Uvod

Energija sunčevog zračenja, ili solarna energija, predstavlja osnovu gotovo svih drugih izvora energije na zemlji. Kao akumulisani oblik solarne energije javljaju se fosilna goriva (ugalj, nafta i prirodni gas). Kao indirektni oblik pojave sunčeve energije na zemlji postoji energija vetra, energija vodenih tokova i energija biomase. Kada se govori o solarnoj energiji kao oblasti energetike, misli se na direktno iskorišćenje energije sunčevog zračenja za potrebe proizvodnje toplotne energije i proizvodnju električne energije.

Za proizvodnju toplotne energije iz sunčevog zračenja obično se koriste solarni kolektori za pripremu tehničke tople vode. Može se vršiti i zagrevanje stambenog, radnog ili industrijskog prostora, ili se preuzeta toplotna energija koristiti u nekim industrijskim procesima. Ključni problem kod upotrebe solarne energije za grejanje objekata je što je zimi najmanje ima, kada je najpotrebnija, i obrnuto, najviše je ima leti kada su potrebe za toplotnom energijom najmanje. Savremeni sistemi za akumulaciju toplotne energije mogu uspešno da premoste ovaj izazov. Takođe, već duže vreme je poznata i tehnologija trigeneracije, ali zbog svoje složenosti i niske efikasnosti u najvećem broju slučajeva nije konkurentna.

Proizvodnja električne energije se najjednostavnije obavlja uz pomoć fotonaponskih panela, i takav vid transformacije je praktično postao sinonim za solarne elektrane. Međutim, veoma značajno mesto u razvoju solarne energetike imaju i termosolarne elektrane. Njihova primena je obično pogodna samo za oblasti sa intenzivnim sunčevim zračenjem i u predelima sa neplodnim, pustinjskim zemljištem. Cena električne energije proizvedena u velikim termosolarnim elektranama je konkurentna ceni energije iz fotonaponskih postrojenja.

U svojoj osnovi, solarna energija je energija elektromagnetnog zračenja Sunca, koja dospeva na Zemljinu površinu[1]. Ukupan spektar Sunčevog elektromagnetnog zračenja pokriva širok opseg talasnih dužina: od 0,1 nm do talasnih dužina reda 1 km. Najviše energije imaju talasne dužine od 360 do 700nm, koje vidom možemo prepoznati kao svetlost. Ujedno, to je i glavni donosilac energije na Zemljinoj kugli i pokretač klimatskog sistema u sloju atmosfere od tla do visine od desetak kilometara. Na površini tla se ovo zračenje transformiše i biva kao dugotalasno (infracrveno) zračenje reemitovano natrag u vasionu. Razlika između primljenog i reemitovanog zračenja (bilans zračenja) predstavlja glavnu energetsku komponentu klime svake tačke na Zemljinoj površini.

Na većem delu teritorije Republike Srbije[2] broj časova sunčevog zračenja znatno je veći nego u mnogim evropskim zemljama (između 1.500 i 2.200 časova godišnje). Prosečan intenzitet sunčevog zračenja na teritoriji Republike Srbije se kreće od 1,1 kWh/m2/dan na severu do 1,7 kWh/m2/dan na jugu - tokom januara, a od 5,9 do 6,6 kWh/m2/dan - tokom jula. Na godišnjem nivou, prosečna vrednost energije zračenja iznosi od 1.200 kWh/m2/godišnje u severozapadnoj Srbiji, do 1.550 kWh/m2/godišnje u jugoistočnoj Srbiji, dok u centralnom delu iznosi oko 1.400 kWh/m2/godišnje.

Tehnički iskoristiv energetski potencijal za konverziju energije Sunca u toplotnu energiju (za pripremu tople vode i druge namene) je procenjen na 0,194 miliona ten (tona ekvivalentne nafte) godišnje uz pretpostavku primene solarnih termalnih kolektora na 50% raspoloživih objekata u zemlji. Što se tiče proizvodnje električne energije, osnovno tehničko ograničenje, kao i u slučaju vetra, predstavlja mogućnost elektroenergetskog sistema da ovu energiju prihvati u letnjim mesecima, pošto je u pitanju varijabilna proizvodnja. Na osnovu trenutno raspoloživih kapaciteta elektroenergetskog sistema Republike Srbije za obezbeđenje tercijalne rezerve usvojeno je da je maksimalni tehnički iskoristiv kapacitet solarnih elektrana 450 MW, odnosno njihov tehnički iskoristiv potencijal iznosi 540 GWh/godišnje (0,046 Mtoe/godišnje).

Tehnički iskoristivi potencijal energije sunčevog zračenja za proizvodnju električne energije je promenljiva veličina koja će zavisiti od dinamike kojom se budu razvijale prenosna i distributivna mreža elektroenergetskog sistema Republike Srbije. Izgradnja novih konvencionalnih elektroenergetskih kapaciteta (ugalj, prirodni gas, velike hidroelektrane), a posebno reverzibilnih hidroelektrana (RHE Bistrica i/ili Đerdap 3), će značajno povećati tehnički raspoloživ potencijal ovih intermitentnih izvora, zbog proširenja mogućnosti balansiranja snaga u sistemu. Značajnu primenu solarnih elektrana dalo bi i zakonsko uređenje principa neto merenja za potrošnju električne energije za male potrošače (net-metering sistem), gde bi se kao glavni izvori energije na strani krajnjih potrošača javljali upravo fotonaponski sistemi.

Prema Globalnom izveštaju za OIE za 2018. godinu[3] kapaciteti za pripremu tople vode solarnom energijom su u 2017. godini dostigli 472 GW. Posebno su zanimljiva rešenja koja omogućavaju akumulaciju toplotne energije na duži vremenski period, od po nekoliko meseci do pola godine, čime se omogućava upotreba akumulisane toplotne energije u zimskom periodu. Jedan od lepših primera je Danska, koja i pored hladne klime vrlo uspešno koristi solarnu energiju za potrebe centralizovanog grejanja naselja[4]. U 2017. godini površina solarnih kolektora u sistemima centralnog grejanja ove zemlje premašila je 1,5 miliona m2, a izgradnja novih kapaciteta nastavlja eksponencijalno da raste[5].

Fotonaponske elektrane predstavljaju najperspektivniji obnovljivi izvor energije. U 2017. godini u rad je pušteno više fotonaponskih elektrana nego elektrana na ugalj, prirodni gas i nuklearnih elektrana zajedno. Fotonaponske elektrane sa novih 101 GW, što čini 55% novoinstalisanih elektrana u OIE 2017. godine, apsolutno dominiraju u energetici širom sveta[6]. Na kraju 2017. godine preko 400 GW solarnih postrojenja ovog tipa je bilo priključeno na elektroenergetski sistem. Lavinski efekat pada cene fotonaponske tehnologije i njene sve šire upotrebe u od 2010. godine, doveo je do toga da instalacija solarne elektrane košta manje od 1000 evra po instalisanom kilovatu. Cena električne energije iz novih kapaciteta je već ispod 5 evrocenti po kilovatčasu[7].

Zanimljivo je da i termosolarne elektrane, iako složeni i naizgled skupi objekti, imaju sve više investitora. Tri su osnovne prednosti ovih objekata u odnosu na fotonaponske elektrane. Prema statistici Međunarodne agencije za OIE[8], praktično sve termosolarne elektrane ovog tipa izgrađene u svetu daju preko 2000 kWh/m2, najnovije čak i do 3000 kWh/m2, dok fotonaponske uz najoptimalnije uslove ne mogu da daju više od 300 kWh/m2. Drugo, uz odgovarajuću akumulaciju toplotne energije termosolarne elektrane premošćuju najveći nedostatak koji prati fotonaponske elektrane - jednovremenost proizvodnje električne energije i prisustva sunčevog zračenja. Većina termosolarnih postrojenja može da produži svoj rad i u večernjim satima kada je još uvek velika potrošnja električne energije, neke čak i preko 8 časova. Treće, sa dovoljno velikom akumulacijom toplote termosolarne elektrane imaju vrlo visoku efikasnost iskorišćenja instalisanog kapaciteta (preko 60%) i mogu biti korišćenje u balansiranju elektroenergetskog sistema. I pored visoke cene tehnologije (od 6000 do 12000 USD/kW), najavljuje se pad cene električne energije iz ovih elektrana iz opsega 0,1-0,3 USD/kWh na vrednosti ispod 0,1 USD/kWh. Iako u svetu ima instalisano svega 4,9 GW[9] termosolarnih elektrana, trend pada cena i poboljšanja perfomansi će postepeno dovodi termosolarne elektrane u konkurentnu poziciju svim drugim tehnologijama.

Tabela 1: Potencijal energije sunčevog zračenja

Energija sunčevog zračenja

Raspoloživi tehnički potencijal koji se koristi (Mtoe)

Neiskorišćeni raspoloživi tehnički potencijal (Mtoe)

Ukupni raspoloživi tehnički potencijal (Mtoe)

Za proizvodnju električne energije

~0

0,046

0,046

Za proizvodnju toplotne energije

~0

0,194

0,194

Izvor: Startegija razvoja energetike Republike Srbije do 2025. godine sa projekcijama do 2030. godine[10]

Vrednost od 10 MW solarnih elektrana je usvojena kao ciljna vrednost za 2020. godinu u Nacionalnom akcionom planu za korišćenje obnovljivih izvora energije[11], i kao maksimalna instalisana snaga svih elektrana na solarnu energiju za koje mogu steći status povlašćenog proizvođača, odnosno privremenog povlašćenog proizvođača u Srbiji[12]. Ovo ograničenje se u praksi često naziva "kvota za solar". S obzirom da je do 2016. godine već podneto toliko zahteva za sticanje statusa privremenog povlašćenog proizvođača da je njihova vrednost prevazišla 10 MW, kao i da postoji određeni broj solarnih elektrana koje nisu statistički obrađene jer nemaju status povlašćenog proizvođača, može se zaključiti da je Srbija u oblasti energije iz solarnih elektrana već ostvarila planirani cilj za 2020. godinu.

O značaju solarnih elektrana za dostizanje nacionalnih ciljeva iz OIE jasno govori i činjenica da je do sredine 2018. godine čak 105 solarnih elektrana steklo status povlašćenog proizvođača, a ukupno instalisana snaga svih tih elektrana ne premašuje 10 MW, a vrlo je primetno veliko interesovanje investitora za izgradnju novih kapaciteta. Ovako veliko interesovanje ukazuje na veliki privredni i socijalni značaj, a realan kapacitet za nove projekte postoji.

Na osnovu iznetog, zaključuje se da će i nakon 2020. kao ciljne godine u oblasti OIE, biti moguća izgradnja novih solarnih elektrana u Srbiji, što će svakako pozitivno uticati na razvoj privredne aktivnosti u ovoj oblasti.

Tabela 2: Solarne elektrane – sa povlašćenim i privremeno povlašćenim statusom (avgust 2018.g)[13]

 

Privremeni status

Povlašćeni status

godina sticanja statusa

broj elektrana

nova instalisana snaga (MW)

broj elektrana

nova instalisana snaga (MW)

2010

0

0

0

0.00

2011

0

0

4

0.02

2012

0

0

6

0.25

2013

0

0

9

2.18

2014

0

0

67

4.79

2015

0

0

12

1.34

2016

2

0.03

7

0.20

2017

0

0

0

0.00

8.2018

0

0

0

0.00

UKUPNO

2

0.03

105

8.78

 


[1] Ministarstvo nauke i zaštite životne sredine, STUDIJA NPEE, evidencioni broj EE704-1052A, Beograd 2004