Technologia: Sprawa o kluczowym znaczeniu

Fotowoltaika (PV)

Przez ubiegłych dziesięć lat krytykowano Niemcy za przywiązanie do fotowoltaiki, swego czasu technologii niezmiernie kosztownej. Obecnie PV jest rozwiązaniem tańszym niż morska energetyka wiatrowa (przy kosztach porównywalnych z biomasą). Oczekuje się, że w niedalekiej przyszłości technologia ta stanie się konkurencyjna wobec energetyki wiatrowej. To dzięki Niemcom, między innymi, energetyka słoneczna na świecie stała się stosunkowo tania. Wyzwanie polega dzisiaj na zintegrowaniu dużej liczby źródeł fotowoltaicznych z krajowym systemem energetycznym.

Panele słoneczne wytwarzające energię elektryczną określa się mianem ogniw fotowoltaicznych. Energia słoneczna produkuje ciepło, które może również służyć do ogrzewania wody lub pomieszczeń. Ciepło słoneczne można również wykorzystywać dla potrzeb wytwarzania energii elektrycznej z zastosowaniem technologii zwanej skoncentrowaną energią słoneczną (CSP), mimo że sama technologia może być znacznie bardziej przydatna na obszarach pustynnych, niż w Niemczech.

Pomimo tego, że Niemcy nie są krajem o szczególnym nasłonecznieniu, to stworzyły one jeden z największych rynków fotowoltaiki na świecie. Cena ogniw fotowoltaicznych gwałtownie spadła w ciągu ubiegłych dwóch dekad – znacznie bardziej niż w przypadku jakiegokolwiek innego odnawialnego źródła energii – i zdaniem ekspertów w ciągu kolejnych dziesięciu lat fotowoltaika może stać się cenowo konkurencyjna wobec węgla. Energia słoneczna jest już w stanie zaspokoić do 50% niemieckiego zapotrzebowania na energię na kilka godzin – w dni słoneczne i w porze niskiego zużycia energii. W lipcu 2015 r. produkcja energii słonecznej przewyższyła po raz pierwszy produkcję energii jądrowej. Przykład Niemiec świadczy jednakże też o tym, że rynki energetyczne będą wymagały zmian umożliwiających dalszy rozwój energii słonecznej, ponieważ wymusza ona spadek hurtowych cen energii, sprawiając, że elektrownie istniejące wyłącznie dla zaspokajania potrzeb energetycznych w okresie deficytu będą coraz bardziej nierentowne.

Fotowoltaika jest zazwyczaj pierwszym terminem kojarzonym ze zwrotem „energia słoneczna”. Choć przez długi czas uważano ją za najdroższe komercyjne źródło energii, w ostatnich latach jej ceny znacznie spadły (w latach 2008-2015 o około 57%). Dziś fotowoltaika jest rozwiązaniem tańszym niż skoncentrowana energia słoneczna.

W ujęciu bezwzględnym Niemcy mają dziś więcej instalacji fotowoltaicznych niż jakiekolwiek inne państwo z wyjątkiem Chin (na koniec 2015 r. było to około 39 gigawatów), przy czym ważniejszym wskaźnikiem do porównania jest stosunek mocy zainstalowanych ogniw do szczytowego zapotrzebowania na energię w sezonie letnim – gdyż większość energii słonecznej jest wytwarzana w letnie popołudnia.

Zapotrzebowanie na energię w Niemczech jest niższe latem niż w sezonie zimowym, ponieważ większość Niemców radzi sobie latem bez klimatyzacji, natomiast zimą energię elektryczną wykorzystuje się jako źródło ciepła, oświetlenia, itp. 30 kwietnia 2017 r. niemiecka produkcja energii słonecznej osiągnęła wartość szczytową wszechczasów – 27,6 gigawata, co stanowiło jedną trzecią całkowitego zapotrzebowania na energię, choć energia słoneczna osiągnęła poziom około jednej szóstej zapotrzebowania na energię w skali całego dnia.

Zwolennicy fotowoltaiki od lat podkreślają zbieżność produkcji energii słonecznej ze szczytowym zapotrzebowaniem na energię w porze obiadowej – oznacza to, że względnie kosztowna technologia jest w stanie zniwelować konieczność wykorzystywania jeszcze bardziej kosztownych generatorów dla potrzeb zaspokojenia zapotrzebowania w szczycie. Ogniwa fotowoltaiczne są doskonałym narzędziem zaspokajania szczytowego zapotrzebowania na energię praktycznie niezależnie od lokalizacji – poza Niemcami, gdzie zainstalowano taką liczbę ogniw, że szczytowe wartości zapotrzebowania na energię przestały być problemem. Fotowoltaika pokrywa w Niemczech istotną część średniego obciążenia sieci w sezonie letnim i może nawet zastąpić niewielką część produkcji energii dla potrzeb obciążenia podstawowego.

Jednym z rezultatów tak intensywnego wykorzystania energii słonecznej jest drastyczny spadek zysków właścicieli elektrowni konwencjonalnych. Zakłady te nie są już w stanie pracować na pełnych obrotach, a w dodatku muszą obniżyć ceny energii, ponieważ ogniwa fotowoltaiczne znacznie złagodziły efekt szczytowego zapotrzebowania na energię w południe. Opisane zmiany pojawiły się w błyskawicznym tempie, zmuszając polityków do poszukiwania metod przekształcania niemieckiego rynku energetycznego w sposób umożliwiający utrzymanie wystarczających dyspozycyjnych zasobów produkcyjnych do wykorzystania w określonych porach dnia w sezonie zimowym, czyli wtedy, gdy Niemcy odnotowują rekordowe wartości zapotrzebowania na energię (około 80 gigawatów). Sezon ten zbiega się z całkowitym brakiem dostępności energii słonecznej. Pod tym względem Niemcy dają wyjątkową możliwość wglądu w przyszłość, w której system energetyczny będzie opierał się na źródłach energii odnawialnej.

W najkrótszym dniu 2016 roku wszystkie ogniwa fotowoltaiczne zainstalowane w Niemczech wyprodukowały łącznie około 7 gigawatów, co stanowi moc równą mocy wytwarzanej w ciągu dwóch godzin przez pięć dużych reaktorów jądrowych – przyczyniając się tym samym do zaspokojenia szczytowego zapotrzebowania na energię.