowy energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych określany jest w odniesieniu do energii pierwotnej lub produkcji końcowej. Tabela 1 przedstawia udział procentowy energii ze źródeł odnawialnych w wybranych krajach na świecie w 06 r. i załoŝone cele do 25 r. Tab. 1. Udział procentowy energii ze źródeł odnawialnych i załoŝone cele 2 Kraj Energia pierwotna (metoda IEA) * Energia końcowa (metoda EC) Udział (06) Udział docelowy Udział (0506) Udział docelowy Świat Europa Niektóre kraje europejskie Austria Republika Czeska Dania Francja Włochy Łotwa Litwa Holandia Polska Szwecja Wielka Brytania Inne kraje rozwinięte Kanada Japonia Korea Meksyk USA Kraje rozwijające się Argentyna Brazylia Chiny Egipt Indie Indonezja Jordania Kenia Mali Maroko Senegal Afryka Południowa Tajlandia 13% % 4,1% 15% 6% 5,6% 36% 8,8% 2,7% 4,6% 28% 1,7% 16% 3,2% 0,5% 9,4% 4,8% 8,2% 43% 8% 4,2% 31% 3% 1,1% 81% 4,3% 40% 11% 4% 12% w 10 r. 810% w r. 30% w 25 r. 7% w 10 r. 4% w 10 r. 6% w 10 r. 12% w 10 r. 12,1% w 10 r. 5% w 11 r. 15% w 25 r. 10% w 10 r. 15% w 25 r. 8% w 11 r. 18% 8,5% 23% 6,1% 17% 10% 5,8% 5,2% 35% 15% 2,4% 7,2% 8,7% 40% 1,3% % 3,2% 0,6% 9,3% 5,3% % w r. 34% w r. 13% w r. 30% w r. 23% w r. 18% w r. 17% w r. 42% w r. 23% w r. % w r. 49% w r. *W metodologii EUROSTAT wartość energii elektrycznej wyprodukowanej w poszczególnych źródłach energii, wyraŝona w energii pierwotnej, jest obliczana na podstawie współczynnika konwersji dla kaŝdego ze źródeł. Zgodnie z zasadą substytucji ilość energii pierwotnej przypisywana energii elektrycznej wyprodukowanej w źródłach nieopartych o spalanie paliw (jądrowe, geotermalne, wodne, wiatrowe, słoneczne oraz energii fal) jest korygowana w celu odzwierciedlenia ilości energii pochodzącej z paliw kopalnych, koniecznej do wytworzenia takiej samej ilości energii elektrycznej. Źródła te przeliczane są na ich pierwotny odpowiednik za pomocą uniwersalnego współczynnika konwersji, identycznego dla wszystkich źródeł. Najczęściej stosowaną wartością jest 38,5%, co odzwierciedla przeciętną efektywność elektrowni cieplnej. W sposób oczywisty faworyzuje to źródła konwencjonalne i jądrowe, jeśli chodzi o procentowy udział w ogólnym zuŝyciu energii pierwotnej. Źródła takie jak wiatr, woda czy PV są niedoszacowane 3. Szukając przyczyn braku istotnego postępu w ilości instalowanych systemów PV w Polsce, naleŝy przyjrzeć się czynnikom, które zadecydowały o postępie, jaki obserwujemy w krajach, które są dzisiaj liderami na tym polu.
Czynniki stymulujące rozwój PV Istotny wpływ na rozwój instalacji fotowoltaicznych mają: regulacje budowlane, zbiór przepisów dla zielonych budynków, subsydia kapitałowe systemów, wykorzystujących odnawialne źródeł energii, feedintariffs dla zielonej energii. Regulacje budowlane istnieją we wszystkich krajach i są zazwyczaj neutralne w stosunku do instalacji fotowoltaicznych. Dotyczą one głównie bezpieczeństwa i poziomu zabezpieczeń instalacji elektrycznych. Mogą one jednakŝe zawierać wymogi odnośnie instalacji OZE. Na przykład w Hiszpanii większe budynki muszą być wyposaŝone w system PV lub instalację kolektorów słonecznych. Dla porównania: w Niemczech przepisy kładą jedynie nacisk na efektywność termiczną budynków, ale juŝ nie na sprawność generatorów energii i urządzeń elektrycznych. To prowadzi czasami do sytuacji, w której instalacje kolektorowe (na które inwestor moŝe uzyskać dofinansowanie) są planowane zamiast takich, które generują energię elektryczną, jak systemy PV. Specjalne uregulowania dla zielonych budynków funkcjonują obecnie w kilku krajach. Podstawową formą jest dofinansowanie instalacji fotowoltaicznych, co stanowi istotną zachętę do stosowania tych systemów w budownictwie. Na przykład w Wielkiej Brytanii istnieje system minimalnego oprocentowania kredytów dla wsparcia projektów budynków wyposaŝonych w instalacje OZE. Subsydia kapitałowe wspierające fotowoltaikę nie są obecnie tak powszechne, jak to było w przeszłości i zostały w niektórych krajach zastąpione przez taryfy feedin. Wsparcie pienięŝne wciąŝ funkcjonuje w Wielkiej Brytanii poprzez konkurencyjne granty w ramach programu Low Carbon Buildings oraz przez lokalne i regionalne działania w Austrii, Niemczech, Francji i Holandii. We Francji uruchomiono równieŝ system zwolnień z podatku dochodowego dla prywatnych inwestorów. Udoskonalony system taryf feedin funkcjonuje obecnie w Hiszpanii, Niemczech, Grecji i Francji, zapewniając preferencyjną stawkę za zakup energii elektrycznej, wyprodukowanej we wszystkich systemach fotowoltaicznych. Niemieckie prawo The German Renewable Energy Sources Act (EEG) zapewnia taryfy preferencyjne dla instalacji podłączonych do sieci na przestrzeni co najmniej lat. Dzięki tym stawkom inwestycja fotowoltaiczna moŝe się zwrócić w okresie jej eksploatacji z racjonalnym wskaźnikiem rentowności. W niewielkim zakresie system oparty na taryfach feedin funkcjonuje równieŝ w Austrii, ale jest ze względu na budŝet ograniczony do pierwszych kilku aplikujących inwestorów w kaŝdym roku. Tab. 2. Taryfy dla energii produkowanej w instalacjach fotowoltaicznych (08 r.) 3 Kraj/region Rodzaj instalacji Okres [lat] Taryfa [euro/kwh] Włochy Korea Południowa Francja Republika Czeska Austria Ontario (USA) Waszyngton (USA) Kalifornia (USA) Afryka Południowa na dachu > kw BIPV na dachu <100 kw <5 kw komercyjna bud. mieszkaniowe 15 29 15 25 12 8 5 5 0,550 0,556 0,550 0,492 0,463 0,440 0,460 0,292 0,453 0,366 0,382
Mechanizmy promocji OZE w Europie Regionalne i samorządowe strategie planowania, promujące na róŝne sposoby systemy odnawialnych źródeł energii, nie pokrywają się zazwyczaj z polityką centralną. W poszczególnych krajach stosuje się róŝne mechanizmy, będące zachętą do inwestowania w OZE. W Austrii nie ma krajowych dyrektyw dotyczących uwzględnienia odnawialnych źródeł energii w planowaniu przestrzennym oraz Ŝadnych zasad i celów, określających procentowy udział OZE w produkcji energii elektrycznej. Statuty miejskie mogą zawierać wymagania, mające na celu zwiększenie efektywności energetycznej nowych i restaurowanych budynków lub wykorzystania OZE. W Niemczech autorytety lokalne są upowaŝnione do wydzielania obszarów, na których energia słoneczna musi być wykorzystywana w ramach narodowej strategii. Natomiast we Francji nie ma szczególnej polityki wspierającej OZE w planowaniu przestrzennym obszarów miejskich. W odpowiedzi na ten niedostatek w polityce narodowej wiele samorządów lokalnych wprowadziło własne programy. W szczególności program Greater Lyon dał samorządom lokalnym moŝliwość samodzielnego decydowania o polityce wspierania metod racjonalnego zuŝycia energii i stosowania OZE w nowych budynkach. W Holandii proces planowania miejscowego przejęły na siebie samorządy miejskie. Rady miejskie przygotowują plany strukturalne, określające szczegółowo sposób ich realizacji. Prowadzi to do planowania rozwoju przestrzeni miejskich, który zaleca odpowiednie projektowanie systemów zasilania z uwzględnieniem aspektów zrównowaŝonego rozwoju. Inaczej jest w Hiszpanii, gdzie uregulowania prawne w zakresie zagospodarowania gruntów i planowania instalacji energetycznych leŝą w zakresie działań społeczności autonomicznych Autonomous Communities (AC). Oprócz tego urbanistyka jest rozwijana na poziomie lokalnym przez rady miejskie. KaŜdy projekt, który otrzymał akceptację rady miejskiej, musi zostać wpisany w generalny plan zagospodarowania główne narzędzie planowania przestrzennego w Hiszpanii. Przykładowo dla Madrytu załoŝono w latach 0412 podwojenie udziału energii ze źródeł odnawialnych i ograniczenie emisji CO 2 o 10%. Oprócz działań wspierających rozwój fotowoltaiki, istnieje system promocji systemów PV dla budownictwa mieszkaniowego i kompleksów usługowych, a dodatkowo działania te zostały ujęte w zapisach statutowych samorządów lokalnych. W 05 r. zapisy takie istniały w ponad 30 statutach samorządów lokalnych, z czego większość dotyczyła instalacji kolektorowych. Do tej pory najaktywniejszym regionem w tej dziedzinie była Katalonia, następnie Madryt i Walencja. Z kolei w Wielkiej Brytanii zapisy zawarte w Narodowej Strategii Planowania zachęcają do stosowania odnawialnych źródeł energii na poziomie lokalnym. Samorządy precyzują Strategię Rozwoju Lokalnego. Obserwuje się narastającą tendencję umieszczania w niej odnawialnych źródeł energii. Zasadą jest, aby wszystkie nowo powstające projekty budowlane, zawierające powyŝej 10 budynków lub zajmujące powierzchnię powyŝej 00 m 2, zaspokajały 1040% swojego zapotrzebowania na energię z lokalnych OZE. PV w sieci Instalacje fotowoltaiczne podłączone do sieci elektroenergetycznej stają się coraz bardziej popularne, istotnie wpływając na lokalny system dystrybucji energii. W krajach, gdzie osiągnięto wysoki udział OZE w systemie energetycznym, waŝnym problemem jest określenie maksymalnej zainstalowanej mocy systemów PV (a takŝe generatorów wiatrowych), która nie obniŝy znacząco jakości energii w sieci niskiego napięcia. Teoretyczna granica wynosi ok. 3,5 kw na gospodarstwo domowe 4. Obliczenia te zostały pozytywnie zweryfikowane we Freiburgu (), gdzie w ramach inwestycji, zakończonej w 06 r., zainstalowano system PV na kaŝdym budynku (333 kw w 50 domach szeregowych). Średnie zuŝycie energii wynosi tam rocznie 2 0 kwh na gospodarstwo domowe (znacznie mniej niŝ dla typowego gospodarstwa w USA: trzy razy mniej niŝ
w Kalifornii, i cztery razy mniej niŝ w Ontario). Moduły PV zamontowane na dachu produkują rocznie trzy razy tyle energii, ile wynosi jej roczne zuŝycie (940 kwh/kw/rok) 5. Najnowsze analizy wskazują, Ŝe system ten pracuje bez widocznego ujemnego wpływu na jakość energii w sieci, zgodnie ze standardami EN 50160. Fot. 1. Osiedle we Freiburgu, elewacja południowa www.solarsiedlung.de Fot. 2. Osiedle we Freiburgu, moduły PV pokrywają całą powierzchnię dachu www.solarsiedlung.de Źródła 1. Martinot E.: Global status report: Keeping it clean. Renewable Energy World. MarchApril 08. 2. REN21 Renewable 07 Global Status Report. 3. Tables of Renewable Tariffs or FeedIn Tariffs Worldwide. WindWorks 08. 4. Laukamp H.: Get connected: PV on the grid. Renewable Energy World. January 08. 5. Gipe P.: Freiburg's Solar Siedlung (Settlement). WindWorks 07.