Część pierwsza:

1. Odnawialne źródła energii (OZE).

Odnawialne źródła energii (OZE) – źródła energii, których wykorzystanie nie powoduje długotrwałego ich niedoboru, ponieważ są stosunkowo szybko odnawiane. Odnawialne źródła energii to przede wszystkim energia słoneczna, wiatru i wody, energia geotermalna oraz pozyskiwana z biomasy.

Energia wodna – pozyskuje się ją za pomocą turbin wodnych, znajdujących się w elektrowniach wodnych, które dzielą się na przepływowe, pływowe i szczytowo-pompowe.

Energia słoneczna, inaczej solarna – pochodzi z promieni słonecznych, jest najbardziej rozpowszechnioną metodą zdobywania energii odnawialnej. Energia słoneczna jest przetwarzana przy pomocy kolektorów słonecznych oraz paneli fotowoltaicznych. Ogniwa fotowoltaiczne wytwarzają energię dzięki wykorzystaniu różnicy potencjałów, powstałej podczas przemieszczania się elektronów wzbudzonych przez fotony.

Energia geotermalna – powstaje w wyniku działania procesów rozpadu radioaktywnych izotopów w jądrze Ziemi. Ich energię wykorzystuje się na dwa sposoby: bezpośrednio, z zastosowaniem turbin parowych lub za pomocą układów biernych, opierających się na przekazywaniu ciepła wodzie chłodniejszej w obiegu zamkniętym.

Biomasa – materia organiczna pochodząca z roślin lub zwierząt, najczęściej wykorzystywana do tworzenia energii w procesie spalania. Ze względu na stan skupienia wyróżnia się biomasę w formie:

  • stałej – jest powszechnie wykorzystywana do ogrzewania domów, najczęściej w formie brykietu i tzw. pelletu, powstających przeważnie z trocin i wiórów, a także np. słomy.
  • ciekłej albo biopaliwa – najczęściej produkowanej z roślin oleistych oraz o wysokiej zawartości cukru, które są poddawane procesowi fermentacji alkoholowej, dzięki czemu powstaje m.in. etanol, wzbogacający lub zastępujący tradycyjne rodzaje paliw.
  • gazowej lub biogazu – powstaje w wyniku fermentacji beztlenowej odpadów pochodzenia organicznego, najczęściej z produkcji rolnej.

Biomasę można podzielić również ze względu na pochodzenie na leśną, rolną lub w postaci odpadów organicznych. Inną klasyfikacją jest ta skupiająca się na sposobach wykorzystania.

Energia wiatru – jest przetwarzana przy pomocy turbin wiatrowych w energię elektryczną. Jest także najlepiej rozwijającym się publicznym źródłem energii odnawialnej w Polsce.

2. Efektywność energetyczna.

Efektywność energetyczna to stosunek uzyskanych wyników, usług, towarów lub energii do wkładu energii. Aby ją zwiększyć, należy stosować urządzenia czy instalacje, które mogą wydajnie wykorzystywać energię oraz wymieniać stare i zepsute urządzenia, na nowe. Wysoka efektywność energetyczna jest ważna, ponieważ pozwala ona na zredukowanie ilości używanej do danych procesów energii.

3. Sytuacja Polski na tle innych krajów w aspekcie korzystania z OZE.

Od dawna przewidywano, że Polska może nie osiągnąć do 2020 r. obowiązkowego, minimalnego (zakładane min. 15%) udziału energii z OZE w całkowitym zużyciu energii brutto. Nie jest to dobra wiadomość, ponieważ już w 2018 roku 11 innych państw Unii Europejskiej przekroczyło swoje cele na 2020 rok. W 2019 r. udział energii z OZE wynosił w Polsce 12.2%, a w UE 19.7%. Polska była więc na 6. miejscu wśród państw, których % wykorzystania OZE w produkcji energii jest najmniejszy. Jeśli chodzi o postęp w zmianach, to wzrost energii z OZE o niecałe 3% w 9 lat także nie jest najlepszy względem średniego wzrostu w całej UE, wynoszącego ok. 5.3%.

4. Program Czyste Powietrze.

Głównym celem programu “Czyste powietrze” jest dofinansowanie wymiany starych pieców opalanych paliwami stałymi (głównie węglem) na nowoczesne piece zasilane czystymi paliwami, takimi jak eko-groszek. Działania te mają na celu redukcje emisji CO2 oraz innych szkodliwych związków. W ramach programu można otrzymać dofinansowanie na wymianę starego pieca, zakup instalacji fotowoltaicznej, instalacji wiatrowej czy też na termomodernizację budynków mieszkalnych. Kwota podstawowego dofinansowania może wynosić nawet 30000 złotych.

5. Instalacje OZE a finanse.

Taryfa gwarantowana (FiT) to gwarantowana na 15 lat stała stawka zakupu nadwyżki energii elektrycznej wyprodukowanej w instalacji OZE należącej do osoby fizycznej, nawet takiej, która prowadzi działalność gospodarczą. Dzięki tej taryfie można optymistycznie myśleć o zwrocie poniesionych kosztów (realnie w 7-8 lat).

Net metering – usługa dotycząca wytwórcy, a zarazem konsumenta energii z mikro instalacji fotowoltaicznej. W takim rozliczeniu odejmuje się ilość energii zakupionej z sieci od ilości energii wyprodukowanej we własnej instalacji.

Jednym z zyskujących popularność źródeł finansowania instalacji należących do OZE są komercyjne oferty bankowe. Niewątpliwie najbardziej zaangażowanym bankiem w rozwój ekologicznej energii jest BOŚ. Od 1996 roku udzielił on kredytów o łącznej sumie ponad 1.3 mld PLN, co pozwoliło wybudować między innymi 5 tysięcy indywidualnych farm słonecznych oraz ponad 1100 pomp ciepła. Finanse można uzyskać także z programów gminnych, czy wojewódzkich.

Część druga:

1. Zasady działania fotowoltaiki

Fotowoltaika pozwala na produkcję energii elektrycznej, poprzez wykorzystanie zjawiska fotowoltaicznego. Polega ono na powstawaniu siły elektromotorycznej w ciele stałym pod wpływem promieniowania świetlnego. Fotony, padające na odpowiednio domieszkowany półprzewodnik, przekraczają jego energię progową. W wyniku tego następuje wybijanie elektronów z atomów półprzewodnika, a w ich miejscach tworzenie się dziur elektronowych. Wolne elektrony i dziury zbierają się na dwóch przeciwnych warstwach ogniwa, czego efektem końcowym jest powstanie napięcia elektrycznego na zaciskach ogniwa. Energia wyprodukowana w ten sposób jest całkowicie odnawialna, ponieważ wykorzystuje jedynie promieniowanie słoneczne. W nowoczesnych instalacjach spotyka się panele fotowoltaiczne o różnych parametrach, wymiarach oraz odporności na warunki atmosferyczne.

2. Sposób działania systemu fotowoltaicznego

2.1.rodzaje instalacji fotowoltaicznych

On-grid

W systemach on-grid energia produkowana przez panele fotowoltaiczne trafia do inwertera, którego zadaniem jest zamiana prądu stałego na zmienny. Następnie przetworzona energia wysyłana jest do sieci elektroenergetycznej, która pełni rolę magazynu energii.

Off-grid

System off-grid nie jest połączony do sieci elektroenergetycznej. Energia z paneli fotowoltaicznych trafia do akumulatorów, dzięki temu może zostać wykorzystana w dowolnym momencie.

Wyspowa

W instalacjach wyspowych znajdują się akumulatory oraz inwerter, co pozwalana wydajne zarządzanie wykorzystaniem energii. System taki umożliwia magazynowanie energii w akumulatorach oraz sieci elektroenergetycznej.

2.2. aspekt techniczny

Panele fotowoltaiczne zazwyczaj zainstalowane są na dachu lub wolnostojących konstrukcjach metalowych. Ich odpowiednie położenie względem Ziemi oraz Słońca jest bardzo ważne i znacząco może poprawić wydajność systemu.

Parametry energii elektrycznej wytwarzanej za pomocą paneli fotowoltaicznych zależne są w dużej mierze od warunków zewnętrznych (nasłonecznienie, kąt padania promieni słonecznych, temperatura otoczenia). Powoduje to, że znacząco zmienia się charakterystyka prąd-napięcie paneli fotowoltaicznych.

W celu dopasowania obciążenia paneli do aktualnie panujących warunków stosuje się technologię MPPT, która pozwala dobrać maksymalny punkt pracy systemu.

3. Czynniki sprzyjające i ograniczające wydajność systemu fotowoltaicznego

3.1. sprzyjające

  1. Warunki geograficzne pozwalające na optymalne doświetlenie ogniw przez jak najdłuższy okres w ciągu dnia. Szczególną rolę odgrywa szerokość geograficzna, ze względu na kąt elewacji Słońca.
  2. Warunki klimatyczne, takie jak małe zachmurzenie oraz średnia ilość dni słonecznych w roku.
  3. Zastosowanie ogniw nowej generacji, które mają większą wydajność, niż ich poprzednicy.

3.2. ograniczające

  1. Warunki klimatyczne, takie jak okresowa obecność pokrywy śnieżnej.
  2. Warunki środowiskowe – obiekty zasłaniające ogniwa fotowoltaiczne, takie jak drzewa, budynki itp.
  3. Ustawienie paneli fotowoltaicznych w przestrzeni – kąt względem powierzchni ziemi oraz kierunek geograficzny.

4. Definicja prosumenta

W myśl Polskiego prawa prosument to osobą fizyczną lub przedsiębiorstwem, którego głównym zajęciem działalności gospodarczej nie jest produkcja energii elektrycznej. Prosument wytwarza energię elektryczną we własnym zakresie (np. przy użyciu instalacji PV), a nadwyżkę wyprodukowanej energii magazynuje w sieci. Następnie może ją wykorzystać w czasie, kiedy jego własna produkcja jest niewystarczająca względem zapotrzebowania (np. w nocy).