Polska fotowoltaika jak kult cargo. Im więcej energii ze Słońca, tym więcej spalonego węgla [Opinia]

- Mam panele słoneczne, prąd za darmo, teraz pora liczyć oszczędności – cieszy się niejeden prosument, oglądając dach pokryty instalacją fotowoltaiczną. Problem w tym, że sprawa wcale nie jest tak prosta, a rosnąca moc polskiej fotowoltaiki może oznaczać, że w skali kraju spalimy więcej węgla. Jak to możliwe?

Polski boom na fotowoltaikę jest faktem. Spadające ceny paneli, rządowy program Mój Prąd, zmieniające się warunki klimatyczne czy w końcu elementarna znajomość matematyki sprawiły, że wspólnoty mieszkaniowe, właściciele domów jednorodzinnych, a także firmy masowo instalują panele fotowoltaiczne.

Liczby mówią same za siebie. Według danych Agencji Rynku Energii na początku 2021 roku moc działających w Polsce instalacji fotowoltaicznych przekroczyła 4,1 GW. To zaledwie 1 GW mniej, niż moc największej polskiej elektrowni węglowej w Bełchatowie. Istotna jest także dynamika zmian - w porównaniu z początkiem 2020 roku, moc polskiej fotowoltaiki wzrosła o 250 proc.

Ogromne zainteresowanie instalacjami fotowoltaicznymi to element większej układanki. Świat – przynajmniej ten bardziej świadomy i bogatszy - odchodzi od paliw kopalnych, a "zielona" energetyka nie jest już postrzegana jako pomysł radykalnych ekologów, ale możliwy i zasadny cel, do którego należy dążyć. W takim kontekście rosnąca liczba i moc działających w Polsce paneli fotowoltaicznych wydają się krokiem we właściwym kierunku.

Z punktu widzenia prosumentów – czyli konsumentów będących zarazem producentami prądu - tak właśnie jest. Wystarczy parę prostych rachunków, uwzględniających aktualne zużycie prądu, cenę instalacji, jej oczekiwaną wydajność i żywotność.

Zazwyczaj bilans wyjdzie na plus – dla indywidualnych klientów instalacja fotowoltaiczna z reguły po prostu się opłaca. Choć jest wiele czynników, które na tę opłacalność rzutują, w większości przypadków inwestycja ma szansę zwrócić się w akceptowalnym czasie, radykalnie zmniejszając wysokość rachunków za prąd.

Problem w tym, że – gdy spojrzymy na tę kwestię z szerszej, krajowej perspektywy – to rosnąca popularność fotowoltaiki zaczyna przypominać kult cargo. Gdy podczas II wojny światowej amerykańskie wojska wylądowały na wyspach Polinezji, rozpoczęły budowę potrzebnej machinie wojennej infrastruktury.

Powstawały lotniska, na których niebawem zaczęły lądować samoloty z wyposażeniem, i porty, do których przybijały statki pełne sprzętu i wojennego zaopatrzenia. Ku zdziwieniu Amerykanów rdzenni mieszkańcy wysp zaczęli naśladować prace wojsk inżynieryjnych – budowali portowe nadbrzeża, karczowali drzewa tworząc „pasy startowe” i budowali z gałęzi wieże kontroli lotów.

Wszystko to w przekonaniu, że powstanie tych wybranych fragmentów infrastruktury sprawi, że pojawią się samoloty i statki z ładowniami pełnymi wszelakich dóbr. Zjawisko to nazwano "kultem cargo". Co łączy polinezyjskie zabobony z polskim podejściem do zielonej energetyki?

Zaskakująco wiele. Sądząc po wypowiedziach niektórych polityków i ewangelizatorów fotowoltaiki, nie jest wyjątkiem przekonanie, że wystarczy pokryć odpowiednio dużą część kraju panelami słonecznymi, a problem produkcji czystej energii będziemy mieli z głowy. Niestety, nic bardziej mylnego. Dlaczego?

Wszystko za sprawą faktu, że energia produkowana przez prosumentów zazwyczaj nie jest przez nich na bieżąco zużywana. Nie jest też lokalnie magazynowana (co na razie, ze względu na ceny akumulatorów, wydaje się nierealne). Rolę gigantycznego "akumulatora" pełni polski system energetyczny, do którego produkowana przez prosumentów energia jest oddawana.

Można ją odzyskać z 20-proc. stratą, co oznacza, że gdy nasza instalacja wyprodukuje 10 kWh, to będziemy mogli odebrać 8 kWh "bezpłatnego prądu". Z punktu widzenia prosumenta to bardzo dobre warunki – nie trzeba przejmować się magazynowaniem energii, wystarczy po prostu wyprodukować jej jak najwięcej.

Idąc dalej tym tokiem myślenia, przy działających panelach słonecznych, warto rozważyć modyfikację jak największej ilości domowych instalacji tak, by były zasilane prądem. Ogrzewanie domu, płyty grzewcze, klimatyzacja czy – w wydaniu nieco bardziej ekstrawaganckim – podgrzewane zimą chodniki i podjazd do garażu. Z punktu widzenia prosumenta cały czas ma to sens.

Problem w tym, że – zmieniając perspektywę z pojedynczego prosumenta na cały kraj – wpadamy przy takim podejściu w niebezpieczną pułapkę. Wynika ona z faktu, że produkcja prądu z fotowoltaiki ulega sezonowym wahaniom. Późną wiosną, przy dobrym nasłonecznieniu i umiarkowanych temperaturach jest znacznie większa, ale wahania te nie pokrywają się z wahaniami zapotrzebowania na energię, które rośnie zimą.

Ma to znaczenie nawet wówczas, gdy odłożymy poprawkę na fakt, że to nie indywidualne gospodarstwa, ale przemysł konsumuje większą część zużywanej energii.

Niestety, w skali kraju nie ma możliwości, aby letnią nadwyżkę uzyskaną z fotowoltaiki, zmagazynować na zimę. Zwłaszcza, że letnia produkcja energii przez elektrownie węglowe napotyka na coraz większe problemy z powodu susz i ograniczenia dostępności wody.

Rzecz jasna istnieją technologie, które pozwalają przy akceptowalnych stratach magazynować energię. Sztandarowym przykładem są elektrownie szczytowo-pompowe, gdzie niepotrzebna w danej chwili energia jest zużywana do wpompowywania wody do wysoko położonych zbiorników, co pozwala na wykorzystanie jej – gdy rośnie zapotrzebowanie na prąd – do zasilenia turbin.

Innym pomysłem jest magazynowanie energii pod postacią sprężonego powietrza, wtłaczanego do szybów po starych kopalniach soli, które w wielu przypadkach okazują się wystarczająco szczelne do takich zastosowań. Magazynowane pod wysokim ciśnieniem powietrze stanowi rezerwuar energii, która w razie potrzeby może zasilić turbiny.

Pomysłów jest znacznie więcej – jak choćby energia zmagazynowana pod postacią ciepła czy przechowywana dzięki reakcjom chemicznym (np. przy produkcji wodoru).

Niestety, w skali kraju wszystko to stanowi kroplę w morzu potrzeb. I w konsekwencji prowadzi do sytuacji, gdy – w czasie zwiększonego zapotrzebowania na energię – musimy ją importować albo wyprodukować tak, jak obecnie możemy. Czyli przez spalanie węgla.

Prowadzi to do paradoksu, gdy rosnąca popularność fotowoltaiki utrzymuje czy też nawet pogłębia uzależnienie od węgla. Trzeba go spalić w zimie, gdy prosumenci odbierają wyprodukowaną latem energię.

Jednocześnie niezbędna jest dalsza dekarbonizacja polskiej energetyki. W praktyce oznacza to - zgodnie z najnowszymi wskazaniami Europejskiej Komisji Gospodarczej ONZ - zwrot w stronę energii jądrowej, uzupełnianej przez dalszy rozwój OZE (odnawialnych źródeł energii).

W takim kontekście konieczne wydaje się włączenie rozwoju fotowoltaiki w szerszy program, zakładający powszechną termomodernizację budynków i popularyzację efektywnych energetycznie rozwiązań, jak choćby pompy ciepła. To nie zwiększanie w nieskończoność produkcji energii jest rozwiązaniem, ale połączenie modernizacji sektora energetycznego z ograniczaniem strat energii.

Bez takich działań wpadamy bowiem w zaklęty krąg, gdzie rosnąca moc instalacji fotowoltaicznych zachęca drobnych inwestorów do zwiększania zużycia prądu, a rosnące statystyki zamiast faktycznej zmiany oznaczają propagowanie współczesnego kultu cargo.