Wysokowydajne moduły fotowoltaiczne mogą zmniejszyć emisję dwutlenku węgla na kilowatogodzinę w całym cyklu życia

Energia słoneczna odgrywa kluczową rolę w redukcji emisji gazów cieplarnianych, jednak produkcja modułów fotowoltaicznych również wymaga energii i surowców. Przetwarzanie krzemu, produkcja szkła, aluminium i inne procesy przyczyniają się do ich śladu węglowego. Rosnący udział energii słonecznej na świecie i coraz większa presja na firmy w zakresie redukcji ich śladu węglowego sprawiają, że wpływ modułów fotowoltaicznych na środowisko jest ważniejszy niż kiedykolwiek wcześniej.

Wyższa wydajność oznacza, że moduły fotowoltaiczne mogą generować więcej energii elektrycznej z tego samego obszaru. Pozwala to również producentom na użycie mniejszej ilości materiałów do osiągnięcia określonej mocy. Oba te czynniki mogą pomóc w redukcji śladu węglowego energii słonecznej, chociaż znaczenie mają również energia i zasoby potrzebne do produkcji modułów.

Deklaracje Środowiskowe Produktu ujawniają ślad węglowy modułów fotowoltaicznych

Deklaracje Środowiskowe Produktu (EPD) dostarczają niezależnie zweryfikowanych informacji o wpływie produktu na środowisko. Oceniają one emisje związane z surowcami, produkcją, transportem i utylizacją po zakończeniu okresu użytkowania. Pozwala to na ocenę śladu węglowego modułów fotowoltaicznych przy użyciu ustandaryzowanych metod.

Według niezależnie zweryfikowanej Deklaracji Środowiskowej Produktu firmy LONGi, produkcja modułu z technologią tylnego kontaktu o mocy 665 Wp powoduje emisję około 214 kg CO₂e. Po uwzględnieniu transportu, utylizacji i innych etapów cyklu życia, liczba ta wzrasta do 236 kg CO₂e. Produkcja i surowce stanowią zatem około 90% całkowitego śladu węglowego modułu.

EPD pokazuje również, skąd pochodzą te emisje. Produkcja ogniw słonecznych odpowiada za 59,3% emisji gazów cieplarnianych na etapie produktu, a następnie szkło za 15,8% i ramy aluminiowe za 14,6%. Moduł waży około 33,2 kg, z czego prawie 81% stanowi szkło. Ogniwa słoneczne, w porównaniu, ważą mniej niż 0,8 kg, ale odpowiadają za największy udział emisji produkcyjnych.

Te dane ilustrują, dlaczego zarówno zużycie materiałów, jak i energia potrzebna do produkcji poszczególnych komponentów mają znaczenie przy ocenie korzyści środowiskowych wynikających z wyższej wydajności modułów.

Moduły o wyższej wydajności wymagają mniej materiałów dla tej samej mocy

Wydajność, wyrażona w procentach, opisuje, ile ze światła słonecznego docierającego do modułu fotowoltaicznego jest przekształcane w energię elektryczną. Moc określa, ile energii moduł może wyprodukować w standardowych warunkach testowych. Im wyższa wydajność, tym mniejsza powierzchnia jest potrzebna modułowi do osiągnięcia określonej mocy.

Różnica staje się jasna podczas porównania dwóch modułów o tej samej mocy znamionowej. Moduł 500 Wp o wydajności 20% potrzebuje około 2,5 m² powierzchni do wygenerowania swojej mocy znamionowej w standardowych warunkach testowych. Jeśli wydajność wzrośnie do 25%, moduł może dostarczyć tę samą moc 500 Wp, używając tylko 2,0 m². Innymi słowy, producenci mogą osiągnąć tę samą moc wyjściową za pomocą modułu o 20% mniejszego. Ma to znaczenie, ponieważ mniejszy moduł zazwyczaj potrzebuje mniej szkła, aluminium i innych materiałów.

W przypadku większej instalacji słonecznej o mocy 100 kWp, ta różnica sumuje się. Ponieważ oba typy modułów dostarczają 500 Wp, instalacja będzie wymagała 200 modułów niezależnie od ich wydajności. Zmienia się całkowita potrzebna powierzchnia. Moduły o wydajności 20% pokryją około 500 m², podczas gdy moduły o wydajności 25% będą potrzebowały tylko 400 m². Oszczędza to 100 m² powierzchni modułu bez zmniejszania zainstalowanej mocy.

20% redukcja powierzchni modułu stwarza również możliwości oszczędności materiałów podczas produkcji. Mniejsze moduły mogą wymagać mniej szkła, aluminium i materiału enkapsulującego, co może obniżyć koszty produkcji i związane z tym emisje dwutlenku węgla. Rzeczywiste oszczędności zależą jednak od konstrukcji modułu i wymagań produkcyjnych jego ogniw słonecznych.

Wyższa produkcja energii elektrycznej w całym okresie użytkowania może zmniejszyć emisję dwutlenku węgla na kWh

Korzyść środowiskowa wynikająca z wyższej wydajności zależy również od energii elektrycznej generowanej przez moduł przez cały okres jego eksploatacji. Całkowity ślad węglowy modułu na kilowatogodzinę pokazuje, ile CO₂ jest emitowane na każdą kilowatogodzinę energii elektrycznej produkowanej przez niego w całym okresie życia.

W lipcu 2025 roku Wspólne Centrum Badawcze (JRC) Komisji Europejskiej zaproponowało wspólną metodę pomiaru śladu węglowego modułów fotowoltaicznych. Metoda ta uwzględnia emisje podczas produkcji i innych etapów życia modułu, a także energię elektryczną generowaną przez niego w czasie. JRC szacuje, że ślad węglowy energii słonecznej wynosi od 10,8 do 44 g CO₂eq/kWh, w zależności od sposobu produkcji modułów i ilości energii elektrycznej przez nie wytwarzanej w całym okresie użytkowania.

Moduły o wyższej wydajności mogą wytwarzać więcej energii elektrycznej z tej samej powierzchni. Może to obniżyć ich ślad węglowy na kilowatogodzinę, pod warunkiem że dodatkowa energia elektryczna zrekompensuje wszelkie dodatkowe emisje podczas produkcji.

Prosty przykład ilustrujący różnicę: Dwa moduły fotowoltaiczne o tej samej wielkości mają całkowity ślad węglowy wynoszący 240 kg CO₂e w całym cyklu życia. Pierwszy produkuje 15 000 kWh energii elektrycznej przez cały okres użytkowania, co daje 16,0 g CO₂e na kWh. Drugi produkuje 16 500 kWh, zmniejszając swój ślad węglowy do około 14,5 g CO₂e na kWh. Drugi moduł generuje o 10% więcej energii elektrycznej w całym okresie użytkowania i ma ślad węglowy na kilowatogodzinę o około 9% niższy.

Wydajność w całym okresie użytkowania wpływa na korzyści środowiskowe

Chociaż jest to bardzo dobry wskaźnik, sama moc znamionowa modułu nie określa, ile energii elektrycznej wyprodukuje on przez kilka dziesięcioleci. Rodzaj użytej technologii słonecznej, lokalne nasłonecznienie, temperatury pracy i degradacja – wszystko to wpływa na całkowitą produkcję przez cały okres użytkowania.

Technologia tylnego kontaktu firmy LONGi została zaprojektowana w celu poprawy produkcji energii elektrycznej w różnych warunkach pracy. Poprzez umieszczenie styków elektrycznych po tylnej stronie ogniw słonecznych, konstrukcja eliminuje zacienienie metalu z przodu i pozwala na dotarcie większej ilości światła słonecznego do aktywnej powierzchni ogniwa. Ponadto, nowa architektura 0BB (zero szynoprzewodów) we wszystkich modułach tylnego kontaktu HPBC 2.0 dodatkowo wspiera efektywne zbieranie prądu.

Częściowe zacienienie może również zmniejszyć produkcję energii elektrycznej. Moduły LONGi HPBC 2.0 wykorzystują technologię Shading Optimizer, aby ograniczyć straty mocy, gdy części modułu są zacienione. W testach porównawczych przeprowadzonych przez CPVT, moduł Hi-MO X10 odnotował stratę mocy 10,2%, w porównaniu do 36,5% w przypadku modułu referencyjnego TOPCon w testowanych warunkach zacienienia.

Kolejnym ważnym czynnikiem jest degradacja, która opisuje, o ile stopniowo spada moc wyjściowa modułu wraz z jego wiekiem. Moduły tylnego kontaktu LONGi objęte Deklaracją Środowiskową Produktu posiadają 30-letnią gwarancję wydajności mocy. Określa ona maksymalną stratę w pierwszym roku wynoszącą 1% i kolejne roczne pogorszenie nie przekraczające 0,35%. Po 30 latach gwarantowana moc zachowana wynosi 88,85% mocy początkowej.

Łącznie te cechy mogą pomóc w utrzymaniu wysokiej produkcji energii elektrycznej przez cały okres eksploatacji modułu. Wspierają one również jego wydajność środowiskową, ponieważ wyższa produkcja energii elektrycznej w całym okresie użytkowania może zmniejszyć ślad węglowy na kilowatogodzinę.

Wydajność środowiskowa modułów fotowoltaicznych będzie coraz ważniejsza w miarę ekspansji energii słonecznej na całym świecie. Wyższa wydajność może pomóc producentom w efektywniejszym wykorzystaniu zasobów i poprawie bilansu węglowego energii słonecznej. Ciągły rozwój technologii tylnego kontaktu przez LONGi pokazuje rolę, jaką innowacje modułowe mogą odegrać w zmniejszaniu wpływu energii słonecznej na środowisko w całym jej cyklu życia.