Energjia e Diellit si resurs energjetik i Kosovës

On Aug 6, 2013

Ky është varianti i përmirësuar i punimit të botuar më herët.

Autori falënderon z. Abdullah Begollin dhe z. Ujup Murselin për komentet e tyre përmbajtjesore që kontribuuan në eliminimin e disa gabimeve numerike që më ishin përvjedhur në versionin e parë të artikullit.

Hyrje

Klima në vendin tonë është tipike kontinentale, me katër stinë të bukura, me erëra të buta, temperatura ekstreme jo të theksuara, dhe reshje të moderuara. Në vendin tonë qielli është i kthjelltë dhe me Diell pothuaj gjatë tërë vitit, përfshirë edhe një pjesë të madhe të stinës së dimrit.

Këto kushte klimatike të vendit tonë janë shumë premtuese për shfrytëzimin e energjisë së pashtershme të Diellit, qoftë në mënyrë të drejtpërdrejtë, qoftë duke e shndërruar në energji elektrike. Avancimet e mëdha teknologjike dhe zbritja e vazhdueshme e çmimeve të paneleve solare foto-voltaike (Photo Voltaic – PV) në tregun botëror, ofrojnë mundësi të reja edhe për vendin tonë në këtë fushë atraktive të energjive të ripërtëritshme.

A ka Diell në Kosovë?

Për tu përgjigjur saktësisht në këtë pyetje themelore, duhet shikuar hartat e rrezatimit (radiacionit) të Diellit në vendin tonë. Këto harta, madje jashtëzakonisht të sakta, tashmë ekzistojnë dhe janë të botuara në portalin e Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport (IET) që gjendet në qytetin Ispra në Itali (kliko këtu). Ky institut, që është themeluar nga Komisioni Evropian, ofron shënime të hollësishme për rrezatimin e Diellit në Evropë, në Afrikë dhe në Azinë jugperëndimore. Në portalin e institutit, përveç hartave të rrezatimit, të integruara në Google-Earth, mund të gjenden edhe publikime shkencore dhe vegla softuerike për kalkulime të sakta të gjenerimit të energjisë elektrike nga panelet solare.

Nga hartat e rrezatimit të Diellit shihet se energjia e rrezatimit mesatar vjetor është rreth 1500-1600kWh/m2 në pothuaj tërë territorin e Kosovës.

Nëse si shembull e marrim një sistem me fuqi nominale prej 1kW, me panele standarde kristalinë silic, jo të lëvizshme, të montuara në fushë të hapur, atëherë ky sistem në Kosovë, gjatë një viti, do të gjenerojë rreth 1200kWh energji elektrike. Në Shqipëri, po i njëjti sistem do të gjenerojë mesatarisht 10%-15% më shumë energji elektrike, për shkak të rrezatimit më të lartë të Diellit atje, ndërsa vendet me rrezatim edhe më të lartë në Evropë janë Sicilia (Itali), një pjesë jugore e Spanjës, Portugalia dhe një pjesë jugperëndimore e Turqisë, ku ka rreth 30% e më shumë rrezatim të Diellit se në Kosovë.

Nga ana tjetër, në Gjermani, rendimentet mesatare vjetore të sistemit me fuqi nominale prej 1kW, si ai i përshkruar më lartë, do të ishte mesatarisht vetëm rreth 900-950kWh.

Nëse do të përdoreshin panele solare të automatizuara, që e përcjellin lëvizjen e Diellit, rendimenti energjetik do të rritej rreth 25%, por këtu natyrisht, duhet llogaritur edhe çmimin më të lartë të tyre si dhe kostot më të larta të mirëmbajtjes.

Pakëz fizikë dhe disa veçori teknike të sistemeve gjeneruese foto-voltaike (PV)

Së pari një definicion: Fuqia e gjenerimit e sistemeve PV, që shprehet me kW (kilovat) ose MW (megavat), është fuqia elektrike nominale ose maksimale, që mund të gjenerojë sistemi që është i ndriçuar me dritë konstante, në kushte laboratorike. Kjo fuqi rritet proporcionalisht me sipërfaqen (m2 ) të paneleve të instaluara. P.sh. një sistem PV i vendosur në kulmin e një shtëpie me sipërfaqe të paneleve prej 70 m2 do ta ketë fuqinë nominale prej afërsisht 10kW.

Mirëpo, edhe më e rëndësishme se fuqia elektrike e paneleve, është energjia elektrike që ato mund të gjenerojnë gjatë një intervali kohor, të themi prej një viti. Njësia për matjen e energjisë është kWh (kilovat-orë). Shpresoj se lexuesit, që janë njohës të fizikës, do të më falin për një mungesë të vogël rigoroziteti shkencor që po e bëj qëllimisht për të mbajtur vëmendjen e shumicës dërmuese të lexuesve tjerë të pafajshëm.

Për të ilustruar dallimin në mes të koncepteve të fuqisë dhe energjisë, më lejoni të përdor shembullin e automobilit tuaj. Fuqia e motorit të automobilit (kW) është një karakteristikë teknike e motorit që tregon se sa është i fuqishëm motori dhe atë fuqi motori e ka edhe kur nuk lëvizë fare. Ndërsa, energjia që e zhvillon automobili juaj (kWh) është proporcionale me sasinë e benzinës që e shpenzoni për të bërë një shëtitje me automobil. Pra, pa benzinë automobili nuk lëviz fare dhe në rastin e paneleve solare, pa energji të Diellit nuk ka energji elektrike për ta zier një kafe të mëngjesit!

Shkalla e shpenzimit të benzinës varet prej asaj se sa e shtypni pedalen e gasit, ndërsa në rastin e paneleve solare shkalla e përfitimit të energjisë varet nga intensiteti i rrezatimit të Diellit që bie në sipërfaqen e paneleve, apo në rastin e gjeneratorve/turbinave të erës, nga shpejtësia e erës që i vë në lëvizje flatrat e turbinës.

Prandaj, panelet solare absorbojnë ose marrin më shumë energji nga Dielli kur është qielli i kthjellët, i pastër dhe pa re. Temperatura e ambientit nuk ndikon pothuajse fare në këtë energji. Pra, sasia e energjisë së Diellit (kWh), që absorbohet në panele dhe pastaj energjia elektrike që e marrim nga panelet solare, brenda një kohe (të themi prej një viti), varet shumë nga qielli i kthjellët dhe pa re ose mjegull. Prandaj, panelet solare gjenerojnë energji edhe gjatë dimrit – mjafton të kemi mot të kthjellët.

Në Kosovë përgjithësisht kemi mot të kthjellët dhe me intervale (të shkurtra) vranësirash. Edhe pse këtë frazë e dëgjojmë shumë shpesh në raportet meteorologjike të stacioneve tona televizive, për të përforcuar këtë bindje timen për motin e kthjelltë në Kosovë, e bëra një krahasim si në vijim (Shënimet numerike për këtë analizë i kam marrë nga portali dhe veglat softuerike të Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport (IET) http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php.)

Nëse si shembull përsëri e marrim një sistem me fuqi nominale prej 1kW, me panele standarde kristalinë silic, jo të lëvizshme, të montuara në fushë të hapur, atëherë herësi i energjisë së gjeneruar nga ky sistem, në muajin korrik dhe dhjetor, p.sh. në Suharekë, është 148kWh/50.6kWh=2.93, ndërsa në Gjermani, në qytetin Fellbach, herësi i energjive të gjeneruara gjatë muajve qershor dhe dhjetor është 124kWh/33.1kWh=3.85. Pra, në Suharekë kemi prodhim më të njëtrajtshëm të energjisë elektrike gjatë të katër stinëve të vitit se sa në Fellbach.

Gjithashtu, edhe sasia e gjithmbarshme e energjisë elektrike që mund të “vilet” nga sistemi i sipërpërmendur, gjatë një viti, në Suharekë ndaj asaj në Fellbach është 1250kWh/1030kWh=1.21. Dmth. nga një sistem i njëjtë fotovoltaik, në Suharekë do të përfitojmë 21% më shumë energji elektrike se në Fellbach gjatë një intervali të njëjtë kohor, p.sh. prej një viti. (Nuk e kam marrë rastësisht Suharekën si shembull sepse aty kultivohet rrushi dhe prodhohet vera e mirë, ndërsa Fellbach është një qytet shumë i bukur i Gjermanisë që është i njohur gjithashtu për kultivimin e rrushit dhe prodhimin e verës së mirë dhe këto dy qytete janë të vëllazëruara)!

Një veçori tjetër fizike (megjithëse triviale!) është se sistemet foto-voltaike (PV) gjenerojnë energji elektrike vetëm gjatë ditës. Maksimumi i energjisë gjenerohet kur panelet janë të orientuara pingul kah Dielli. Andaj, panelet instalohen ashtu që sipërfaqja e tyre që absorbon energjinë e Diellit, drejtohet kah jugu, nën një kënd që është optimalisht i llogaritur për rendiment maksimal të energjisë gjatë tërë vitit. P.sh. ana jugore e kulmit të një shtëpie është një vend ideal për vendosjen e paneleve solare.

Sistemet me kapacitete më të mëdha gjenerimi, vendosen në fushë të rrafshët, ose me pjerrtësi të orientuar kah jugu. Ekzistojnë edhe sisteme që kanë mekanizma automatik që panelet solare i lëvizin duke përcjellë lëvizjen e Diellit gjatë ditës (këndi i mënjanimit horizontal nga drejtimi i veriut, ose këndi i azimutit), si dhe gjatë ndryshimeve të pozitës vertikale të Diellit ndaj horizontit (këndit të elevacionit ose ngritjes).

Teknologjia dhe cilësia e sistemeve PV

Në këtë punim jam përqendruar vetëm në sisteme foto-voltaike PV për shkak të thjeshtësisë së analizës, por edhe për shkak se ky lloj i sistemeve përbëjnë rreth 85% të zbatimeve në botë deri tash. Sistemet tjera, si ato që e bëjnë fokusimin e rrezatimit të Diellit me thjerrëza, ose të ngjashme, janë më të sofistikuara dhe ende janë në fazën e avancimeve teknologjike, andaj janë edhe më të shtrenjta se panelet standarde PV.

Panelet solare përbëhen nga një numër i madh diodash gjysmëpërçuese prej silici, që kanë veti opto-sensitive. Ato e shndërrojnë dritën e Diellit në rrymë elektrike. Kështu fitohet energjia elektrike nga energjia e fotoneve të dritës së Diellit. Ky proces i shndërrimit të energjive është reversibil, sepse diodat funksionojnë edhe si burim drite kur nëpër to rrjedhë rrymë elektrike dhe në këtë rast kemi diodat e njohura LED (Light Emiting Diode, shqip: diodë që emeton dritë.) që janë duke u përdorur gjithnjë e më shumë në jetën e përditshme për ndriçim, në shtëpi, automjete etj.

Teknologjia e prodhimit është mjaft e kushtueshme për shkak të kërkesave rigoroze për pastërti të kontrolluar të strukturës kristalore të silicit. Duke qenë teknologji relativisht e re, problemi i besueshmërisë së funksionimit të paneleve gjatë një periudhe të gjatë prej 30-40 vitesh është njëri prej problemeve më serioze teknike. Kjo për arsye se sistemet e gjenerimit të energjisë elektrike janë mjaft të kushtueshme, andaj prej tyre pritet të kenë afat të gjatë të funksionimit normal.

Nga ana tjetër, meqë panelet vendosen në ambient të hapur, ndërrimet e temperaturës janë të mëdha dhe të shpeshta gjatë ditës dhe natës, çka rezulton me vjetrimin e shpejtuar të materialeve. Andaj, qëndrueshmëria kohore e paneleve është njëri prej faktorëve kryesorë të cilësisë së tyre dhe gjatë projektimit dhe përzgjedhjes së paneleve duhet pasur kujdes që ky parametër i cilësisë të dëshmohet nga ana e prodhuesit me ateste rigoroze nga laboratorët me renome që lëshojnë certifikata për cilësinë e paneleve. Në Kosovë ky parametër (qëndrueshmëria kohore) është mjaft kritik, për arsye të klimës tipike kontinentale ku ndërrimet e temperaturave ditë-natë si dhe temperaturat ekstreme janë të mëdha. Mirëpo, edhe ky problem është tejkaluar, sepse sot në treg tashmë ekzistojnë prodhime të cilësisë së duhur që garantojnë qëndrueshmëri të paneleve gjatë një periudhe prej së paku 25 vjetësh.

Së bashku me panelet PV, në kuadër të një sistemi tipik për gjenerimin e energjisë solare, është edhe një numër pajisjesh elektronike që shërbejnë për shndërrimin e rrymës së vazhduar në rrymë alternative, ndërlidhje me rrjetin elektrik të shpërndarjes së energjisë elektrike, etj., ndërsa në disa zbatime përdoren edhe bateritë për akumulimin e energjisë elektrike. Të gjitha këto duhet të jenë pajisje të besueshmërisë dhe duhet të kenë qëndrueshmëri të lartë teknike. Pra, si rregull, projektimin, përzgjedhjen dhe ndërtimin e një sistemi të tillë duhet lënë profesionistëve, sepse në të kundërtën ekziston rrezik i madh që i tërë investimi të dështojë. Pra, blerja e një sistem PV nuk është aspak e ngjashme me atë të ndonjë telefoni celular që e ka afatin e përdorimit 2-3 vjet!

Tregu botëror i sistemeve PV

Hulumtimet shkencore dhe avancimet teknologjike, të përcjella me investime kolosale, kanë bërë që sot kjo teknologji ka arritur të ofrojë panele solare me cilësi shumë të lartë dhe me çmime dukshëm më të ulëta se para vetëm një apo dy viteve! Natyrisht, kjo ndodhë për arsye të kërkesave të tregut botëror për panele solare që, në disa vitet e fundit tregojnë një rritje eksponenciale, që ka tejkaluar edhe parashikimet më optimistike të asociacioneve më të fuqishme botërore të shkencës, biznesit dhe të mbrojtjes së mjedisit.

Nga punimi i “PV Status Report 2012, Research, Solar Cell Production and Market Implementation of Photovoltaics” i bërë nga DG Joint Research Centre, Institute for Energy and Transport, Renewable Energy Unit i Komisionit Evropian (kliko këtu), shihet se Bashkimi Evropian vetëm gjatë vitit 2010 ka arritur vlerën kumulative të kapaciteteve të instaluara PV prej 51GW, që paraqet më se 70% të kapaciteteve botërore të sistemeve të gjenerimit të energjisë foto-voltaike prej 70GW që janë të instaluara deri në fund të vitit 2011. Aty gjithashtu konstatohet se Kina është prodhuesi më i madh paneleve solare në botë dhe pas saj vijnë Tajvani, Gjermania dhe Japonia. Për lexuesin e vëmendshëm, në këtë dokument mund të gjenden edhe shifrat rreth tregut, instalimeve aktuale të sistemeve PV në botë, tarifat feed-in të çmimeve të blerjes së energjisë së gjeneruar nga sistemet PV në vende të ndryshme të botës dhe analiza të ndryshme krahasimtare.

Arsyeshmëria ekonomike e sistemeve PV

Në punimin e përmendur më sipër të Komisionit Evropian konstatohet se tashmë është vërtetuar gjerësisht, në shumë vende të botës, se kostot e gjenerimit të energjisë elektrike nga sistemet PV janë më të ulëta se kostoja e energjisë që paguajnë konsumatorët rezident. Ky konstatim na bënë të mendojmë se një mundësi e tillë e gjenerimit me çmime aq të ulëta, mund të arrihet edhe në vendin tonë. Në favor të këtij konstatimi është edhe fakti se në Kosovë rrezatimi i Diellit është më i lartë se në pjesën dërrmuese të vendeve të Evropës qendrore dhe veriore, ashtu si u tregua më lartë me shembullin e Gjermanisë dhe Kosovës.

Natyrisht, përveç konditave natyrore, në koston përfundimtare të energjisë që prodhohet nga sistemet PV ndikojnë dukshëm edhe një numër faktorësh tjerë, si: Feed-in tarifa, që ende nuk është e definuar në vendin tonë, kostot e larta të kapitalit për investime në Kosovë, taksa doganore jo-selektive për importin e pajisjeve për gjenerim të energjisë, mungesa e infrastrukturës adekuate të rrjeteve elektro-energjetike të Kosovës, veçanërisht në nivel të shpërndarjes (35kV e më poshtë) që nënkupton sistemet e matjes dhe kontrollit inteligjent të rrjetit, rrjeti i shpërndarjes që tashmë u shit dhe është në duart e pronarit privat etj.

Në mesin e këtyre faktorëve, tarifa e blerjes së energjisë, feed-in, është vendimtare. Përmes saj shteti i Kosovës, në mënyrë vendimtare dhe konkrete, orienton zhvillimin dhe strukturën e kapaciteteve energjetike të vendit.

Përfundim

Sistemet PV dallojnë edhe përkah ajo se a janë të lidhura me rrjetin e shpërndarjes se energjisë elektrike apo përdoren vetëm për nevoja të konsumit vetanak. Sot në Kosovë ende nuk janë krijuar mundësitë teknike dhe rregullative/administrative për lidhjen e një numri të madh të sistemeve PV në rrjetin e shpërndarjes. Realizimi i kësaj do të varet nga implementimi i sistemeve inteligjente të matjes dhe kontrollit të energjisë elektrike (Smart metering) në nivel të sistemit të shpërndarjes së energjisë elektrike që shpresojmë se do të implementohen në të ardhmen e afërt.

Nga ana tjetër, sistemet PV për konsum vetanak që nuk lidhen në rrjetin e distribucionit, dhe që janë idealë për shtëpi banimi ose reparte prodhuese me sipërfaqe të mëdha të kulmit, mendoj se janë një mundësi e mirë për zvogëlimin e faturave të energjisë elektrike për qytetarë, si dhe mundësi biznesi për firmat tona inxhinierike që do të merreshin me shitjen, instalimin dhe mirëmbajtjen e këtyre sistemeve.

Sistemet e mëdha ose fermat e gjenerimit të energjisë foto-voltaike, mund të jenë gjithashtu një mundësi e jashtëzakonshme, duke marrë parasysh kushtet klimatike në Kosovë. Këto sisteme të mëdha gjenerimi të energjisë së gjelbër, do të kontribuonin në zvogëlimin e dominimit të energjisë së përfituar nga linjiti në vendin tonë. Kjo do të mund të bëhet vetëm nëse do të aprovoheshin tarifa të arsyeshme të shitjes së energjisë “feed-in” nga Zyra e Rregullatorit të Energjisë, që natyrisht nuk do të godisnin direkt në kuletën e hollë të qytetarit kosovar. Mirëpo, kam drojë se këto tarifa janë absolutisht vendimtare për investitorët dhe nëse do të jenë të pavolitshme për ta, duhet ta harrojmë edhe këtë ëndërr dhe të presim donacione nga shoqatat humanitare bamirëse të dynjasë, që do të na ndihmonin sado pak për të ndërruar strukturën e gjenerimit të energjisë elektrike në vendin tonë.

Agron S. Dida (Autori është inxhinier i diplomuar dhe magjistër i shkencave të inxhinierisë elektrike, si dhe menaxher i projekteve në Komtel Project Engineering, Prishtinë)

energjia.al, 06.08.2013