Kto naprawdę wygrał i czy to koniec „Wojny prądów”? Jak jej wynik ma się do fotowoltaiki i elektrowni słonecznych?

Ponad 130 lat temu, przez około dekadę toczyła się wojna, o której wielu z nas nie słyszało. Wojna technologii. „The War of Currents” czyli wojna między prądem stałym (DC), a prądem zmiennym (AC): dwiema koncepcjami dwóch geniuszy T. Edisona i N. Tesli.

Czytelnicy poprzedniego wpisu przebieg tej wojny już znają, szczególnie jeżeli zachęceni krótkim wprowadzeniem, sięgnęli po dostępną w „sieci” wiedzę. 11 października 2019 na nasze ekrany wchodzi film z 2017 roku pod tytułem „Wojna o prąd” (oryg. The Current War). Jeżeli nie czytałeś poprzedniego wpisu to proponuję wrócić do niego lub wybrać się do kina – wszystkiego (chyba) się tam dowiesz gdyż film jest sklasyfikowany jako biograficzny, historyczny – powinien zatem nam przybliżyć historię tej wojny.

Prąd stały czy zmienny – co jest częściej wykorzystywane?

Dzięki Tesli, przez cały dwudziesty wiek, nasza cywilizacja dynamicznie się rozwijała. Technologia Edisona jednak nie przegrała na zawsze, nie zniknęła, nie została wyparta i zapomniana. Jest wokół nas. Co więcej, prąd stały jest bliżej nas niż zmienny. Jest w większości urządzeń przez nas wykorzystywanych. O ile właściwości prądu zmiennego pozwalają na jego przesył i dystrybucję na znaczące odległości to prąd stały napędza Twój laptop, Twoją komórkę, telewizor, system audio, wiele silników w urządzeniach AGD, a ostatnio również samochody, motocykle, rowery i hulajnogi. Przy chwili zastanowienia się, okaże się prąd stały, inwencja Edisona, jest dużo bliżej nas niż zmienny. Energooszczędne źródła światła to dzisiaj głównie LED. Wkręcasz żarówkę do tradycyjnej oprawy – do niej dociera prąd zmienny, ale w żarówce następuje konwersja AC do DC! Czyli Tesla króluje do oprawy, a w nowoczesnej, oszczędnej żarówce panem i władcą jest już Edison. Remis? Możliwe, ale wygląda na to, że ze wskazaniem na Edisona.

Tesla będzie „panował” w sieci elektroenergetycznej tak długo jak długo będzie ona potrzebna. Dzisiaj jest „kręgosłupem” systemu energetycznego. Nawet właściciele małych elektrowni: słonecznych, wiatrowych czy wodnych, nadal wykorzystują sieć elektroenergetyczną jako podstawę swojego mikrosystemu. Bardzo rzadko widzimy rozwiązania wyspowe czyli takie, które są w stanie pracować zupełnie niezależnie od wielkiego systemu. Najczęściej zapewne spotykamy je w amerykańskich filmach. Kojarzycie taki scenariusz: wesoła kompania jedzie daleko w góry np. na weekend; zaraz po przyjeździe jedno z nich idzie poszukać generatora; pstryk i generator szumi, a dom się rozświetla. To raczej Ameryka i jej rozległe, dzikie połacie. Zdecydowanie taniej jest wyposażyć dom położony daleko od cywilizacji we własny generator, niż doprowadzić do niego linię zasilającą. Wiele kilometrów, wysoki koszt, jeden lub bardzo niewielu odbiorców, a odbiór tylko okazjonalny. Ekonomicznie zupełnie bez sensu i dla lokalnego dostawcy i dla takiego klienta. Konwencjonalną alternatywą jest spalający paliwo płynne lub gazowe generator. Ale to przecież góry! Natura! Czyste powietrze, krystaliczna woda! I w tym wszystkim człowiek, jego uzależnienie od energii elektrycznej i spaliny z silnika napędzającego generator? Coś w tym obrazku nie gra. Czy zatem można inaczej? Można. Nie tylko daleko od cywilizacji. Również w jej środku. Można już dzisiaj, a z czasem będzie tylko taniej, a zatem bardziej dostępnie.

Czy elektrownie słoneczne to przyszłość?

Dobrodziejstwa niezależności energetycznej niemal dosłownie spadają nam z nieba. To pęd w kosmos dał podstawy wielu dzisiaj upowszechnionym technologiom: GPS, CMOS, czujniki dymu, termometr na podczerwień, mleko modyfikowane, jednorazowe pieluchy dla dzieci. A w sektorze energetycznym? Bezprzewodowo zasilane urządzenia również w pewnym sensie spadły z nieba, a fotowoltaika „latała w kosmosie” na długo przed jej wykorzystaniem na Ziemi. Mikro-elektrownie słoneczne zaczęły się tam… na niebie. Stacje kosmiczne nie są częścią wielkich naziemnych systemów energetycznych, a działają zapewniając swoim użytkownikom i mieszkańcom zaspokojenie wszelkich potrzeb. Czyli i daleko w amerykańskich górach i wysoko w kosmosie można zbudować sprawny, zapewniający komfort mikro-system energetyczny.

Panele fotowoltaiczne – jak to się zmienia?

Pierwszy panel słoneczny od obecnego, dzieli technologiczna przepaść. Sprawności wytwarzania, czyli ilość energii słonecznej skutecznie przetwarzanej w elektryczną rosną. Ten wzrost sprawności widzimy we wzroście mocy modułów fotowoltaicznych: na relatywnie standardowej powierzchni, z tej samej ilości ogniw, z czasem uzyskiwana jest coraz większa moc. Czyli dzięki wzrostowi sprawności, rośnie ilość wytwarzanej na tej samej powierzchni energii. Niestety, o ile elementy elektrowni słonecznej tanieją to nie maleje jej łączny koszt: do klienta trzeba dotrzeć, trzeba go obsłużyć, przygotować projekt, system sam się nie zbuduje, koszty elementów konstrukcyjnych nie maleją. Praca specjalistów jest coraz droższa, a ich liczba ograniczona. Różne „skróty” mogą pozwolić na zmniejszenie oferowanej ceny systemu. Dostawca śledzący przepisy i poważnie je traktujący nie zaryzykuje braku opinii konstruktora czy kominiarza tam gdzie jest ona wymagana. Sprzedawca „idący klientowi na rękę” pominie te „szczegóły”, zadowolony klient kupi system tanio, a konsekwencje ewentualnie poniesie w przyszłości. Pytanie czy warto z tych skrótów korzystać?

Energia słoneczna jest tańsza

Niezależnie jednak od tego kto, w jakiej jakości zbuduje nam elektrownię słoneczną, już dzisiaj produkuje ona energię taniej niż cena jaką musimy zapłacić za zakup dokładnie takiej samej energii z sieci. Systemy są trwałe, energia z nich tania i warto w tę technologię zainwestować. Tyle, że własna elektrownia słoneczna nie oznacza niezależności od sieci energetycznej. O ile system nie zostanie specjalnie zaprojektowany to panele produkują energię tylko wtedy kiedy Twój dom jest zasilany z sieci energetycznej. Przerwa w zasilaniu to przerwa w produkcji. Można inaczej, można zaprojektować system pracujący niezależnie od sieci. Wprawdzie jest on wtedy droższy, ale czyż nie pasuje doskonale do zielonego tła z naszego wcześniej przytoczonego amerykańskiego filmu? Aby taki system był kompletny, musi być wyposażony w lokalną baterię czyli magazyn energii. Te wchodzą w etap bardzo szybkiego rozwoju. Coraz większa gęstość magazynowania (oznaczająca w uproszczeniu że w jednostce objętości baterii mieści się więcej energii), coraz trwalsze i bezpieczniejsze „baterie” to prosta droga do niezależności energetycznej każdego indywidualnego odbiorcy.

Wojna o prąd – ciąg dalszy nastąpi

Póki co jesteśmy nadal przed premierą „Wojny o prąd”. Nawet nie widziawszy filmu polecamy go naszym czytelnikom tytułem wprowadzenia do dalszych wątków. Zaraz po premierze w naszym wojennym kąciku oceniamy na ile scenariusz oddał fakty i czy warto było zainwestować w bilet (i popcorn?).

W kolejnych wpisach będzie trochę więcej o bateriach – tych z przeszłości i przyszłości, niezależności energetycznej, domach z siecią AC i DC, o ogniwach paliwowych, domach pasywnych, płotach generujących energię i potencjale technologii fotowoltaicznej. Powiemy też kim jest Prosument i dlaczego warto nim być oraz o wadach i zaletach obecnie obowiązującego w Polsce systemu wsparcia dla fotowoltaiki.

Tytułem zachęty zapraszamy w międzyczasie do lektury: “the impressive results of tests on a new battery cell that could last over 1 million miles in an electric vehicle”.