Naszymi przewodnikami po pracowni są: Kacper, Tomek, Filip, Karol, Oliwier i Jakub, uczniowie w klasie technik energetyk.

Liczy się światło

Kacper stoi przy miniinstalacji fotowoltaicznej. Ze względu na rosnące ceny energii od kilku lat jest duże zainteresowanie montażem takich paneli. Najczęściej widzimy je na dachach, rzadziej stawiane są na ziemi, na specjalnych stelażach.

- To jest lampa imitująca słońce - zaczyna prezentację Kacper. - Wysyła energię świetlną w kierunku tego panelu, a ten przetwarza ją w energię elektryczną. Im więcej światła jest na zewnątrz, tym większa jest produkcja energii. Kluczowe jest tutaj światło - podkreśla uczeń.

Na dowód zmienia natężenie prądu w lampie-słońcu, co ma imitować raz piękny słoneczny dzień, raz pochmurny. Druga lampa, do której dostarczany jest "słoneczny" prąd świeci wtedy mocniej albo słabiej. To pokazuje bezpośrednią zależność efektywności paneli fotowoltaicznych od światła słonecznego, jakie pada na panele.

- Jednak nie tylko ilość światła jest ważna, ale też kąt nachylenia paneli fotowoltaicznych - tłumaczy Kacper. - Teraz panele ustawione są na 17 stopni - taki kąt nachylenia uważa się za optymalny. Przestawię je na 35 stopni. Widzimy, że wartości dotyczące produkcji energii spadły, choć jest takie samo natężenie światła.

- Kąt padania promieni słonecznych ma bardzo duże znaczenie, ale punktem wyjściowym jest natężenie światła. Bo nawet jeśli panele zostaną ustawione pod idealnym kątem, to jak nie ma słońca, to nie ma energii - włącza się nauczycielka Urszula Słowik.

- Dlatego najwięcej energii z paneli fotowoltaicznych produkuje się latem. Zimą zdecydowanie mniej, ale nie dlatego, że jest zimniej, tylko dlatego, że jest mniej światła. Słońce jest niżej i krócej świeci - dodaje nauczyciel Janusz Saługa.

Są firmy produkujące ruchome panele podążające za słońcem, co zwiększa ich efektywność, ale na razie nie jest to popularne.

- I to jest kierunek, w którym można by rozwijać tę technologię - kwituje Janusz Saługa.

Zimą trzeba też mieć na uwadze, czy paneli nie zasypał śnieg. Zasypane, są bezużyteczne.

Co ważne - zwraca na to uwagę Kacper - energię wyprodukowaną z paneli fotowoltaicznych można skumulować. Potrzebne są jednak do tego specjalne magazyny energii.

Nie jest to na dziś standardowe rozwiązanie w prywatnych domach ze względu na cenę takiej inwestycji. Montaż średniej wielkości magazynu energii o pojemności 10 kWh może kosztować od 25 tys. zł wzwyż.

Solary wyszły z mody

O ile dla paneli fotowoltaicznych temperatura nie ma żadnego znaczenia, o tyle dla solarów ma ona znaczenia kluczowe. Opowiadają nam o tym Tomek i Filip.

Jeszcze 10-15 lat temu solary były dość popularne i chętnie montowane na dachach domów prywatnych. Były stosowane głównie do podgrzewania wody i miały na celu zmniejszenie rachunków za prąd czy gaz wykorzystywanych zazwyczaj do tego procesu. Panele fotowoltaiczne wyparły tę technologię.

Czym różnią się solary od paneli fotowoltaicznych?

- W solarach liczy się to, jaka temperatura jest na zewnątrz. Im jest wyższa, tym lepiej ogrzewana jest woda. Tutaj nie mają znaczenia promienie słoneczne - jak w fotowoltaice, tylko ciepło. Nawet w pochmurny dzień, jeśli będzie wysoka temperatura na zewnątrz, to solary będą dobrze funkcjonować. W tej technologii energia powstaje z absorpcji ciepła a nie światła - tłumaczą Tomek i Filip.

Panele słoneczne, czyli solary nie produkują prądu - wyłącznie ciepło.

Samochód na wodę

Przy kolejnym stanowisku w pracowni zatrzymujemy się na krótko. Przed nami miniinstalacja do produkcji paliwa wodorowego. Jako przewodnik stawia się Karol.

- Do wytwarzania takiego paliwa wykorzystywana jest woda. Pompowana jest do elektrolizera, gdzie zachodzi reakcja elektrochemiczna, w wyniku której woda rozdziela się na wodór i tlen - tłumaczy krótko Karol.

Samochody zasilane wodorem to wciąż rzadkość, choć np. w Krakowie na regularnych trasach kursują już autobusy wodorowe, a trzebińska rafineria ma od listopada 2021 roku instalację do produkcji takiego paliwa.

Wielkim plusem takich autobusów jest ich zeroemisyjność (nie zanieczyszczają powietrza spalinami). Są jednak dużo droższe zarówno w zakupie jaki w eksploatacji.

Jak podawał przewodniczący związku komunikacyjnego w Chrzanowie, w 2022 r. dwunastometrowy pojazd o napędzie elektrycznym kosztował ponad 2 mln zł, a wodorowy ponad 4 mln zł. Z czasem nowości technologiczne tanieją, więc era samochodów wodorowych zapewne nadciągnie.

Zgrany duet: pompa ciepła i fotowoltaika

Następny "przystanek" jest przy pompie ciepła. Stoi przy niej Oliwier, który o niej opowiada.

Pompy ciepła to coraz popularniejsze urządzenia do ogrzewania pomieszczeń. Ponieważ zasilane są energią elektryczną, to zazwyczaj decydują się na nią osoby posiadające już instalację fotowoltaiczną. Wtedy ogrzewanie domu staje się nie tylko zeroemisyjne, ale i tańsze niż np. gazowe.

Mówiąc najkrócej pompa ciepła pobiera ciepło z powietrza atmosferycznego, gruntu lub wody i za pomocą odpowiednich procesów termodynamicznych przekazuje je do pomieszczenia.

Dobrze znanym nam modelem pompy ciepła - z tym, że działającym na odwrót - jest lodówka.

Przy stanowisku z pompami ciepła spędzamy najwięcej czasu. Nasz przewodnik z pomocą nauczyciela Janusza Saługi omawia dokładnie różne rodzaje pomp i sposób ich działania, zachodzące w nich procesy...

Wystarczy wiatr

- W przeciwieństwie do pomp ciepła turbina wiatrowa to proste urządzenie - zaczyna swoją prezentację Jakub. - Generuje energię elektryczna za pomocą wiatru. Nawet nie jest ważne, jak silny wieje wiatr. Ważne są natomiast łopatki turbiny - to jak są zbudowane i pod jakim kątem ustawione. Z tym, że wiatr musi być - podkreśla.

Uczniowie będą w pracowni regulować nachylenie tych łopatek, stosować różne ich rodzaje (w różnych kształtach) i badać, kiedy turbina jest najbardziej wydajna.

Problemy są po to, żeby je rozwiązywać

Do zielonej energii młodych nie trzeba przekonywać, tym bardziej, że już teraz patrzą na nią pod kątem ekonomicznym - jest tańsza od tradycyjnych źródeł energii.

Filip: To są fascynujące tematy, bo to są nowe rzeczy, które cały czas można udoskonalać.

W jego domu panele już funkcjonują. Jak opowiada, rodzice zdecydowali się na nie głównie ze względów ekonomicznych, chcąc ograniczyć rachunki za energię elektryczną.

Tomek: Mieszkam w bloku, ale gdybym miał dom, to bym namawiał rodziców na panele fotowoltaiczne. Wszystkie te technologie mają duże możliwości rozwoju. W przyszłości mogą z tego powstać ciekawe rzeczy.

Jednak już teraz przyszli energetycy zwracają uwagę na kwestie utylizacji np. zużytych paneli fotowoltaicznych. Obawiają się, że za kilka, kilkanaście lat będzie z tym problem.

Niedawno uczniowie byli na targach energetycznych w Bielsku Białej. Filip starał się dowiedzieć czegoś na temat utylizacji paneli od firm, które je tam reklamowały.

- Pytałem, co się robi z panelami, jak już stracą moc. Nikt nie odpowiedział mi na to pytanie. Odsyłali do producentów - relacjonuje.

- Młodzież patrzy na to, co będzie w ich dorosłym życiu, bo to oni staną przed tym problemem - mówi Janusz Saługa. - Możliwości przetwórstwa tworzyw sztucznych już dziś są ogromne. Polska jest pod tym względem na 5. miejscu w Europie, z tym że nie wszystkie można poddawać recyklingowi - zauważa Janusz Saługa. - Tworzywa termoplastyczne można wielokrotnie przetwarzać, gorzej z termoutwardzalnymi, jak np. te stosowane we wnętrzach samochodów czy chociażby do produkcji komputerowych „myszek". Po utwardzeniu nie ma już możliwości dalszej ich przeróbki.

- Po to są problemy, żeby je rozwiązywać - pointuje optymistycznie dyrektorka szkoły Jadwiga Bochenek. - Nauka cały czas idzie do przodu. Kiedyś był problem z plastikiem, bo obawialiśmy się, że musi się rozkładać kilkaset lat. Znalazły się jednak możliwości jego utylizacji, więc na pewno i na to znajdzie się sposób.

• Na urządzenie i wyposażenie pracowni OZE Zespół Szkół w Libiążu otrzymał dofinansowanie z Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska w Krakowie. Całość kosztowała 82 500 zł, z czego 74 250 zł to pieniądze z WFOŚ. Resztę dołożyło, jako wkład własny, Starostwo Powiatowe w Chrzanowie. Wniosek dotyczący urządzenia w szkole pracowni OZE, poza dyrektorką szkoły Jadwigą Bochenek przygotowywali merytorycznie nauczyciele: Agnieszka Król, Urszula Słowik, Paulina Bigaj, Sylwia Szwed-Sporysz i Stanisław Gucik.