2 tygodni temu
Konieczność transformacji energetycznej w Polsce stawia przed sektorem energetycznym szereg wyzwań dotyczących integracji „pogodozależnych” źródeł energii z krajowym systemem elektroenergetycznym. Instalacje fotowoltaiczne chociaż stanowią najważniejszy element zielonej rewolucji, borykają się z fundamentalnymi problemami związanymi z niestabilnością generacji. Magazyny energii stają się nieodzownym elementem systemu, oferując skuteczną odpowiedź na wyzwania wynikające z dynamicznego rozwoju odnawialnych źródeł energii OZE.
Integracja magazynów energii z instalacjami fotowoltaicznymi wymaga rozwiązania szeregu złożonych wyzwań technologicznych i operacyjnych – wskazują eksperci firmy SOLARTECH, lidera krajowego rynku EPC dla odnawialnych źródeł energii.
Sektor farm fotowoltaicznych walczy z kilkoma istotnymi ograniczeniami, które wpływają na ich efektywność i rentowność. Jednym z kluczowych problemów jest konieczność wyłączania instalacji w szczytach produkcji słonecznej, co prowadzi do utraty potencjalnych przychodów dla inwestorów. Dotychczas mechanizm redysponowania był głównie stosowany w okresie letnim, jednak w ciągu ostatnich dwóch lat obserwuje się istotny wzrost częstotliwości redysponowania jednostek wytwórczych OZE również w pozostałych porach roku. Zjawisko to, bezpośrednio wynika z dynamicznego wzrostu zainstalowanej mocy OZE w Polsce.
Istotnym wyzwaniem pozostaje wysoka zmienność generacji energii z systemów fotowoltaicznych, wynikająca z uwarunkowań atmosferycznych. Maksimum mocy generowanej przez instalacje PV przypada najczęściej na przedział czasowy 10:00 –15:00, podczas gdy szczytowe obciążenia sieci obserwowane są zwykle w godzinach porannych i wieczornych.
Magazyny energii – klucz do rentowności i atrakcyjności inwestycyjnej projektów PV
Magazyny energii zwiększają rentowność instalacji PV poprzez uniknięcie strat związanych z przymusowym ograniczaniem generacji. Odpowiednio zaprojektowana instalacja PV z magazynem energii umożliwia także korzystanie z dodatkowych strumieni przychodów niedostępnych wcześniej. Dodatkowo coraz częściej w rozmowach z instytucjami finansującymi wybrzmiewa opinia, iż projekty PV pozbawione magazynów energii tracą na atrakcyjności inwestycyjnej w porównaniu z kompleksowymi rozwiązaniami PV+BESS.
Kluczowa przez cały czas pozostaje optymalizacja wyniku ekonomicznego takiego projektu, co powiązane jest z precyzyjnym doborem wielkości magazynu w stosunku do mocy instalacji PV oraz zaawansowanych strategii zarządzania.
Magazyny energii umożliwiają elastyczne przesuwanie momentu wykorzystania energii, a ich realną przewagą są systemy zarządzania wspierane przez wielowariantowe analizy biznesowe.
Integracja magazynów energii z instalacjami fotowoltaicznymi, to logiczny i oczywisty krok w stronę efektywnego zarządzania wyprodukowaną energią. Mimo, iż koncepcja wydaje się prosta, w praktyce stanowi złożone wyzwanie techniczne, wymagające zaawansowanego projektowania, precyzyjnej synchronizacji i głębokiego zrozumienia charakterystyki obu systemów – mówi Bartłomiej Zysiński, szef Solartech.
Techniczne wyzwania integracji farmy PV + magazyn energii
Jednym z podstawowych wyzwań technicznych jest różnica napięć między elektrownią słoneczną a w tej chwili dostępnymi magazynami energii. Instalacje PV pracują zwykle przy napięciu 800 V po stronie AC, natomiast standardowe przekształtniki dla magazynów energii pracują często przy napięciu 690 V. Ta różnica wymaga zastosowania dodatkowych elementów układu, co zwiększa koszty inwestycji i obniża sprawność całego procesu.
Wykonawcy kompleksowych projektów EPC dla magazynów energii często wskazują na istotny problem braku technicznej kompatybilności komponentów z urządzeniami dostępnymi na rynku, co utrudnia efektywną integrację instalacji fotowoltaicznych z systemami magazynowania energii elektrycznej.
- „Optymalnym rozwiązaniem jest zastosowanie nowoczesnych systemów przekształtnikowych, umożliwiających pracę magazynu energii również w architekturze 800 V AC — tego typu technologie są już dostępne w oferowanych przez Solartech systemach magazynowania energii” - podkreśla Bartłomiej Zysiński, szef Solartech.
Systemowe rozwiązania magazynowania energii są najważniejsze dla stabilności działania zarówno w instalacjach kolokowanych jak i pracujących autonomicznie. Idea zastosowania rozwiązania systemowego opiera się na adekwatnym dobrze komponentów oraz odpowiednim ich zintegrowaniu aby rozwiązanie było kompatybilne. Wychodząc od miejsca przyłączenia, systemowe rozwiązanie, opierać się powinno na wykorzystaniu stacji transformatorowych z wachlarza dostępnego na polskim rynku ze szczególnym uwzględnieniem krajowych producentów i dostawców. Kolejny element to dwukierunkowy przekształtnik, który umożliwia sterowanie i zarządzenie energią z sposób optymalny dla części stałoprądowej z jednoczesnym zapewnieniem jak największej redundancji.
Następny komponent systemowego rozwiązania do magazynowania energii to system baterii oparty na modułach ogniw połączonych w konfiguracji zapewniającej parametry umożliwiające integrację z instalacjami fotowoltaicznymi po stronie niskiego napięcia, minimalizując tym samym konieczność stosowania dodatkowej infrastruktury elektroenergetycznej. Przy tak skomplikowanych układach, gdzie dodatkowo kluczową rolę odgrywa sama integracja komponentów jak również ich konfiguracja, należy zwrócić szczególną uwagę na ryzyka związane z unikaniem odpowiedzialności w przypadku niewłaściwego działania magazynu energii.
To właśnie z tego powodu niezwykle ważne jest, aby podmiot odpowiedzialny za dostawę rozwiązań systemowych, niezależnie od składowych tego układu, był rzetelnym i doświadczonym integratorem gotowym na wzięcie na siebie odpowiedzialności za dostarczony produkt końcowy.
Efektywne zarządzanie hybrydą PV + BESS
Kluczowym wyzwaniem pozostaje optymalizacja strategii operacyjnej magazynu energii z uwzględnieniem profilu generacji z instalacji fotowoltaicznej oraz dynamicznych warunków pracy krajowego systemu elektroenergetycznego.
Powyższe wymaga zaawansowanych algorytmów sterowania, które określają kiedy ładować magazyn energii (typowo w okresach nadprodukcji PV), kiedy rozładowywać i wprowadzać energię do systemu (w okresach wysokiego zapotrzebowania i wysokich cen) oraz jak zapewnić maksymalną żywotność magazynów przy jednoczesnej maksymalizacji przychodów.
Efektywne zarządzanie hybrydową instalacją PV + BESS wymaga zaawansowanego systemu zarządzania energią (EMS). System ten musi realizować szereg funkcji, takich jak predykcja generacji PV na podstawie m.in. prognoz pogody, optymalizacji przepływów energii między PV, magazynem a siecią, zapewnienia usług systemowych dla operatora sieci przesyłowych (OSP) i dystrybucyjnych (OSD) oraz bilansowanie mocy w czasie rzeczywistym. Zaprogramowanie takiego systemu stanowi istotne wyzwanie, wymagające interdyscyplinarnej wiedzy z zakresu energetyki, informatyki, automatyki a także AI.
Magazyny energii oparte na technologii litowo-jonowej podlegają znacznie bardziej rygorystycznym normom bezpieczeństwa przeciwpożarowego niż instalacje PV. Powyższe wymaga zastosowania zaawansowanych systemów detekcji i gaszenia pożarów, zapewnienia odpowiedniej infrastruktury w postaci dróg dojazdowych i odległości od innych obiektów, a także spełnienia wymagań dotyczących konstrukcji kontenerów bateryjnych. Czynniki związane z ryzykiem pożarowym mogą generować społeczne obawy wobec realizacji tego typu inwestycji, mimo iż prawidłowo zaprojektowane, zintegrowane z systemami detekcji i ochrony przeciwpożarowej oraz odpowiednio zarządzane charakteryzują się wysokim poziomem bezpieczeństwa.
- Doświadczenie inżynierskie Solartech pozwala na świadczenie usług projektowych zarówno dla instalacji w mniejszej skali jak i wielkoskalowych projektów PV z magazynami energii, a także magazynów energii pracujących w trybie autonomicznym.
Najlepszym dowodem jest własna instalacja Solartech PV+BESS, której oddanie do eksploatacji zaplanowaliśmy na sierpień 2025 r. – mówi Bartłomiej Zysiński, szef Solartech.
Eksperci Solartech wspierają synergię farm PV i magazynów energii w Polsce
Integracja farm fotowoltaicznych z magazynami energii stanowi technologiczną odpowiedź na wyzwania związane z niestabilną generacją ze źródeł odnawialnych. Mimo licznych wyzwań technicznych, regulacyjnych i operacyjnych, rozwiązania hybrydowe (PV+BESS), oferują znaczące korzyści zarówno dla inwestorów, jak i dla krajowego systemu elektroenergetycznego.
Kluczem do sukcesu takich projektów jest kompleksowe podejście, uwzględniające aspekty techniczne, ekonomiczne i formalno-prawne a także zapewnienie odpowiednich kompetencji kadrowych, szczególnie w obszarze zaawansowanych systemów zarządzania energią.
Taką odpowiedź zapewnia zespół SOLARTECH, jeden z wiodących wykonawców EPC w segmencie farm fotowoltaicznych i magazynów energii. Dalszy rozwój tych technologii oraz odpowiednie dostosowanie ram regulacyjnych będą miały najważniejsze znaczenie dla przyspieszenia transformacji energetycznej w kierunku bardziej zrównoważonego i niezawodnego systemu elektroenergetycznego.
