Za fotovoltaiko pravijo, da je ‘prva dama’ med primarnimi energetskimi viri, s pomočjo katerih naj bi zmanjšali porabo fosilnih goriv. O drugih sončnih energetikih, ki so lahko resna alternativa sončnim celicam, pa se še vedno premalo ve.
Da je sonce kot energetski vir premalo izkoriščen, se več ali manj strinjamo vsi, o tem, kaj narediti, da bi bilo drugače, pa so mnenja že deljena. In če smo s fotovoltaiko oziroma preprosteje povedano, pretvorbo svetlobe v elektriko bolj ali manj seznanjeni, se o drugih sončnih energetikih ne govori veliko, sta prepričana Janez Škrlec, inženir mehatronike in predsednik odbora za znanost in tehnologijo pri slovenski obrtni zbornici in dr. Boris Orel, vodja laboratorija za spektroskopijo materialov na Kemijskem inštitutu v Ljubljani.
"Za fotovoltaiko radi rečemo, da je ‘prva dama’ med primarnimi energetskimi viri, s pomočjo katerih naj bi zmanjšali porabo fosilnih goriv," pravi Janez Škrlec. "O drugih sončnih energetikih pa se v javnosti ne govori kaj dosti, oziroma le malokdo ve, da obstajajo in da so lahko resna alternativa sončnim celicam. Ob dejstvu, da kar 49 odstotkov fosilnih goriv porabimo za ogrevanje stavb, 31 odstotkov za pogon vozil in 20 odstotkov razpoložljivih fosfatnih goriv za proizvodnjo električne energije, bi bilo povsem logično, da bi največ sredstev in znanja vlagali prav v razvoj sončnih sprejemnikov za pridobivanje tople vode za domačo uporabo in za ogrevanje stavb. Pa žal ni tako. Pa čeprav imamo dober zgled v sosednji Avstriji, kjer je soncu nastavljenih že 3 milijone kvadratnih metrov sončnih sprejemnikov. Pri nas je teh sprejemnikov le nekaj več kot 100 tisoč kvadratnih metrov. Mislim, da je eden od razlogov za to tudi podcenjujoč odnos do sončnih sprejemnikov, pa čeprav je njihova proizvodnja primerna razvoju naše industrije in bi lahko omogočila marsikateremu obrtniku oziroma podjetniku ne le preživetje, ampak perspektiven in cvetoč posel."
"Na Kemijskem inštitutu," dodaja dr. Boris Orel," smo že razvili materiale, ki omogočajo proizvodnjo različnih tipov sončnih absorberjev. Poleg običajnih, pokritih s steklom, tudi takšne, ki so primerni za fasade stavb. Ti pokrivnih stekel ne potrebujejo, saj so različnih barv in imajo srednje dober izkoristek. Ob morebitnem manjšem izkoristku lahko dodamo na pročelje stavbe še kakšen sončni sprejemnik več. Fasade imajo namreč večjo površino kot pa strehe, na katere praviloma postavljamo sončne sprejemnike. Sicer pa naj bi glede na usmeritev evropske platforme za sončno toploto (www.esttp.com) prišlo do leta 2020 na vsakega prebivalca vsaj pol kvadratnega metra sončnega sprejemnika. Takšna predvidevanja sicer veljajo za Južno Evropo, a menim, da je še dovolj časa, da se tudi naša država vključi v nov razvojni cikel, ki je predviden v Evropi. Imenujemo ga Fotovoltaika – s soncem do elektrike."
Modni trend
Je pa zanimivo, nadaljuje Janez Škrlec, da je nasprotno od sistemov za izkoriščanje sončne toplote velikega zanimanja javnosti deležna fotovoltaika (PV), in to ne le zaradi državnih poplačil za dobavo električne energije, temveč predvsem zato, ker velja predvsem v gradbeništvu kot modni trend. Energija, ki jo dajejo vsi fotovoltaični sistemi v Evropi, pa je zaenkrat vsaj 15-krat manjša od energije, ki jo v Evropi pridobimo iz sončnih sprejemnikov (podatki so za leto 2005/06)! Vzrok za to je v relativno manjših izkoristkih teh sistemov na kvadratni meter in ne nazadnje v visoki ceni. Prva (najcenejša) generacija fotovoltaičnih celic izkorišča kot osnovi material silicij, v katerem poteka pretvorba sončnega sevanja v elektriko in ima izkoristek od 12 do 15 odstotkov, redko do 20. Tankoplastne fotovoltaične celice iz amorfnega silicija imajo izkoristek le do 10 odstotkov, malo večjega (do 18 odstotkov) pa imajo podobne CdTe in baker-indij-galij-diselenidne (CIGS) fotovoltaične celice. Celice s 40- in večodstotnim izkoristkom pa se uporabljajo le v satelitih in za vsakodnevno rabo ne pridejo v poštev. Čeprav je cena silicijevih fotovoltaičnih sistemov v zadnjih letih padla, ni veliko možnosti, da bi postali dostopni vsem, in malo verjetno je, da bi elektrika, ki bi jo tako pridobili, lahko bistveno pripomogla k zmanjšanju porabe fosilnih goriv, ki jih sicer porabimo za poizvodnjo električne energije.
"Znanstveniki zato skušajo silicijevim fotovoltaičnim celicam poiskati alternativo," pravi Boris Orel. "Ena od njih so tudi nanokristalinične fotovoltaične celice in polimerne (organske) fotovoltaične celice na podlagi elektronsko prevodnih polimerov z dodanim Merenom (ta je elektronski akceptor). Obe vrsti celic sta v aktivni razvojni fazi. Fotoelektrokemijske celice, imenovane DSPEC, so senzibilizirane fotoelektrokemijske celice na osnovi nanokristaliničnega titanovega dioksida, ki so jih odkrili leta 1991, že stopajo v obdobje komercializacije. Za Slovenijo so zanimive zaradi proizvodnje titanovega dioksida v celjski Cinkarni, pa tudi zato, ker so v nekaterih naših akademskih institucijah, še zlasti pri nas v Kemijskem inštitutu, v preteklih letih že dobili izkušnje s pripravo materialov, potrebnih za delovanje in proizvodnjo teh celic. V naslednjih letih se bodo torej zagotovo začele proizvajati: njihov izkoristek je okrog 10 odstotkov, torej je primerljiv s tankoplastnimi amorfnimi silicijevimi fotovoltaičnimi celicami. Materiali, ki omogočajo njihovo delovanje, so poceni in imajo dobre izkoristke tudi pri nizkih sončnih obsevanjih ter izkoriščajo tudi sipano svetlobo (uporabni so lahko celo kot pomožni električni vir pri računalnikih). Proizvodnja lahko poteka v vsakem okolju, ne da bi zanjo potrebovali suhe oziroma brezprašne prostore ter vakuumske tehnološke postopke."
"Ker je izdelava relativno preprosta," dodaja Janez Škrlec, " sem prepričan, da do njihove širše komercializacije ni prišlo predvsem zaradi pomanjkanja zanimanja za razvoj elektrolitov v preteklih dveh desetletjih. Sicer pa so celice DSPEC že v prodaji pri firmi Solaronix; standardna celica z ionskimi tekočinami ima 12-odstoten izkoristek."
Trdni elektroliti
"Druga razvojna smer DSPEC celic pa so trdni elektroliti," dopolnjuje dr. Orel. "Čeprav so glede na svoje trdno agregatno stanje in na sposobnost lepljenja obeh delov DSPEC celice med seboj vsekakor obetavnejši od ionskih tekočin, pa je glavna težava v njihovi manjši ionski prevodnosti. Kljub tem slabim izgledom pa smo v našem laboratoriju za spektroskopijo materialov uspeli narediti trdni elektrolit, ki je omogočil narediti in patentirati DSPEC celice s 5,7 odstotnim izkoristkom, kar pa je vseeno premalo, da bi se jih izplačalo izdelovati. Na inštitutu zato iščemo kompromisno rešitev; elektrolite torej, ki združujejo dobre lastnosti obeh elektrolitov, ki so trdni in imajo visoko ionsko prevodnost (ki je sicer značilna za ionske tekočine). Fotovoltaični sistemi na podlagi DSPEC celice so torej pred komercializacijo," je prepričan dr. Orel.
Zato je čas, pravita oba sogovornika, da se v Sloveniji odločimo, ali jih bomo le (pre)prodajali ali pa bomo med tistimi, ki jih tudi izdelujejo. Oba verjameta, da je v Sloveniji dovolj znanja, da bi bili lahko pri tej proizvodnji uspešni. Škrlec pa je prepričan, da je treba le dvigniti interes v inovativnih in razvojno naravnanih podjetjih, še zlasti v malih in mikro podjetjih. Podporo pa je treba najti tudi v pristojnih ministrstvih in inštitucijah znanja.
Janez Škrlec: "Ker je izdelava relativno preprosta, sem prepričan, da do njihove širše komercializacije ni prišlo predvsem zaradi pomanjkanja zanimanja za razvoj elektrolitov v preteklih dveh desetletjih."
Dr. Boris Orel: "Na našem Kemijskem inštitutu smo že razvili materiale, ki omogočajo proizvodnjo različnih tipov sončnih absorberjev."
ASJA MATJAŽ
Vir: http://web.vecer.com/portali/vecer/v1/default.asp?kaj=3&id=2009082605463011
