Fotowoltaika pod lupę
Z danych ministerstwa klimatu i środowiska wynika, że w lutym 2020 r., było w Polsce 160 tys. instalacji prosumenckich, a pod koniec tegoż roku aż 457 tys. Tak duży wzrost był efektem wprowadzenia szeregu dotacji i dofinansowań m.in. programu „Mój prąd”. Wkrótce odbędzie się kolejny nabór wniosków w ramach III edycji.
Zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii, jest też spowodowane większą świadomością społeczną w zakresie prawdziwych kosztów, oraz korzyści płynących z użytkowania urządzeń zasilanych energią słoneczną.
Pojawiają się jednakże sceptyczne opinie, podważające ekologiczny charakter instalacji fotowoltaicznych. Chodzi głównie o komponenty użyte do produkcji modułów. O ile aluminium, miedź i krzem można łatwo i opłacalnie ponownie wykorzystać, to kwestionuje się możliwości utylizacyjne ołowiu i kadmu. Pesymiści twierdzą, że owe metale ciężkie „skończą” w krajach, gdzie nie ma dobrych regulacji związanych z ekologią.
Kolejnym argumentem, który wykorzystują krytycy OZE, są kwestie dotyczące magazynowania energii.
Podmiot ZENE zmień energię na ekologiczną, operujący na rynku OZE, postanowił zbadać dogłębnie powyższe kontrowersyjne tematy i poprosił o rozmowę eksperta, pana Dymitriusza Khorokhoryna, dyrektora technicznego ZENE, z wykształcenia inżyniera w dziedzinie radiotechnologii i energetyki.
1. Panie Dymitruszu, od jak dawna zajmuje się Pan zawodowo odnawialnymi źródłami energii?
Posiadając wyższe wykształcenie techniczne, przez wiele lat pracowałem w telekomunikacji. Zajmowałem się budową central telefonicznych, radiotelefonów, budową profesjonalnych systemów łączności przewodowej i bezprzewodowej oraz transmisji danych. Jak wiadomo profesjonalny sprzęt wymaga wysokiej jakości zasilania. Równolegle zajmowałem się wdrażaniem systemów redundancji zasilania w oparciu o generatory diesla i zasilacze akumulatorowe (UPS). Od 2010 roku pracuję w obszarze energii odnawialnej. Regularnie podwyższam swoje kwalifikacje, biorąc udział w szkoleniach międzynarodowych oraz webinarach.
2. Czy produkcja ogniw fotowoltaicznych jest bezpieczna dla środowiska? Pojawiają się głosy, że przy ich produkcji dochodzi do ogromnego zużycia wody, a także ulatniania się do atmosfery szkodliwych gazów. Czy to prawda?
Każdy proces przygotowania produkcji jest ingerencją w naturę i w pewnym sensie szkodliwy. Myślę, że nasi czytelnicy będą bardziej zainteresowani procesem produkcji krzemowych ogniw słonecznych, ponieważ ich rynek wynosi 95%. Produkowanie modułów słonecznych składa się z szeregu kolejnych etapów. Na świecie nie ma wielu firm, które wykonują wszystkie te działania "pod jednym dachem". Proces produkowania modułów fotowoltaicznych obejmuje: wytapianie wlewków, cięcie płyt, wytwarzanie ogniw słonecznych i montaż samych paneli. Takie procesy zwykle mają firmy produkujące moduły słoneczne, a wiele z nich nie wykonuje więcej niż dwóch procesów. Najbardziej szkodliwym procesem jest wytapianie krzemu, w ogóle niewiele firm zajmuje się tym procesem. Technologia produkcji jest następująca: z kwarcu otrzymuje się krzem metalurgiczny, a z niego czystszy krzem polikrystaliczny (poly-Si). W procesie przekształcania krzemu metalurgicznego w polikrystaliczny emitowany jest produkt uboczny tetrachlorek krzemu, jest to niepalna substancja, ale bardzo szkodliwa. Proces obejmuje reakcję kwasu chlorowodorowego z krzemem metalurgicznym w celu wytworzenia trichlorosilanu. On reaguje następnie z wodorem, w wyniku czego powstaje polikrzem wraz z ciekłym tetrachlorkiem krzemu. Obecnie we wszystkich krajach, w których produkowany jest polikrzem (Chińska Republika Ludowa, USA, Norwegia, Niemcy, Korea Południowa) przyjęte są odpowiednie standardy i główni producenci przetwarzają te odpady, aby wyprodukować więcej polikrzemu. Dla otrzymania polikrzemu z tetrachlorku krzemu, zużywa się mniej energii niż przy jego wydzieleniu z surowego dwutlenku krzemu, tak więc utylizacja tych odpadów jest dość opłacalnym przedsięwzięciem, choć i wymaga dodatkowych inwestycji. Obecnie wszyscy najwięksi producenci polikrzemu przechodzą na procesy przemysłowe w obiegu zamkniętego cyklu, co zapewnia znaczne zmniejszenie wpływu na środowisko.
3. Czy uważa Pan, że istnieje realny powód do obaw, jeśli chodzi o utylizację ołowiu i kadmu?
Uważam, że nie ma powodu do niepokoju. Wytyczne techniczne dotyczące utylizacji i recyklingu metali i ich związków zostały określone w Konwencji Bazylejskiej w 2004 roku, w 2016 roku została opublikowana wspólna praca IRENA (Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej) i IEA (Międzynarodowa Agencja Energii), która szczegółowo opisuje technologie i strategie recyklingu modułów fotowoltaicznych.
Ponadto ołów nie jest niezbędny w produkcji paneli fotowoltaicznych. Dzięki technologii ogniw kontaktowych, tradycyjne busbary zastępowane są elektrodami zbiorczymi umieszczonymi z tyłu ogniwa. Elektrod nie trzeba wlutowywać, a więc nie potrzeba ołowiu. Jest to tzw. technologia MWT, która pozwala wyeliminować straty wynikające z zacieniania przedniej powierzchni ogniwa przez bus bary, a także zlikwidować straty wynikające z rezystancji szeregowej.
4. Czy zatem za 30 lat zużyte moduły będą mogły być w pełni recyklingowane? Nie ma zagrożenia, że zaleją świat? W tej chwili z tym problemem borykają się Stany Zjednoczone.
W tej chwili takie zagrożenie nie istnieje. Za 30 lat wskaźnik recyklingu wyniesie 100% i uważam, że przy przestrzeganiu wszystkich norm i przepisów nie ma powodu, aby się obawiać. W Stanach Zjednoczonych recykling paneli podlega ustawie o ochronie i odzyskiwaniu zasobów (Resource Conservation and Recovery Act). W 2016 r. Amerykańskie Stowarzyszenie energii słonecznej (SEIA) we współpracy z producentami modułów słonecznych i organizacjami instalacyjnymi, uruchomiło krajowy program dobrowolnego recyklingu paneli. Program ma na celu uczynienie skutecznych rozwiązań recyklingu bardziej dostępnymi dla konsumentów.
5. Innym zarzutem kierowanym pod adresem instalacji fotowoltaicznych jest ich awaryjność i możliwość spowodowania pożaru. Czy to są częste przypadki?
Tak, istnieje niebezpieczeństwo pożaru, ale jest to raczej wyjątek niż zjawisko masowe. Wynika to przede wszystkim z naruszenia zasad instalacji i komponentów niskiej jakości. Jeśli chodzi o wskaźniki awaryjności, są one niczym więcej niż innymi podobnymi urządzeniami elektrycznymi. Ważne jest zatem, by wybierać wysokiej jakości sprzęt znanych producentów, a wskaźnik awaryjności będzie minimalny.
6. Ostatnim bardzo ważnym zagadnieniem, o które chciałabym zapytać, to magazynowanie energii. Czy obecne technologie pozwalają na efektywne wykorzystanie nadwyżki wyprodukowanej energii?
Istnieje twierdzenie, że systemy magazynowania energii elektrycznej zmienią świat. Zgadzam się z tym całkowicie, ale nie rozważałbym ich oddzielnie od systemów wytwarzania energii elektrycznej. Przyszłość energii zawsze wiązała się z potrzebą ludzkości, aby skutecznie magazynować energię i wykorzystywać ją w razie potrzeby. Sprawność technologii magazynowania zależy od stosunku użytecznie zużytej energii do całkowitej ilości energii uzyskanej przez system. Oznacza to, że wydajność akumulatorów jest oceniana pod względem strat energii w procesie magazynowania w porównaniu z całkowitą ilością energii, która została "wlana do systemu". Najbardziej znany rodzaj magazynowania energii w akumulatorach litowo-jonowych jest uważany za jeden z najbardziej wydajnych. On jest szeroko stosowany na rynku konsumenckim i rynku motoryzacyjnym. Ceny za akumulatory litowo-jonowe spadają z każdym rokiem, ich bezpieczeństwo wzrasta, sprawdzają się dobrze w systemach, w których potrzebna jest duża ilość energii w krótkim czasie, oraz w systemach, które wymagają mniejszej ilości energii na dłuższy okres. W związku z tym akumulatory litowo-jonowe nadają się do magazynowania energii dla każdego konsumenta.
Miejmy nadzieję, że Pana odpowiedzi uspokoją i przekonają wątpiących, co do niezaprzeczalnych zalet płynących z wykorzystania tzw. niewyczerpanej zielonej energii. Dalsze eksploatowanie paliw kopalnych nie tylko przyczynia się bowiem do postępowania negatywnych zmian klimatycznych, ale też jest coraz mniej opłacalne z uwagi na zwiększające się koszty. Wydaje się, że naszym moralnym obowiązkiem w XXI w., jest zmniejszenie emisji CO2 do atmosfery. Chodzi o nasze zdrowie i zdrowie przyszłych pokoleń.
Dziękuję za rozmowę.
ZENE to projekt Deltacom Service, podmiotu obecnego na rynku od ponad 20 lat, funkcjonującego w obszarze instalacji elektrycznych i telekomunikacyjnych. Naszą przygodę z Odnawialnymi Źródłami Energii (OZE) rozpoczęliśmy w 2015 roku.