magazyn
magazyn
fotowoltaika
1/2020
cena 16,50 zł (w tym 8% VAT)
ISSN 2083-070X
PROFESJONALNE
MYCIE MODUŁÓW
FOTOWOLTAICZNYCH
Wieloletnie doświadczenie w dziedzinie energetyki
Firma EKO-WIATR BIS została założona w 2007 roku przez doświadczonych specjalistów z zakresu energetyki wiatrowej. Od tego czasu szybki
rozwój firmy umożliwił prowadzenie działalności związanej z szeroko rozumianą energetyką odnawialną na terenie całej Polski.
Wykwalifikowana kadra
EKO-WIATR BIS zatrudnia wykwalifikowanych pracowników posiadających właściwe i aktualne kwalifikacje oraz uprawnienia zawodowe wymagane
przepisami prawa polskiego oraz europejskiego
Specjalistyczny sprzęt do mycia modułów
Roboklin 25 jest wielofunkcyjną, samobieżną maszyną gąsienicową, która jest w stanie poruszać się po każdym, nawet najbardziej niekorzystnym terenie.
EKO-WIATR BIS
ul. Jana Pawła II 52/452
98-200 Sieradz
www.ekowiatrbis.pl
tel. 43 822 08 31
spis treści
magazyn fotowoltaika 1/2020
EP.MERSEN.COM
KO M P L E T N A O C H RO N A
I N S TA L AC J I FOTOWO LTA I C ZN YC H ,
T E R A Z Z N OW Y M Z A K R E S E M
W KŁ A D E K O R A Z G N I A ZD
B E ZP I EC ZN I KOW YC H
PROGRAM
HELIOPROTECTION®
ROZWIĄZANIA DO
FOTOWOLTAIKI
Mersen property
spis treści
magazyn fotowoltaika 1/2020
magazyn
magazyn
fotowoltaika
magazyn fotowoltaika
Instalacje Technologie Rynek
(cztery wydania w roku)
Nr 1/2020 (34) – nakład 3000 egz.
Redakcja
Agnieszka Parzych
redaktor naczelna
agnieszka.parzych@magazynfotowoltaika.pl
Mirosław Grabania
redaktor
miroslaw.grabania@magazynfotowoltaika.pl
Prenumerata
prenumerata@magazynfotowoltaika.pl
tel. 508 200 900
Reklama
reklama@magazynfotowoltaika.pl
tel. 508 200 700
Drukarnia
Digital 7
Zosi 19
Marki
Korekta
Agnieszka Brzozowska
Opracowanie graficzne
Diana Borucińska
Wydawca
Tytoniowa 20
04-228 Warszawa
tel. 508 200 700, 508 200 900
www.magazynfotowoltaika.pl
Czasopismo dostępne również
w prenumeracie u kolporterów:
KOLPORTER SA
GARMOND PRESS SA
oraz w salonach prasowych EMPIK
Raport
Fotowoltaika w Polsce - 2019
Prawo
Wpływ nowelizacji prawa budowlanego na realizację instalacji fotowoltaicznych
12
Finansowanie
Analiza dostępnych dotacji unijnych i krajowych dla inwestycji
w odnawialne źródła energii w 2020 r.
14
Technologie
Magazyny prądu solarnego u prosumentów. Czy jest szansa,
że ten rynek rozwinie się w Polsce?
16
Nowe ogniowo perowskitowo-krzemowe o rekordowej sprawności 29,15 proc.
18
Praktyka
Pomiar ogniw i modułów fotowoltaicznych – normy i praktyka
Cz. II. Pomiar w warunkach laboratoryjnych – błędy spowodowane źródłem światła
20
Produkty – przegląd
Falowniki fotowoltaiczne
26
Rynek – prezentacje
Inteligentne połączenie pompy ciepła i fotowoltaiki. FRONIUS
32
Uznane na świecie falowniki fotowoltaiczne. SOLIS
34
Wybór modułów fotowoltaicznych – na co zwrócić uwagę? SOLTEC
36
Zabezpieczenia przetężeniowe i przeciwprzepięciowe nowej generacji
dla instalacji fotowoltaicznych PV. JEAN MUELLER
39
Nowa era systemów na dachy płaskie. CORAB
40
Profesjonalne mycie modułów fotowoltaicznych. EKO-WIATR BIS
42
Rekordowa edycja targów ENEX/ENEX Nowa Energia
44
Nowości
45
Aktualności
Kraj
46
Świat
51
raport
magazyn fotowoltaika 1/2020
Fotowoltaika w Polsce - 2019
Rok 2019 był niezaprzeczalnie rokiem dużego sukcesu branży fotowoltaicznej w Polsce, czy to
pod względem przyrostu mocy, czy ogólnego rozwoju rynku. Na ten niewątpliwie pozytywny
obraz nakładają się wyzwania związane z pojawieniem się pandemii SARS-CoV-2.
Stanisław M. Pietruszko
Polskie Towarzystwo Fotowoltaiki
W
roku 2019 krajowa produkcja energii elektrycznej
wyniosła 158 767 GWh, w 75% pochodzących z węgla,
zaś generacja z OZE 14 344 GWh (rys. 1). Jest to, oczywiście,
wynik daleko odbiegający od docelowego udziału OZE w pro-
dukcji energii elektrycznej na poziomie 19,13%, przyjętego
w założeniach agendy osiągnięcia celu 3 × 20. Wśród OZE nie-
podzielnie dominuje energetyka wiatrowa, która dała niemal
85% energii elektrycznej pozyskanej ze źródeł odnawialnych
w 2019 roku. Fotowoltaika odpowiada zaś za jedynie 0,21% pro-
dukcji energii elektrycznej z OZE (rys. 2).
Rozwój energetyki wiatrowej został znacznie ograniczony
po roku 2016. Za wzrosty mocy zainstalowanej w OZE w dużej
mierze odpowiada od tego czasu fotowoltaika. Dane prezento-
wane na rys. 3 dotyczą systemów fotowoltaicznych posiadających
koncesję wydaną przez Urząd Regulacji Energetyki (URE), a więc
nie obejmują mikroinstalacji. Są to systemy o mocach powyżej
50 kW.
Rynek
Po latach instalacji systemów fotowoltaicznych na bardzo
niskim poziomie dopiero w roku 2016 polski rynek fotowoltaiczny
ruszył z miejsca, z rocznymi przyrostami mocy rosnącymi od
87 MW w 2016 do 205 MW w 2018 roku. Prawdziwy boom miał
jednak miejsce dopiero w roku 2019, kiedy to zainstalowano
972 MW, zwiększając całkowitą moc zainstalowaną w fotowoltaice
w Polsce do 1457 MW, zgodnie z danymi URE (rys. 4). Znaczący
wzrost tempa realizacji nowych instalacji widoczny był zwłaszcza
w II połowie 2019 roku. W grudniu zainstalowano 113,8 MW,
niewiele mniej niż w zdecydowanie bardziej sprzyjających
warunkach w rekordowym lipcu, kiedy to przybyło 116,1 MW
(dane Polskich Sieci Energetycznych – PSE).
Według danych Urzędu Regulacji Energetyki, na koniec 2019
roku w Polsce zainstalowanych było 477,7 MW w systemach foto-
woltaicznych posiadających koncesję na wytwarzanie energii elek-
trycznej, będących w rejestrze wytwórców energii w małej instala-
cji lub mikroinstalacji i korzystających wciąż z systemu świadectw
pochodzenia, systemu taryf gwarantowanych albo aukcyjnego
systemu wsparcia. Na rysunku 5 pokazano rozkład mocy i liczby
systemów fotowoltaicznych w segmencie systemów większych niż
50 kW. Segment ten jest zdecydowanie zdominowany przez sys-
temy o mocy 1 MW lub tuż poniżej tej wartości. Urząd wykazuje
Rys. 1. Udział technologii wytwarzania energii w krajowej produkcji energii elektrycznej w 2019 roku [1]
Rys. 3. Moc zainstalowana w OZE według typu źródła bez elektrowni wiatrowych
(tylko systemy fotowoltaiczne z koncesjami) [3]
Rys. 2. Produkcja energii elektrycznej z OZE w 2019 roku według typu źródeł [2]
raport
magazyn fotowoltaika 1/2020
307 instalacji o mocach z zakresu 0,95 – 1 MW i 27 systemów
o mocach powyżej 1 MW, o łącznej mocy 43,3 MW, zaś najwięk-
szy z nich ma moc 2,138 MW. Tabela 1 przedstawia moc instalacji
fotowoltaicznych o mocy powyżej 50 kW w poszczególnych woje-
wództwach. Najwięcej mocy 54,4 MW w 75 systemach, zainstalo-
wanej jest w województwie lubelskim.
Zdecydowanie więcej mocy instalowano w 2019 r. w Polsce
w mikroinstalacjach. Według danych od operatorów systemów
dystrybucyjnych prezentowanych przez URE na koniec roku 2019
zarejestrowano 155 189 mikroinstalacji o łącznej mocy 990 MW.
Oznacza to, że w ciągu roku zainstalowano 100 000 nowych insta-
lacji fotowoltaicznych o mocy 651 MW.
W Tabeli 2 i 3 przedstawiono moc, ilość i wielkość ener-
gii wytworzonej w mikroinstalacjach fotowoltaicznych przyłą-
czonych do sieci przez poszczególnych operatorów systemów
dystrybucyjnych.
Tak wielki przyrost liczby i mocy systemów w tym segmencie
rynku wynika w dużej mierze z korzystnych uregulowań prosu-
menckich. Umożliwiają one bilansowanie energii oddanej do sieci
i zakupionej z sieci w okresie rocznym, przy czym oddanie do sieci
jednostki energii upoważnia do bezpłatnego pobrania jednostki
energii pomnożonej przez tak zwany opust. Wielkość opustu zależy
od mocy systemu i wynosi 0,8 w przypadku systemów poniżej
10 kW i 0,7 dla systemów między 10 kW a 50 kW. Energię z mikro-
instalacji mają obowiązek odbierać sprzedawcy zobowiązani.
Moc i liczbę mikroinstalacji fotowoltaicznych w Polsce
w ostatnich latach przedstawiono na rys. 7. Z kolei roczny przy-
rost mocy i liczby mikroinstalacji fotowoltaicznych został ujęty
na rys. 8, który wyraźnie pokazuje skalę boomu w mikroinsta-
lacjach fotowoltaicznych. Ponadto w styczniu i w lutym 2020 r.
zainstalowano 300 MW. Można spodziewać się, że do końca
roku 2020 zainstalowanych zostanie niecałe 100 000 nowych
mikroinstalacji o mocy 610 MW.
Mechanizmy wsparcia
Ustawa o odnawialnych źródłach energii została znowelizowana
7 czerwca 2018 roku, a głównym celem nowelizacji było ulepszenie
zasad funkcjonowania systemu aukcyjnego i odblokowania nowych
inwestycji w odnawialne źródła energii. Znowelizowana ustawa
zawiera zasadę kumulacji pomocy publicznej, co skutkuje ograni-
czeniem dalszej pomocy dla projektów, które pozyskały już wspar-
cie państwa na etapie inwestycji. Zasada ta, ma na celu zapewnienie,
Rys. 4. Moc zainstalowana w fotowoltaice w Polsce [4]
Rys. 5. Rozkład liczby (lewy) oraz mocy (prawy) systemów fotowoltaicznych według mocy systemu (URE)
raport
magazyn fotowoltaika 1/2020
że pomoc publiczna (lub inne formy dotacji) dla każdego projektu
jest adekwatna i ograniczona do minimum niezbędnego, aby dany
projekt został rzeczywiście zrealizowany.
Główne mechanizmy wsparcia fotowoltaiki w Polsce to przede
wszystkim:
––
system prosumencki;
––
aukcje;
––
obniżki stawek podatku VAT, PIT;
––
system preferencyjnych pożyczek i dotacji.
W 2019 roku Ministerstwo Energii rozszerzyło definicję pro-
sumenta o małe i średnie przedsiębiorstwa, zachęcając tę grupę
potencjalnych inwestorów do wytwarzania energii elektrycznej
na własne potrzeby z OZE. Z racji rocznego bilansowania ener-
gii z instalacji prosumenckich nie ma w Polsce żadnych mechani-
zmów wspierania magazynowania energii. Nowelizacja zmieniła
też górną granicę mocy mikroinstalacji, podnosząc ją z 40 kW do
50 kW, oraz górną granicę mocy małych systemów, która została
zwiększona z 200 kW do 500 kW.
Pomoc publiczna jest udzielana poprzez aukcje, których
zwycięzcy otrzymują gwarancję odbioru energii po określo-
nej cenie na okres 15 lat. Od 2016 r. rząd organizował aukcje
corocznie, ostatnia miała miejsce w grudniu 2019 roku. Wyso-
kość referencyjnej ceny energii jest ustalana dla różnych grup
wielkości i technologii systemów OZE, a instalacji fotowoltaicz-
ne znajdują się w tym samym koszyku co lądowe elektrownie
wiatrowe. Ministerstwo Energii ustala cenę referencyjną, któ-
ra stanowi maksymalną ceną, jaką mogą zadeklarować uczest-
nicy aukcji. Ponadto, dla każdego koszyka odbywają się dwie
oddzielne aukcje: dla systemów o mocy do 1 MW i powyżej
tej mocy. Projekty, które wygrały aukcję, miały 24 miesiące na
realizację, jednak wartość ta została zmniejszona do 18 mie-
sięcy. W pierwszych trzech aukcjach fotowoltaika dominowała
nad elektrowniami wiatrowymi w segmencie małych systemów:
aukcję wygrało ponad 950 projektów fotowoltaicznych o łącznej
mocy 870 MW. Jest to duża zmiana w stosunku do pierwszej aukcji
z 2018 roku, kiedy żaden projekt fotowoltaiczny o mocy ponad
Tabela 2. Liczba prosumentów oraz łączna ilość energii elektrycznej wprowadzonejprzez prosumenta do sieci
L.p.
Nazwa operatora systemu dystrybucyjnego
Liczba prosumentów [szt.]
Łączna ilość energii elektrycznej
wprowadzonejprzez prosumenta
do sieci [MWh]
ENEA Operator Sp. z o.o.
18 625
48 730,27
ENERGA-OPERATOR SA
26 696
59 434,02
Energoserwis Kleszczów Sp. z o.o.
1003
2323,51
innogy Stoen Operator Sp. z o.o.
2560
5257,08
PGE Dystrybucja SA
55 140
106 460,05
Tauron Dystrybucja SA
45 186
101 670,56
Pozostali
98
457,68
SUMA
149 308
324 333,17
Tabela 1. Moc, liczba i przyrosty mocy instalacji PV powyżej 50 kW w 2019 wg województw
L.p.
Województwo
Moc zainstalowana [MW]
Przyrost mocy
zainstalowanej [MW]
Liczba systemów [szt]
Średnia moc
instalacji [kW]
Udział w mocy
całkowitej [%]
lubelskie
54,438
21,958
75
726
11,7%
zachodniopomorskie
51,485
41,85
73
705
11,0%
dolnośląskie
48,573
37,572
63
771
10,4%
mazowieckie
47,911
46,032
60
799
10,3%
łódzkie
43,399
38,876
69
629
9,3%
warmińsko-mazurskie
42,519
24,555
55
773
9,1%
wielkopolskie
34,778
27,864
42
828
7,4%
podlaskie
32,252
17,576
46
701
6,9%
lubuskie
18,508
13,599
23
805
4,0%
10
świętokrzyskie
15,797
14,847
21
752
3,4%
11
kujawsko-pomorskie
14,970
3,312
19
788
3,2%
12
pomorskie
14,917
12,321
20
746
3,2%
13
śląskie
14,469
5,138
46
315
3,1%
14
opolskie
13,819
9,636
17
813
3,0%
15
podkarpackie
10,795
5,89
23
469
2,3%
16
małopolskie
8,613
-0,675
18
478
1,8%
Razem
467,243
670
raport
magazyn fotowoltaika 1/2020
1 MW nie odniósł sukcesu. W pierwszej aukcji wsparcie otrzymały
systemy fotowoltaiczne o łącznej mocy do 750 MW przy cenie refe-
rencyjnej 420 zł za MWh i małe elektrownie wiatrowe o łącz-
nej mocy do 120 MW przy cenie referencyjnej 320 zł za MWh.
W kolejnej aukcji z grudnia 2019 roku ceny referencyjne zostały
ustalone na 385 zł/MWh dla systemów nie większych niż 1 MW
i 365 PLN/MWh dla systemów większych niż 1 MW. W przy-
padku systemów większych od 1 MW najniższa z ofert zaakcep-
towanych miała wysokość 162,83 MWh, zaś projekt z najwyż-
szą zaakceptowaną ceną uzyskał 233,29 PLN/MWh. Gwaran-
cję odkupu energii po zadeklarowanej cenie uzyskało 101 z 164
projektów. W koszyku systemów do 1 MW włącznie najwyż-
sza zaakceptowana cena energii to 327 zł/MWh, a najniższa
269 zł/MWh. W tym segmencie aukcję wygrało 759 z 1044 pro-
jektów. Podane przedziały cenowe obejmują, oczywiście, łącznie
projekty fotowoltaiczne i elektrownie wiatrowe.
Wyniki dotychczasowych aukcji nie były zachęcające, a wiele
zwycięskich systemów pozostaje niezrealizowanych. Termin reali-
zacji pierwszej aukcji minął w grudniu 2018 roku, zaś drugiej
w czerwcu 2019 roku. Wydaje się, że dostęp do finansowania pro-
jektów wciąż pozostaje znaczącą barierą, choć z czasem sytuacja
ta ulega poprawie.
Rząd obniżył stawki podatku VAT zarówno na dachowe,
jak i naziemne systemy fotowoltaiczne, które są obciążone
Tabela 3. Liczba mikroinstalacji oraz łączna ilość energii elektrycznej sprzedanej sprzedawcy zobowiązanemu i wprowadzonej
przez mikroinstalacje do sieci
L.p.
Nazwa operatora systemu
dystrybucyjnego
Liczba
mikroinstalacji
[szt.]
Łączna ilość energii elektrycznej
sprzedanej sprzedawcy zobowiązanemu
[MWh]
Łączna ilość energii elektrycznej
wprowadzonej przez mikroinstalacje
do sieci [MWh]
ENEA Operator Sp. z o.o.
275
4188,99
3241,07
ENERGA-OPERATOR SA
1423
8076,18
11 561,05
Energoserwis Kleszczów Sp. z o.o.
13
26,307
PGE Dystrybucja SA
2135
18 578,88
PKP Energetyka SA
38
217,393
273,638
Tauron Dystrybucja SA
2392
13 912,68
Pozostali
42
250,254
302,426
SUMA
6318
12 732,81
47 896,05
raport
10
magazyn fotowoltaika 1/2020
zredukowaną 8-procentową stawką VAT zamiast standardowych
23%. Ponadto dostępne są niskooprocentowane kredyty, a także
dotacje przyznawane przez Narodowy Fundusz Ochrony Śro-
dowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW). Przyznano też
możliwość odliczania części kosztów systemu fotowoltaicznego
od dochodu.
Obecny stan rynku fotowoltaicznego w Polsce zdaje się wska-
zywać, że wkroczył on wreszcie na trajektorię, którą podąża rynek
światowy . Spadające koszty energii z odnawialnych źródeł ener-
gii, zmiana roli węgla oraz nowe modele biznesu w sektorze ener-
getycznym – włączając mikroźródła i rozproszone źródła ener-
gii – to tylko niektóre z trendów, które ukształtują rynek fotowol-
taiczny w Polsce. Wszystkie te czynniki przyczyniają się do zwięk-
szenia świadomości ekologicznej polskiego społeczeństwa i wiedzy
o odnawialnych źródłach energii, a także zwiększenia głosu społe-
czeństwa w podejmowaniu strategicznych decyzji o infrastrukturze
energetycznej i zwiększenia chęci uczestnictwa w tych przemianach
poprzez posiadanie lokalnych fotowoltaicznych źródeł energii.
Niestety na ten pozytywny obraz nakładają się wyzwania spo-
wodowane pojawieniem się pandemii koronawirusa na początku
2020 roku. Będzie on miał wpływ na gospodarkę polską i świa-
tową, gdyż światowy sektor energetyki odnawialnej jest w dużym
stopniu zależny od importu komponentów.
Minister Klimatu w celu złagodzenia negatywnego wpływu
obecnej sytuacji zaproponował Komisji Europejskiej wprowa-
dzenie środków zaradczych:
––
mechanizmy ad hoc w celu zabezpieczenia bieżących inwe-
stycji w sektorze energetycznym przed negatywnymi konse-
kwencjami SARS-CoV-2;
––
dodatkowe środki ochronne i zachęty do rozwoju europej-
skiego łańcucha dostaw, dostarczenie niezbędnych kompo-
nentów do projektów niezbędnych do transformacji sektora
energetycznego;
––
wprowadzenie instrumentów wspierających integrację coraz
większej części odnawialnych źródeł energii poprawiających
integrację europejskiego systemu energetycznego, jak maga-
zynowanie energii.
Resort klimatu podkreśla, że celem polskiego rządu jest budowa
silnego europejskiego przemysłu bezemisyjnego, która jest wyzwa-
niem długoterminowym i pomoże zdywersyfikować miks energe-
tyczny, poprawiając w ten sposób bezpieczeństwo dostaw.
Niepewność związana z pandemią koronawirusa powoduje,
że tempo wzrostu instalacji fotowoltaicznych prawdopodobnie
osłabnie, mimo bardzo obiecujących pierwszych dwóch miesięcy
tego roku. Szacujemy, że na koniec 2020 roku zainstalowanych
będzie łącznie ok 2,2 GW.
Literatura
[1] https://www.pse.pl/dane-systemowe/funkcjonowanie-rb/raporty-roczne-z-funkcjonowania-kse-za-rok/raporty-za-rok-2019
[2] https://www.ure.gov.pl/pl/oze/potencjal-krajowy-oze/5755,Ilosc-energii-elektrycznej-wytworzonej-z-OZE-w-latach-2005-2019-potwierdzonej-wy.html
[3] https://www.ure.gov.pl/pl/oze/potencjal-krajowy-oze/5753,Moc-zainstalowana-MW.html
[4] Operatorzy sieci dystrybucyjnych
[5] https://www.ure.gov.pl/pl/oze/potencjal-krajowy-oze/8108,Instalacje-odnawialnych-zrodel-energii-wg-stanu-na-dzien-31-grudnia-2019-r.html
[6] https://bip.ure.gov.pl/bip/o-urzedzie/zadania-prezesa-ure/raport-oze-art-6a-ustaw/3793,Raport-dotyczacy-energii-elektrycznej-wytworzonej-z-OZE-w-mikroinstalacji-i-wpro.html, opracowanie własne
Rys. 6. Liczba (kolumny) i moc (czerwona linia) mikroinstalacji fotowoltaicznych w Polsce
Rys. 7. Roczny przyrost liczby (kolumny) i mocy (czerwona linia) mikroinstalacji fotowoltaicznych w Polsce
Tabela 4. Wyniki dwóch aukcji dla fotowoltaiki i wiatru
Parametry aukcji
30.12.2016
29.06.2017
15.11.2018
5.12.2019
10.12.2019
Ilość energii do sprzedania
1 575 000 MWh
4 725 000 MWh
8 169 917 MWh
77 837 230 MWh
11 436 780 MWh
Cena referencyjna
465,00 PLN/MWh
450,00 PLN/MWh
420,00 PLN/MWh
365,00 PLN/MWh
385,00 PLN/MWh
Liczba złożonych ofert
152
472
b.d.
161
1044
Liczba wygranych ofert
84
352
554
101
759
Liczba wygranych podmiotów
62
236
251
80
260
Maksymalna cena
408,80 PLN/MWh
398,87 PLN/MWh
364,99 PLN/MWh
233,29 PLN/MWh
327,00 PLN/MWh
Cena minimalna
253,50 PLN/MWh
195,00 PLN/MWh
288,99 PLN/MWh
162,83 PLN/MWh
269,00 PLN/MWh
Zakontraktowana moc
80 MW
315 MW
500 MW
900 MW
Termin realizacji inwestycji
30.06.2018
31.12.2018
30.06.2020
30.06.2021
30.06.2021
prawo
12
magazyn fotowoltaika 1/2020
owelizacja ma na celu uproszczenie i przyśpieszenie procesu
inwestycyjno-budowlanego, zapewnienie większej stabilno-
ści podejmowanych w nim rozstrzygnięć oraz wzmocnienie bez-
pieczeństwa w zakresie ochrony przeciwpożarowej.
Jednocześnie zmieniane są przepisy Ustawy z dnia 10 kwietnia
1997 r. – Prawo energetyczne (Dz. U. z 2019 r., poz. 755 t.j., dalej
„Pe”) regulujące proces przyłączeniowy. Poniżej przedstawiamy
najważniejsze zmiany wynikające z nowelizacji, wpływające na
realizację inwestycji fotowoltaicznych.
Zmiany ogólne
Zmiany dot. projektu budowlanego
Odchudzeniu został poddany projekt budowlany. Zgodnie
z nowym brzmieniem art. 34 ust. 3 Pb, projekt budowlany będzie
musiał zawierać projekt zagospodarowania działki lub terenu, pro-
jekt architektoniczno-budowlany oraz projekt techniczny. Projekt
budowlany będzie musiał także uwzględniać warunki ochrony
przeciwpożarowej.
Przeniesienie pozwolenia na budowę
Uproszczona została procedura przenoszenia pozwolenia na
budowę. Jeśli prawo własności lub prawo użytkowania wieczy-
stego nieruchomości przeszło na nowego inwestora, nie będzie
już potrzebna zgoda poprzedniego inwestora na przeniesienie
pozwolenia na budowę.
Zmiana sposobu użytkowania obiektu budowlanego
Zmiana sposobu użytkowania obiektu budowlanego lub jego
części, która prowadzić będzie do zmiany warunków bezpieczeń-
stwa pożarowego, zgodnie z nowym art. 71 ust. 2a Pb, będzie
wymagała dołączenia do zgłoszenia ekspertyzy rzeczoznawcy do
spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych.
Ograniczenie możliwości unieważnienia pozwolenia na
budowę oraz pozwolenia na użytkowanie
W myśl nowego art. 37b ust. 1 Pb, nie będzie możliwe stwier-
dzenie nieważności decyzji o pozwoleniu na budowę, jeżeli
od dnia jej doręczenia lub ogłoszenia upłynęło 5 lat. Taka sama
konstrukcja została przewidziana w stosunku do decyzji o pozwo-
lenie na użytkowanie. Nowelizacja ułatwi także legalizację niektó-
rych samowoli budowlanych.
Zmiany dotyczące mikroinstalacji fotowoltaicznych
Uzgodnienie przeciwpożarowe z rzeczoznawcą
W stosunku do mikroinstalacji fotowoltaicznych utrzy-
many został brak obowiązku uzyskania pozwolenia na budowę
oraz zgłoszenia, o ile instalacje te nie są wyższe niż 3 m. Zgodnie
z nowym art. 29 ust. 4 pkt 3 lit. c Pb, nie wymaga decyzji o pozwo-
leniu na budowę oraz zgłoszenia wykonywanie robót budow-
lanych polegających na instalowaniu pomp ciepła, wolno stoją-
cych kolektorów słonecznych, urządzeń fotowoltaicznych o mocy
zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 50 kW – z zastrzeże-
niem, że do urządzeń fotowoltaicznych o mocy zainstalowanej
elektrycznej większej niż 6,5 kW stosuje się obowiązek uzgodnie-
nia z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych
pod względem zgodności z wymaganiami ochrony przeciwpoża-
rowej projektu tych urządzeń oraz zawiadomienia organów Pań-
stwowej Straży Pożarnej. Zmiana tego przepisu służy uporząd-
kowaniu katalogu zwolnień od obowiązku uzyskania pozwole-
nia na budowę lub dokonania zgłoszenia. W stosunku do ana-
logicznego zwolnienia, zawartego w aktualnie obowiązującym
Wpływ nowelizacji prawa budowlanego
na realizację instalacji fotowoltaicznych
Dnia 3 marca 2020 r. Prezydent RP podpisał Ustawę z dnia 13 lutego 2020 r. o zmianie
ustawy – Prawo budowlane oraz niektórych innych ustaw. Nowelizacja zawiera szereg
zmian w przepisach Ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (Dz. U. z 2019 r., poz.
1186 t.j., dalej: „Pb”).
Przemysław Kałek
Krystian Andrzejewski
Radzikowski Szubielska i Wspólnicy Sp.k.
prawo
13
magazyn fotowoltaika 1/2020
art. 29 ust. 2 pkt 16 Pb, zmiana obejmuje różnice w zakresie stoso-
wanej terminologii. Pojęcie „montaż” – wskazujące na realizację
robót budowlanych zgodnie z art. 3 pkt 7 Pb – zostało zastąpione
pojęciem „instalacja”, niestanowiącym robót budowlanych. Wyra-
żenie „obowiązek uzgodnienia pod względem zgodności z wyma-
ganiami ochrony przeciwpożarowej projektu budowlanego, o któ-
rym mowa w art. 6b ustawy z dnia 24 sierpnia 1991 r. o ochronie
przeciwpożarowej” zastąpiono wyrażeniem „obowiązek uzgod-
nienia z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych
pod względem zgodności z wymaganiami ochrony przeciwpoża-
rowej projektu tych urządzeń”.
Przyłączenie do sieci elektroenergetycznej
Skrócone zostaną terminy na wydanie warunków przyłą-
czenia i pojawi się ich znacznie więcej, co ma istotne znacze-
nie z perspektywy przyłączenia do sieci tych instalacji fotowol-
taicznych, które nie są przyłączane w trybie uproszczonym tzw.
zgłoszenia.
Obecnie przedsiębiorstwo energetyczne zajmujące się prze-
syłaniem lub dystrybucją energii elektrycznej jest zobowiązane
wydać warunki przyłączenia w terminie 30 dni od dnia złożenia
kompletnego wniosku przez wnioskodawcę przyłączanego do
sieci o napięciu znamionowym nie wyższym niż 1 kV oraz w ter-
minie 150 dni od dnia złożenia kompletnego wniosku przez wnio-
skodawcę przyłączanego do sieci o napięciu znamionowym wyż-
szym niż 1 kV. Zgodnie z nowym brzmieniem art. 7 ust. 8g Pe, ter-
miny na wydanie tych warunków przez przedsiębiorstwo energe-
tyczne wynosić będą:
––
21 dni od dnia złożenia wniosku przez wnioskodawcę zali-
czonego do V lub VI grupy przyłączeniowej, przyłączanego
do sieci o napięciu nie wyższym niż 1 kV;
––
30 dni od dnia złożenia wniosku przez wnioskodawcę zali-
czonego do IV grupy przyłączeniowej, przyłączanego do
sieci o napięciu nie wyższym niż 1 kV;
––
60 dni od dnia złożenia wniosku przez wnioskodawcę zali-
czonego do III lub VI grupy przyłączeniowej, przyłącza-
nego do sieci o napięciu powyżej 1 kV, niewyposażonego
w źródło;
––
120 dni od dnia złożenia wniosku przez wnioskodawcę zali-
czonego do III lub VI grupy przyłączeniowej – dla obiektu
przyłączanego do sieci o napięciu wyższym niż 1 kV, wypo-
sażonego w źródło;
––
150 dni od dnia złożenia wniosku przez wnioskodawcę zali-
czonego do I lub II grupy przyłączeniowej.
W przypadku wniosku o wydanie warunków przyłączenia źró-
dła do sieci elektroenergetycznej o napięciu wyższym niż 1 kV
termin wydania warunków przyłączenia liczony będzie od dnia
wniesienia zaliczki na poczet opłaty przyłączeniowej. Do termi-
nów tych nie będą wliczać się przewidziane w przepisach prawa
terminy na dokonanie określonych czynności, terminy na uzupeł-
nienie wniosku o wydanie warunków przyłączenia do sieci, okresy
opóźnień spowodowanych z winy podmiotu wnioskującego
o przyłączenie albo z przyczyn niezależnych od przedsiębiorstwa
energetycznego. Nowością jest to, że w szczególnie uzasadnionych
przypadkach przedsiębiorstwo sieciowe będzie mogło przedłużyć
te terminy o maksymalnie połowę terminu, w jakim obowiązane
jest wydać warunki przyłączenia do sieci elektroenergetycznej dla
poszczególnych grup przyłączeniowych, za uprzednim zawiado-
mieniem podmiotu wnioskującego o przyłączenie do sieci z poda-
niem uzasadnienia przyczyn tego przedłużenia. Zmianie uległa
również wysokość kary pieniężnej za każdy dzień zwłoki w wyda-
niu warunków przyłączenia do sieci; zgodnie z nowym art. 56 ust.
2e Pe, zostanie ona obniżona z 3000 zł do 1500 zł.
Wejście w życie i okres przejściowy
Nowelizacja wchodzi w życie po upływie 6 miesięcy od dnia
ogłoszenia. Nowe przepisy nie dotyczą postępowań wszczętych
i niezakończonych przed dniem wejścia w życie ustawy noweli-
zującej, do których stosować się będzie przepisy w brzmieniu
dotychczasowym. W terminie 12 miesięcy od dnia wejścia w życie
nowelizacji inwestor do wniosku o wydanie decyzji o pozwoleniu
na budowę albo wniosku o zatwierdzenie projektu budowlanego,
albo zgłoszenia budowy może dołączyć projekt budowlany spo-
rządzony na podstawie poprzednich przepisów. Także do zamie-
rzeń budowlanych realizowanych na podstawie projektu budow-
lanego sporządzonego zgodnie z przepisami dotychczas obowią-
zującymi, w przypadkach, o których mowa powyżej, lub dla któ-
rych przed dniem wejścia w życie niniejszej ustawy wydano osta-
teczną decyzję o pozwoleniu na budowę albo dokonano skutecz-
nego zgłoszenia, stosuje się przepisy w brzmieniu dotychczaso-
wym. Do wniosków o określenie warunków przyłączenia do sieci
złożonych przed dniem wejścia w życie nowelizacji stosuje się
przepisy w brzmieniu niezmienionym.
Mam
30 lat doradztwa prawnego w Polsce
Doradztwo przy budowie, eksploatacji oraz
nabywaniu farm wiatrowych oraz fotowoltaicznych;
Negocjowanie umów o przyłączenie do sieci, umów
o świadczenie usług dystrybucji oraz umów
sprzedaży energii elektrycznej;
Pozyskiwanie koncesji i innych koniecznych
zezwoleń;
Reprezentacja w postępowaniach oraz sporach
związanych z wytwarzaniem energii elektrycznej
w instalacjach odnawialnego źródła energii, w tym
przed Prezesem Urzędu Regulacji Energetyki.
www.rslegal.pl
Radzikowski, Szubielska i Wspólnicy sp.k., ul. Piękna 18, 00-549 Warszawa
Tel.: +48 22 520 5000, Fax: +48 22 520 5001, e-mail: office@rslegal.pl
finansowanie
14
magazyn fotowoltaika 1/2020
rogramy przeznaczone są dla podmiotów sektora publicznego
(gminy, powiaty, podmioty komunalne, jednostki sektora
finansów publicznych), kościołów i związków wyznaniowych,
Lasów Państwowych, gospodarstw rolnych oraz przedsiębiorców,
spółdzielni i wspólnot mieszkaniowych.
Poziom dofinansowania wynosi do 95% kosztów kwalifi-
kowanych przedsięwzięcia w zależności od programu, rodzaju
podmiotu oraz występowania pomocy publicznej (horyzontal-
nej lub de minimis) dla inwestycji. Ostateczny poziom dofinan-
sowania dla konkretnego działania oraz podmiotu wskazany jest
w dokumentacji konkursowej przy ogłoszeniu naboru wniosków
o dofinansowanie.
Poniżej przedstawiamy syntetyczną analizę wskazującą wszel-
kie niezbędne informacje o dostępnych działaniach, uprawnio-
nych beneficjentach, terminach ogłoszenia naborów oraz pozio-
mie dofinansowania w podziale na poszczególne województwa.
Opracowanie przygotowane jest na podstawie aktualnych har-
monogramów naborów wniosków o dofinansowanie na rok 2020
ogłoszonych przez instytucje zarządzające. Informujemy, że har-
monogramy mogą ulec zmianie lub aktualizacji.
Regionalne programy operacyjne na lata 2014–
2020
Regionalny
Program
Operacyjny
Województwa
Dolnośląskiego
Oś priorytetowa III Gospodarka niskoemisyjna
Działanie 3.1 Produkcja i dystrybucja energii ze źródeł
odnawialnych
Termin naboru:
––
ogłoszenie naboru: 15.04.2020 r.
––
rozpoczęcie naboru: 18.05.2020 r.
Beneficjenci:
––
jednostki samorządu terytorialnego (JST), ich związki
i stowarzyszenia,
––
jednostki organizacyjne JST,
––
jednostki sektora finansów publicznych inne niż wymienione
powyżej,
––
przedsiębiorstwa energetyczne,
––
małe i średnie przedsiębiorstwa (MŚP),
––
przedsiębiorstwa społeczne,
––
organizacje pozarządowe,
––
klastry energii,
––
spółdzielnie mieszkaniowe i wspólnoty mieszkaniowe,
––
towarzystwa budownictwa społecznego,
––
grupy producentów rolnych,
––
jednostki naukowe,
––
uczelnie/szkoły wyższe ich związki i porozumienia,
––
organy administracji rządowej w zakresie związanym z pro-
wadzeniem szkół,
––
PGL Lasy Państwowe i jego jednostki organizacyjne,
––
kościoły, związki wyznaniowe oraz osoby prawne kościołów
i związków wyznaniowych,
––
Państwowe Gospodarstwo Wodne Wody Polskie,
––
Lokalne Grupy Działania.
UWAGA:
Nabór w 2020 r. kierowany jest wyłącznie do członków kla-
strów energii posiadających Certyfikaty Pilotażowego Klastra
Energii wystawione przez Ministra Energii.
Typy projektów:
Przedsięwzięcia mające na celu produkcję energii elektrycznej
i/lub cieplnej (wraz z podłączeniem tych źródeł do sieci dystry-
bucyjnej/ przesyłowej), polegające na budowie oraz moderniza-
cji (w tym zakup niezbędnych urządzeń) infrastruktury służącej
wytwarzaniu energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych (w tym
mikroinstalacji).
Poziom dofinansowania:
Do 85% kosztów kwalifikowanych.
Regionalny
Program
Operacyjny
Województwa
Kujawsko-Pomorskiego
Oś Priorytetowa III Efektywność energetyczna i gospo-
darka niskoemisyjna w regionie
Działanie 3.1 Wspieranie wytwarzania i dystrybucji energii
pochodzącej ze źródeł odnawialnych
Termin naboru:
––
termin rozpoczęcia naboru: 30.05.2020 r.
Beneficjenci:
––
jednostki samorządu terytorialnego,
––
inne jednostki posiadające osobowość prawną.
Typy projektów:
Inwestycje w zakresie budowy lub modernizacji jednostek
wytwarzania energii elektrycznej lub cieplnej z OZE w budynkach
użyteczności publicznej oraz mieszkaniowych – mikroinstalacje.
Analiza dostępnych dotacji unijnych i krajowych
dla inwestycji w odnawialne źródła energii w 2020 r.
Firma doradczo-konsultingowa Europrojekty przygotowała analizę źródeł i możliwości finansowania inwestycji sektora odnawial-
nych źródeł energii w ramach Regionalnych Programów Operacyjnych 2014–2020, Programu Operacyjnego Infrastruktura i Śro-
dowisko 2014–2020 oraz programów krajowych Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej na rok 2019.
finansowanie
15
magazyn fotowoltaika 1/2020
Poziom dofinansowania:
Do 85% kosztów kwalifikowanych.
Regionalny Program Operacyjny Województwa Łódzkiego
Oś
priorytetowa
IV
Gospodarka
niskoemisyjna
Działanie IV.1 Odnawialne źródła energii Poddziałanie IV.1.2
Odnawialne źródła energii
Termin naboru:
––
rozpoczęcie naboru: kwiecień 2020 r.
Beneficjenci:
––
jednostki samorządu terytorialnego, związki i stowarzysze-
nia JST,
––
jednostki organizacyjne JST posiadające osobowość prawną,
––
przedsiębiorcy, w tym przedsiębiorstwa energetyczne,
––
spółdzielnie i wspólnoty mieszkaniowe, towarzystwa budow-
nictwa społecznego (TBS),
––
jednostki naukowe,
––
uczelnie,
––
organizacje pozarządowe,
––
podmioty lecznicze,
––
PGL Lasy Państwowe i jego jednostki organizacyjne,
––
organy administracji rządowej oraz jednostki podległe lub
nadzorowane.
Typy projektów:
Budowa mikroinstalacji prosumenckich do 50 kW.
Poziom dofinansowania:
Do 85% kosztów kwalifikowanych.
Regionalny Program Operacyjny Województwa Śląskiego
Oś priorytetowa IV Efektywność energetyczna, odna-
wialne źródła energii i gospodarka niskoemisyjna
Działanie 4.1. Odnawialne źródła energii
Poddziałanie 4.1.2. Odnawialne źródła energii
– RIT Zachodni
Termin naboru:
––
31.03.2020 r. – 1.06.2020 r.
Beneficjenci:
––
jednostki
samorządu
terytorialnego,
ich
związki
i stowarzyszenia,
––
Związek Metropolitalny,
––
podmioty, w których większość udziałów lub akcji posia-
dają jednostki samorządu terytorialnego lub ich związki
i stowarzyszenia,
––
jednostki zaliczane do sektora finansów publicznych (niewy-
mienione wyżej),
––
podmioty wykonujące działalność leczniczą, w rozumie-
niu Ustawy o działalności leczniczej, posiadające osobowość
prawną lub zdolność prawną,
––
szkoły wyższe,
––
organizacje pozarządowe,
––
spółdzielnie i wspólnoty mieszkaniowe,
––
towarzystwa budownictwa społecznego.
Typy projektów:
Budowa i przebudowa infrastruktury służącej do produkcji
i dystrybucji energii ze źródeł odnawialnych.
Poziom dofinansowania:
Do 95% kosztów kwalifikowanych.
Regionalny
Program
Operacyjny
Województwa
Warmińsko-Mazurskiego
Oś priorytetowa IV Efektywność energetyczna
Działanie 4.1 Wspieranie wytwarzania i dystrybucji energii
pochodzącej ze źródeł odnawialnych
Termin naboru:
––
28.02.2020 r. – 4.05.2020 r.
Beneficjenci:
––
przedsiębiorstwa,
––
jednostki
samorządu
terytorialnego,
ich
związki
i stowarzyszenia,
––
jednostki organizacyjne samorządu terytorialnego,
––
spółdzielnie mieszkaniowe/wspólnoty mieszkaniowe,
––
inne podmioty posiadające osobowość prawną.
Typy projektów:
Budowa, rozbudowa oraz przebudowa infrastruktury (w tym
zakup niezbędnych urządzeń) mające na celu produkcję ener-
gii elektrycznej i/lub cieplnej z odnawialnych źródeł energii –
wyłącznie elektrowni wiatrowych – do 200 kWe.
Poziom dofinansowania:
––
do 85% kosztów kwalifikowanych inwestycji.
Regionalne programy operacyjne na lata 2014−2020,
w których nie zaplanowano naborów dla inwestycji OZE:
Regionalny Program Operacyjny Województwa Małopolskiego,
Regionalny Program Operacyjny Województwa Mazowiec-
kiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa Opol-
skiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa Podkar-
packiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa Podla-
skiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa Pomor-
skiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa Lubel-
skiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa Lubu-
skiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa Święto-
krzyskiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa Wiel-
kopolskiego, Regionalny Program Operacyjny Województwa
Zachodniopomorskiego.
Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska
i Gospodarki Wodnej
Program : Mój Prąd
Termin naboru:
––
13.03.2020 r. – 18.12.2020 r.
Beneficjenci:
––
Osoby fizyczne wytwarzające energię elektryczną na własne
potrzeby, które mają zawartą umowę kompleksową (z ope-
ratorem sieci dystrybucyjnej – OSD, zakładem energetycz-
nym) regulującą kwestie związane z wprowadzeniem do sieci
energii elektrycznej wytworzonej w mikroinstalacji.
Typy projektów:
Budowa instalacji fotowoltaicznych o mocy 2–10 kW z prze-
znaczeniem na cele mieszkaniowe.
Forma i wysokość dofinansowania:
––
zwrot do 50% kosztów inwestycji, maksymalnie 5000 zł na
instalację.
Brak zaplanowanych naborów dla inwestycji w OZE w Progra-
mie Operacyjnym Infrastruktura i Środowisko 2014–2020.
16
magazyn fotowoltaika 1/2020
technologie
Magazynowanie energii przez
prosumentów
– czy warto?
W ostatnich latach temat magazy-
nowania energii nabrał dużego znacze-
nia w związku ze wzrostem popularno-
ści systemów wytwarzania energii elek-
trycznej w instalacjach odnawialnych źró-
deł energii (OZE). Jedną z poruszanych
kwestii stało się zagadnienie, czy celowe
jest, aby magazyny energii stanowiły ele-
ment prosumenckiej instalacji PV. Roz-
wój rynku światowego pokazuje, że nie-
które kraje na to pytanie odpowiedziały
twierdząco. Przykładem są Niemcy, które
mają obecnie w systemie ponad 180 tys.
domowych magazynów energii o całko-
witej mocy zainstalowanej ok. 700 MW.
We Włoszech liczba domowych magazy-
nów energii przekroczyła 18 tys. W Sta-
nach Zjednoczonych w ciągu ostatnich lat
popularność tego rodzaju instalacji wzra-
stała skokowo. W 2014 roku zainstalowane
w USA domowe magazyny energii miały
całkowitą pojemność 2,25 MWh. Zale-
dwie 4 lata później, w 2018 roku, pojem-
ność nowo zainstalowanych domowych
magazynów energii wyniosła 185 MWh.
W Australii domowe magazyny energii
instalowane są zarówno w ongridowych
systemach PV, a więc podłączonych do
sieci dystrybucyjnej, jak i w systemach
wyspowych zwanych autonomiczymi lub
offgridowymi. W 2019 roku na tym kon-
tynencie zainstalowano ok. 20 tys. domo-
wych systemów energii, powiększając
tym samym liczbę tego typu instalacji do
ok. 70 tys. Niebagatelny wpływ na wzrost
popularności systemów magazynowania
energii ma spadek ich cen (wykres 1).
Po co magazyn energii
w instalacji PV?
Magazyn energii umożliwia unieza-
leżnienie czasu zużywania energii elek-
trycznej od czasu, kiedy jest ona wytwa-
rzana w instalacji PV. Często określa się
to mianem odłożenia konsumpcji energii
elektrycznej w czasie. W praktyce w przy-
padku gospodarstwa domowego polega to
na tym, że nadwyżkowy prąd solarny pro-
dukowany w ciągu dnia kierowany jest do
magazynu energii. W czasie, kiedy zapo-
trzebowanie w domu przewyższa produk-
cję z systemu PV, prąd jest z niego pobie-
rany. W przypadku gospodarstwa domo-
wego zagadnienie jest o tyle istotne, że
bezpośrednie zużycie na potrzeby własne
prądu wytworzonego w instalacji PV zwy-
kle wynosi ok. 30%. Dzieje się tak, ponie-
waż w czasie, kiedy produkcja prądu jest
największa, a więc w ciągu dnia, domow-
ników nie ma w domu. W tej sytuacji roz-
sądne wydaje się zmagazynowanie tej czę-
ści energii elektrycznej, która nie może
być zużyta bezpośrednio, i wykorzysta-
nie jej w czasie, kiedy uzysk z systemu PV
nie jest wystarczający. Warto jednak kwe-
stię magazynowania energii rozważyć
w dwóch opcjach: instalacji niepodłączo-
nej do sieci publicznej (off-grid), zwanej
wyspową lub autonomiczną, oraz insta-
lacji podłączonej do sieci, czyli on-grid.
W przypadku wyspowego systemu foto-
woltaicznego użytkownik nie ma możli-
wości poboru energii elektrycznej z sieci.
Chcąc zapewnić sobie możliwość korzy-
stania z urządzeń elektrycznych również
w czasie, kiedy system PV nie wytwa-
rza prądu, powinien mieć możliwość jego
poboru z zasobnika. Alternatywnie może
korzystać z generatorów prądotwórczych.
W większości krajów rozwiniętych gospo-
darczo wyspowe instalacje PV w całorocz-
nych domach mieszkalnych są rzadkością.
Takie instalacje znajdują zastosowanie np.
w domkach letniskowych lub na jachtach.
W systemach podłączonych do sieci argu-
mentem skłaniającym do magazynowa-
nia energii nie jest kwestia braku dostępu
do energii elektrycznej w czasie, gdy sys-
tem fotowoltaiczny nie wytwarza energii
elektrycznej. W przypadku takich instala-
cji możliwe jest bowiem odprowadzanie
nadwyżki wyprodukowanej energii elek-
trycznej do sieci oraz pobieranie z sieci
prądu, kiedy zachodzi taka potrzeba.
Pomimo takiej możliwości, magazyny
energii w systemach fotowoltaicznych
on-grid stosowane są coraz powszechniej.
Magazyny prądu solarnego u prosumentów.
Czy jest szansa, że ten rynek rozwinie się
w Polsce?
Liczba prosumentów w Polsce gwałtownie rośnie. Mimo to domowe magazyny energii stanowią nadal ogromną
rzadkość. Są jednak kraje, gdzie znaczna część inwestorów w mikroinstalację fotowoltaiczną od razu decyduje
się na magazyn energii.
Barbara Adamska,
ADM Poland
Wykres 1. Spadek cen systemów magazynowania energii, źródło: Foresight 20/20: Energy Storage. Eligibility transitions to opportunity, Wood Mac-
kenzie, styczeń 2020
17
magazyn fotowoltaika 1/2020
technologie
Jednym z argumentów przemawiających
za takim rozwiązaniem z perspektywy sys-
temu elektroenergetycznego jest możli-
wość uniknięcia inwestycji w sieci dystry-
bucyjne w obliczu dynamicznego wzrostu
mocy zainstalowanej w prosumenckich
instalacjach fotowoltaicznych.
Wpływ domowych magazynów
energii na sieci niskiego
napięcia
Zasobniki energii będące uzupełnie-
niem mikroinstalacji, czyli instalacji do
50 kWp mocy zainstalowanej, mają rela-
tywnie niewielką pojemność. Na rynku
niemieckim
pojemność
domowego
magazynu energii wynosi zwykle od 4
do 8 kWh. Jednak nawet tak niewielkie
pojemności pomnożone przez dziesiątki
czy setki tysięcy instalacji tworzą w sumie
pojemność, która może być relewantna
w skali całego systemu elektroenergetycz-
nego. Obecnie w Niemczech działa ok.
180 tys. magazynów energii współpra-
cujących z systemami fotowoltaicznymi
podłączonymi do sieci niskiego napięcia.
Warto tę liczbę odnieść do liczby instala-
cji PV w Niemczech. Może się wydawać,
że 180 tys. magazynów w porównaniu
z ok. 1,7 mln instalacji PV to nie zbyt
wiele. Warto mieć jednak na uwadze, że
instalacje PV zaczęto instalować w Niem-
czech przed około 20 laty, magazyny ener-
gii z nimi współpracujące zyskały popu-
larność dopiero w ostatnich latach. Na
początku 2016 roku w Niemczech było
zainstalowanych 34 tys. magazynów ener-
gii, w sierpniu 2018 roku przekroczona
została liczba 100 tys. , obecnie jest to ok.
180 tys. Wobec takich liczb nie sposób
nie zadać sobie pytania, jaki wpływ mają
zasobniki instalowane w domowych insta-
lacjach PV na sieć elektroenergetyczną?
Możliwy wpływ decentralnych zasob-
ników energii w instalacjach PV na pracę
sieci niskiego napięcia był szczegól-
nie intensywnie dyskutowany w Niem-
czech w 2013 roku, kiedy zastanawiano
się nad wprowadzeniem systemu wspar-
cia zakupu magazynów prądu solar-
nego. Jedną z istotniejszych analiz, które
wtedy powstały, była analiza „Speicher-
studie 2013” wykonana przez renomo-
wany Instytut Fraunhofera. Badacze pod-
jęli w niej próbę odpowiedzi na pyta-
nie o wpływ stosowania na szeroką skalę
zasobników energii w domowych syste-
mach PV. Analiza ta wykazywała, że dzięki
stosowaniu na szeroką skalę domowych
magazynów energii możliwa jest reduk-
cja o ok. 40 proc. szczytów podaży prądu
solarnego w skali całego systemu, a do
tego samego odcinka sieci możliwe jest
przyłączenie do 66 proc. więcej mocy
zainstalowanej w systemach PV. Warun-
kiem uzyskania takiego efektu jest jednak
użytkowanie magazynów energii w spo-
sób wspierający sieć elektroenergetyczną,
czyli zapewnienie, że energia elektryczna
wytwarzana w domowej instalacji PV
w czasie południowych szczytów podaży
będzie trafiać do magazynu energii, a nie
do sieci. Jeżeli nie skłoni się użytkowni-
ków magazynów energii do takiego spo-
sobu ich eksploatacji, może się okazać, że
zasobnik energii już w godzinach przedpo-
łudniowych będzie całkowicie napełniony,
co spowoduje, że w czasie największej pro-
dukcji prądu solarnego w systemie foto-
woltaicznym całość nadwyżkowej energii
trafi do sieci elektroenergetycznej.
Wnioski płynące z analizy Instytutu
Fraunhofera znalazły swoje odzwiercie-
dlenie w warunkach programu wsparcia
18
magazyn fotowoltaika 1/2020
technologie
zakupu magazynów energii, który został
wprowadzony w Niemczech w maju
2013 roku i trwał do końca 2015 roku.
W celu zapewnienia, że zasobniki będą
użytkowane w sposób wspierający sieć,
ilość energii elektrycznej wprowadzana
do sieci przez beneficjentów w szczy-
cie nie mogła przekroczyć 60% zainstalo-
wanej mocy systemu PV. W ramach tego
programu wsparcia zostało zakupionych
19 tys. magazynów energii, a doświadcze-
nia z ich stosowania potwierdzają wnioski
płynące z analizy „Speicherstudie 2013”.
Kolejny program wsparcia zakupu maga-
zynów w Niemczech został wprowadzony
1 marca 2016 roku, a wygasł 31 grud-
nia 2018 roku. Stanowił on de facto kon-
tynuację poprzedniego programu. Obo-
strzeniu uległ w nim jednak warunek doty-
czący ilości energii wprowadzanej do sieci
– w ramach tego programu nie mógł on
przekroczyć 50% zainstalowanej mocy
instalacji PV. Poprzednio było to 60%.
Czy jest szansa dla domowych
magazynów energii w Polsce?
Obecnie brakuje w Polsce bodźców do
stosowania magazynów energii z systemami
fotowoltaicznymi. W przypadku prosu-
mentów, czyli odbiorców energii wytwarza-
jących prąd we własnej mikroinstalacji PV
w celu zużycia na własne potrzeby, zakup
magazynu nie ma uzasadnienia ekonomicz-
nego, gdyż zgodnie z Ustawą o OZE, prosu-
menci korzystają z systemu opustów. Ozna-
cza to, że za każdą kWh wprowadzoną do
sieci prosument otrzymuje 0,8 kWh, jeżeli
energię wytwarza w instalacji do mocy do
10 kW, lub też 0,7 kWh, jeżeli prąd pocho-
dzi z instalacji o mocy od 10 kW do 50 kW.
Istotne jest przy tym, że definicja prosu-
menta, oprócz osób fizycznych, obejmuje
również samorządy terytorialne, stowa-
rzyszenia, związki wyznaniowe, szpitale,
szkoły, parafie oraz firmy, i to niezależnie
od wielkości. Oznacza to, że w obecnych
warunkach, przy braku dodatkowych
zachęt, szanse rozwoju rynku magazynów
energii stanowiących uzupełnienie mikro-
instalacji fotowoltaicznej są bliskie zeru.
Rozliczenie energii wprowadzonej i pobra-
nej z sieci następuje w ciągu roku. W prak-
tyce oznacza to, że dla prosumentów to sieć
jest de facto magazynem energii.
Argumentem, który w polskich warun-
kach może skłaniać odbiorców energii do
rozważenia kwestii zakupu magazynu, jest
aspekt niezawodności zaopatrzenia w ener-
gię elektryczną. Wskaźnikami, które sto-
suje się w celu oceny niezawodności sieci
dystrybucyjnej, są SAIDI (ang. System
Average Interruption Duration Index) oraz
SAIFI (ang. System Average Interruption
Frequency Index). Pierwszy ze wskaźni-
ków opisuje, przez jaki czas w ciągu roku
przeciętny odbiorca końcowy był pozba-
wiony zasilania w energię elektryczną.
Drugi z kolei wskazuje, ile razy w ciągu
roku odbiorca końcowy był dotknięty
przerwami w dostawach energii. Niepla-
nowane przerwy w zasilaniu w 2018 roku
wynosiły w Polsce w sieciach poszczegól-
nych operatorów od 56 min (innogy Stoen
Operator) do 153 min (Enea Operator) na
odbiorcę końcowego. Do tego doszły pla-
nowane przerwy w zasilaniu wynoszące,
w zależności od operatora, od niemal
12 min (innogy Stoen Operator) do nawet
87 min (PGE Dystrybucja). Średnio każdy
z odbiorców, w zależności od tego, do sieci
którego operatora jest podłączony, w ciągu
roku doświadczył jednokrotnego (klienci
innogy Stoen Operator) lub nawet czte-
rokrotnego (klienci PGE Dystrybucja)
„wyłączenia prądu”. Podane średnie warto-
ści wskaźników SAIDI i SAIFI dla poszcze-
gólnych operatorów nie odzwierciedlają
rzeczywistej sytuacji niektórych odbior-
ców energii, dla których przerwy w dosta-
wach energii są niemal codziennością. Nie
zmienia to faktu, że przy obecnych cenach
magazynów energii rozwój rynku oparty
na tej grupie klientów nie stanowi realnego
scenariusza.
Nowoczesne technologie
energetyczne – potrzeba
rozwoju branży magazynowania
energii w Polsce
Jesteśmy świadkami tworzenia się świa-
towej branży magazynowania energii, m.in.
bazującej na bateriach litowo-jonowych.
Jest to branża nowa, dynamicznie się roz-
wijająca. Jej rozwój napędzany jest z jed-
nej strony ogromnym zapotrzebowaniem
na baterie do samochodów elektrycznych.
Drugi czynnik wzrostu to potrzeba maga-
zynów energii elektrycznej współpracują-
cych z systemem elektroenergetycznym.
Potrzeba magazynów energii w polskim sys-
temie elektroenergetycznym jest ogromna
– zaczynając od magazynów domowych,
współpracujących z prosumenckimi instala-
cjami fotowoltaicznymi, poprzez magazyny
energii w przedsiębiorstwach i na potrzeby
stacji ładowania pojazdów elektrycznych,
aż po magazyny wielkoskalowe, zapewnia-
jące bezpieczeństwo całego systemu elek-
troenergetycznego kraju.
Magazyny energii na potrzeby współ-
pracy z siecią elektroenergetyczną to
dużo więcej niż sama bateria – to cały sys-
tem zarządzania i integracji z siecią. Są to
obszary, w których polskie przedsiębior-
stwa mają wysokie kompetencje. Pol-
scy producenci elementów elektrycznych
i elektronicznych, firmy zajmujące się
automatyką, IT, telekomunikacją i prze-
syłem danych mają szansę zaistnienia na
rynku magazynów energii we wczesnej
fazie jego rozwoju. Również w zakresie
samych technologii magazynowania, nie
tylko bateryjnych, wciąż trwają badania
i rozwijane są nowe technologie i na tym
polu jako kraj również mamy osiągnięcia.
Stworzenie warunków dla rozwoju sys-
temów magazynowania energii w Polsce to
również szansa na rozwój w Polsce nowej
branży oraz rozwój gospodarczy. Obroty
niemieckich przedsiębiorstw z branży
magazynowania energii, generowanych
zarówno w kraju, jak też za granicą, to
obecnie ok. 5,5 miliarda euro rocznie.
Warto byłoby, aby również w naszym kraju
dostrzeżono potencjał rozwoju gospodar-
czego, jaką dają technologie magazynowa-
nia energii.
Wykres 2. Obroty niemieckich przedsiębiorstw z branży magazynowania energii w latach 2017 – 2020 (w mld. euro)
* dane wstępne
19
magazyn fotowoltaika 1/2020
technologie
odczas gdy krzem przekształca głównie czerwoną część
widma światła słonecznego w energię elektryczną, związki
perowskitowe wykorzystują głównie jego niebieską część. Tande-
mowe ogniwo słoneczne wykonane z krzemu i perowskitu osiąga
w ten sposób znacznie wyższą sprawność niż każde pojedyncze
ogniwo z osobna.
Prof. Bernd Stannowski i prof. Steve Albrecht wraz z zespołami
naukowców już kilkakrotnie wspólnie ustanawiali nowe rekordy
sprawności w zakresie monolitycznych tandemowych ogniw sło-
necznych. Pod koniec 2018 roku grono uczonych zaprezentowało
tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z krzemu z metalohalo-
genkowym perowskitem, które osiągnęło sprawność 25,5 proc.
Obecnie naukowcy z instytutu HZB mogą ogłosić kolejny
rekord. Wartość 29,15 proc. została certyfikowana przez Insty-
tut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej (ISE) i obec-
nie pojawia się na początku rankingu National Renewable Energy
Lab (NREL) z USA. Klasyfikacja NREL odzwierciedla rosnące
poziomy sprawności prawie wszystkich typów ogniw słonecznych
od 1976 roku. Związki perowskitowe są uwzględniane w powyż-
szej klasyfikacji dopiero od 2013 roku i od tego czasu sprawność
tej klasy materiałów wzrosła bardziej niż jakiegokolwiek innego
materiału.
– We współpracy z grupą prof. Vytautasa Getautisa (Politechnika
Kowieńska) opracowaliśmy dla tego ogniwa specjalną warstwę kon-
taktową elektrody, a także udoskonaliliśmy warstwy pośrednie – wyja-
śniają Eike Köhnen i Amran Al-Ashouri, doktoranci z grupy prof.
Steve’a Albrechta. Nowa warstwa kontaktowa elektrody pozwo-
liła również na poprawę składu mieszanki perowskitowej opraco-
wanej w laboratorium HZB. Związek ten jest teraz bardziej sta-
bilny, gdy jest oświetlony w tandemowym ogniwie słonecznym
i poprawia równowagę prądów elektrycznych przekazywanych
przez górne i dolne ogniwo. Dolne ogniwo krzemowe opraco-
wane przez grupę prof. Bernda Stannowskiego posiada specjalną
warstwę wierzchnią z tlenku krzemu, która optycznie łączy górne
i dolne ogniwo.
Wszystkie procesy technologiczne stosowane do wykonania
tego typu ogniwa o wielkości 1 cm2 mogą również być odpowied-
nio zastosowane na dużych powierzchniach. Wstępne testy udo-
wodniły, że skalowanie za pomocą procesów osadzania próżnio-
wego jest bardzo obiecujące.
Realistyczna praktyczna granica sprawności ogniw tandemo-
wych wykonanych z krzemu i perowskitu wynosi około 35 proc.
Następnym krokiem zespołu naukowców z instytutu HZB jest
przekroczenie 30-procentowej bariery sprawności, co jak wyja-
śnia prof. Steve Albrecht, jest obecnie na etapie wstępnych pomy-
słów, będących przedmiotem dyskusji.
Prof. Steve Albrecht prowadzi badania nad organiczno-nie-
organicznym materiałem perowskitowym, który jest jedną z naj-
większych niespodzianek w badaniach nad ogniwami słonecz-
nymi. W ciągu zaledwie sześciu lat sprawność perowskitowych
ogniw słonecznych zwiększyła się pięciokrotnie. Ponadto, war-
stwy perowskitu mogą być produkowane z roztworu, a w przy-
szłości także drukowane w sposób efektywny ekonomicznie na
dużych powierzchniach.
Opracował Krzysztof Kuklo na podstawie materiałów ze strony:
https://www.helmholtz-berlin.de
Nowe ogniowo perowskitowo-krzemowe
o rekordowej sprawności 29,15 proc.
W wyścigu o coraz wyższy poziom sprawności ogniw fotowoltaicznych grupa naukowców z instytutu Helmholtz Zentrum Berlin
(HZB) po raz kolejny wysunęła się do przodu. Zespoły inżynierów pod kierownictwem prof. Steve’a Albrechta i prof. Bernda Stan-
nowskiego opracowały tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z półprzewodnikowego perowskitu i krzemu, które przetwarza
29,15 proc. padającego światła na energię elektryczną. Wartość ta została oficjalnie potwierdzona przez Instytut Fraunhofera ds.
Systemów Energii Słonecznej (ISE) co oznacza, że przekroczenie 30-procentowego progu sprawności jest teraz w zasięgu ręki.
Fot. 1. Nowe tandemowe ogniwo słoneczne perowskitowo-krzemowe zostało wykonane w typowej labora-
toryjnej skali, tj. 1 cm2. Skalowanie jest jednak możliwe.
Źródło: https://www.helmholtz-berlin.de/ © Eike Köhnen/HZB
praktyka
20
magazyn fotowoltaika 1/2020
W
drugiej części omówione zostaną przede wszystkim
błędy wynikające z niedoskonałości źródła światła, poję-
cie wydajności kwantowej i odpowiedzi widmowej elementu PV.
Dokładniej omówiony zostanie tzw. błąd spowodowany niedo-
pasowaniem widmowym (MM), który w skrajnych przypadkach
może przyjąć wartość nawet kilkudziesięciu procent.
Wyznaczanie błędu spowodowanego
niedopasowaniem widmowym (PN-EN 60904-8)
(ang. spectral mismatch error)
Każde źródło światła posiada swoją charakterystykę wid-
mową emitowanego promieniowania, bardziej lub mniej zbliżoną
do wzorcowego widma promieniowania słonecznego zdefinio-
wanego w PN-EN 60904-3. Z kolei każdy element (ogniwo) PV
posiada określoną charakterystykę czułości widmowej, co ozna-
cza w uproszczeniu, że jego efektywność konwersji energii pro-
mieniowania na prąd elektryczny zależy od długości fali (ener-
gii) absorbowanych fotonów. W celu zdefiniowana błędu wymie-
nionego w tytule obecnego podrozdziału niezbędne jest zdefinio-
wanie kilku podstawowych pojęć. W dalszej części wyjaśnione
zostaną często mylone pojęcia, jakimi są wydajność kwantowa
i odpowiedź widmowa ogniwa PV.
Wydajność kwantowa QE(λ) ogniwa PV
Wydajność kwantowa QE(λ) (ang. quantum efficiency) ogniwa
PV1 określa liczbę wygenerowanych nośników prądu (par elek-
tron-dziura) odpowiadających liczbie padających fotonów o okre-
ślonej długości fali λ (μm):
gdzie Iph [A/m2] jest wartością gęstości wygenerowanego
fotoprądu, Nph(λ) [1/(m2⋅μm)] jest gęstością strumienia fotonów
o długości λ w przedziale dλ padających na jednostkę powierzchni
elementu PV, zaś q jest elementarnym ładunkiem elektrycznym
(1,6⋅10-19 C) .
Wartość QE(λ) jest zawsze ≤ 1, a dla fotonów o energii mniej-
szej od szerokości przerwy wzbronionej Eg materiału absorbera
elementu PV wartość QE(λ) = 02.
Wydajność kwantowa zdefiniowana wyrażeniem (1) nie
uwzględnia odbicia światła od powierzchni elementu PV, na który
pada, i stąd określa się ją też jako tzw. zewnętrzną wydajność
kwantową EQE(λ) (ang. external quantum efficiency). Po uwzględ-
nieniu efektu odbicia światła, definiowana jest dodatkowa tzw.
wewnętrzna wydajność kwantowa IQE(λ) (ang. internal quantum
efficiency)3:
gdzie R(λ) jest zależnym od długości fali współczynnikiem odbi-
cia światła.
Odpowiedź widmowa SR(λ) ogniwa PV (ang. spectral response)
Odpowiedź widmowa SR(λ) elementu PV definiowana jest
jako stosunek wartości gęstości fotoprądu do mocy promieniowa-
nia padającego na jednostkę powierzchni elementu PV odpowia-
dającego długości fali λ. Wykorzystując równanie (1) i pamięta-
jąc, że moc promieniowania G(λ) strumienia fotonów o gęstości
Nph(λ) wynosi:
Pomiar ogniw i modułów fotowoltaicznych
– normy i praktyka
Cz. II. Pomiar w warunkach laboratoryjnych – błędy powodowane źródłem światła
dr inż. Tadeusz Żdanowicz
PV Test Solutions
Polskie Towarzystwo Fotowoltaiki (PTPV)
Poniższy tekst jest kontynuacją, drugim z serii artykułów dotyczących sposobu i jakości
pomiarów elementów fotowoltaicznych (PV), zarówno pojedynczych ogniw, jak i modu-
łów, a nawet większych zestawów modułów. W pierwszej części zdefiniowane zostały
podstawowe parametry elektryczne elementu fotowoltaicznego – ogniwa, modułu,
warunki pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych (I–V), na podstawie których są
one wyznaczane, oraz wymagania dotyczące źródła światła symulującego naturalne pro-
mieniowanie słoneczne.
Rys. 1. Charakterystyka wydajności kwantowej QE(λ) dla typowego ogniwa krzemowego oraz odpowiadają-
ca jej odpowiedź widmowa SR(λ) wyznaczona zgodnie z zależnością (5)
praktyka
21
magazyn fotowoltaika 1/2020
otrzymujemy wyrażenie:
gdzie c i h są stałymi, odpowiednio prędkością światła (3⋅108 m⋅s-1)
i stałą Plancka (6,63⋅10-34 J⋅s). Ponieważ również q jest stałą, tak
więc po uproszczeniu otrzymujemy równanie wiążące bezpośred-
nio odpowiedź widmową SR(λ) z wydajnością kwantową QE(λ) ele-
mentu PV:
dla długości fal λ wyrażonej w μm. Przykładową charakterystykę
QE(λ) przeliczoną na SR(λ) przedstawia rys. 1, natomiast na rys. 2
pokazano na tle widma promieniowania słonecznego AM1.5G
kilka znacznie różniących się między sobą typowych charaktery-
styk SR(λ) dla wybranych technologii PV.
Zasadę pomiaru charakterystyki odpowiedzi widmowej okre-
ślają normy PN-EN 60904-8 (dla elementów PV jednozłączo-
wych) oraz PN-EN 609040-8-1 (dla elementów PV wielozłączo-
wych). Na rys. 3 przedstawiony został schematycznie układ do
pomiaru charakterystyk widmowych.
Fotoprąd
ogniwa
PV
(ang.
photocurrent);
fotoprąd
a prąd zwarciowy
Mając zmierzoną wydajność kwantową lub odpowiedź wid-
mową elementu PV, możemy łatwo obliczyć jaki fotoprąd będzie
generowany przez ten element przy oświetleniu go promieniowa-
niem o znanym, dowolnym rozkładzie widmowym N(λ) lub G(λ):
lub (częściej) jako:
gdzie (λ1,λg) oznacza przedział długości fal, dla których zachodzi
absorbcja.
Korzystając z diodowego wyrażenia analitycznego (8) charak-
terystyki I–V oświetlonego elementu PV:
gdzie kB jest stałą Boltzmanna (8,63⋅10-5 eV/K), T [K] jest tem-
peraturą elementu PV4, IS i A są odpowiednio prądem ciemnym
nasycenia i tzw. współczynnikiem doskonałości (1 < A < 2) złą-
cza ogniwa PV, a RS i Rsh są odpowiednio rezystancjami szeregową
i upływu ogniwa PV, łatwo jest wykazać, że dla V = 0 (I = ISC):
Ponieważ w praktyce RS << Rsh (typowo różnica wynosi co naj-
mniej trzy rzędy wielkości), to można przyjąć z dużą dokładno-
ścią, że:
co oznacza, że we wzorach (6) i (7) fotoprąd Iph może zostać
zastąpiony na bezpośrednio mierzalny parametr elementu PV,
jakim jest prąd zwarciowy ISC.
Błąd powodowany niedopasowaniem widmowym
Pomiar charakterystyki I–V, a w konsekwencji wyznaczone
z niej parametry elektryczne każdego elementu PV, obarczony jest
tzw. błędem powstałym z niedopasowania widmowego (ang. spec-
tral mismatch error) wynikającym z tego, że:
––
widmo światła emitowanego przez symulator Gtest(λ)
różni się od wzorcowego widma promieniowania sło-
necznego AM1.5G Gref(λ) (zdefiniowanego w normie
PN-EN 60904-3);
––
odpowiedź widmowa SRtest(λ) mierzonego elementu różni
się od odpowiedzi widmowej SRref(λ) elementu wzorcowego
użytego do kalibracji mocy promieniowania źródła światła
(symulatora).
W przypadku, gdy któreś z wymienionych par charakterystyk
widmowych są identyczne, procedura korekcji błędu z niedopaso-
wania widmowego omawiana w dalszej części nie jest konieczna.
Jednak gdy pomiędzy wymienionymi charakterystykami
występują znaczne różnice – zarówno w kształcie, jak i zakre-
sie długości fal - omawiany błąd może wynosić nawet kilkadzie-
siąt procent w zmierzonej wartości prądu zwarciowego (a tym
samym mocy i sprawności) mierzonego elementu PV w odnie-
sieniu do warunków STC, np. gdy w przypadku pomiaru ogniwa
tzw. trzeciej generacji (organiczne – OPV, barwnikowe – DSSC,
Rys. 2. Przykład typowych odpowiedzi widmowych SR(λ) dla kilku technologii ogniw PV pokazanych na tle
wzorcowego widma promieniowania słonecznego AM1.5G
Rys. 3. Schemat układu do pomiaru charakterystyk widmowych ogniw PV z wykorzystaniem ogniwa wzor-
cowego (referencyjnego) o znanej charakterystyce widmowej QE(λ) lub SR(λ)
praktyka
22
magazyn fotowoltaika 1/2020
perowskitowe) wykalibrujemy natężenie światła symulatora
z użyciem krzemowego ogniwa wzorcowego (patrz przykłady
na rys. 2) lub wykonamy pomiar wykorzystując źródło światła
o charakterystyce znacznie odbiegającej od widma AM 1,5 G (np.
pod lampą halogenową), dla którego kalibrowane było ogniwo
wzorcowe5.
Błąd powodowany niedopasowaniem widmowym definio-
wany jest następująco:
gdzie:
ISC,ref,Gref – prąd zwarciowy ogniwa/modułu wzorcowego zmie-
rzony pod wzorcowym oświetleniem,
ISC,ref,Gmeas – prąd zwarciowy ogniwa/modułu wzorcowego zmie-
rzony pod oświetleniem symulowanym,
ISC,meas,Gmeas – prąd zwarciowy ogniwa/modułu badanego zmierzony
pod oświetleniem symulowanym,
ISC,meas,Gref – prąd zwarciowy ogniwa/modułu badanego zmierzony
pod wzorcowym oświetleniem,
przy czym jako oświetlenie wzorcowe rozumiane jest widmo
AM1.5G zdefiniowane w normie PN-EN 60904-3, natomiast
oświetlenie symulowane jest tym, pod którym wykonujemy
pomiar.
Wartość każdego z wymienionych prądów zwarciowych wyli-
czana jest na podstawie zmierzonej charakterystyki SR(λ) ele-
mentu fotowoltaicznego (zgodnie z PN-EN 60904-7) oraz
charakterystyki widmowej źródła światła – zmierzonej przy uży-
ciu spektroradiometru bądź zdefiniowanej jak w przypadku wzor-
cowej AM1.5G.
Korzystając z wyrażenia (7), błąd MM można wyrazić jako:
W efekcie różnic pomiędzy parami charakterystyk widmo-
wych Gmeas(λ) i Gref(λ) oraz SRref(λ) i SRmeas(λ) wartość parametru
MM będzie różna od 1. Oznacza to, że zmierzona wartość prądu
zwarciowego ogniwa wzorcowego użytego do kalibracji natężenia
światła symulowanego nie odpowiada wartości natężenia świa-
tła o wzorcowym rozkładzie widmowym, przy którym mierzony
(badany) element PV wygenerowałoby prąd zwarciowy o takiej
samej wartości jak uzyskany w trakcie wykonanego pomiaru.
Należy zatem wyznaczyć taką efektywną wartość natężenia świa-
tła o wzorcowym rozkładzie widmowym, które spowodowałoby
wygenerowanie takiego samego prądu zwarciowego ogniwa bada-
nego jak ten generowany dla natężenia Gmeas dla rozkładu widmo-
wego aktualnie użytego symulatora promieniowania słonecznego:
By móc odnieść wynik pomiaru do warunków oświetle-
nia odpowiadających wzorcowemu widmu promieniowa-
nia AM1.5G, można skorzystać z jednej dwóch możliwych
metod korekcji:
(1) Jeżeli to możliwe, należy skorygować natężenie światła
symulatora do wartości Geff wyznaczonej zgodnie z (12), tak by
odpowiadało ono natężeniu wzorcowemu Gref (np. 1000 W/m2
dla STC), czyli nastawa natężenia wykonana przy użyciu ogniwa
wzorcowego (jego stałej kalibracji) dla aktualnego widma pro-
mieniowania powinna teraz wynosić6:
Po takiej korekcie mierzony element PV będzie teraz gene-
rować prąd zwarciowy, jaki generowałby oświetlony światłem
o wzorcowym natężeniu i wzorcowym rozkładzie widmowym7.
(2) Drugim sposobem jest przeliczenie całej zmierzonej cha-
rakterystyki I–V do wartości natężenia światła Geff wyliczonej
zgodnie z (12). Przeliczenie wartości prądu i napięcia w poszcze-
gólnych punktach krzywej I–V powinno zostać wykonane zgodnie
z procedurami opisanymi w normie IEC 60891.
Przy wartościach MM niewiele odbiegających od 1 procedura
korekcji oznaczona jako (2) może wyglądać następująco:
należy wyznaczyć wartość prądu zwarciowego ISCcorr mierzonego
elementu skorygowaną do prawidłowej wartości odpowiadającej
wzorcowemu promieniowaniu
co odpowiada przesunięciu całej charakterystyki I–V o wartość ∆ISC:
a cała zmierzona charakterystyka I–V jest przeliczana w ten
sposób, że dla każdego zmierzonego punktu krzywej I–V do war-
tości prądu dodawana jest wartość ∆ISC:
Rys. 4. Wpływ niejednorodności natężenia światła na pomiar charakterystyki I–V modułu (źródło: IP Perfor-
mance, Guidelines for PV Power Measurement in Industry – JRC Scientific & Technical Reports, 2010)
Rys. 5. Wyznaczanie STI w przypadku, gdy źródłem światła służącym do pomiaru charakterystyki I–V jest
symulator błyskowy o długim czasie trwania impulsu