magazyn
magazyn
fotowoltaika
4/2022
cena 16,50 zł (w tym 8% VAT)
ISSN 2083-070X
WYBIERZ
Kehua
iStoragE
• Łatwy montaż i rozbudowa
• Wsparcie uruchomienia i konfiguracji
dzięki aplikacji Kehua, nawet offline
• Technologia All-In-One
• Indywidualny system przeciwpożarowy
dla każdego z modułów baterii
• Inteligentny system EMS
• Prawdziwy off-grid
spis treści
magazyn fotowoltaika 4/2022
magazyn fotowoltaika
Instalacje Technologie Rynek
(cztery wydania w roku)
Nr 4/2022 (45) – 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
ul. Niekłańska 35/1
03-924 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
magazyn
magazyn
fotowoltaika
Raport
Wyniki aukcji OZE 2022
Wywiad
Odpowiadamy na potrzeby klientów, wprowadzając
na rynek nową serię modułów Hi-MO. Rozmowa z kierownikiem
sprzedaży LONGi na Polskę Dmytro Korniienko
10
Finansowanie
Wsparcie dla przemysłu energochłonnego
12
Praktyka
Elektrownie wielkopowierzchniowe
14
Technologie
Integracja systemów fotowoltaicznych i bateryjnych
systemów magazynowania – falowniki hybrydowe
16
Europejska pilotażowa linia produkcyjna tandemowych
ogniw perowskitowo-krzemowych
21
Miedź zamiast srebra – komercjalizacja technologii
dla ogniw heterozłączowych
22
Radiometryczny system pomiaru strat w wyniku zabrudzeń
instalacji fotowoltaicznych
23
Reportaż
7. Konferencja Fronius System Partners
24
Nowości
26
Rynek oferty
Falowniki hybrydowe i rozwiązania bateryjne FoxESS
28
Jak najefektywniej wykorzystać możliwości falowników hybrydowych?
29
GoodWe prezentuje nowy falownik hybrydowy z awaryjnym zasilaniem
30
LONGi zmierza w kierunku przyszłościowych rozwiązań fotowoltaicznych
32
Stawiamy na jakość produktówi obsługi klienta
35
Jak przygotować się na wejście w życie taryf dynamicznych?
36
Cztery powody, dla których instalatorzy systemów fotowoltaicznych
wybierają firmę Kehua
38
Renac Power Residential ESS
40
Szczęśliwa trzynastka Targów Energetycznych ENERGETICS
42
Aktualności
Kraj
43
Świat
49
RAPORT
magazyn fotowoltaika 4/2022
W
ramach tegorocznych aukcji do
sprzedaży przeznaczono nieco
ponad 34 TWh energii elektrycznej
z odnawialnych źródeł o łącznej wartości
ponad 14,3 mld zł, jednak w wyniku ich
rozstrzygnięcia łącznie zakontraktowano
zaledwie ok. 8,5 TWh (25 proc.) ener-
gii elektrycznej o wartości niespełna
2,5 mld zł (17 proc.).
– Obecna sytuacja geopolityczna nie
pozostaje bez wpływu na decyzje inwesty-
cyjne przedsiębiorstw sektora energetycznego.
Dotyczy to również wytwórców energii w źró-
dłach odnawialnych. Niestabilność i duża
niepewność prognoz rynkowych cen ener-
gii, zauważalne różnice cen referencyjnych
w poszczególnych koszykach, a także zmie-
niające się otoczenie prawne wpływają na spa-
dek atrakcyjności aukcji jako systemu wspar-
cia OZE. Wydaje się, że w najbliższych latach
możemy spodziewać się mniejszego zainte-
resowania aukcjami OZE na rzecz długoter-
minowych umów sprzedaży energii elektrycz-
nej typu Power Purchase Agreements (PPA)
– zauważa Rafał Gawin, prezes URE.
Prawie wszystko dla fotowoltaiki
Spośród wszystkich wygranych ofert
(204) ponad 96 proc. stanowią instalacje
fotowoltaiczne (197), pozostali zwycięzcy
to instalacje wiatrowe (5) oraz hydroelek-
trownie (2).
Wszystkie
aukcje
przeprowadzone
w grudniu br. były dedykowane insta-
lacjom nowym. Największym zaintere-
sowaniem cieszyła się aukcja przezna-
czona dla instalacji fotowoltaicznych
i wiatrowych o mocy nie większej niż
1 MW (oznaczona jako AZ/1/2022). Do
aukcji przystąpiło 88 wytwórców, skła-
dając 197 ofert. Wszystkie oferty zostały
złożone przez przedsiębiorców inwestu-
jących w instalacje fotowoltaiczne. W
ramach tego koszyka na zakup 11,25 TWh
energii przeznaczono ponad 3,8 mld zł.
W wyniku rozstrzygnięcia aukcji sprze-
dano jednak zaledwie 14 proc. wolumenu
energii w ramach 156 ofert zgłoszonych
przez 68 wytwórców, o łącznej warto-
ści zaledwie 434 mln zł (co stanowi nieco
ponad 11 proc. wartości energii przezna-
czonej do sprzedaży). W wyniku rozstrzy-
gnięcia tej aukcji mogą powstać instalacje
fotowoltaiczne o łącznej mocy zainstalo-
wanej ok. 150 MW.
Wzorem lat ubiegłych, zwycięzcy
aukcji zostali wyłonieni nie tylko w opar-
ciu o oferowaną cenę sprzedaży energii, ale
również kolejność złożenia ofert. Zgodnie
bowiem z Ustawą o OZE[1], w przypadku
gdy kilku uczestników aukcji zaoferuje
taką samą najniższą cenę sprzedaży ener-
gii, o wygranej decyduje właśnie kolejność.
Ilość energii i ceny referencyjne
Łączna ilość energii zaoferowana
przez wytwórców (blisko 2 TWh) sta-
nowiła 18 proc. ilości energii określonej
w ogłoszeniu o aukcji. Z kolei łączna war-
tość energii zaoferowana przez wytwór-
ców (niespełna 0,6 mld zł) stanowiła
zaledwie 15 proc. wartości energii wynika-
jącej z ogłoszenia.
Cena referencyjna dla projektów foto-
woltaicznych w tym koszyku wynosiła
375 zł/MWh (do aukcji nie przystąpili
wytwórcy energii elektrycznej w elektrow-
niach wiatrowych). Minimalna cena, po
jakiej została sprzedana energia, wynio-
sła 244,77 zł/MWh. Z kolei maksymalna
cena, po jakiej została sprzedana energia,
wyniosła 327,73 zł/MWh.
W drugiej w tym roku aukcji, przezna-
czonej dla większych projektów w techno-
logiach wiatrowej i fotowoltaicznej, zwy-
cięskie oferty objęły instalacje o łącznej
mocy zainstalowanej ok. 582 MW.
Do aukcji przeznaczonej dla instala-
cji fotowoltaicznych i wiatrowych o mocy
większej niż 1 MW (oznaczonej jako
AZ/2/2022) przystąpiło 51 wytwórców,
którzy złożyli łącznie 70 ofert. W ramach
Wyniki aukcji OZE 2022
Prezes Urzędu Regulacji Energetyki (URE) rozstrzygnął aukcje OZE – spośród siedmiu przeprowadzonych w grudniu jedynie trzy
zostały rozstrzygnięte.
Rys. 1. Wolumen energii przeznaczony do sprzedaży i sprzedany w aukcjach OZE przeprowadzonych w grudniu 2022 r. Żródło: URE
Rys. 2. Wartość energii przeznaczonej do sprzedaży i sprzedanej w aukcjach OZE przeprowadzonych w grudniu 2022 r. Żródło: URE
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®
ROZWIAZANIA DO
FOTOWOLTAIKI
Skontaktuj się z nami:
biuro.polska@mersen.com
Więcej informacji dostępne na
EP.MERSEN.COM
Mersen property
RAPORT
magazyn fotowoltaika 4/2022
tego koszyka na zakup 11,25 TWh ener-
gii przeznaczono 3,6 mld zł. W wyniku
rozstrzygnięcia aukcji sprzedano nieco
ponad 6,4 TWh energii elektrycznej (co
stanowi 57 proc. ilości energii przeznaczo-
nej do sprzedaży) w ramach 46 ofert zgło-
szonych przez 37 wytwórców o łącznej
wartości ponad 1,7 mld zł (48 proc. war-
tości energii przeznaczonej do sprzedaży).
W wyniku rozstrzygnięcia tej aukcji
mogą powstać instalacje fotowoltaiczne
o łącznej mocy zainstalowanej elektrycz-
nej ok. 336 MW oraz lądowe farmy wia-
trowe o łącznej mocy ok. 245 MW.
Łączna ilość energii zaoferowanej
przez wytwórców (nieco ponad 8 TWh)
stanowiła ponad 71 proc. ilości energii
określonej w ogłoszeniu o aukcji, nato-
miast jej łączna wartość (ok. 2,3 mld zł) to
63 proc. wartości określonej w ogłoszeniu.
Cena referencyjna w tym koszyku
wynosiła 355 zł/MWh dla elektrowni sło-
necznych i 295 zł/MWh dla elektrowni
wiatrowych. Minimalna cena, po jakiej
została sprzedana energia, wyniosła odpo-
wiednio 150 zł/MWh w przypadku lądo-
wych farm wiatrowych oraz 236,77 zł/
MWh w elektrowniach fotowoltaicznych.
W
trzeciej
rozstrzygniętej
aukcji
(AZ/4/2022), przeznaczonej dla insta-
lacji o mocy zainstalowanej powyżej
1 MW, wystartowały tylko elektrownie
wodne. Aukcja ta dedykowana była elek-
trowniom wodnym, instalacjom wyko-
rzystującym biopłyny i instalacjom wyko-
rzystującym energię geotermalną, o mocy
zainstalowanej elektrycznej nie większej
niż 1 MW. Przystąpił do niej tylko jeden
wytwórca zamierzający wytwarzać ener-
gię elektryczną w instalacjach wykorzystu-
jących hydroenergię, składając trzy oferty.
W ramach koszyka na zakup przeznaczono
2,04 TWh energii o wartości 1,04 mld zł.
W wyniku rozstrzygnięcia aukcji sprze-
dano ok. 460 GWh energii elektrycznej
(22 proc. łącznej ilości przeznaczonej do
sprzedaży) w ramach dwóch ofert o łącz-
nej wartości ok. 290 mln zł (27 proc. war-
tości energii przeznaczonej do sprzedaży).
Aukcje nierozstrzygnięte
Pozostałe aukcje: dla małych elektrowni
wodnych, biogazowni rolniczych oraz
wykorzystujących biomasę i biogaz nierol-
niczy, ze względu na brak wymaganej liczby
ofert nie zostały rozstrzygnięte[2]. Zgodnie
z zapisami Ustawy o odnawialnych źródłach
energii, aukcję rozstrzyga się, jeżeli złożono
nie mniej niż trzy ważne oferty spełniające
wymagania określone w Ustawie.
Żródło: URE
Przypisy:
[1] Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (Dz. U. z 2022 r., poz. 1378).
[2] Nierozstrzygnięte zostały aukcje: AZ/3/2022 dedykowana instalacjom o mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 1 MW, wykorzystującym biopłyny, energię geotermalną i hydroenergię, aukcja AZ/5/2022 przezna-
czona dla nowych biogazowni rolniczych o mocy większej niż 1 MW, a także aukcje AZ/6/2022 oraz AZ/7/2022 przeznaczone dla instalacji wykorzystujących do wytwarzania energii elektrycznej wyłącznie biomasę (w tym
dedykowane instalacje spalania biomasy, dedykowane instalacje spalania wielopaliwowego, instalacje termicznego przekształcania odpadów, układy hybrydowe) albo wyłącznie biogaz inny niż rolniczy (w tym wykorzystują-
ce wyłącznie biogaz pochodzący ze składowisk odpadów lub wykorzystujące wyłącznie biogaz pochodzący z oczyszczalni ścieków).
Tabela 1. Wyniki aukcji OZE w latach 2016–2022: liczba i moc zwycięskich instalacji, w tym tych,
które już powstały. Żródło: URE
Instalacje, które wygrały aukcje
Instalacje, które wytworzyły energię
rozpoczęły sprzedaż w systemie aukcyjnym
Rodzaj instalacji OZE
Łączna liczba
zwycięskich instalacji
[szt.]
Łączna moc
zwycięskich instalacji
[GW]
Liczba instalacji [szt.]
Łączna moc
zainstalowana
elektryczna [GW]
fotowoltaika
4164
6,78
1294
1,2
energia wiatrowa
na lądzie
243
5,34
40
1,07
biogaz rolniczy (w tym
wysokosprawna
kogeneracja)
32
0,035
10
0,009
biomasa
0,026
hydroenergia
17
0,022
0,011
Łącznie
4460
12,20
1352
2,30
Rys. 3. Wartość energii elektrycznej przeznaczonej do sprzedaży i sprzedanej w aukcji AZ/1/2022 (dla instalacji PVA i wiatrowych
nie większych niż 1 MW). Żródło: URE
Rys. 4. Wartość energii elektrycznej przeznaczonej do sprzedaży i sprzedanej w koszyku dla instalacji fotowoltaicznych i wiatrowych o mocy więk-
szej niż 1 MW (wyrażonej w mld zł) w aukcji AZ/2/2022. Żródło: URE
wywiad
10
magazyn fotowoltaika 4/2022
Jak LONGi postrzega dzisiejszy rynek dachowych
modułów fotowoltaicznych? Czy klienci mają
szczególne wymagania?
Według analityków branżowych dachowe moduły fotowolta-
iczne stanowiły prawie połowę (47,9%) nowo zainstalowanych
urządzeń do wytwarzania energii w technologii solarnej na całym
świecie w 2021 r. Prawie trzy czwarte z tego należy do użytkow-
ników komercyjnych i przemysłowych, podczas gdy użytkownicy
indywidualni stanowili 26%.
Aby uzyskać wgląd w potrzeby konsumentów energii słonecz-
nej, zespół ds. rozwoju produktów firmy LONGi przeprowadził
ankietę wśród tysięcy użytkowników instalacji fotowoltaicznych
w ciągu ostatnich dwóch lat. Jednoznaczny wniosek był taki, że
konsumenci energii elektrycznej z PV potrzebują modułu foto-
woltaicznego łączącego wydajność i bezpieczeństwo z estetyką
pod względem architektonicznym.
Odpowiedzią firmy LONGi jest nowy moduł Hi-MO 6, który
wykorzystuje wyjątkową technologię Hybrid Passivated Back
Contact (HPBC). Moduły mają standardowy rozmiar ogniw M10
(182 mm) i charakteryzują się sprawnością 22,8% w produkcji
masowej.
Czy może Pan wyjaśnić, co wyróżnia moduł
Hi-MO 6? Czym jest technologia HPBC?
HPBC to nowa generacja wysoce wydajnej technologii ogniw
solarnych, wyjątkowa ze względu na swoją konstrukcję bez szyny
prądowej z przodu. Zespół badawczo-rozwojowy firmy LONGi
opracował nowe struktury ogniw i podejścia technologiczne
do ogniw HPBC, obejmujące technologię lutowania typu back
contact, pasywację styku i technologię zapobiegania odbiciom
światła. Ta innowacja poprawia wydajność wytwarzania energii
we wszystkich aspektach sprawności: absorpcji światła, wydajno-
ści w wysokich temperaturach, reakcji w warunkach niskiego natę-
żenia promieniowania i degradacji mocy.
Jakie są różnice między modułami wykonanymi
w technologii HPBC a modułami w technologiach
PERC i TOPCon?
W
symulacjach
rozproszonego
wytwarzania
energii
moduły Hi-MO 6 wykazały przewagę w wytwarzaniu energii
nad produktami PERC, ze
średnim wzrostem wytwa-
rzania
energii
do
10%
w typowych scenariuszach.
W porównaniu z wcześniej-
szymi technologiami nowy
moduł umożliwia również
znaczne zwiększenie mocy
zainstalowanej na ograniczo-
nej powierzchni dachu.
W jaki sposób firma LONGi osiągnęła wzrost
sprawności nowego modułu?
Poprzez kilka metod. Brak szyny prądowej zwiększa absorp-
cję światła nawet o 2,27% przy świetle padającym pod różnymi
kątami. Utrata mocy w wysokich temperaturach może wynosić
zaledwie 0,29% na 1 °C, tym samym zwiększając niezawodność
w
środowiskach
o
wysokiej
temperaturze.
Tymczasem
w warunkach słabego oświetlenia funkcja wysokiego napięcia
obwodu otwartego Voc umożliwia szybsze osiągnięcie napięcia
roboczego falownika, podczas gdy mniejsza degradacja liniowa
zapewnia wysokowydajne wytwarzanie energii przez cały czas
życia.
W modułach Hi-MO 6 zastosowano technologię lutowa-
nia typu back contact, w której w celu poprawy wytrzymałości
modułu na pękanie wykorzystuje się strukturę lutowania jedno-
liniowego, a nie tradycyjną strukturę w kształcie litery Z. W serii
Odpowiadamy na potrzeby klientów,
wprowadzając na rynek nową serię
modułów Hi-MO 6
Rozmowa z kierownikiem sprzedaży LONGi na Polskę Dmytro Korniienko
Dmytro Korniienko, kierownik sprzedaży
LONGi na Polskę
Siedziba firmy LONGI
WYWIAD
11
magazyn fotowoltaika 4/2022
testów
wytrzymałości
(ang. thresher test) prze-
prowadzanych przez pod-
miot zewnętrzny moduły
Hi-MO 6 wykazały rów-
nież doskonałą spraw-
ność w utrzymywaniu sta-
bilnej i ciągłej mocy wyj-
ściowej nawet w trudnych
warunkach.
Moduły Hi-MO 6 są
dostępne w kilku
różnych wariantach.
Na czym polegają
różnice?
Aby sprostać różno-
rodnym potrzebom sze-
rokiego grona klientów na
rynku dachowych modu-
łów
fotowoltaicznych,
zespół badawczo-rozwo-
jowy fi rmy LONGi opracował cztery odrębne serie modułów
Hi-MO 6. Pierwszy, podstawowy moduł Hi-MO 6 to seria „Explo-
rer”– zapewnia optymalną wydajność wytwarzania energii, aby
zaspokoić potrzeby większości klientów, od gospodarstw domo-
wych po sektor komercyjny i przemysłowy.
Z kolei seria „Scientist” stawia na wysoką sprawność i jest
idealna dla klientów poszukujących najwyższej wydajności, np.
dla fi rm o dużym zapotrzebowaniu na energię. Produkty wypo-
sażone są w ogniwa HPBC PRO pasywowane wodorem, zmo-
dernizowane w celu uzyskania przedłużonej gwarancji, zdalnego
monitoringu, regularnych przeglądów i analiz jakości działania.
Wyjątkowo wysoka wydajność produktów z tej serii daje klientom
pewność, że instalując układy wytwarzania energii w swoich zakła-
dach produkcyjnych i na innych obszarach, będą w stanie osią-
gnąć cele w zakresie oszczędzania energii i redukcji emisji dwu-
tlenku węgla przez co najmniej 25 lat.
Trzecia seria, „Guardian”, charakteryzująca się naciskiem na
inteligentne bezpieczeństwo, wykorzystuje wstępnie zaprogramo-
wane inteligentne optymalizatory, aby uczynić moduł inteligent-
niejszym dla kilku kluczowych obszarów. Inteligentne i precy-
zyjne algorytmy analizy umożliwiają monitorowanie elektrowni
w czasie rzeczywistym przez całą dobę, z możliwością szybkiego
wyłączenia w sytuacjach awaryjnych w celu ochrony ludzi i mie-
nia. Niezależne sterowanie i funkcje optymalizacji w czasie rze-
czywistym w każdym module mogą zwiększyć wytwarzanie ener-
gii o 5–30%, przy większej wszechstronności modułów i elastycz-
nej konstrukcji zwiększającej wydajność niezależnie od orientacji.
A co z kwestią estetyki? Jakie propozycje
ma firma LONGi dla wymagającego rynku
architektonicznego?
W tym miejscu należy wspomnieć o czwartej serii modułów.
Aby spełnić wymagania estetyczne architektów, seria „Artist”
przełamuje tradycyjny styl uniwersalnych czarnych modułów
fotowoltaicznych, oferując niestandardowe rozmiary i kolory. Jest
to szczególnie interesujące w przypadku niestandardowych obiek-
tów, takich jak stadiony sportowe, zabytki kultury i obiekty wysta-
wiennicze, a także ekskluzywnych rezydencji, które chcą korzy-
stać z technologii fotowoltaicznej bez uszczerbku dla estetyki. Aby
sprostać różnorodnym potrzebom estetycznym na całym świecie
i uzupełnić różnorodne projekty architektoniczne, moduły wyko-
nane w technologii Hi-MO 6 są również dostępne w kolorach
Obsidian Black (z czarnym spodem) i Stars (z białym spodem).
Dziękuję za rozmowę
Agnieszka Parzych
Moduł Hi-MO 6
Bezpłatny dodatek dla prenumeratorów
„Magazynu Fotowoltaika”
ZAPRENUMERUJ
www.magazynfotowoltaika.pl
PORADNIK
PROSUMENTA
finansowanie
12
magazyn fotowoltaika 4/2022
d 25 listopada 2022 r. przyjmo-
wane są wnioski o dofinansowanie
w ramach dwóch programów prioryteto-
wych, które dedykowane są przedsiębior-
com w rozumieniu Ustawy z dnia 6 marca
2018 r. – Prawo przedsiębiorców (Dz.U.
z 2021 r. poz. 162, z późn. zm.), posiada-
jącym tytuł prawny do instalacji objętej
systemem handlu uprawnieniami do emi-
sji gazów cieplarnianych w rozumieniu
Ustawy z dnia 12 czerwca 2015 r. o sys-
temie handlu uprawnieniami do emi-
sji gazów cieplarnianych (Dz.U. z 2022 r.
poz. 1092, z późn. zm.), wynikającym
z prawa własności, prawa użytkowania
wieczystego lub trwałego zarządu, który
nie został postawiony w stan likwidacji
lub wobec którego nie jest prowadzone
postępowanie
upadłościowe.
Wnio-
ski o dofinansowanie w formie pożyczki
będzie można składać w trybie ciągłym
do 30 kwietnia 2023 r. lub do wyczerpa-
nia alokacji środków.
Program „Przemysł
energochłonny – poprawa
efektywności energetycznej”
Program przewiduje wsparcie inwe-
stycji służących poprawie efektywno-
ści energetycznej zgodne z „Obwiesz-
czeniem Ministra Klimatu i Środowi-
ska z dnia 22 grudnia 2021 r. w sprawie
szczegółowego wykazu inwestycji słu-
żących poprawie efektywności energe-
tycznej”, z wyłączeniem inwestycji ter-
momodernizacyjnych i remontowych
w rozumieniu ustawy z dnia 21 listopada
2008 r. o wspieraniu termomodernizacji
i remontów oraz z wyłączeniem pkt 3 ppkt
5 i 6 załącznika do ww. obwieszczenia.
Do dofinansowania w ramach pro-
gramu priorytetowego zalicza się przede
wszystkim inwestycje polegające na:
––
budowie instalacji do odzysku cie-
pła
technologicznego
i
wyko-
rzystania go w dalszym ciągu
technologicznym;
––
podnoszeniu efektywności ener-
getycznej, w wyniku której nastę-
puje ograniczenie zużycia ener-
gii elektrycznej pobieranej z sieci
KSE, w tym polegające na budo-
wie
informatycznych
systemów
nadzoru nad zużyciem, produkcją
Wsparcie dla przemysłu energochłonnego
Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej ogłosił nabór wniosków o dofinansowanie w ramach dwóch progra-
mów priorytetowych.
magazyn fotowoltaika 4/2022
FINANSOWANIE
i magazynowaniem energii z funkcją
optymalizacji zarządzania.
Kwalifi kacja do niniejszego zakresu
możliwa jest po spełnieniu łącznie poniż-
szych warunków:
–
złożenie wniosku do programu
jest
uwarunkowane
wcześniej-
szym przeprowadzeniem audytu
energetycznego;
–
inwestycja
objęta
dofi nansowa-
niem musi wynikać z rekomendacji
audytu energetycznego (zweryfi ko-
wanego przez NFOŚiGW na etapie
oceny wniosków o dofi nansowanie,
a oszczędność energii końcowej ma
być nie mniejsza niż 10%).
Intensywność dofi nansowania:
–
dofi nansowanie w formie pożyczki
do 100% kosztów kwalifi kowanych,
–
premia1
do
20%
wypłaconej
kwoty
pożyczki
na
warunkach
preferencyjnych.
Program „Przemysł
energochłonny – OZE”
Program przewiduje wsparcie inwe-
stycji dotyczących budowy lub przebu-
dowy jednostek wytwórczych energii
elektrycznej2 z odnawialnych źródeł ener-
gii wraz z magazynem energii bądź pod-
łączeniem ich do sieci zakładowej i/lub
dystrybucyjnej/przesyłowej.
Warunkiem udzielenia wsparcia na
magazyn energii jest zintegrowanie go ze
źródłem energii, które będzie realizowane
równolegle w ramach inwestycji.
Warunkiem udzielenia dofi nansowa-
nia jest wykorzystanie co najmniej 80%
wytworzonej energii na cele własne.
Intensywność dofi nansowania:
–
dofi nansowanie w formie pożyczki
do 100% kosztów kwalifi kowanych,
–
premia3
do
30%
wypłaconej
kwoty
pożyczki
na
warunkach
preferencyjnych.
Dla inwestycji realizowanych w for-
mule „Project fi nance” (dotyczy obydwu
programów) obowiązuje wymóg udziału
środków własnych wnioskodawcy (z
zastrzeżeniem, że środki własne nie obej-
mują: kredytów bankowych, emisji obli-
gacji, pożyczek właścicielskich, pożyczek
udzielonych przez inne podmioty itp.)
w wysokości co najmniej 15% kosztów
kwalifi kowanych inwestycji, wniesionego
w postaci udziału kapitału zakładowego
pokrytego wkładem pieniężnym.
W przypadku, gdy dofi nansowanie
stanowi pomoc publiczną, musi być ono
udzielane zgodnie z regulacjami dotyczą-
cymi pomocy publicznej.
Szczegółowe informacje dotyczące
terminów, sposobu składania i rozpa-
trywania wniosków określone zostały
w ogłoszeniach o naborach i w regulami-
nach naborów (www.gov.pl).
Finansowanie inwestycji dostępne
będzie w ramach środków pochodzących
z Funduszu Modernizacyjnego.
Źródło: www.gov.pl
Przypisy :
1 Warunkiem ubiegania się o premię będzie określenie parametrów efektu ekologicznego we wniosku o dofi nansowanie, zawierających cechy zgod-
ne z wytycznymi określania maksymalnej wysokości premii, o których mowa w pkt 3. Udzielenie premii może nastąpić zgodnie z warunkami okre-
ślonymi w „Zasadach udzielania dofi nansowania ze środków NFOŚiGW” obowiązujących w dniu złożenia wniosku o udzielenie dofi nansowania, zre-
alizowaniu inwestycji na warunkach określonych w umowie o dofi nansowanie i po zatwierdzeniu przez Narodowy Fundusz (zatwierdzenie powin-
no nastąpić w okresie do sześciu miesięcy) trzech osiągnięć zakładanego efektu ekologicznego. Premia pomniejszy kwotę kapitału do spłaty poprzez
umorzenie spłat ostatnich rat kapitałowych pożyczki na warunkach preferencyjnych. Maksymalna intensywność premii jest uzależniona od uzyska-
nej oszczędności energii końcowej (rozumianej jako ilość energii stanowiąca różnicę między energią zużytą przez urządzenie techniczne, proces tech-
nologiczny lub instalację w danym okresie, przed zrealizowaniem inwestycji, a energią zużytą przez to urządzenie techniczne, proces technologiczny
lub instalację w takim samym okresie, po zrealizowaniu inwestycji).
2 Dotyczy wyłącznie wytwarzania energii elektrycznej w instalacjach odnawialnego źródła energii; do dofi nansowanie nie kwalifi kują się instalacje
wytwarzające ciepło bądź energię elektryczną i ciepło w skojarzeniu.
3 Warunkiem ubiegania się o premię będzie określenie parametrów efektu ekologicznego we wniosku o dofi nansowanie, zawierających cechy zgodne
z wytycznymi określania maksymalnej wysokości premii, o których mowa w pkt 3. Udzielenie premii może nastąpić zgodnie z warunkami określony-
mi w „Zasadach udzielania dofi nansowania ze środków NFOŚiGW” obowiązujących w dniu złożenia wniosku o udzielenie dofi nansowania, zrealizo-
waniu inwestycji na warunkach określonych w umowie o dofi nansowanie i po zatwierdzeniu przez Narodowy Fundusz (zatwierdzenie powinno na-
stąpić w okresie do sześciu miesięcy) trzech osiągnięć zakładanego efektu ekologicznego. Premia pomniejszy kwotę kapitału do spłaty poprzez umo-
rzenie spłat ostatnich rat kapitałowych pożyczki na warunkach preferencyjnych. Maksymalna intensywność premii jest uzależniona od produktyw-
ności wspieranej instalacji (rozumianej jako łączny czas wykorzystania mocy zainstalowanej w okresie roku dla źródła będącego przedmiotem pro-
jektu).
www.etipolam.com.pl
praktyka
14
magazyn fotowoltaika 4/2022
nergetyka słoneczna to gałąź przemysłu zajmująca się wyko-
rzystaniem energii promieniowania słonecznego poprzez jej
konwersję na energię elektryczną i cieplną. Instalacje do wytwa-
rzania energii elektrycznej z energii słonecznej to instalacje foto-
woltaiczne – elektrownie fotowoltaiczne. Chociaż słowo „elek-
trownia” z definicji znaczeniowej określa zakład przemysłowy lub
zespół urządzeń wytwarzających energię elektryczną z różnych
form energii pierwotnej (nieprzetworzonej), to jednak termin
„instalacja” stał się powszechnym, legislacyjnym określeniem sys-
temu służącego do wytwarzania energii elektrycznej „ze Słońca”.
Formalnoprawne uregulowania
Odpowiedzi na podstawowe pytania: czym jest instala-
cja fotowoltaiczna, jaki jest podział instalacji oraz jak formalno-
prawnie uregulowane jest ich działanie w Polsce, odnaleźć można
w Ustawie o odnawialnych źródłach energii (Ustawa OZE) z dnia
20 lutego 2015 r. (aktualna wersja: Dz.U. z 2022 r. poz. 1378,
1383). Ustawa OZE jest najważniejszym kompleksowym aktem
definiującym wytwarzanie energii elektrycznej ze źródeł odna-
wialnych (także biogazu rolniczego i biopłynów). Ponadto, nie-
zbędne regulacje można znaleźć w Ustawie – Prawo energetyczne,
Ustawie – Prawo budowlane, normie PN-HD 60364-7-712 oraz
innych rozporządzeniach, dokumentach i aktach prawnych, które
autor będzie przywoływał przy omawianiu właściwych zagadnień.
Instalacja odnawialnego źródła energii, definiująca instalację
fotowoltaiczną w Ustawie o odnawialnych źródłach energii, to
„instalacja stanowiąca wyodrębniony zespół urządzeń służących
do wytwarzania energii, opisanych przez dane techniczne i han-
dlowe, w których energia jest wytwarzana z odnawialnych źródeł
energii (…), a także połączony z tym zespołem magazyn energii
elektrycznej”.
Wybrane, podstawowe definicje urządzeń (stanowiące wyod-
rębniony zespół, o którym mówi Ustawa OZE) służących do
wytwarzania energii zdefiniowano we wcześniej wspomnianej
normie PN-HD 60364-7-712:
––
moduł PV – „najmniejszy, w pełni chroniony przed wpły-
wami środowiska, zespół połączonych ze sobą ogniw PV”,
––
łańcuch PV – „obwód jednego modułu lub większej liczby
szeregowo podłączonych modułów”,
––
panel PV – „zespół elektrycznie połączonych modułów PV,
łańcuchów PV, podtablic PV, i skrzynek połączeniowych
paneli PV”,
––
falownik PV – „urządzenie, które przetwarza napięcie DC
i prąd DC panelu PV w napięcie AC i prąd AC”.
Klasyfikacja instalacji fotowoltaicznych w zależności od ich
wielkości przedstawiona jest w Ustawie OZE. Wielkość instalacji
fotowoltaicznej określa jej moc znamionowa czynna, następująco
definiowana w ustawie:
Moc zainstalowana elektryczna instalacji odnawialnego źródła
energii oznacza „łączną moc znamionową czynną:
a) zespołu urządzeń służących do wytwarzania energii elek-
trycznej – zespołu prądotwórczego, podaną przez produ-
centa na tabliczce znamionowej, a w przypadku jej braku,
moc znamionową czynną tego zespołu określoną przez jed-
nostkę posiadającą akredytację Polskiego Centrum Akredy-
tacji – w przypadku instalacji odnawialnego źródła energii
wykorzystującej do wytwarzania energii elektrycznej biogaz
lub biogaz rolniczy,
b) generatora, modułu fotowoltaicznego lub ogniwa paliwo-
wego podaną przez producenta na tabliczce znamionowej”.
Z powyższego jednoznacznie wynika, że moc, która decyduje
o wielkości instalacji fotowoltaicznej, to zainstalowana moc gene-
ratora PV potwierdzona tabliczkami znamionowymi poszczegól-
nych modułów (oczywiście, z uwzględnieniem sposobu połączeń
elektrycznych).
Podział instalacji fotowoltaicznych pod względem wielko-
ści mocy determinuje formalnoprawny zakres czynności, pozwo-
leń i innych niezbędnych procedur i dokumentów, koniecznych
do budowy takich instalacji. Określa także i precyzuje zasady
i warunki wykonywania działalności w zakresie wytwarzania ener-
gii elektrycznej oraz jej obrotu. Od wielkości instalacji zależą
mechanizmy i instrumenty wspierające wytwarzanie.
Rodzaje instalacji
Ustawa o odnawialnych źródłach energii rozróżnia trzy rodzaje
instalacji fotowoltaicznych. Bezpośrednio i szczegółowo wyzna-
cza zasady i warunki funkcjonowania mikroinstalacji i małych
instalacji fotowoltaicznych.
Mikroinstalacja to instalacja odnawialnego źródła ener-
gii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż
Elektrownie wielkopowierzchniowe
Energia słoneczna docierająca w postaci promieniowania elektromagnetycznego jest najobfitszym ze wszyst-
kich zasobów energii odnawialnej dostępnych na Ziemi. Tempo, w jakim energia słoneczna dociera do naszej
planety, jest około 10 000 razy większe niż tempo, w jakim ludzkość zużywa wszystkie rodzaje energii.
Mirosław Grabania
Fot. Największa farma fotowoltaiczna w Europie Środkowo-Wschodniej w Zwartowie.
Foto: Dziennik Bałtycki
praktyka
15
magazyn fotowoltaika 4/2022
50 kW, przyłączona do sieci elektroenergetycznej o napięciu zna-
mionowym niższym niż 110 kV albo o mocy osiągalnej cieplnej
w skojarzeniu nie większej niż 150 kW, w której łączna moc zain-
stalowana elektryczna jest nie większa niż 50 kW.
Mała instalacja to instalacja odnawialnego źródła energii
o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 50 kW
i nie większej niż 1 MW, przyłączona do sieci elektroenergetycz-
nej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV albo o mocy
osiągalnej cieplnej w skojarzeniu większej niż 150 kW i mniej-
szej niż 3 MW, w której łączna moc zainstalowana elektryczna jest
większa niż 50 kW i nie większa niż 1 MW.
Próżno szukać w 264-stronicowej Ustawie OZE definicji insta-
lacji odnawialnego źródła o łącznej mocy zainstalowanej elek-
trycznej większej niż 1 MW. Jej istnienie wynika poniekąd z faktu,
że instalacja o mocy większej niż 1 MW to w rozumieniu ustawy
nie jest „mała instalacja”. Tak duże instalacje to przede wszystkim
instalacje fotowoltaiczne. W Polsce instalacje o mocy większej
niż 1 MW buduje się od ok. 10 lat. Największa działająca obecnie
instalacja PV ma moc 204 MW i znajduje się na Pomorzu, około
65 km na północny zachód od Gdańska. A więc instalacje o takiej
wielkości istnieją i wymagają uzyskania koncesji na wytwarzanie
energii elektrycznej, zgodnie z zapisem Ustawy OZE, art. 3, który
brzmi:
„Podjęcie i wykonywanie działalności gospodarczej w zakre-
sie wytwarzania energii elektrycznej z odnawialnych źródeł ener-
gii wymaga uzyskania koncesji na zasadach i warunkach określo-
nych w Ustawie – Prawo energetyczne, z wyłączeniem wytwarza-
nia energii elektrycznej:
1.
w mikroinstalacji;
2.
w małej instalacji;
3.
wyłącznie z biogazu rolniczego, w tym w kogeneracji w rozu-
mieniu art. 3 pkt 33 Ustawy – Prawo energetyczne;
4.
wyłącznie z biopłynów”.
W obecnym czasie (w chwili pisania artykułu) Ministerstwo
Rozwoju i Technologii opracowuje przepisy o planowaniu prze-
strzennym w odniesieniu do budowy instalacji fotowoltaicznych
o mocy ponad 1 MW wyłącznie w oparciu o miejscowy plan
zagospodarowania przestrzennego (MPZP). Ostateczny kształt
proponowanych przepisów ma ukazać się na początku 2023 r. Pla-
nowanie przestrzenne, któremu podlegają to kolejny wyróżnik
największych instalacji fotowoltaicznych.
Każdy prosument, inwestor, właściciel ect. może nazwać
swoją instalację fotowoltaiczną – elektrownię fotowoltaiczną (tak,
każda instalacja fotowoltaiczna jest elektrownią fotowoltaiczną):
parkiem solarnym, farmą fotowoltaiczną, instalacją wielkopo-
wierzchniową, agrowoltaiką, agrofarmą lub inną dostojną nazwą
niezależnie od mocy posiadanej instalacji. Przywołanie pojęć
występujących w aktach prawnych pozwala zidentyfikować pro-
cedury dotyczące właściwego rodzaju instalacji fotowoltaicznej.
Autor wielokrotnie w swojej pracy zawodowej przy realiza-
cji projektów landdeveloperskich lub prac przygotowujących
tereny pod inwestycje spotykał właścicieli kilku, kilkunastu i kil-
kudziesięciu ha gruntów, którzy zadawali pytanie: A może zro-
bić tutaj fotowoltaikę? Rozpoczęty cykl artykułów o fotowol-
taice wielkopowierzchniowej przybliży problematykę małych
instalacji fotowoltaicznych w rozumieniu Ustawy OZE (insta-
lacja fotowoltaiczna o mocy niespełna 1 MW, zajmująca ponad
1 ha powierzchni, to relatywnie nie taka mała instalacja) i insta-
lacji fotowoltaicznych o mocy powyżej 1 MW (to te najczęściej
nazywane farmami fotowoltaicznymi, wielkopowierzchniowymi
instalacjami fotowoltaicznymi, parkami solarnymi itd.).
Elektrownia fotowoltaiczna TAURONA w Mysłowicach o łącznej mocy 100 MW powstaje na zrekultywowa-
nym składowisku odpadów paleniskowych.
Farma w Brudzewie o mocy nominalnej 70 MW
16
magazyn fotowoltaika 4/2022
technologie
owoczesne systemy elektroenerge-
tyczne korzystają z różnych rodza-
jów odnawialnych źródeł energii (OZE),
takich jak: energia słoneczna, ener-
gia wiatrowa, energia geotermalna itp.
Odnawialne źródła energii mają cha-
rakter nieciągły – produkcja rośnie, gdy
świeci słońce i wieje wiatr, ale spada, gdy
dzień jest pochmurny lub wiatr słabnie.
Spośród źródeł odnawialnych to foto-
woltaika została uznana za najbardziej
obiecujące źródło wytwarzania energii.
Przemysł fotowoltaiczny w szeroko rozu-
mianym pojęciu, obejmującym zarówno
produkcję urządzeń do budowy elek-
trowni fotowoltaicznych, jak i pracę elek-
trowni PV podłączonych już do sieci
elektroenergetycznych, musi ze względu
na skalę wzrostu mierzyć się z nowymi
wyzwaniami i zadaniami. Funkcjono-
wanie zarówno małych, jak i tych wiel-
kich systemów fotowoltaicznych, wcho-
dzących w skład miksu energetycznego
poszczególnych krajów, wymaga dzia-
łań dostosowujących i uwzględniających
specyfikę niestałych odnawialnych źró-
deł energii. Coraz większy zakres imple-
mentacji fotowoltaiki do istniejących
systemów elektroenergetycznych musi
uwzględniać regulacje prawne, a także
realne prace w obszarach infrastruktury
technicznej. Działania te umożliwią nie-
zakłócone dostarczanie energii elek-
trycznej wytworzonej ze słońca oraz wia-
tru, równoważąc popyt i podaż tej ener-
gii.
Geneza PV + BSSE
W scenariuszu dynamicznego roz-
woju generacji rozproszonej, gwałtow-
nie rosnąca liczba miejsc wytwarzania
energii przez systemy fotowoltaiczne
(przede wszystkim prosumenckie insta-
lacje PV) powoduje szereg problemów
zarówno po stronie wytwórców, jak i po
stronie dystrybucyjnej. Oprócz realnych
działań modernizujących sieci elektro-
energetyczne w zakresie dostosowania
infrastruktury niezbędne jest tworze-
nie nowych koncepcji zarządzania ener-
gią w zakresie poprawy inteligencji sieci
dystrybucyjnych. Równolegle z działa-
niami w skali makro w obrębie infrastruk-
tury przesyłu i dystrybucji niezbędna jest
racjonalizacja zarządzania – produkcją
i zużyciem energii na poziomie wytwór-
ców rozproszonych. Kluczową rolę dla
stabilizacji pracy sieci niskiego napię-
cia, w obrębie której działają rozproszone
źródła energii, odgrywa m.in. magazy-
nowanie wytworzonej energii elektrycz-
nej na poziomie systemów wytwarzania.
Instalacja fotowoltaiczna + bateryjny sys-
tem magazynowania energii (międzyna-
rodowo określany skrótem PV + BESS,
z ang. Photovoltaics + Battery Energy Sto-
rage System) staje się coraz częściej sto-
sowanym rozwiązaniem funkcjonalnym
w powstających obecnie systemach foto-
woltaicznych. Systemy PV + BESS ze
względu na swoje możliwości funkcjo-
nalne w obrębie zarządzania energią na
poziomie indywidualnego prosumenta
dopełniają możliwości gospodarowania
energią elektryczną w sposób świadomy.
Duże magazyny, stosowane przez publicz-
nych dostawców energii elektrycznej oraz
operatorów sieci dystrybucyjnych i prze-
syłowych, poprawiają jakość energii, sta-
bilizują sieć elektroenergetyczną, a także
dostarczają rezerwy mocy do krajowych
Integracja systemów fotowoltaicznych
i bateryjnych systemów magazynowania
– falowniki hybrydowe
W czasach dokonującej się właśnie transformacji energetycznej, magazynowanie energii nabiera
coraz większego znaczenia. Wzrastający udział odnawialnych źródeł energii zasadniczo zmienia
strukturę globalnego systemu energetycznego.
Fot. Źródło: https://smartbuildingmag.com/
Mirosław Grabania
technologie
systemów elektroenergetycznych. Brak
zasilania w obrębie gospodarstwa domo-
wego lub obiektu prosumenta staje się
nie lada problemem, uniemożliwiającym
normalne funkcjonowanie na poziomie
egzystencjalnym.
W krajach Europy Zachodniej, w któ-
rych fotowoltaika zaczęła funkcjonować
wcześniej niż w Polsce, proste wsparcie
ze strony poszczególnych rządów, takie
jak taryfy gwarantowane, już od kilku lat
zastępowane jest wsparciem finansowym
dla magazynowania energii, nie tylko
na poziomie prosumenckim. Gdy ceny
komponentów – modułów i falowników
– zaczęły spadać, następował tam dyna-
miczny przyrost liczby instalacji fotowol-
taicznych. W krajach Europy Zachodniej
pojawiały się takie same problemy z ela-
stycznością sieci energetycznych, jakich
doświadczył nasz kraj w ubiegłym roku,
po przekroczeniu 5 GW mocy zainsta-
lowanej. Dnia 1 kwietnia 2022 r. w Pol-
sce zmienił się system rozliczenia nad-
wyżki energii wyprodukowanej przez
prosumenta, a wraz z nim uległ zmianie
program dofinansowania mikroinstalacji
fotowoltaicznych „Mój prąd 4.0”.
Do magazynu energii możemy obec-
nie uzyskać wsparcie do 50% kosz-
tów kwalifikowanych, ale nie więcej niż
16 tys. zł; do mikroinstalacji budowanej
z magazynem energii wsparcie wynosi do
50% kosztów kwalifikowanych, jednak
nie więcej niż 7 tys. zł.
Net-billing to obecnie obowiązujący
w Polsce system handlu energią elek-
tryczną na poziomie prosumenckim.
Dyrektywą Parlamentu Europejskiego
i Rady (UE) 2019/944 z dnia 5 czerwca
2019 r. w sprawie wspólnych zasad rynku
wewnętrznego energii elektrycznej Pol-
ska i kraje członkowskie Unii Euro-
pejskiej (UE) zostały zobligowane do
Fot. Źródło: https://smartbuildingmag.com/
18
magazyn fotowoltaika 4/2022
TECHNOLOGIE
zmiany systemu rozliczania prosumen-
tów z systemu opomiarowania nett o (ang.
net-metering) tzw. opustowego, na system
rozliczania rozliczania nett o (ang. net-bil-
ling). Tak więc system rozliczania ilości
zastąpiono systemem rozliczania warto-
ści energii elektrycznej wprowadzonej
do sieci elektroenergetycznej i energii
elektrycznej pobranej z sieci elektroener-
getycznej. W tym systemie prosument
sprzedaje do sieci wyprodukowaną przez
instalację fotowoltaiczną energię, której
nie zużyje na bieżąco (tzw. nadwyżkę).
Energia
elektryczna
wyprodukowana
przez instalację PV w pierwszej kolejno-
ści jest zużywana przez odbiorniki pod-
łączone do domowej instalacji elektrycz-
nej. Gdy produkcja energii elektrycz-
nej przez instalację fotowoltaiczną nie
pokrywa zapotrzebowania, prosument
kupuje energię wg stawek swojego sprze-
dawcy. Cena sprzedaży określana jest
przez operatora krajowego systemu elek-
troenergetycznego, którym w Polsce są
Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE)
w indeksie RCEm (rynkowa miesięczna
cena energii elektrycznej) wg cen giełdo-
wych: obecnie po średniej cenie z mie-
siąca poprzedniego, a od połowy 2024 r.
po cenie godzinowej zgodnej z obowiązu-
jącą taryfą dynamiczną. Środki ze sprze-
daży gromadzone są w tzw. depozycie
prosumenckim, z którego w pierwszej
kolejności rozliczane są rachunki za ener-
gię pobraną z sieci.
Technicznie o BESS
Każdy BESS ma znamionową pojem-
ność energetyczną mierzoną w kilowato-
godzinach [kWh] lub megawatogodzi-
nach [MWh], a także moc znamionową
mierzoną w kilowatach [kW] lub mega-
watach [MW]. Większość producentów
BESS podaje również głębokość rozła-
dowania DOD (ang. Deph of Charge),
która wskazuje procent rozładowania
akumulatora w stosunku do całkowitej
jego pojemności. Przestrzeganie mak-
symalnego zalecanego DOD jest ważne
dla optymalnej wydajności i żywotności
baterii. Przykładowo, jeśli producent aku-
mulatora o pojemności 100 kWh zaleca
maksymalny DOD wynoszący 80%, nie
należy zużywać więcej niż 80 kWh z aku-
mulatora bez ładowania. Wartości zna-
mionowe, wewnętrzna struktura che-
miczna samej baterii, częstotliwość cyklu
i stan baterii odgrywają kluczową rolę
w określeniu przeznaczenia – czy BESS
nadaje się do określonego zastosowania.
W przypadku zastosowań energetycz-
nych dużej skali należy zwrócić uwagę na
inne parametry niż w przypadku korzy-
stania z systemu BESS w zastosowaniach
prosumenckich. Więcej o magazynach
energii i ich doborze w materiale autora
„Domowe magazyny energii” w numerze
4/2021 „Magazynu Fotowoltaika”.
Domowe, prosumenckie
magazyny energii BESS
Integracja
mikroelektrowni
pro-
sumenckiej z magazynem energii sta-
bilizuje pracę sieci elektroenergetycz-
nej w obrębie przesyłu niskiego napię-
cia, dzięki czemu prosumenci zyskują
nowe funkcjonalności systemów. Maga-
zyn energii fotowoltaicznej zasadniczo
zmienia działanie instalacji fotowoltaicz-
nej, zwiększając jej możliwości. Bateria
zintegrowana z domową instalacją elek-
tryczną przechowuje energię wytwo-
rzoną przez system fotowoltaiczny lub
pobraną z zewnętrznej sieci elektroener-
getycznej w zależności od zaprogramo-
wania funkcji jej pracy. Ogranicza odpro-
wadzanie nadwyżek energii do sieci
publicznej, a tym samym zwiększa auto-
konsumpcję energii produkowanej przez
instalację fotowoltaiczną w wielkości
zależnej od swojej pojemności.
BESS w instalacjach elektrycznych
wewnętrznych mogą pracować, będąc
sprzężone z prądem przemiennym (AC)
lub prądem stałym (DC). AC BESS skła-
dają się z modułu baterii, falowników/
ładowarek oraz systemu zarządzania
baterią (BMS – ang. Batt ery Management
System). Te kompaktowe jednostki są
łatwe w instalacji, przez co stały się popu-
larnym wyborem w przypadku moderni-
zacji systemów energetycznych w obiek-
tach podłączonych do sieci, posiadają-
cych już instalację fotowoltaiczną, której
falownik nie posiada możliwości współ-
pracy z magazynem energii.
AC BESS w instalacjach elektrycz-
nych bez mikroelektrowni fotowoltaicz-
nych pełnią funkcję rezerwuaru ener-
gii elektrycznej, a po wprowadzeniu
taryf dynamicznych będą mogły groma-
dzić prąd w czasie, gdy jest tani, i dyspo-
nować nim w okresie szczytu cenowego.
Warto zauważyć, że w systemie sprzężo-
nym z prądem przemiennym prąd będzie
musiał zostać przekonwertowany trzy-
krotnie. Każda konwersja powoduje nie-
wielką utratę energii, tak więc AC BESS są
nieco mniej wydajne w ładowaniu swoich
akumulatorów (90–94% w porównaniu
z 98% osiąganymi przez sprzężenie DC).
DC BESS – systemy sprzężone z prą-
dem stałym – zwykle wykorzystują kon-
trolery ładowania słonecznego lub regu-
latory do ładowania baterii z genera-
tora fotowoltaicznego (modułów PV),
poprzez falownik hybrydowy (posia-
dający możliwość współpracy z BESS)
do konwersji energii elektrycznej na
prąd przemienny. Generator fotowol-
taiczny (moduły PV) i moduł baterii
Fot. Źródło: https://smartbuildingmag.com/
TECHNOLOGIE
wykorzystują ten sam falownik, współ-
dzielą zabezpieczenia i połączenie z sie-
cią. Zmniejsza to straty mocy spowo-
dowane wielokrotną konwersją prądu
i prowadzeniem oddzielnych linii łączą-
cych z siecią, jak ma to miejsce w przy-
padku AC BESS. Falowniki hybrydowe1
– współpracujące z magazynami ener-
gii – posiadają zaawansowane funkcje
sterowania i zarządzania energią elek-
tryczną w obrębie wewnętrznej domo-
wej lub też innej prosumenckiej instala-
cji elektrycznej.
Falowniki z funkcją współpracy
z magazynem energii –
hybrydowe
Inteligentne falowniki hybrydowe to
centra sterowania systemów energetycz-
nych na poziomie wewnętrznych insta-
lacji elektrycznych. Zarządzają pracą
modułów – generatora fotowoltaicz-
nego, bateryjnymi systemami magazy-
nowania energii oraz funkcjonowaniem
wewnętrznej sieci elektroenergetycznej,
w której pracują. Zwykle są wystarczająco
elastyczne, aby można je było stosować
w aplikacjach autonomicznych, siecio-
wych lub do pracy w trybie awaryjnym,
zasilając odbiorniki wewnętrznej instala-
cji elektrycznej w czasie przerw w dosta-
wie prądu. Urządzenia te dostępne są na
rynku w wersjach zarówno jedno-, jak
i trójfazowych.
Podstawowym
zadaniem
każdego
hybrydowego falownika fotowoltaicznego
jest przekształcanie energii elektrycznej
z postaci prądu stałego DC (ang. Direct
Current) pochodzącego z generatora foto-
woltaicznego na prąd przemienny AC
(ang. Alternating Current) o parametrach
prądu przemiennego sieci energetycznej
niskiego napięcia. Jednocześnie posia-
dają funkcję determinującą hybrydowość
– dwukierunkowe przekształcanie prądu
DC/AC w celu magazynowania i wyko-
rzystywania energii elektrycznej zgroma-
dzonej w magazynie energii.
Falownik hybrydowy gospodaruje
energią elektryczną w postaci prądu sta-
łego DC dostarczaną z generatora foto-
woltaicznego. Przekształca prąd stały
DC na prąd przemienny AC, zasilając
odbiorniki poprzez wewnętrzną insta-
lację elektryczną w obiekcie, do której
jest podłączony. Jest to tzw. autokon-
sumpcja wyprodukowanej energii elek-
trycznej. Jeżeli ilość energii elektrycz-
nej (prądu) produkowanej przez genera-
tor (moduły) jest wyższa od zapotrzebo-
wania odbiorników (obiektu, gospodar-
stwa domowego), falownik wysyła nad-
wyżkę poprzez licznik dwukierunkowy
do publicznej sieci elektroenergetycz-
nej. Wprowadzanie energii elektrycz-
nej do sieci wewnętrznej oraz wysyła-
nie nadwyżki energii elektrycznej nastę-
puje poprzez podniesienie napięcia
przez falownik powyżej napięcia w sieci
wewnętrznej i odpowiednio publicz-
nej. Podnoszenie napięcia ograniczone
jest do 253 V dla ochrony odbiorników
i urządzeń elektrycznych, które w euro-
pejskim systemie elektroenergetycznym
posiadają napięcia znamionowe 230 V.
Nieprzekształconym prądem stałym
DC falownik hybrydowy ładuje magazyn
energii.
20
magazyn fotowoltaika 4/2022
technologie
Funkcjonalność systemu PV +
BESS
Systemy fotowoltaiczne PV + BESS
posiadają o wiele większą funkcjonal-
ność użytkową od systemów PV niepo-
siadających magazynów energii. Pod-
stawowe korzyści posiadania systemu
hybrydowego to po pierwsze – zwięk-
szenie zużycia wyprodukowanej ener-
gii elektrycznej przez instalację fotowol-
taiczną na potrzeby własne (autokon-
sumpcja) bez konieczności sprzedaży
całości nadwyżek po cenach mniejszych
niż zakup uzupełniający zużycie (ograni-
czenie net-bilingu). Druga podstawowa
zaleta PV + BESS to uzyskanie pewnego
poziomu niezależności energetycznej.
Autokonsumpcja energii elektrycz-
nej i jej maksymalizacja bezpośrednio
przekładają się na zwiększenie opłacal-
ności posiadania własnej mikroelek-
trowni fotowoltaicznej. Nadwyżka prądu
generowanego z fotowoltaiki i niezuży-
tego na zasilenie bieżące odbiorników
w obrębie wewnętrznej instalacji elek-
trycznej gromadzona jest w magazy-
nie energii. Wykorzystuje się ją w póź-
niejszym czasie, np. wieczorem, gdy nie
działa już fotowoltaika. To oznacza ogra-
niczenie zakupu energii elektrycznej po
cenie sprzedawcy.
Stopień niezależności energetycznej
i opłacalność systemu wynikająca z dzia-
łania autokonsumpcji w głównej mierze
zależą od mocy generatora PV oraz pojem-
ności magazynu energii. Odpowiednia
moc generatora może naładować BESS
o pojemności 5 kWh także w miesiącach
odległych od tych najbardziej słonecznych.
Do niezależności energetycznej autor zali-
cza możliwość pracy w trybie awaryjnym.
Akumulatory to najszybciej reagujące, dys-
pozycyjne źródło energii, ponieważ mogą
one przejść z trybu gotowości do pełnej
mocy w ciągu milisekund. Praca w try-
bie awaryjnym możliwa jest także w mie-
siącach najmniej produktywnych. W tym
czasie BESS ładuje się z sieci publicznej,
aby w przypadku braku zasilania zapewnić
ciągłość pracy priorytetowych odbiorni-
ków – urządzeń takich jak lodówka, kom-
puter, funkcjonowanie modułów inteli-
gentnego domu, działanie centralnego
ogrzewania z kotłem gazowym lub pompą
ciepła. Także zasobnik prądu o niewiel-
kiej pojemności daje czas na przygotowa-
nie się do dłuższych przerw w dostawach
z publicznych sieci elektroenergetycznych,
zapewniając bezpieczeństwo oraz komfort
funkcjonalny. W dużej skali magazynowa-
nie energii w BESS jest wykorzystywane
do krótkotrwałego zasilania szczytowego
i usług pomocniczych, takich jak zapew-
nienie rezerwy operacyjnej i kontrola czę-
stotliwości, aby zapobiegać skutkom i zmi-
nimalizować ryzyko przerw w dostawie
prądu.
PV + BESS z falownikiem hybry-
dowym (czyli BESS sprzężone z prą-
dem stałym) zapewnia bardziej przyja-
zną i intuicyjną konfigurację ustawień
trybów pracy związanych z potrzebami
i preferencjami konsumentów energii
elektrycznej. W takim zestawieniu ste-
rowanie odbywa się poprzez aplika-
cje zarządzające z poziomu falownika
hybrydowego.
Możliwe jest wiele ustawień try-
bów pracy w zależności od preferencji
i potrzeb użytkownika. Jeżeli prioryte-
tem jest maksymalna autokonsumpcja,
to w porze wieczornej zużywany jest cały
rezerwuar energii. Jeżeli priorytetem jest
umożliwienie działania w trybie awaryj-
nym, to akumulatory magazynu energii
rozładowuje się tylko do pewnego, usta-
wionego poziomu, np. 50%.
Dobór PV + BESS z falownikiem
hybrydowym
Wybierając system fotowoltaiczny
z magazynem energii sprzężonym z prą-
dem stałym DC, czyli podłączonym do
falownika
hybrydowego
(pomijając
aspekt finansowy determinujący zasad-
niczo wybór systemu) na poziomie pro-
sumenckim, należy zdefiniować swoje
preferencje, potrzeby oraz priorytety
w korzystaniu z odbiorników prądu. O ile
dobór mocy (wielkość) instalacji foto-
woltaicznej w opustowym, ilościowym
systemie rozliczania był relatywnie pro-
sty i zrozumiały, to ustalenie mocy insta-
lacji PV w obecnej metodzie rozlicza-
nia wartości energii elektrycznej wpro-
wadzonej do sieci elektroenergetycz-
nej i energii elektrycznej z niej pobranej
wymaga rozważenia oczekiwań, większej
ilości argumentów i danych. Pomocna
w doborze mocy może być odpowiedź na
pytanie, jaka wielkość instalacji fotowol-
taicznej (moc generatora) zapewni pro-
dukcję w ciągu roku pokrywającą różnicę
pomiędzy ceną zakupu a ceną sprzedaży
energii elektrycznej przez prosumenta.
Dobór
falownika
hybrydowego
powinien być dokonywany po rozważe-
niu jego możliwości współpracy z maga-
zynami energii. Większość falowników
może współpracować tylko z dedykowa-
nymi magazynami energii. Na globalnym
rynku pojawiają się jednak oferty falow-
ników mogących współpracować z róż-
nego rodzaju bateriami, a także z aku-
mulatorami kwasowo-ołowiowymi. Zda-
niem autora będzie to trend rosnący. Pro-
ducenci akumulatorów kwasowo-oło-
wiowych przedstawiają urządzenia dedy-
kowane fotowoltaice.
Efektywność i opłacalność są najważ-
niejszymi kryteriami wyboru metody
magazynu energii dla PV + BESS. Duża
pojemność, wysoka gęstość energii,
wysoka wydajność, niski koszt, długa
żywotność i niskie lub minimalne koszty
konserwacji technologii magazynowa-
nia energii to niewątpliwie najwłaściwsze
kryteria wyboru. Z kolei dobór wielkości
(pojemności) zasobnika energii powi-
nien uwzględniać indywidualne prefe-
rencje i oczekiwania względem budowa-
nej elektrowni fotowoltaicznej.
Instalacja fotowoltaiczna wyposażona
w magazyn energii i zarządzana falowni-
kiem hybrydowym, czyli PV + BESS, to
optymalny, kompletny i docelowy system
solarny. Wielość opracowywanych i wdra-
żanych nowych technologii fotowoltaicz-
nych i akumulatorowych, które można śle-
dzić na portalu www.magazynfotowolta-
ika.pl, ma na celu podniesienie sprawno-
ści, wydajności, trwałości oraz powszech-
ności systemów typu PV + BESS. W bran-
żowej literaturze światowej można wie-
lokrotnie spotkać się z twierdzeniem, że
to właśnie PV + BESS pozwoli światu
przejść na energię odnawialną.
Więcej o falownikach hybrydo-
wych i ich doborze w materiale autora
„Falowniki PV – nowe funkcje użyt-
kowe” w numerze 1/2021 „Magazynu
Fotowoltaika”.
1 Termin „falownik hybrydowy” w powyższym artykule oznacza falownik współpracujący z magazynem energii. W literaturze można spotkać się z określeniem „hybrydowy” w odniesieniu do falownika obsługującego dwa źródła
– generator fotowoltaiczny i turbinę wiatrową oraz magazyn energii.
21
magazyn fotowoltaika 4/2022
technologie
”Pepperoni” wybrało technologię, która obiecuje najlepszy
stosunek wydajności do kosztów produkcji – tandem krzem/
perowskit. Perowskit, materiał nowej klasy o specjalnej struktu-
rze krystalicznej, można precyzyjnie dostroić, aby wykorzystać te
części widma słonecznego, których typowe krzemowe materiały
fotowoltaiczne nie są w stanie wydajnie przekształcić w energię.
„Pepperoni” wzbogaci przemysłowe ogniwa krzemowe za pomocą
górnego ogniwa z perowskitu. Ta tandemowa, hybrydowa kon-
strukcja korzysta z przemysłowej wiedzy fotowoltaiki krzemowej
i rozszerza zakres osiągalnej sprawności konwersji mocy (PCE)
poza praktyczne ograniczenia krzemu.
Wykorzystanie technologii słonecznych do
umożliwienia europejskiej produkcji
„Pepperoni” ma na celu utworzenie linii pilotażowej w celu
opracowania modułów słonecznych z technologią tandemową
perowskit/krzem. Finansowanie wyniesie około 14,5 mln euro
w ciągu czterech lat, a konsorcjum obejmie zakresem działania
cały łańcuch wartości innowacji fotowoltaicznych. Najbardziej
rozpowszechnione dotychczas technologie ogniw słonecznych
bazują na krzemie, a krzemowe ogniwa fotowoltaiczne są obecnie
jednym z najtańszych sposobów produkcji energii elektrycznej
w wielu częściach świata. Sukces branży fotowoltaicznej w ostat-
nich latach spowodował dotarcie do obecnych praktycznych gra-
nic wydajności technologii krzemowej. Aby przekroczyć granice
możliwości fizycznych ogniw krzemowych, naukowcy zapropo-
nowali dodanie drugiej warstwy ogniwa słonecznego w celu utwo-
rzenia tzw. tandemowych ogniw słonecznych.
Technologia Q.ANTUM
Konsorcjum proponuje zastosowanie krzemowego ogniwa
opartego na technologii, która jest już produkowana na skalę glo-
balną w skali gigawatów: technologii Q.ANTUM. Została ona
po raz pierwszy wprowadzona w 2012 r. przez partnera projektu,
firmę Qcells, rozwijajacego tę technologię. W ramach własnej
technologii Q.ANTUM firma Qcells opracowała kilka innowa-
cji, od pierwszych pomysłów po gotowość do masowej produk-
cji. Z powodzeniem przeniosła te innowacje do produkcji wiel-
koseryjnej. Przykłady obejmują wprowadzenie technologii ogniw
słonecznych typu PERC (pasywowany emiter tylnego ogniwa),
a także technologii półogniw, połączeń przewodowych i modułów
słonecznych o zerowej przerwie. Niedawno firma Qcells rozsze-
rzyła swoją technologię Q.ANTUM, opracowując styki pasywu-
jące (Q.ANTUM NEO), co jeszcze bardziej zwiększyło wydaj-
ność ogniw i modułów fotowoltaicznych. Kluczowym zadaniem
projektu jest zastosowanie tych samych sprawdzonych wymagań
produktowych do technologii tandemowej.
Udostępnianie energii słonecznej
Konsorcjum realizujące projekt ”Pepperoni” ma na celu spro-
stanie wyzwaniom, które obecnie utrudniają wdrożenie tandemo-
wych ogniw słonecznych. Główne cele projektu to:
––
zminimalizowanie strat związanych ze skalowaniem dzięki
innowacjom w stosowanych materiałach i urządzeniach,
––
dopracowanie procesów i urządzeń do osadzania materiałów
cienkowarstwowych,
––
wydłużenie stabilności operacyjnej perowskitów dzięki
dogłębnym analizom strat wydajności,
––
usunięcie wszelkich zagrożeń dla zdrowia ludzi lub środowi-
ska – takich jak hotspoty,
––
stworzenie solidnej i konkurencyjnej europejskiej bazy inno-
wacji i łańcuch dostaw dla fotowoltaiki.
O „Pepperoni”
„Pepperoni” to czteroletni projekt badawczo-innowacyjny
współfinansowany przez Unię Europejską w ramach programu
„Horyzont Europa” i wspierany przez szwajcarski Sekretariat
Stanu ds. Edukacji, Badań Naukowych i Innowacji, który rozpo-
czął się 1 listopada 2022 r. ”Pepperoni” przyczyni się do rozwoju
tandemowej fotowoltaiki perowskit/krzem ( PV) w kierunku
wprowadzenia na rynek i masowej produkcji. Projekt, koordy-
nowany przez Helmholtz-Zentrum Berlin (DE) i Qcells (DE),
zidentyfikuje i usunie bariery we wprowadzaniu na rynek tande-
mowej technologii słonecznej, a ostatecznie położy podwaliny
pod szybkie wdrożenie nowych zdolności produkcyjnych w Euro-
pie jako opłacalnego i zasobooszczędnego rozwiązania dekarboni-
zacji systemu energetycznego.
Opracowanie: Mirosław Grabania na podstawie materiałów Qcells
Europejska pilotażowa linia produkcyjna
tandemowych ogniw perowskitowo-krzemowych
„Pepperoni”, czteroletni projekt badawczo-innowacyjny współfinansowany w ramach programu „Horyzont Europa” i koordyno-
wany przez utworzone konsorcjum Helmholtz-Zentrum Berlin i Qcells, wesprze Europę w osiągnięciu celu neutralności klimatycz-
nej w zakresie energii odnawialnej do 2050 r. Celem „Pepperoni” jest identyfikacja i likwidacja barier stojących na drodze do wpro-
wadzenia tandemowej perowskitowo-krzemowej technologii słonecznej na rynek, aby ostatecznie położyć fundamenty pod nowe
zdolności produkcyjne branży fotowoltaicznej w Europie.
Fot. Qcells
22
magazyn fotowoltaika 4/2022
technologie
iczby pokazują rosnące znaczenie fotowoltaiki. Według Mię-
dzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA),
w 2012 r. na całym świecie z systemów fotowoltaicznych wytwo-
rzono ponad 96 TWh energii, a do 2020 r. prawie 831 TWh. Nie
jest to bynajmniej granica tego, co może zaoferować fotowoltaika.
Jednak w procesie produkcyjnym ogniw słonecznych cenne sre-
bro wykorzystuje się do produkcji szyn i styków, które przewodzą
prąd elektryczny wytwarzany w warstwie krzemu za pomocą pro-
mieniowania słonecznego. Koszt tego szlachetnego metalu rośnie.
Dzisiaj srebro stanowi około 10% ceny produkcji modułu
fotowoltaicznego. Co więcej, na Ziemi dostępne są tylko ogra-
niczone ilości tego metalu. Przemysł fotowoltaiczny przetwarza
15% wydobytego srebra, ale ze względu na wysokie tempo wzro-
stu w branży odsetek ten ma gwałtownie wzrosnąć. Nie będzie to
jednak opłacalne, ponieważ inne sektory, takie jak elektromobil-
ność i technologia 5G, również zgłaszają oczekiwany w przyszło-
ści wzrost wykorzystania srebra.
– Jako materiały nadające się do recyklingu, zarówno miedź, jak
i aluminium mogą znacznie zbliżyć produkcję fotowoltaiczną do gospo-
darki o obiegu zamkniętym, poprawiając tym samym standardy środo-
wiskowe i społeczne. Biorąc pod uwagę, że mamy wystarczające dostawy
miedzi w Niemczech, łańcuchy dostaw są znacznie krótsze, a cena jest
mniej zależna od międzynarodowych rynków surowców lub dostawców
zagranicznych – przekonuje dr Markus Glatthaar z Fraunhofer ISE.
Spin-off PV2+ wprowadza na rynek technologię
słoneczną
Aby szybciej wprowadzić obiecującą technologię na rynek,
firma Fraunhofer ISE założyła spin-off PV2+. Litery „P” i „V”
oznaczają fotowoltaikę, a „2+” oznacza podwójny dodatni ładunek
jonów miedzi w kąpieli galwanicznej. Firma ma siedzibę również
we Freiburgu, a funkcję dyrektora generalnego pełni dr Markus
Glatthaar, badacz Instytutu Fraunhofera. Zamierza stworzyć pilo-
tażowy zakład produkcyjny wraz z partnerami przemysłowymi
już na początku 2023 r. Jak wyjaśnia prof. Andreas Bett, dyrek-
tor instytutu Fraunhofer ISE: – Te innowacyjne ogniwa słoneczne są
ważnym krokiem na drodze do przyszłego zasilania opartego na energii
odnawialnej. Zapewnią one przemysłowi fotowoltaicznemu tak bardzo
potrzebny impuls. Spin-off ma ogromny potencjał, aby szybko i skutecz-
nie zaistnieć na rynku. I, oczywiście, jesteśmy szczególnie zadowoleni, że
technologie te zostały opracowane w naszym instytucie.
Pierwsze miejsce w tegorocznym wrześniowym konkursie
MakeItMatter-Awards przypadło właśnie młodej firmie PV2+,
wydzielonej z Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energii Sło-
necznej we Freiburgu. Zespół opracował i opatentował pro-
ces, w którym do produkcji ogniw słonecznych zamiast srebra
można stosować miedź z recyklingu. – W ten sposób z jednej strony
można obniżyć koszty ogniw słonecznych, ponieważ miedź jest łatwiej
dostępna, a przez to tańsza, co czyni je bardziej konkurencyjnymi na
rynku światowym – mówi dyrektor zarządzający dr Markus Glat-
thaar. Srebro, które jest często wydobywane w krajach takich
jak Chiny lub Rosja, jest również problematycznym surowcem,
ponieważ pozyskiwane jest zwykle w procesach szkodliwych dla
środowiska i w nieludzkich warunkach. – Wzmacnia to również
nasz cel, jakim jest wykorzystanie naszego procesu, aby przyczynić się
do zwiększenia niezależności i konkurencyjności europejskiej produk-
cji ogniw słonecznych poprzez skrócenie łańcuchów dostaw – dodaje
dyrektor operacyjny PV2+ dr Katarzyna Braig.
Opracowanie: Mirosław Grabania
Źródło: Fraunhofer ISE, PV2+ GmbH
Miedź zamiast srebra – komercjalizacja
technologii dla ogniw heterozłączowych
Jeśli chodzi o wytwarzanie energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii, fotowoltaika jest podstawą. Nowoczesne heterozłą-
czowe ogniwa słoneczne mają szczególnie niski poziom śladu węglowego (CO2) ze względu na niewielkie ilości krzemu użytego do
ich produkcji, a ich produkcja przemysłowa osiąga najwyższe poziomy wydajności. Dzięki temu istnieje duża szansa, że technologia
ta stanie się standardem w produkcji ogniw fotowoltaicznych.
23
magazyn fotowoltaika 4/2022
technologie
owa metoda pomiaru zabrudzenia fotowoltaiki, ogniwa
referencyjnego i piranometru została opracowana i zwery-
fikowana na podstawie danych z czterech miesięcy z południo-
wej Hiszpanii. Metoda wykorzystuje lampę, która jest włączana
raz lub kilka razy w nocy na około 45 minut, a nocne natężenie
promieniowania jest porównywane z sygnałami z nocy z czystym
czujnikiem. Ta metoda wymaga niewielkiej konserwacji, ponie-
waż lampa jest chroniona przed zabrudzeniem przez kolimator
o długości 25 cm. Scharakteryzowano pięć lamp w komorze kli-
matycznej i wyprowadzono poprawki temperaturowe dotyczące
ich natężenia promieniowania. Przy obecnie stosowanym modelu
lampy korekcję temperaturową należy wyprowadzić indywidual-
nie dla każdej z nich, ponieważ poprawki te różnią się od siebie.
Zainstalowano dwie lampy z piranometrem i komórką odniesie-
nia do testu na zewnątrz. Zmierzone straty spowodowane zanie-
czyszczeniem porównano ze stratami wynikającymi z porówna-
nia radiometru testowego z czystym urządzeniem tego samego
modelu. Stwierdzono, że odchylenia między zestawami danych
były poniżej oczekiwanej niepewności danych referencyjnych
z niskimi odchyleniami, to jest poniżej 0,3%.
Zaobserwowano, że rosa lub krople deszczu na radiometrze
testowym mogą powodować błędne pomiary strat spowodowa-
nych zanieczyszczeniem, a porównanie czterech strat spowodo-
wanych zanieczyszczeniem każdej nocy pomogło zredukować
takie błędy. W celu porównania z referencyjnymi stratami związa-
nymi z zabrudzeniem uwzględniono opady deszczu, aby uniknąć
porównania danych uzyskanych w nocy po naturalnym czyszcze-
niu ze stratami wynikającymi z zabrudzeń, zmierzonymi w ciągu
dnia przed deszczem. Jest to również zalecane do zastosowania
danych w elektrowni słonecznej i do pomiarów promieniowania
słonecznego. Interesujące są zatem pomiary opadów lub mode-
lowane dane dotyczące deszczu w celu uzupełnienia pomiarów
zabrudzenia.
Badania stabilności lampy w ciągu kilku dni, tygodni lub mie-
sięcy są przedstawione w tej metodzie pośrednio poprzez porów-
nanie pomiaru utraty zabrudzenia z metodą referencyjną. Takie
zmiany stabilności są możliwe, ponieważ wiadomo, że diody LED
zmieniają się wraz z godzinami pracy i w zależności od cykli. Na
podstawie aktualnych danych przyjmuje się, że lampa jest wystar-
czająco stabilna, aby zapewnić obserwowaną dokładność, jeśli
ponowna kalibracja lampy (nocny pomiar czystym radiometrem)
ma miejsce co dwa tygodnie lub częściej. Dłuższe odstępy między
czyszczeniami, na przykład miesiąc lub dwa miesiące, mogą być
możliwe. W celu dalszego ulepszenia systemu Radguard można
rozważyć również inne efekty spowodowane przez właściwości
optyczne lampy. Widmo LED różni się od widma słonecznego,
a utrata zabrudzenia zależy od długości fali.
Radguard – nowatorski system mierzący straty spowodowane
zanieczyszczeniem w systemach fotowoltaicznych – został nie-
dawno opublikowany w artykule „Autonomiczny radiometryczny
system pomiarowy strat fotowoltaiki z powodu zabrudzenia”
w piśmie „Progress in Photovoltaics”. W skład zespołu badawczego
wchodzą naukowcy ze szwedzkiego DLR Remote Sensing Data
Center, hiszpańskiej CIEMAT Plataforma Solar de Almería oraz
niemieckiego Instytutu Technologii Teledetekcji DLR. W przy-
szłości metoda będzie testowana na kolejnych stanowiskach oraz
w przygotowywanych dłuższych kampaniach pomiarowych.
Opracowanie: Mirosław Grabania na podstawi materiałów
Progress in Photovoltaics
Radiometryczny system pomiaru strat
w wyniku zabrudzeń instalacji fotowoltaicznych
Zabrudzenia mogą znacznie obniżyć zarówno wydajność instalacji fotowoltaicznych (PV), jak i zakłócić sygnały radiometrów.
W przypadku systemów PV oszacowano, że zabrudzenie zmniejsza globalną produkcję energii o 3% do 4%. Znajomość bieżących
strat związanych z zanieczyszczeniem instalacji fotowoltaicznej może być wykorzystana do optymalizacji harmonogramu czysz-
czenia i uniknięcia fałszywych alarmów związanych z innymi problemami, które mogą powodować pogorszenie wydajności.
Fot. Progress in Photovoltaics