Przyszłość energetyki solarnej nie jest jasna jak słońce

Baterie słoneczne zainstalowane na 4 proc. powierzchni pustyń na Ziemi zaspokoiłyby obecne globalne zapotrzebowanie na energię elektryczną. Nawet jednak przy założeniu szybkiego rozwoju technologii solarnych i dużym wsparciu rządów, energia odnawialna będzie dużo droższa niż konwencjonalna – wynika z raportu opublikowanego przez Bank Światowy.
Przyszłość energetyki solarnej nie jest jasna jak słońce

(CC By NC ND Brookhaven National Laboratory)

Raport przygotowany przez Bank Światowy od podstaw pokazuje ekonomię energetyki odnawialnej i równocześnie jest podsumowaniem najnowszych badań nad wykorzystaniem energii słońca w gospodarce.

Energia słoneczna stanowi największe źródło energii odnawialnej. Licząc średnio dla całego roku do Ziemi dociera od 0,06kW/m2 w pobliżu biegunów do 0,25kW/m2 dla najmniejszych szerokości geograficznych. Dla porównania – ta pierwsza wartość to moc 60W żarówki, druga – mniej więcej zużycie komputera stacjonarnego.

Szacuje się że baterie słoneczne zainstalowane na 4 proc. powierzchni pustyń na Ziemi zaspokoiłyby obecne globalne zapotrzebowanie  na energię elektryczną. Podobnie, gdyby pokryto 0,71 proc. powierzchni Europy bateriami słonecznymi, to wystarczyłoby na zaspokojenie popytu na prąd na całym kontynencie. W Stanach Zjednoczonych (powierzchnia całkowita 9,3 mln km2)obszar o powierzchni 23,5 tys. km2 w najbardziej słonecznej, południowo zachodniej części kraju pokryty ogniwami fotowoltaicznymi miałby moc 1,067 GW energii elektrycznej, tyle ile obecnie wynosi zainstalowana moc w tym kraju.

(Opr. DG)

(Opr. DG)

Technologie solarne

Energia słoneczna może być wykorzystywana pasywnie lub aktywnie. Technologie pasywne nie gromadzą ani nie przekształcają światła i ciepła dochodzącego ze słońca w inne formy energii. Najczęściej polega to na takim dostosowaniu architektury budynków, aby pochłaniały jak najwięcej promieniowania słonecznego.

Technologie aktywne pozwalają na wytwarzanie prądu elektrycznego lub gromadzenie ciepła. W tym pierwszy wypadku prąd elektryczny generowany jest najczęściej bezpośrednio w ogniwach fotowoltaicznych (photovoltaic – PV). Zespół ogniw to panel słoneczny.

W technologiach termalnych dzięki kolektorom słonecznym światło słońca przekształcane jest na ciepło, które może służyć do ogrzewania budynków lub do podgrzewania wody dla celów sanitarnych. Ponadto wyróżnia się technologie skupiające i nie skupiające. W pierwszym wypadku urządzenie „śledzi” słońce, co pozawala skupić jego promienie na absorberze o mniejszej powierzchni. W tej sposób możliwe jest uzyskanie wyższej temperatury lub ograniczenie kosztów produkcji absorbera. Ciepło pozyskane ze słońca może służyć z kolei do wytwarzania energii elektrycznej. Mówimy wówczas o skoncentrowanej energii słonecznej (CSP).

Stan obecny

W ciągu ostatnich dziesięciu lat nastąpił ogromny rozwój energetyki słonecznej na całym świecie. Był on możliwy dzięki znacznemu i ciągłemu wsparciu rządów.

Moc ogniw słonecznych, zarówno włączonych do sieci (85 proc. całości), jak i działających samodzielnie (15 proc.) wzrosła z 1,4 GW w 2000 r. do 40 GW w 2010 r.

(Opr. DG)

(Opr. DG)

Moc instalacji gromadzących ciepło słoneczne wzrosła z 40 GW w 2000 r. do 185 GW w 2010 r.

Porównanie energetyki solarnej i konwencjonalnej

Mimo fenomenalnego rozwoju technologii solarnych w ciągu ostatnich dziesięcioleci (koszt instalacji fotowoltaicznych spadły z 16 tys. dolarów/1kW w 1992 r. do 6 tys. dolarów w 2008 r.), wytwarzanie energii elektrycznej przy użyciu źródeł odnawialnych jest nadal znacznie droższe od technologii konwencjonalnych. Poniższe dane uwzględniają koszty budowy elektrowni, jej koszty utrzymania, ceny paliwa, efektywność poszczególnych technologii wytwarzania prądu oraz czas życia elektrowni. Nie uwzględniają natomiast efektów zewnętrznych np. tego że elektrownie węglowe, w przeciwieństwie do paneli słonecznych, emitują dużo gazów cieplarnianych, które stanowią „koszt” dla otoczenia. Każdą z tych technologii reprezentuje nie pojedyncza liczba, lecz zakres: od wersji najtańszej i najmniej efektywnej do najdroższej i najbardziej efektywnej.

(Opr. DG)

(Opr. DG)

Bardzo wyraźnie widać, że w technologiach odnawialnych koszt budowy instalacji (capital cost) jest znacznie większy niż w technologiach konwencjonalnych. W technologiach konwencjonalnych większą część ostatecznej ceny jednostki energii elektrycznej stanowi koszt paliwa.

Perspektywy

Autorzy opracowania dokonali projekcji, aby sprawdzić czy w przyszłości energetyka odnawialna stanie się konkurencyjna w stosunku do tradycyjnej. W tym celu posługują się koncepcją krzywej doświadczenia.

Zakłada ona, że podwajanie produkcji jakiegoś towaru, zmniejsza jego koszt jednostkowy o mniej więcej stały ułamek. (Po raz pierwszy dokonano tej obserwacji w bazie lotniczej Wright-Patterson w Stanach Zjednoczonych w 1936 r. – za każdym razem gdy podwajała się produkcja samolotów, czas pracy na wytworzenie jednego samolotu zmniejszał się o 10 – 15 proc.). Dotychczasowy postęp w technologiach solarnych wskazuje, że przy podwojeniu produkcji paneli słonecznych, cena jednostkowa ogniwa spada o 21 proc. W przypadku skoncentrowanej energii słonecznej krzywą doświadczenia opisuje wskaźnik 7 proc. a wiatru 8 proc.

Na podstawie tych założeń przeprowadzona została symulacja kosztów jednostki energii elektrycznej przy założeniu, że koszt wytwarzającego ją urządzenia spadnie o 5, 10, 15 20, i 25 proc. Nawet w najbardziej optymistycznym wypadku technologie odnawialne nie są stanie konkurować z tradycyjnymi.

(Opr. DG)

(Opr. DG)

Powyższe porównanie nie jest jednak miarodajne, o tyle że pomija efekty zewnętrze takie jak zanieczyszczenie środowiska czy emisja gazów cieplarnianych. Ich wpływ został uwzględniony w poniższej symulacji poprzez obciążenie technologii emitujących CO2 opłatami wahającymi się od 0 do 100 dolarów na tonę CO2. Należy to uznać za bardzo szeroki zakres – w chwili obecnej prawo do emisji tony CO2 kosztuje ok. 10 dolarów. Nawet przy tak ekstremalnej cenie emisji, technologie odnawialne nie będą konkurencyjne w stosunku do konwencjonalnych.

(Opr. DG)

(Opr. DG)

Opracował Krzysztof Nędzyński

Govinda R. Timilsina, Lado Kurdgelashvili, Patrick A. Narbel “A Review of Solar Energy: Markets, Economics and Policies”, World Bank 2011

(CC By NC ND Brookhaven National Laboratory)
(Opr. DG)
geofizyczne-mozliwosci-rozwoju-technologii-odnawialnych-w-energetyce
(Opr. DG)
Zainstalowana-moc-w-postaci-ogniw-fotowoltaicznych-w-skali-globalnej
(Opr. DG)
sredni-koszy-wytwarzania-energii-elektrycznej-wedlug-technologii
(Opr. DG)
jak-zmieniaja-się-srednie-ceny-wytwarzania-energii
(Opr. DG)
konkurencyjnosc-technologii-odnawialnych

Otwarta licencja


Tagi


Artykuły powiązane

W gniazdku więcej słońca niż wiatru

Kategoria: Ekologia
O połowę wzrośnie w świecie w ciągu najbliższych pięciu lat moc urządzeń wytwarzających energię elektryczną ze źródeł odnawialnych. Prymat w przyroście będzie miało korzystanie z energii Słońca. W Polsce moc fotowoltaiki przekroczyła poziom 1 GW. Do liderów nam daleko, ale tempo wzrostu imponuje.
W gniazdku więcej słońca niż wiatru

Wspólnota bez węgla i stali

Kategoria: Analizy
Unijne hutnictwo jest pierwszą ofiarą polityki klimatycznej Unii Europejskiej. Od zeszłego roku produkcja spada. Jednocześnie rośnie import stali spoza UE – z krajów, gdzie nie ma obciążeń finansowych wynikających z polityki klimatycznej.
Wspólnota bez węgla i stali

Czas tańszej energii dobiega końca

Kategoria: Ekologia
Cena ropy wydźwignęła się już powyżej 30 dolarów za baryłkę. Znak to, że wybudzana z letargu gospodarka światowa na nowo zużywa więcej energii. Koszty ponownie wzrosną. Wyższe rachunki za energię to raczej reguła w większości krajów Unii Europejskiej. W Polsce łatwiej o obniżki cen energii elektrycznej niż gazu ziemnego.
Czas tańszej energii dobiega końca