Energia odnawialna dla eglarzy jest codziennością. Mamy

Energia odnawialna dla żeglarzy jest
codziennością. Mamy z nią do czynienia
i korzystamy z niej za każdym razem, gdy
siadamy na łódce i wypływamy z portu.
Wiatr, słońce i woda to dla żeglarzy niewyczerpalne źródła energii. Napędzają nas
w sposób dosłowny, ale również są tym, co
pobudza nas do działania i potrafi naładować
nasze akumulatory na wiele tygodni spędzanych na lądzie. W tej chwili zajmę się jednak
sposobami, jakimi energią, którą niosą ze
sobą te żywioły, naładować możemy akumulatory znajdujące się na jachcie. Tak
zwane zielone źródła energii, do których
należą słońce, wiatr i woda, są alternatywą
dla używanej powszechnie brudnej energii
pochodzącej ze źródeł konwencjonalnych,
co dla żeglarzy oznacza zazwyczaj energię
wytwarzaną przez generator napędzany
silnikiem diesla. Ich zastosowanie na jachcie
wydaję się więc być oczywiste ze względu na
swoją ekologiczność i kompatybilność z żeglarstwem.
Większość z nas ceni sobie wolność i niezależność. Niestety, nie da się do końca uciec
przed przepisami, które starają się rządzić
większością stref naszego życia. Dlatego warto
zastanowić się nad prawnym aspektem produkcji energii we własnym zakresie. Każda
instalacja wytwarzająca prąd jest mniejszą lub
większą elektrownią. Wytwarzanie i zużycie
energii elektrycznej regulowane jest wieloma
przepisami. Rodzi się więc pytanie, czy można
tak po prostu prąd produkować, używać i, co
więcej, nie płacić od tego podatków? Nie
zagłębiając się zbytnio w temat, zajmę się tylko tym, co nas w tej chwili interesuje najbardziej, a więc wytwarzaniem i zużyciem energii na jachcie. Szczęśliwie dla nas sytuacja
w tym przypadku wydaje się wyjątkowo prosta
i jednoznaczna. Zgodnie z Prawem Energetycznym, koncesji wymaga tylko wykonywanie działalności gospodarczej w zakresie
wytwarzania energii, więc gdy produkujemy
energię na własny użytek, problemu nie ma.
Natomiast na podstawie Ustawy o podatku
akcyzowym Art.30 pkt.8 (energia jest
wyrobem akcyzowym) z akcyzy zwolnione
jest zużycie energii dla celów żeglugi i energii
elektrycznej wytwarzanej na statku. Gdy więc
nasza instalacja jest mała, nie prowadzimy
działalności gospodarczej polegającej na wytwarzaniu energii, elektrownię mamy zamontowaną na jachcie, nie zamierzamy przyłączać naszej instalacji do sieci energetycznej
i nie zamierzamy odsprzedawać nadwyżek,
możemy energię elektryczną wytwarzać bez potrzeby płacenia podatków od wytworzonej i zużytej
energii.
Panele fotowoltaiczne nie należą do
tanich urządzeń wytwarzających energię,
ale mają kilka niewątpliwych zalet, które decydują o sensowności ich montażu. Są ciche,
nie mają żadnych ruchomych i narażonych
na zużycie części, przy mądrym montażu
praktycznie nie zajmują miejsca i nie przeszkadzają w żegludze, a wytwarzanie w nich
energii nie wymaga, po ich zamontowaniu,
dodatkowych nakładów i innych źródeł pomocniczych. Ważne jest jednak, by zrozumieć
ich działanie, poznać sposób montażu zapewniający optymalne ich wykorzystanie
oraz by nie rozczarować się, gdy wytworzona
energia będzie mniejsza od wskazanej w katalogu producenta.
Promieniowanie słoneczne to, jak mówi
teoria, fale elektromagnetyczne lub/i strumień fotonów, czyli cząstek posiadających
masę-energię. Dla wyjaśnienia zjawiska
fotowoltaicznego zdecydowanie lepiej wyobrazić sobie światło jako strumień cząstek,
które, docierając do Ziemi, zderzają się ze
wszystkim, co stanie im na drodze, by wbić
się w przeszkodę lub się od niej odbić.
Pochłanianie fotonów przez obiekty wiąże się
z przekazaniem im przez foton swojej energii.
W określonych warunkach energia przekazana przez foton powoduje uwolnienie
innych cząstek – elektronów, z których tworzy prąd elektryczny zasilający nasze żarówki,
urządzenia elektroniczne, lodówki itd. Zjawisko to wykorzystują ogniwa fotowoltaiczne
wykonane z materiałów półprzewodnikowych - najczęściej odpowiednio domieszkowanego krzemu.
Ogniwa fotowoltaiczne i zbudowane
z nich panele wykorzystujące energię słoneczną niestety nie zamieniają jednak w całości
energii padających na nie fotonów na prąd
elektryczny. Większość energii jest tracona
i zamienia się na ciepło, podgrzewając panel
(zjawisko to niekorzystnie wpływa na jego
sprawność) lub się od niego odbija. Produkowane obecnie ogniwa w zależności od
zastosowanej technologii mają sprawność
w granicach 14-20%, a maksymalne sprawności dochodzą do 24%. Panel składający się
z wielu połączonych ze sobą ogniw ma sprawność jeszcze o kilka procent niższą. Oznacza
to, że z energii, jaka dociera do panelu, tylko
taka część zamieniana jest w prąd elektryczny. W Polsce średnio w ciągu lata na każdy
m2 ziemi w ciągu jednego dnia pada ok 5k
Wh energii słonecznej, co daje po przetworzeniu przez panel 0,5-1 kWh energii elektrycznej. Dla instalacji jachtowej 12 V daje to
42-83 Ah prądu z każdego m2 zamontowanych paneli. Przykładowo dla średniej jednostki o zapotrzebowaniu 250 Ah pokrywa to
17-33% całkowitego dobowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Wartości te
są jednak teoretyczne i znacznie się wahają
w zależności od wielu czynników, z którymi
mamy do czynienia na pokładzie jachtu.
Rzeczywista ilość energii, jaką uzyskamy
z paneli, zależy zatem od:
- ilości docierającej w danym miejscu i czasie energii słonecznej (w zależności od pogody, pory roku),
- powierzchni czynnej paneli,
- efektywności przetwarzania energii słonecznej w prąd przez panele,
- ustawienia paneli względem słońca,
- temperatury zewnętrznej i możliwości
chłodzenia paneli,
- ewentualnego całkowitego lub częściowego zacienienia paneli,
- zastosowanych układów elektronicznych
służących do ładowania akumulatorów.
System fotowoltaiczny na jachcie zbudowany jest z jednego lub wielu paneli, które,
poprzez elektroniczny regulator, ładują
podłączony do układu akumulator. Zadaniem regulatora jest, w zależności od potrzeby, obniżenie lub podniesienie napięcia
otrzymywanego z paneli, zapewniające ładowanie akumulatora i utrzymanie optymalnych warunków pracy paneli. Dobranie
właściwego punktu pracy (obciążenia) paneli
jest niezbędne do uzyskaniu dobrze działającego i efektywnego układu.
Panel fotowoltaiczny zbudowany jest
z kilkunastu lub kilkudziesięciu ogniw
słonecznych połączonych szeregowo lub
szeregowo-równolegle tworzących jeden lub
kilka łańcuchów Zasłonięcie - zacienienie
nawet pojedynczego ogniwa w łańcuchu
powoduje wyłączenie tego łańcucha i bardzo
duży spadek wydajności całego ogniwa.
W praktyce przy niewielkim przysłonięciu,
np. przez bom lub znajdujący się na nim
bloczek panel może produkować tyle energii,
ile produkowałby, gdyby został w całości
zacieniony. Podobny efekt ma miejsce wówczas, gdy zamontowanych na jachcie mamy
kilka paneli. W przypadku niewłaściwego
połączenia lub zastosowaniu nieodpowiednich regulatorów ładowania akumulatora
zacienienie jednego panelu może spowodować znaczne pogorszenie lub nawet
wyłączenie pracy całego układu. Na jachcie,
gdzie elementów mogących spowodować
powstanie cienia na panelu jest bardzo dużo,
a ustawienie jachtu względem słońca może
być dowolne, jest to szczególnie ważne.
Dobierając dla naszego jachtu panele i regulatory, należy brać pod uwagę produkty
producentów, którzy uwzględniają skomplikowaną specyfikę sytuacji, z jakimi mamy do
czynienia w przypadku instalacji jachtowych.
Panele fotowoltaiczne, które stosujemy
na jachtach, muszą spełniać szczególne
wymagania. Muszą być odporne na trudne
warunki atmosferyczne, słoną wodę. Powinny być też lekkie i łatwe w montażu.
Ponadto po zamontowaniu nie mogą
przeszkadzać w normalnym funkcjonowaniu
jachtu.
Największa roczna produkcja prądu na
stałym lądzie uzyskiwana jest, gdy powierzchnia czynna panelu skierowana jest
w kierunku południowym i nachylona w stosunku do ziemi pod kątem około 30 stopni.
Zasada ta uwzględnia zmianę kąta padania
promieni słonecznych na ziemię w różnych
porach roku. Generalnie jednak optymalne
jest ustawienie panelu prostopadle do padających promieni. Na jachcie zwykle możemy zamontować nasze panele płasko lub
prawie płasko na pokładzie, nadbudówce lub
specjalnej konstrukcji. Przy takim ustawieniu, gdyby jacht stał prosto, tracilibyśmy
rocznie ok. 10% energii. Ponieważ zwykle
nie używamy naszych jachtów w zimie, gdy
słońce jest nisko, ten odsetek jest jeszcze
niższy. Zamontowanie paneli na rufie lub symetrycznie na obu burtach daje szansę, że
przynajmniej połowa paneli pracować będzie
w prawie optymalnych warunkach. Jeżeli
dodatkowo będziemy umieli wykorzystać
energię z pozostałych paneli, do których
dociera tylko promieniowanie rozproszone,
produkcja energii będzie na całkiem przyzwoitym poziomie.
Istnieje wiele sposobów montażu paneli
na jachcie. Montaż zależy przede wszystkim
od rodzaju paneli. Panele sztywne, w ramie,
montowane są zwykle na rufie na specjalnie
w tym celu zrobionej konstrukcji. Nie jest to
najlepsze rozwiązanie, gdyż konstrukcja
pogarsza właściwości jachtu oraz często nie
stanowi jego ozdoby. Znacznie lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie paneli elastycznych, w których ogniwa zalaminowane są
pomiędzy odpornymi na najtrudniejsze warunki środowiskowe warstwami polimerowymi. Umożliwiają one dopasowanie
paneli do jachtu, a nie jachtu do paneli. Są
również znacznie lżejsze i bezpieczniejsze.
Można po nich chodzić, w prosty sposób
zdemontować i chować w przypadku złych
warunków lub na zimę. Włoski producent
paneli, firma SOLBIAN ENERGIE ALETRNATIVE, produkuje panele, które można
przykleić bezpośrednio do pokładu, zamontować przy pomocy liny do remizek zamontowanych w panelu zatrzasków TENAX lub
zamka błyskawicznego, którym można
przypiąć panel np. do osłony zejściówki.
Andrzej Cebrat
[email protected]
źródło zdjęć: http://www.solbian.eu
Andrzej Cebrat - rocznik 1968,
sternik jachtowy, instruktor sportu w żeglarstwie, trener dzieci i młodzieży w UKS
Żeglarz. W latach 1980-1985 zawodnik
AZS Wrocław w klasach Cadet i 420.
Obecnie próbuje swoich sił w olimpijskiej
klasie 49er (chce udowodnić, że 49er to
łódka także dla 40 latków i liczy na rozwój
tej klasy na Dolnym Śląsku). Od 2009 r.
komandor Uczniowskiego Klubu Sportowego Żeglarz zaangażowany w tworzenie ośrodka Żeglarstwa Regatowego na
Wrocławskich Osobowicach. Oprócz
żeglarstwa lubi również góry, narty,
wspinaczkę skałkową i taternictwo
jaskiniowe.
Absolwent Politechniki Wrocławskiej
kierunku Mikroelektroniki i Aparatury
Technologicznej. Wykorzystaniem oraz
pomiarami odnawialnych źródeł energii
zajmuje się zawodowo w prowadzonej
przez siebie firmie.