Spis treści
W Polsce na koniec lutego działało 1,4 mln mikroinstalacji prosumenckich o łącznej mocy przekraczającej 11,4 GW. Rekordowy pod względem nowych przyłączeń prosumentów był rok 2022, kiedy kończył się system rozliczeń na zasadzie net-meterringu.
Nadal fotowoltaika prosumencka cieszy się dużym zainteresowaniem, choć prosumentów przybywa już wolniej. Wzrosła za to średnia moc przyłączanej mikroinstalacji, która w ubiegłym roku wyniosła 10,1 kW – podaje Polskie Towarzystwo Przesyłu i Dystrybucji Energii Elektrycznej.
Konkurencja między falownikami
Coraz większa liczba i moc mikroinstalacji, przy niskiej autokonsumpcji energii przez prosumentów, wpływają na możliwość odbioru energii z fotowoltaiki przez operatorów sieci dystrybucyjnej. W większości przypadków mikroinstalacje współpracują z siecią niskiego napięcia bez zakłóceń i bez negatywnego wpływu na jej parametry, jednakże przy pewnych uwarunkowaniach mogą występować problemy – informuje PTPiREE.
Przyczyny problemów to m.in. duża liczba i moc mikroinstalacji w obszarze zasilanym z jednej stacji SN/nn, duża odległość mikroinstalacji od takiej stacji, małe przekroje przewodów, nieizolowana sieć i małe zapotrzebowanie na energię w okresach największej zdolności wytwórczej fotowoltaiki, czyli w godzinach największego nasłonecznienia. Zdarza się także zwiększanie mocy istniejących już mikroinstalacji prosumenckich, bez poinformowania o tym OSD.
Przy stałym, dużym wzroście przyłączeń instalacji prosumenckich pojawia się problem podwyższania napięcia w sieci. Zjawisko to potęguje się na obszarach o dużym nasyceniu instalacjami PV i niewielkiej autokonsumpcji. Ma ono charakter techniczny i wynika przede wszystkim z “konkurencji” pomiędzy falownikami, które “kierują” energię do sieci OSD. Przepływ energii w kierunku sieci następuje w sytuacji, gdy energia wytworzona w instalacji PV nie zostanie wykorzystana przez prosumenta w miejscu jej produkcji. W obszarach, gdzie instalacji prosumenckich jest dużo, kolejne inwertery napotykają na barierę, którą producent “zaszył” w tych urządzeniach – inwerter nie może przetwarzać energii pochodzącej z paneli fotowoltaicznych, gdy napięcie odbiega od normy, czyli przekracza 230V +/- 10 proc. W takich przypadkach inwerter się wyłącza. Za podwyższenie napięcia odpowiadają inwertery zainstalowane u prosumentów – poinformowała nas PGE Dystrybucja, do której sieci przyłączonych jest ponad pół miliona prosumentów.
Operator Systemu Dystrybucyjnego nie ma możliwości odmowy przyłączenia instalacji prosumentów ze względu na przewidywane przekroczenia parametrów energii elektrycznej w miejscu przyłączenia – przypomina PGE.
Podkreślić należy, że wskazany problem podwyższania się napięcia w sieci nie jest zjawiskiem powszechnym, nie występuje raczej w obszarach miejskich, natomiast nasila się wraz ze wzrostem liczby prosumentów w rozległych sieciach wiejskich i niektórych podmiejskich – napisała nam spółka.
Modernizacja sieci
Operatorzy sieci dystrybucyjnej rocznie wydają miliardy na modernizacje i na działania, które mają usprawnić pracę OZE.
Do sieci Tauron Dystrybucja przyłączonych jest ponad 430 tys. mikroinstalacji. Spółka w ubiegłym roku zainwestowała w budowę i modernizację sieci rekordową kwotę prawie 2,8 mld zł. – W poszczególnych jednostkach terenowych, w ostatnich latach mierzymy się z zupełnie nowymi wyzwaniami dotyczącymi pracy sieci energetycznej, w tym zwłaszcza sieci niskiego napięcia. W Tauron Dystrybucji mamy takich linii wraz z przyłączami ok. 170 tys. km. Nie ma więc możliwości ich zmodernizowania lub wymiany w krótkim czasie, tak aby bez lokalnych zakłóceń, współpracowały z tak ogromną liczbą mikroinstalacji przyłączonych do sieci Tauron Dystrybucji w ostatnich pięciu latach – komentował w komunikacie Paweł Marek, Tauron Dystrybucja, dyrektor do spraw dystrybucji w Oddziale w Krakowie i Tarnowie.
Jak dodawał, w miesiącach wiosennych i letnich przy dobrym nasłonecznieniu występuje duża generacja energii w mikroinstalacjach fotowoltaicznych. Ze względu na bardzo małą autokonsumpcję, według danych spółki jest to ok. 20 proc., szczególnie w godzinach południowych do sieci wprowadzana jest duża ilość energii, co powoduje wzrost napięcia w niektórych obwodach niskiego napięcia.
Z drugiej strony, w okresie jesienno-zimowym, przy dużych spadkach temperatur Tauron mierzy się ze wzrostem zapotrzebowania na energię ze strony użytkowników pomp ciepła. – Mamy więc zakłócenia w pracy sieci spowodowane wprowadzaniem dużych mocy przez instalacje fotowoltaiczne w okresach wiosenno-letnich oraz spowodowane znacznym wzrostem poboru mocy w okresach jesienno-zimowych. Jeszcze kilka lat temu takie problemy nie występowały lub miały sporadyczny charakter – ocenił Paweł Marek.
Technologia na ratunek prosumentom
Energa-Operator ma przyłączonych do sieci 270 tys. instalacji prosumenckich. Spółka testuje i wdraża do stosowania na szerszą skalę kilka rozwiązań. W ramach prowadzonego wspólnie z partnerami z UE projektu badawczo-rozwojowego EUniversal, wraz z Instytutem Energetyki opracowała funkcjonalności dla stacji transformatorowych, które mogą autonomicznie dostosowywać poziom napięcia, tak aby zapewnić optymalne warunki dla działania przydomowej fotowoltaiki.
W nowych stacjach transformatorowych średniego napięcia (SN/nn), zastosowano transformatory wyposażone w funkcję podobciążeniowej regulacji napięcia (OLTC ang. On-Load Tap Changer), co pozwala im na płynne dostosowywanie jego wartości, w reakcji na zmiany wynikające z obciążenia i ilości energii produkowanej w mikroinstalacjach fotowoltaicznych. Optymalizację napięć zapewniają zaimplementowane w sterowniku stacji algorytmy korzystające z danych pomiarowych, otrzymywanych m.in. z liczników inteligentnych zainstalowanych u klientów – poinformował nas Grzegorz Baran, koordynator ds. kontaktu z mediami w Energa Operator.
Prototypowe stacje wybudowano w trzech miejscach w Polsce: gminie Linia na Pomorzu, Czajkowie w woj. wielkopolskim oraz w Mławie. Lokalizacje odznaczają się dużą liczbą przyłączonych mikroinstalacji i jednocześnie stanowią obszary demonstracyjne polskiej części projektu EUniversal.
Podczas prowadzonych testów nowe stacje przyczyniły się do rozwiązania problemów napięciowych występujących w sieci niskiego napięcia, związanych z pracą mikroinstalacji. W najbliższym czasie Energa-Operator planuje montaż tego typu urządzenia w kolejnej lokalizacji – zapowiada Grzegorz Baran.
Innym rozwiązaniem, stosowanym już przez Energa-Operator na szerszą skalę, są regulatory napięcia. Tu wykorzystywana jest technologia opracowana przez gdańską spółkę MMB Drives.
– Prosumenci zainwestowali znaczne kwoty, często kilkadziesiąt tysięcy, a instalacje nie pracują, bo w sieci jest za wysokie napięcie podczas wprowadzania energii do sieci. Nasz regulator rozwiązuje problemy z nakładami znacznie mniejszymi niż przy innych metodach – przekonuje prof. Zbigniew Krzemiński, prezes MMB Drives.
Automatyczny regulator napięcia MMB-ARN-1 składa się z transformatorów toroidalnych dodających napięcie oraz dwukierunkowego przekształtnika energoelektronicznego. Transformator włączony szeregowo w główny tor prądowy zasilany jest przez przekształtnik energoelektroniczny, realizujący algorytm regulacji napięcia. Został zaprojektowany do pracy na wolnym powietrzu, posiada m.in. wbudowane elementy grzewcze zapewniające możliwość uruchomienia w niskich temperaturach.
Rozwiązanie to również sprawdziło się podczas testów i jest już stosowane na szerszą skalę. Obecnie w sieci spółki zamontowanych jest kilkadziesiąt tego typu urządzeń – poinformował nas Grzegorz Baran.
Magazyny na sieci
PGE jako najważniejsze działania doraźne wymienia regulacje przekładni transformatorów rozdzielczych SN/nN oraz stały monitoring i regulacja napięcia na transformatorach mocy 110kV/SN. Wszędzie, gdzie jest to możliwe i przynosi pozytywne rezultaty, wykonywane są rekonfiguracje sieci, co prowadzi do skrócenia ciągów linii nN. Ponadto plany inwestycyjne PGE Dystrybucja zakładają istotne zwiększanie liczby urządzeń służących do regulacji napięcia, czyli stosowania transformatorów z podobciążeniową regulacją przekładni, energoelektronicznych regulatorów napięcia, symetryzatorów napięcia oraz „małych magazynów” energii służących wyłącznie stabilizacji napięcia w sieci – poinformowała nas PGE Dystrybucja.
OSD mogą korzystać z programu „Wsparcie wykorzystania magazynów oraz innych urządzeń na cele stabilizacji sieci” Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, w którym dofinansowanie do inwestycji wynosi do 60 proc. Z tego programu skorzystała na razie tylko PGE, która podpisała umowę na instalację trzech magazynów na obszarach, które są narażone na przerwy w dostawach energii z powodu awarii – w miejscowościach Warta, Cisna i Jeziorko.
Czytaj także: Fundusze na transformację nie dla małych operatorów
Niezależnie od podejmowanych działań, równolegle trwają prace w formule B+R z udziałem nauki i biznesu zmierzające do znalezienia innowacyjnych rozwiązań w tym zakresie – dodała PGE.
Prosumencie, konsumuj na miejscu!
W przypadku mikroinstalacji rozwiązanie wszystkich problemów napięciowych nigdy nie będzie możliwe bez zapewnienia właściwego odbioru na poziomie zbliżonym do wielkości generowanej energii, jak najbliżej miejsca jej wytworzenia, czyli przede wszystkim zwiększenia autokonsumpcji energii przez prosumentów – uważa Grzegorz Baran.
OSD prowadzą więc kampanie informacyjne, które mają przekonać prosumentów do zużywania energii elektrycznej wtedy, gdy najwięcej produkują mikroinstalacje fotowoltaiczne. Edukuje także URE, które rok temu wydało porady dla prosumentów, opierając się na opracowaniu ekspertów z katowickiego Oddziału Terenowego URE – Jolanty Skrago i Piotra Furdzika. W poradach czytamy m.in., że duże znaczenie ma optymalna konfiguracja inwerterów. Ustawienie odpowiedniego (optymalnego) trybu pracy falownika, w tym włączenie opcji zmniejszenia mocy czynnej w funkcji wzrostu napięcia, może złagodzić problem zbyt wysokiego napięcia w sieci. Jednak warunkiem jest, aby zrobili tak wszyscy prosumenci przyłączeni do tego samego obwodu sieci elektroenergetycznej – czytamy w poradach URE.
Tauron Dystrybucja wykrył podczas kontroli, że niektórzy prosumenci zmieniali ustawienia trybu pracy falownika, aby móc generować więcej energii. Analizując reklamacje dotyczące wyłączeń spowodowanych zbyt wysokim napięciem, zauważamy, że inne mikroinstalacje zlokalizowane w sąsiedztwie zgłaszającego mają niepoprawne ustawienia inwertera. Powoduje to podbijanie napięcia w sieci. Innymi słowy, twój sąsiad podbija napięcie – ty nie generujesz energii – wyjaśniała Ewa Groń, rzeczniczka Tauron Dystrybucja. Prosumenci zwiększali też moce mikroinstalacji bez informowania o tym OSD. – Zidentyfikowaliśmy na przykład klienta, którego moc mikroinstalacji miała wynosić 48 kW, a wprowadzał do sieci 10 razy więcej energii. To sugeruje 10-krotnie większe źródło niż zostało zgłoszone do spółki – podała Ewa Groń.
URE zaznacza, że najlepszym i najbardziej skutecznym rozwiązaniem problemu z działaniem przydomowych źródeł energii elektrycznej będą zintegrowane z nimi magazyny energii. Tauron podaje, że poprzez wykorzystanie domowego magazynu energii prosument może podwoić wartość autokonsumpcji.
