Na UPWr energię czerpiemy ze słońca

W sejmie trwają prace nad zmienioną ustawą o odnawialnych źródłach energii (OZE). Proponowane przez rząd regulacje mają umożliwić wypełnienie zobowiązań międzynarodowych, które nakładają na Polskę obowiązek zwiększenia udziału energii ze źródeł odnawialnych w bilansie energetycznym kraju do 15% do 2020 roku. Tymczasem z danych GUS wynika, że w roku 2016 ten udział wyniósł 11,3% i miał tendencję spadkową.

Wyścig w poszukiwaniu najlepszych sposobów wytwarzania i przechowywania energii trwa na całym świecie, podobnie jak starania tych bardziej odpowiedzialnych globalnych instytucji i organizacji o ograniczenie emisji dwutlenku węgla i innych zanieczyszczeń. Z danych Eurostatu wynika, że od 2012 roku w Polsce następuje wyhamowanie rozwoju OZE.

Nadrobienie zaległości wymaga nie tylko rozwiązań systemowych i politycznych, ale także aktywności świata nauki. Na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu na Wydziale Przyrodniczo-Technologicznym jednym z priorytetów badawczych są prace nad technologiami pozyskiwania i wykorzystania odnawialnych źródeł energii, a cieszący się sporą popularnością kierunek studiów odnawialne źródła energii i gospodarka odpadami nie przypadkiem zyskał ogólnopolski certyfikat „Studia z przyszłością”, w którego kapitule zasiadają nie tylko naukowcy, ale i praktycy gospodarki.

Teraz uczelnia nie tylko bada i uczy specjalistów od OZE, ale także świeci przykładem inwestując we własne odnawialne źródła energii. Panele fotowoltaiczne na jednym z najbardziej rozpoznawalnych budynków Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, czyli CDN (Centrum Dydaktyczno-Naukowym, zwanym również akwarium) przy placu Grunwaldzkim i panele na budynku Studium Wychowania Fizycznego i Sportu na Biskupinie to największe we Wrocławiu instalacje fotowoltaiczne zainstalowane na obiektach użyteczności publicznej.

– Koszt tych inwestycji to łącznie ponad 7 mln zł, ale wartość takich inwestycji trzeba określać inaczej – mówi prof. Adam Szewczuk, prorektor UPWr odpowiedzialny za rozwój uczelni. – To nie tylko oszczędności, konkretne kwoty których nie zapłacimy za energię elektryczną kupowaną z sieci. To także wpływ na zmniejszenie emisji dwutlenku węgla do środowiska, a warto pamiętać że UPWr uczestniczy w różnych projektach antysmogowych prowadzonych w mieście i to jest nasz kolejny wkład w walkę o czyste powietrze. Niemniej ważne jest też oddziaływanie edukacyjne, promujące dobre prośrodowiskowe rozwiązania. No i wreszcie aspekt związany z naszymi studentami, którzy zyskują możliwość praktycznego poznania działania instalacji solarnych.

Słoneczna energia

„Energia promieniowania słonecznego docierająca rocznie do powierzchni Ziemi kształtuje się na poziomie 780 000 TWh, z czego 227 960 TWh dociera do lądów. Do Polski dociera 325 TWh. Zapotrzebowanie na energię elektryczną w Polsce w 2010 r. szacowane było na poziomie 141 TWh, zaś w 2030 r. na 217 TWh. Energia słoneczna, która dociera do granicy atmosfery ma moc około 1,366 kW/m2 i jest to tzw. stała słoneczna” – to fragment wykładu  prof. Józefa Szlachty wygłoszonego podczas inauguracji roku akademickiego 2015/2016. [Przyp. red.: TWh, czyli terawatogodzina to milion kilowatogodzin kWh, a kWh to jednostka energii, którą dobrze znamy z rachunków za prąd, zaś lodówka zużywa 190-200 kWh rocznie.]

Ten wykład prof. Szlachta rozpoczął od stwierdzenia: Z najnowszych osiągnięć fizyki wynika, że wszelka materia jest ruchem falowym światła. W zakresie jego widma kryje się tajemnica życia. Powietrze, którym oddychamy, jest nasączone energią dającą i podtrzymującą życie. Tę siłę życiową wydobywamy z jedzenia, które spożywamy, z wody którą pijemy i z powietrza, którym oddychamy. W ostatnich latach XIX w. szwajcarski lekarz, Bircher-Benner, stwierdził, że głównym źródłem wartości, jaką organizm czerpie z pokarmów, jest energia światła słonecznego, magazynowana w tkankach roślin w procesie fotosyntezy.

Jeśli więc jeden z najbardziej wpływowych profesorów zajmujących się na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu tak mówi o energii słońca, było oczywiste, że w pierwszej kolejności instytucja spróbuje sięgnąć po to źródło.

Bierzcie z nas przykład!

Na żadnym budynku użyteczności publicznej we Wrocławiu nie ma instalacji tak dużej jak na Centrum Dydaktyczno-Naukowym UPWr. Cała frontowa ściana budynku przy placu Grunwaldzkim została wypełniona modułami fotowoltaicznymi. Dzięki temu zyskamy ponad 80 kWp łącznej mocy [przyp. red.: kWp oznacza kW peak, czyli moc szczytową, maksymalną, przyjmuje się, że panel skierowany na południe, mający 1 kWp wyprodukuje w ciągu roku ok. 900-1100 kWh energii elektrycznej.]

Budynek zyskuje własne źródło energii, co łącznie z pozostałymi modernizacyjnymi działaniami powinno przynieść znaczne wymierne oszczędności. Warto podkreślić, że ta energetyczna modernizacja budynku objęła też szereg towarzyszących działań, jak choćby wymiana oświetlenia z jarzeniowego na ledowe, montaż nowoczesnego systemu sterowania oświetleniem i ogrzewaniem.

Ciepła woda w basenie i stacja meteo

Dwie instalacje solarne – które uroczyście uruchomione zostaną w piątek, 25 maja o godz. 13:00 – powstały też na budynku pływalni przy ul. Chełmońskiego. Jedną jest instalacja paneli fotowoltaicznych, drugą kolektorów słonecznych. Mają one różne zadania. Instalacja fotowoltaiczna produkuje energię elektryczną – zasila w prąd wszystkie urządzenia elektryczne na basenie (oświetlenie, komputery itp.). Nie eksportujemy energii na zewnątrz, produkujemy tylko na użytek własny uczelni. 84 kolektory słoneczne o powierzchni 194 m2 służą do wspomagania ogrzewania wody w basenie (wspomagania, bo w okresie jesienno-zimowym tego ciepła byłoby jednak w tak dużej pływalni za mało).

Na stronie podajemy na bieżąco informacje o ilości wyprodukowanej energii elektrycznej i wyliczamy, ile dwutlenku węgla mniej trafiło do atmosfery dzięki fotowoltaice na biskupińskim kampusie. To odpowiada konkretnej ilości zasadzonych drzew.

Znaczącym wskaźnikiem przy opisywaniu opłacalności inwestycji w OZE jest jednak zawsze liczba wyprodukowanych przez panele fotowoltaiczne kilowatogodzin (kWh). – Mamy podgląd do systemów sterujących tymi instalacjami. 128 paneli fotowoltaicznych, każdy ma moc 300 W (watów), to są panele monokrystaliczne o sprawności dochodzącej do 22%, czyli maksymalna moc tej instalacji to 38,5 kWh (kilowata) – wylicza dr Adam Luberański z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Basen potrzebuje ok. 45-50 kilowatów mocy. Instalacja fotowoltaiczna jest tak zaprojektowana, że im więcej energii wytworzą panele, tym mniej pobierać będziemy z zakładu energetycznego. Czyli przy ładnej pogodzie, dużym nasłonecznieniu import energii z zewnątrz może być zerowy, bo wystarczy nam własnej energii.

– To oznacza, że w sezonie od wiosny do września możemy na basenie znacznie ograniczyć wydatki na kupno prądu. Oczywiście instalacja działa przez cały rok – podkreśla dr Luberański – ale w naszych warunkach klimatycznych w okresie jesienno-zimowym raczej trzeba będzie „dokupować” energię od producentów zewnętrznych.

Instalacja na budynkach UPWr przy ul. Chełmońskiego jest wyposażona w optymalizery, czyli urządzenia zamontowane przy każdym z paneli, sterujące mocą i napięciem tak, że jeśli np. nie będzie potrzeba takiej ilości mocy jaką akurat panele mogłyby dostarczyć jej produkcja automatycznie zostanie zmniejszona.

Poligon dla badaczy i studentów 

Z punktu widzenia naukowców zajmujących się badaniami OZE instalacje solarne na budynkach uczelni to sprzyjająca okazja, żeby testować różne możliwe warianty, szukając tych najkorzystniejszych. Dlatego np. część paneli spośród 128 na budynku basenu przy ul. Chełmońskiego jest ustawionych pod zmienionym kątem, innym niż cała instalacja. Naukowcy i studenci prowadzą pomiary i sprawdzają efektywność różnych wariantów konstrukcyjnych urządzenia. Instalacja fotowoltaiczna jest wyposażona w mini stację meteorologiczną, która także posłuży do kilku projektów badawczych przyrodników.

Jest o co walczyć

Pod względem łącznej mocy instalacji fotowoltaicznych Polska jest na 20. miejscu wśród 28 państw europejskich. Ale niestety pod względem mocy pozyskiwanej z paneli licząc na jednego mieszkańca zajmujemy trzecie miejsce od końca – wynika z danych Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej. Większość instalacji, które w ostatnich latach powstały w Polsce to mikroinstalacje, w które inwestują prywatne osoby – donosi w raporcie o rynku fotowoltaiki w 2017 roku Instytut Energetyki Odnawialnej.

Czas by instytucje publiczne deklarujące gotowość walki ze smogiem, zrównoważonego rozwoju i dbałości o zdrowie mieszkańców, zainwestowały także w OZE. Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu chętnie podzieli się swoimi doświadczeniami i wiedzą, a także wykształci niezbędnych specjalistów – na kierunku odnawialne źródła energii i gospodarka odpadami uruchamiamy w tym roku 126 miejsc.

Trzeba się spieszyć, bo inaczej świat nam odjedzie choćby pierwszą solarną drogą, którą rok temu Francuzi uruchomili na północy Francji. Wyłożony panelami kilometrowy odcinek drogi dostarcza energię do oświetlenia 5-tysięcznego miasta. Druga solarna droga powstała właśnie w Chinach – tym razem panelami fotowoltaicznymi wyłożono odcinek autostrady.

***

Inwestycje realizowane z projektów:

• "Wykonanie instalacji odnawialnych źródeł energii dla obiektu Krytej Pływalni Ul. Chełmońskiego 43a Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu" w ramach Regionalny Program Operacyjny Województwa Dolnośląskiego 2014-2020, Oś priorytetowa nr 3 "Gospodarka niskoemisyjna", Działanie nr 3.1 "Produkcja i dystrybucja energii ze źródeł odnawialnych", Schemat nr 3.1 A – o łącznej wartości 1 618 619,73 zł.

• "Termomodernizacja obiektów dydaktyczno-naukowych Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu" w ramach Program Operacyjny Infrastruktura i Środowisko 2014-2020, Priorytet nr 1 "Zmniejszenie emisyjności gospodarki", Działanie nr 1.3 "Wspieranie efektywności energetycznej w budynkach", Poddziałanie 1.3.1 "Wspieranie efektywności energetycznej w budynkach publicznych" – o łącznej wartości 5 498 123,54 zł.