Sijaj, sijaj, sončece

Skupaj z drugimi obnovljivimi viri energije je tudi izkoriščanje sonca za proizvodnjo električne energije v zadnjih letih skokovito poraslo. Po podatkih Evropske zveze fotonapetostne industrije (EPIA) se je skupna svetovna inštalirana moč fotonapetostnih modulov v letu 2008 v primerjavi z letom prej povečala za več kot 50 odstotkov, na 15 gigavatov (GW). Največ, skoraj polovico, je k temu povečanju prispevala Španija, kjer se je v enem samem letu inštalirana moč početverila, s približno 700 megavatov (MW) na 3,2 GW. Vodilna po izkoriščanju sončne energije ostaja Nemčija, ki je imela konec leta inštalirano moč nekaj več kot 5,3 GW, torej več kot tretjino vse svetovne kapacitete. Nemčija naj bi se sicer po pričakovanjih v letošnjem letu vrnila tudi na prvo mesto po na novo inštaliranih zmogljivostih, predvsem zato, ker je španska vlada z letom 2009 gradnjo novih kapacitet omejila na 500 MW na leto. V Sloveniji trenutno inštalirana moč znaša približno 1,8 MW, sončne elektrarne pa k skupni letni potrebi po električni energiji prispevajo manj kot promil.

Še vedno predraga

Številke so sicer fascinantne, a če jih primerjamo na primer z inštalirano močjo vetrnih elektrarn (ok. 130 GW konec leta 2008), ugotovimo, da so še vedno precej majhne in da električna energija iz fotonapetostnih celic k svetovni proizvodnji elektrike še vedno prispeva precej manj kot odstotek. »Razlog, da izkoriščanje sončne energije za zdaj ne raste tako skokovito kot izkoriščanje vetrne energije, je v tem, da je investicija v vetrne elektrarne trenutno bolj konkurenčna in cenejša. Zato je na lokacijah, kjer je pravega vetra dovolj, vsekakor bolj smiselno postavljati vetrne elektrarne. Seveda pa so območja z veliko vetra omejena, pri izkoriščanju sončne energije pa je geografska porazdelitev s sončnim obsevanjem mnogo bolj enakomerna po celotni zemeljski obli. Cena na kilovatno uro je sicer trenutno pri vetrnih elektrarnah vsaj enkrat do dvakrat nižja kot pri fotovoltaičnih celicah,« razlaga dr. Marko Topič, profesor na ljubljanski Fakulteti za elektrotehniko in vodja Laboratorija za fotovoltaiko in optoelektroniko. Prvi problem fotovoltaike je po njegovih besedah, tako kot prvi vseh obnovljivih virih energije, slab izkoristek, saj na kvadratni meter dobimo majhno količino energije. Druga ovira je, da zahteva visoko začetno investicijo, kajti gre za sisteme, ki načeloma delujejo brez goriva. Stroška goriva torej ni, zato je celotni strošek prenesen v začetno investicijo. Tretji vidik, nadaljuje, ki je vezan na razvoj energetike, pa je v dejstvu, da so bile vse ostale, konvencionalne tehnologije, ki so danes zrele, torej pridobivanje električne energije s pomočjo premoga, nafte, plina ali jedrske energije, tehnologije, katerih razvoj je bil subvencioniran in hkrati deloma ne vključujejo eksternih stroškov, zaradi česar so mnogo bolj konkurenčne. Pri novih tehnologijah, obnovljivih virih, pa je treba ta razvoj financirati in spodbuditi. »Samo skozi vlaganja v raziskave in razvoj bomo lahko postali konkurenčnejši klasičnim, tradicionalnim tehnologijam, ki so skozi to fazo že šle,« je prepričan Topič.

Visoke subvencije

Električna energija, pridobljena iz fotonapetostnih celic, je trenutno sicer daleč najbolj subvencionirana. Če je v predlogu nove vladne uredbe o obnovljivih virih energije zagotovljena odkupna cena za megavatno uro električne energije, proizvedene s pomočjo vetrne elektrarne, dobrih 95 evrov, je najvišja zagotovljena odkupna cena pri izkoriščanju sončne energije petkratnik tega zneska, saj je za sisteme, ki so del ovoja zgradbe ali elementov zgradbe, določena pri 477 evrov na MW/h. Električne energije, proizvedene s pomočjo sonca, ekonomsko torej ni smiselno porabljati neposredno, edino smiselno jo je prodati v omrežje, iz omrežja pa kupiti po nekajkrat nižji ceni.
Potrebe po subvencioniranju naj bi se sicer precej hitro manjšale. Po pričakovanjih dr. Topiča bodo zaradi večjega sončnega obsevanja fotonapetostni sistemi prej postali konkurenčni na jugu Evrope, vsekakor pa je mogoče z nadaljnjim zniževanjem stroškov konkurenčnost doseči tudi v bolj severnih predelih. »Po pričakovanjih naj bi fotovoltaika nekje do leta 2020 postala konkurenčna brez potrebe po državnih subvencijah, najprej na jugu Evrope, potem pa nekako čez 5-10 let tudi na severu,« pravi. Še precej bolj optimističen je dr. Dušan Merc, direktor podjetja Bisol, za zdaj edinega proizvajalca fotonapetostnih celic oz. modulov v Sloveniji: »Predvidevamo, da bo sončna energija do leta 2020 zagotavljala približno 12 odstotkov električne energije v omrežju. Konkurenčna pa bo fotovoltaika postala prej. Po moji oceni se bo to v Nemčiji zgodilo že v letih 2011-2012, v Italiji pa je po mojih izračunih že danes cenejša. Leta 2020 pričakujemo, da bo fotovoltaika cenejša od električne energije v omrežju na 90 odstotkih evropskih tržišč.« Ob tem dodaja, da številke ne upoštevajo morebitnih novih možnosti na področju shranjevanja energije, predvideva pa, da bo do leta 2020 cena fotovoltaike verjetno toliko padla, da bo tudi v primeru 50-odstotnih izgub pri skladiščenju električne energije iz sonca še vedno cenejša kot pa tista v omrežju. Sicer pa pravi, da je fotonapetostna industrija politikom, ki dajejo spodbude za razvoj fotovoltaike, obljubila, da se bodo pri vsakokratni podvojitvi proizvodnje stroški te proizvodnje zmanjšali za 20 odstotkov.

Obilica surovin

Ena od spremenljivk v ceni energije iz fotonapetostnih celic je tudi cena surovine, v več kot 90 odstotkih gre za silicij. Kot pravi Topič, je cena solarnega silicija v zadnjih dveh letih precej skokovito narasla zaradi velikega povpraševanja in hkratnega pomanjkanja dodatnih proizvodnih zmogljivosti. »Zavedati se je treba, da je bil nekoč solarni silicij izmet industrije polprevodniške elektronike in je bil kot tak poceni. Danes pa je obseg potreb po solarnem siliciju za fotovoltaiko že presegel obseg potreb polprevodniške elektronike.« Trenutno se cena zaradi gospodarske krize sicer niža. Silicij je sicer po Topičevih besedah najpogostejši element v zemeljski skorji, v obliki silicijevega dioksida, tako da bojazni, da bi ga začelo zmanjkovati, ni. »Res pa je, da gre trend razvoja in nižanja stroškov v klasični kristalni silicijevi fotovoltaiki v smeri tanjšanja silicijevih rezin, ki pomeni manjšo porabo solarno čistega silicija. Iste trende opažamo tudi pri tankoplastnih tehnologijah, npr. pri tankoplastnih CIGS-celicah se uporablja indij, ki je zelo potreben material pri izdelavi LCD-zaslonov. Vsekakor nekih velikih omejitev glede razpoložljivosti vhodnih materialov ni.« Po njegovih pričakovanjih bodo glede na kontinuirano rast fotovoltaike potrebe po surovinah tudi v prihodnje kontinuirano rasle. »Ravno to je ključ do uspeha. Če se ne bodo pojavljali tržni šoki, bodo dogodki predvidljivi in napovedi o konkurenčnosti do leta 2020 ne bodo ogrožene.«
Izkoriščanje sončne energije s pomočjo fotonapetostnih celic seveda ni edini način pridobivanja elektrike iz sonca. Obstajajo tudi sistemi, pri katerih s pomočjo sonca segrejete medij, npr. vodo, in nato elektriko proizvajate na klasičen način, npr. s pomočjo parne turbine. A ti sistemi morajo biti veliki. »Fotovoltaika je v primerjavi z drugimi tehnologijami za izrabo sončne energije najbolj modularna, najbolj prilagodljiva. Možna je inštalacija od nekaj kilovatov pa do 100 megavatov moči na velikih površinah,« pravi dr. Topič. Prav tako je njihovo umeščanje v okolje najmanj problematično. »Treba se je zavedati, da imajo vse danes stoječe zgradbe neizkoriščeno strešno površino. Tudi fasade so neizkoriščene. V razvitem svetu, sploh v Evropi, ki je razmeroma gosto poseljena, je strešni potencial ogromen.« Prav tako pa je pomembna tudi bližina porabnikov energije, ki so seveda neposredno v zgradbah, to pa pomeni, da se skrajšuje transportna pot dobave električne energije. Iz večjih sončnih elektrarn je ta pot daljša, saj po navadi stojijo zunaj naselij.

Vpliv na omrežje

Poleg cene (za zdaj) ima izkoriščanje sončne energije dodatno slabost, predvsem nezanesljivo delovanje zaradi vremenskih razmer. Dr. Rafael Mihalič z ljubljanske elektrotehniške fakultete pravi, da se obnovljivi viri lahko med seboj lepo dopolnjujejo. »Pozimi je več vetra in manj sonca. Poleti je več sonca in manj vode za hidroelektrarne. K širitvi obnovljivih virov lahko bistveno prispevajo tudi črpalne hidroelektrarne, ki so trenutno edino cenovno sprejemljivo sredstvo za skladiščenje velikih količin nepredvidljive električne energije iz obnovljivih virov.« Opozarja pa, da bo z večanjem deleža obnovljivih virov energije v našem elektroenergetskem omrežju na določeni stopnji treba spremeniti delovanje sistema. »V sistemu z velikim deležem obnovljivih virov je v primerjavi z obstoječim treba spremeniti filozofijo zaščite, način vodenja, infrastrukturo itd. Vemo pa, kakšni so odpori javnosti pri spreminjanju infrastrukture. Če hočemo danes zgraditi nek daljnovod, boš verjetno prej v pokoju, preden bo daljnovod dejansko začel obratovati.«
Mihaličev kolega dr. Igor Papič podrobneje pojasnjuje, da značilna struktura elektroenergetskega sistema temelji na velikih centrih proizvodnje, velikih elektrarnah, iz katerih se proizvedena energija prek prenosnega omrežja prenese do razdelilnega sistema in potem do naših domov. »Problem virov, ki so blizu porabnikom, je v tem, da so priključeni na omrežje na ''napačni'' strani. Priključujemo jih na mestu porabe. Dokler je ta vir razmeroma majhen, v bistvu zgolj zmanjšuje dotok energije iz prenosnega omrežja, če pa na primer neka vas proizvede več energije, kot je sama porabi, pa to pomeni, da bo ta energija začela teči nazaj, v nasprotni smeri. To pa je enako, kot bi začeli po enosmerni cesti voziti v nasprotni smeri, če seveda prometa ne uredite na tak način, da bo to varno.« Če ni ustrezne zaščite, ki predvideva, da utegne energija teči tudi v nasprotni smeri, torej lahko pride do nepravilnega delovanja omrežja, do »avtomobilske nesreče«. »Osnovni princip elektroenergetskega sistema je še vedno centralna proizvodnja. Močne enote, ki vzdržujejo sistem. Tako kot novoletna jelka. Če imate močno drevo, potem lahko nanjo obesite veliko okraskov. Več kot bo okraskov, bolj se bo povešalo, če ne bomo nekaj naredili v smeri spreminjanja filozofije delovanja sistema. To pa lahko traja zelo dolgo,« še dodaja.

Pod slovenskim soncem

Nove investicije v fotonapetostne elektrarne so trenutno sicer v Sloveniji povečini na čakanju, saj investitorji, grizoč nohte, čakajo na novo vladno uredbo o obnovljivih virih energije, s katero bodo določene zagotovljene odkupne cene za obdobje 15 let. Vlada naj bi dokument, s katerim že precej zamuja, obravnavala prihodnji teden. K prvotnemu predlogu so imeli potencialni investitorji kar nekaj pripomb. Robert Otorepec iz podjetja Sol Navitas, ki se ukvarja s projektiranjem in gradnjo sončnih elektrarn, pravi, da je uredba sicer velik korak naprej, ker ureja zajamčeno odkupno ceno za 15 let vnaprej, tako da je mogoče končno konkretno izračunati ekonomiko naložbe na daljši rok, da pa so nekatere druge določbe ogrožale nadaljnje investiranje v sončne elektrarne. »Najbolj nas je zmotilo, da je od vseh obnovljivih virov energije fotovoltaika precej diskriminirana. Za vse ostale obnovljive vire so odkupne cene določili tako, da je donosnost vloženega kapitala okoli 20 odstotkov na leto ob 15-letnem obratovanju, pri fotovoltaiki pa je bila donosnost komaj petodstotna. Ko realno računaš, je donosnost fotovoltaike v 15 letih približno štiri odstotke na leto. Za to se nihče ne bi odločil, če lahko z depozitom v banki zasluži več.« Po njegovih besedah so na ministrstvu za gospodarstvo pri določitvi cen v prvotnem predlogu pri izračunu povprečne letno pridobljene energije iz fotonapetostnih celic določili optimalne razmere, ki jih lahko v Sloveniji najdete samo nad Portorožem. Na ministrstvu so sicer pripombe poslušali, jih proučili in pripravili nov predlog uredbe. Otorepec pravi, da so bile njihove pripombe delno upoštevane. Popravljene so zajamčene odkupne cene za mikro sončne elektrarne (do 50 kW), ki so postavljene na stavbah ali gradbenih konstrukcijah, tako da sedaj zagotavljajo približno šestodstotni letni donos ob 15-letnem obratovanju. Dvignjene so tudi zajamčene odkupne cene za majhne sončne elektrarne (do 1 MW), ki so zgrajene kot samostojni objekti, vendar so, pravi, te še vedno prenizke, da bi bila njihova gradnja ekonomsko zanimiva. »Ministrstvo za gospodarstvo se je torej odločilo, da bo spodbujalo le mikro sončne elektrarne do velikosti 50 kW na stavbah ali gradbenih konstrukcijah, s čimer se strinjam, saj je v Sloveniji streh, ki so primerne za postavitev sončnih elektrarn, zelo veliko in pametno je najprej izkoristiti ta potencial,« poudarja. Zmotilo pa ga je znižanje cene za male sončne elektrarne na stavbah ali gradbenih konstrukcijah (50 kW do 1 MW). Ta zajamčena odkupna cena je namreč skoraj za 9 odstotkov nižja kot za mikro sončne elektrarne. Kot poudarja, je ta cena sicer še sprejemljiva za sončne elektrarne velikosti nad 500 kW do 1 MW, za manjše velikosti od 50 do 200 kW pa je prenizka, da bi bila investicija ekonomsko upravičena. »V praksi se bo zato dogajalo, da nekdo, ki ima na strehi prostora za npr. 150-kilovatno sončno elektrarno, ne bo zgradil ene 150-kilovatne, ampak tri 49-kilovatne, da bo prejemal višjo odkupno ceno, s katero bo dosegel ekonomsko upravičenost investicije. To pa bo samo povečalo stroške in porabljen čas za nepotrebno dodatno administracijo pri investitorjih, izvajalcih, Agenciji za energijo itd.«
V Sloveniji za zdaj nobena sončna elektrarna ni večja od 100 kW, največja pa stoji na dveh poslopjih Biotehniškega centra Naklo v Strahinju (okoli 90 kW). Najbolj dejavna na področju investiranja v sončne elektrarne je sicer družba Elektro Gorenjska, katere hčerinsko podjetje Gorenjske elektrarne ima v lasti pet elektrarn, tudi omenjeno v Strahinju, s skupno inštalirano močjo 277 kW, kar pomeni 14 odstotkov celotne proizvodnje sončne energije v Sloveniji. Pojavljajo pa se tudi že načrti za gradnjo večjih sončnih elektrarn, velikosti nad 1 MW. V jeseniškem podjetju PINSOL so nam na primer povedali, da se trenutno dogovarjajo za lokacijo za elektrarno velikosti od 1 do 2 MW. Stala naj bi v primorsko-kraški regiji, več podatkov pa nam niso želeli zaupati.