Fotowoltaika - jak to się zaczęło?

Artykuł sponsorowany
Możliwości, jakie stwarza fotowoltaika, są równie fascynujące jak historia rozwoju tej technologii. Z każdym rokiem metody pozyskiwania energii słonecznej stają się coraz efektywniejsze i powszechniejsze, podczas gdy jeszcze kilkadziesiąt lat temu mogło się wydawać, że darmowy prąd ze Słońca pozostanie w obszarze teoretycznych rozważań. Poznaj najważniejsze informacje na temat rozwoju fotowoltaiki na świecie i w Polsce.

Fotowoltaika - jak to się zaczęło

Każdy z nas używa na co dzień wielu technologii, zazwyczaj nie mając świadomości, w jaki sposób powstały. Nie zawsze zresztą geneza i przebieg odkryć są szczególnie interesujące. Tymczasem historia powstania i rozwoju fotowoltaiki okazuje się naprawdę fascynująca. Zaczyna się od XIX-wiecznych eksperymentów, wiąże się z misjami kosmicznymi, a obecnie obejmuje panele słoneczne na dachach domów na całym świecie.

Jednym z najbardziej zasłużonych odkrywców w dziejach energii jest Thomas Edison, który opatentował ponad 1000 rozwiązań mających ogromny wpływ na rozwój technologiczny. Kojarzy się go przede wszystkim z wynalezieniem żarówki elektrycznej czy mikrosilnika prądu stałego. I choć nie miał on bezpośredniego wpływu na postęp w branży fotowoltaicznej, jego słowa wynikające z prowadzonych eksperymentów okazały się prorocze:

Postawiłbym swoje pieniądze na Słońce i energię słoneczną. Jakież to jest źródło mocy! Mam nadzieję, że nie będziemy musieli czekać, aż skończy się nam węgiel i ropa, zanim ujarzmimy Słońce.

Datą powszechnie przywoływaną w kontekście początków fotowoltaiki jest 1839 r., kiedy to francuski fizyk – Alexandre Edmond Becquarel – zauważył, że wybrane materiały wytwarzają energię elektryczną pod wpływem ekspozycji na światło. W 1876 r. dzięki pracy Williama Gryllsa Adamsa i Eicharda Evansa Daya okazało się, że materiałem, który wystawiony na słońce, wytwarza impuls elektryczny, jest selen. Rzecz jasna w XIX w. nie znano jeszcze sposobów na zasilanie w ten sposób urządzeń elektrycznych – były to jedynie pewne fizyczne odkrycia i obserwacje.

W 1904 r. Albert Einstein ogłosił pracę, w której przedstawił wyniki badań dotyczących światła, które opisał jako strumień cząstek, nazywanych fotonami zawierającymi kwanty energii. Słynny naukowiec otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycie zjawiska fotowoltaicznego – polega ono na tym, że foton, oddziałując na elektron na metalowej płytce, przekazuje mu energię. Teoria Einsteina została potwierdzona badaniami Roberta Millikana w 1916 r.
Co ciekawe, jedną z najważniejszych postaci w historii fotowoltaiki był Polak – profesor Jan Czochralski urodzony w Kcyni. To właśnie on jest twórcą metody Czochralskiego, stosowanej do produkcji krzemu monokrystalicznego. Przemysł wykorzystał jego odkrycia już w 1941 r., kiedy powstało pierwsze tego typu ogniwo krzemowe.

Wszystkie powyższe fakty ukazują kolejne etapy prowadzące do odkryć związanych z pozyskiwaniem energii słonecznej. O panelach fotowoltaicznych możemy jednak mówić dopiero od drugiej połowy XX w.

Odkrycie paneli fotowoltaicznych

  • Pierwszy panel fotowoltaiczny został wyprodukowany w 1954 r. w amerykańskim Bell Laboratories.
  • Pierwsze krzemowe ogniwa pozwalające korzystać z energii słonecznej to dzieło Geralda Pearsona, Daryla Chapina i Calvina Fullera.
  • Sprawność pierwszych ogniw wynosiła zaledwie 6%, przez co można było nimi zasilać jedynie zabawkowy wiatrak i radio.
  • Z jednej strony traktowano to odkrycie jako przełomowe i stwarzające niezwykłą perspektywę na przyszłość, jednak z drugiej dostrzegano, że z uwagi na niską efektywność i wysokie koszty produkcji jest to technologia nieopłacalna z ekonomicznego punktu widzenia.


Rozwój paneli słonecznych

Jak wiele innych technologii, które weszły do codziennego użytku, również panele słoneczne początkowo były rozwijane w laboratoriach wojskowych. Już w 1958 r. amerykańska armia zaczęła wdrażać projekt polegający na zasilaniu satelitów ogniwami słonecznymi. Ambitne plany podboju kosmicznego były czynnikiem, który w dużym stopniu rozwinął fotowoltaikę. W latach 60. NASA stosowała ogniwa słoneczne w swoich kolejnych projektach.
Na lata 70. i 80. przypada okres szybkiego rozwoju technologii solarnej, ponieważ koszty produkcji modułów spadły o kilkadziesiąt procent. Ogniwa słoneczne zaczęły być stosowane na przykład w zegarkach czy kalkulatorach, choć nadal nie były wykorzystywane na szeroką skalę do zasilania gospodarstw domowych. Wydajność wciąż nie pozwalała wcielić w życie marzeń o autonomicznie zasilanych mieszkaniach niezależnych od standardowych źródeł prądu.

Dopiero w latach 90. XX w. zaczęto wdrażać projekty mikroinstalacji, a takie kraje jak Niemcy czy Japonia szybko zauważyły masowy potencjał energii prosto ze Słońca, udzielając pierwszych dotacji na ten cel. Można powiedzieć, że masowa produkcja paneli słonecznych rozpoczęła się wraz z początkiem nowego tysiąclecia, kiedy na rynku pojawiło się wiele firm wytwarzających i oferujących panele fotowoltaiczne, falowniki czy inne elementy instalacji.

"Fotowoltaika dla laika" - posłuchaj podcastu!

Fotowoltaika współcześnie

Według wstępnych szacunków, w 2022 r. łączna moc paneli fotowoltaicznych na świecie wyniesie około 150 GW. To jedna z najbardziej perspektywicznych branż, nie tylko w kategorii OZE (odnawialnych źródeł energii). Wszystko za sprawą potencjału energii słonecznej – jest to praktycznie niewyczerpane, a do tego ekologiczne źródło. Sprawność najnowocześniejszych modułów na rynku dochodzi do granicy 25%, więc można łatwo zauważyć, jak ogromny postęp poczyniono na przestrzeni kilkudziesięciu lat.
Gdy w połowie lat 50. cieszono się z możliwości autonomicznego zasilenia radia, dziś tworzy się nie tylko domowe mikroinstalacje, ale również ogromne farmy solarne, które swoim rozmachem przekraczają najśmielsze wyobrażenia dawnych wynalazców, tak zasłużonych dla narodzin fotowoltaiki.

  • Światowym liderem branży fotowoltaicznej są Chiny, w których produkuje się najwięcej darmowego prądu ze Słońca, stamtąd wywodzą się też wiodący producenci paneli.
  • Energia słoneczna jest wykorzystywana na całym świecie do zasilania domów, gospodarstw rolnych, obiektów sportowych, budynków przemysłowych czy świątyń kultu religijnego.
  • Z uwagi na kryzys klimatyczny i sukcesywny wzrost znaczenia polityki środowiskowej OZE, a w szczególności fotowoltaika jest przedmiotem wielu nowych rozwiązań prawnych czy dotacji pozwalających pozyskiwać energię słoneczną na szeroką skalę.

Panele fotowoltaiczne w Polsce - energia słoneczna, którą lubimy

Jak wiele innych nowinek technologicznej, również fotowoltaika potrzebowała czasu, żeby przyjąć się na polskim rynku. Pułap łącznej mocy 1 GW udało się przekroczyć w naszym kraju dopiero w drugiej połowie 2019 r. Z drugiej strony, wcześniej taki wynik udało się uzyskać jedynie w 29 krajach świata.

Przez całe lata fotowoltaika nie była traktowana ani priorytetowo, ani perspektywicznie. Wymowne, że jeszcze w 2009 r. w Krajowym Planie Działania w zakresie OZE przewidywano, że do 2020 r. z energii słonecznej uda się uzyskać w Polsce zaledwie 3 MW mocy. W ostatniej dekadzie pojawiło się jednak wiele czynników, które wpłynęły na diametralną zmianę sytuacji. Dziś Polska należy do grona 5 najdynamiczniej rozwijających się (pod względem fotowotoltaiki) krajów w Europie. Kolejne gigawaty łącznej mocy to kwestia czasu i na pewno nie trzeba będzie czekać na to przez dwie dekady.

W ostatnich latach pojawiło się na rynku wiele firm oferujących panele fotowoltaiczne i inne elementy instalacji w konkurencyjnych cenach. Równolegle rozwijał się segment przedsiębiorstw oferujących sprzedaż, montaż, doradztwo i serwis w ramach kompleksowej umowy z klientem indywidualnym lub biznesowym. Zwrot tego typu inwestycji w przypadku gospodarstw domowych skrócił się do kilku lat.

Kolejną kwestią są czynniki ułatwiające zainstalowanie instalacji fotowoltaicznej w pojedynczym budynku. W 2019 r. rząd ogłosił program „Mój Prąd” z budżetem 1 mld zł na przyznawanie dotacji sięgających kwoty 5000 zł na zakup i montaż instalacji solarnej. Oprócz tego są prowadzone lokalne programy wsparcia, na przykład dla mieszkańców wybranych gmin.

O dofinansowanie na fotowoltaikę można się starać także w ramach programu Czyste Powietrze, warto też sprawdzić zasady przyznawania podatkowej ulgi termomodernizacyjnej. Coraz więcej osób korzysta nie tylko z dotacji, ale również atrakcyjnych ofert kredytów i pożyczek. Są one kierowane do osób prywatnych i przedsiębiorców – w dużej mierze dzięki nim z miesiąca na miesiąc rośnie liczba firm, które zasilają swój biznes energią prosto ze Słońca.

Na fotowoltaikę coraz odważniej stawiają spółki Skarbu Państwa, jak Energa czy PGE. Państwowe i prywatne farmy fotowoltaiczne powstają na terenach poprzemysłowych czy nieużytkach, stanowiąc coraz powszechniejszy krajobraz w każdym regionie kraju. Bo choć najlepsze nasłonecznienie panuje w południowo-wschodnim regionie kraju, efektywna produkcja darmowego prądu ze Słońca jest możliwa w każdym województwie. Polakom sprzyjają warunki atmosferyczne i położenie geograficzne. Nie bez przyczyny europejskim liderem fotowoltaiki są nasi bliscy sąsiedzi – Niemcy.

Kiedyś i dziś - energia słoneczna na wyciągnięcie ręki

Na naszych oczach pisze się najnowsza historia fotowoltaiki. Gdy w 2005 r. z inicjatywy doktora inżyniera Stanisława M. Pietruszki powstawało Polskie Towarzystwo Fotowoltaiki, mało kto mógł się spodziewać, że za kilkanaście lat widok paneli fotowoltaicznych na dachu przestanie kogokolwiek dziwić i stanie się powszechny. Choć trzeba przyznać, że już 2000 r. na dachu Szkoły Podstawowej nr 76 w Falenicy zainstalowano pierwszą instalację słoneczną podłączoną do ogólnej sieci energetycznej i działa ona również obecnie. Wówczas był to eksperyment, a dziś coraz częstszy wybór placówek publicznych, które w ekologicznym podejściu nie chcą ustępować prywatnym przedsiębiorstwom czy właścicielom domów jednorodzinnych.

Aby fotowoltaika stała się jedną z najważniejszych gałęzi energetyki, musiały minąć całe dekady imponujących odkryć. Dziś możemy z niej wydajnie korzystać, mając nadzieję, że technologie pozyskiwania czystej energii ze Słońca wciąż będą się rozwijać.

Zobacz także

5G - telefonia komórkowa nowej generacji
Czy trenowanie w domu to dobry pomysł?
Owady w domu - jak sobie z nimi poradzić? Sprawdź rozwiązania
Amerykańskie gwiazdy młodego pokolenia wspierają walkę z rakiem piersi... na Instagramie