Wyłączenia fotowoltaiki. Dlaczego redukuje się produkcję energii z instalacji pv?

Tegoroczna wiosna obfituje w wyłączenia instalacji fotowoltaicznych z generowania energii elektrycznej. Działania te służą bezpieczeństwu systemu energetycznego. Jednak z drugiej strony potencjał fotowoltaiki nie jest w pełni wykorzystany.

Ilość produkowanej energii zawsze musi odpowiadać zapotrzebowaniu na nią. Jeżeli jest jej za mało lub za dużo, praca systemu elektroenergetycznego może zostać zakłócona, co w ekstremalnej sytuacji może doprowadzić do awarii o katastrofalnych skutkach. Proces równoważenia produkcji z zapotrzebowaniem nazywamy bilansowaniem i odpowiada za niego operator systemu przesyłowego, którym w Polsce są Polskie Sieci Elektroenergetyczne.

Wyłączenia fotowoltaiki dla bezpieczeństwa systemu energetycznego

W przypadku systemów o wysokim udziale OZE zdarzają się godziny, gdy produkowanej energii jest zbyt dużo w stosunku do potrzeb odbiorców – po prostu nikt nie jest w stanie jej zużyć. Tak dzieje się zwłaszcza w weekendy i święta, gdy zapotrzebowanie jest bardzo niskie. Dzięki prognozom generacji OZE operator jest w stanie przygotować się na to i z wyprzedzeniem polecić jednostkom na węgiel czy gaz zaniżenie generacji. Jeżeli mimo to nadal spodziewana będzie nadwyżka, wówczas musi sięgnąć po inne środki, w tym eksport awaryjny, czyli pomoc ze strony operatorów sąsiednich państw, polegająca na przyjęciu nadwyżek generacji. Jeżeli i to nie rozwiąże problemu nadwyżek, niezbędne są ograniczenia generacji OZE jako ostatni sposób na utrzymanie bezpiecznej pracy systemu.

W ostatnich tygodniach występowały bardzo dobre warunki do pracy fotowoltaiki. Polska ma w systemie już blisko 18 GW mocy zainstalowanej, a chwilowa moc, z jaką pracują panele pv, coraz częściej przekracza 10 GW. W godzinach, gdy zapotrzebowanie jest bardzo niskie, operator musi wydać polecenie ograniczenia generacji dla części źródeł. Trzeba przy tym zaznaczyć, że dotyczy to dużych instalacji, a nie prosumentów, których polecenia PSE nie dotyczą.

Fotowoltaikę można szybciej wyłączyć niż elektrownię węglową

Należy podkreślić, że operator najpierw ogranicza generację źródeł konwencjonalnych. Ma to jednak swoje ograniczenia. Przede wszystkim operator nie zarządza pracą wszystkich jednostek w systemie – tak zwane jednostki niedysponowane centralnie, np. elektrociepłownie, pracują zgodnie z potrzebami zakładu przemysłowego, przy którym się znajdują albo na potrzeby produkcji ciepła do miejskich systemów ciepłowniczych. Operator nie może dowolnie wpływać na ich pracę. Z kolei jednostki systemowe mają swoje ograniczenia techniczne, np. minimalną moc, z którą mogą pracować. Są też powiązania technologiczne w ramach elektrowni, ze względu na które nie można wyłączyć wszystkich bloków.

Trzeba też pamiętać, że część jednostek konwencjonalnych musi pracować, aby zapewnić rezerwy mocy oraz produkować energię wieczorem, gdy po zachodzie słońca nie ma generacji pv, a rośnie zapotrzebowanie. Jednostki konwencjonalne są też potrzebne do zapewnienia pewnych właściwości regulacyjnych: do zarządzania napięciami w sieci, inercji itp. Sumarycznie przekłada się to na ok. 7-9 GW minimalnej mocy jednostek konwencjonalnych, z którą muszą pracować.

Konieczność pracy źródeł dyspozycyjnych to nie jest tylko polska specyfika. Tak jest w każdym systemie. Nawet w przypadku generacji OZE przekraczającej zapotrzebowanie, w państwach takich jak Dania czy Holandia pracują źródła dyspozycyjne. Podobnie jest z ograniczaniem generacji źródeł odnawialnych – z tego środka korzystają też inni operatorzy i nie jest to nic niezwykłego.

Jak w pełni wykorzystać moc zainstalowaną fotowoltaiki?

Wiosną i jesienią temperatury są zwykle umiarkowane, co przekłada się na niższe niż zimą i latem zapotrzebowanie odbiorców na moc i energię. Dodatkowo właśnie wiosną i jesienią najczęściej zdarza się, że jednocześnie występuje wysoka generacja pv i farm wiatrowych, sprawiając, że w niektórych godzinach, zwłaszcza w weekendy wyprodukowanej energii jest znacznie więcej niż potrzebują jej odbiorcy. Stąd potrzeba redukcji.

Jednym z rozwiązań jest zwiększenie elastyczności po stronie popytu, czyli reagowanie odbiorców na ceny na rynku hurtowym. W momentach nadpodaży cena energii może osiągać ceny ujemne – przykładowo cena na rynku dnia następnego z dostawą na niedzielę 14 kwietnia wynosiła prawie ‒160 zł/MWh.

Niezbędne są również zmiany dotyczące funkcjonowania technicznego rynku bilansującego, które będą zachęcać uczestników do dbania o to, aby zawsze mieć chętnych na całą produkowaną przez siebie energię. W przeciwnym razie mogą płacić bardzo dużo za wprowadzenie do systemu energii, która nikomu nie jest potrzebna. Taki ma być efekt zmian na rynku bilansującym, które zostaną wprowadzone w połowie czerwca tego roku.

Oprócz tego w zarządzaniu nadwyżkami mogą pomóc różne formy magazynowania energii, a także inwestycje w elastyczność jednostek wytwórczych – chodzi zarówno o modernizację istniejących jednostek, jak i budowę nowych źródeł, które są zdolne do szybkiego reagowania na sytuację w systemie.

Istotnym aktywem polskiej energetyki, będącym potencjalnym odbiorcą nadmiaru energii z OZE, są sieci ciepłownicze. Upowszechnienie magazynów ciepła i pomp ciepła w tych sieciach pozwoliłoby oszczędzać gaz i węgiel, a jednocześnie tanio produkować ciepło. Inne sposoby na zagospodarowanie nadwyżek to m.in. magazynowanie energii w bateriach, hydroliza wodoru czy inteligentne systemy ładowania samochodów elektrycznych.

Czy warto inwestować w fotowoltaikę?

Redukcji nie ma na tyle dużo i nie są na tyle głębokie, aby obecnie wpływało to znacząco na opłacalność inwestycji. Jednocześnie moc źródeł OZE cały czas rośnie i inwestorzy powinni brać pod uwagę, że będą zdarzać się okresy nadwyżek generacji i bardzo niskich, w tym ujemnych cen energii. To z kolei może być bodźcem do inwestycji w magazyny energii lub instalacje hybrydowe, np. PV+magazyn.

RE na podstawie danych PSE