W połowie 2023 roku w Polsce było już niemal 1,3 mln prosumenckich instalacji fotowoltaicznych. Szacuje się, że po uruchomieniu kolejnych dotacji w ramach programu „Mój prąd” liczba ta wzrośnie o 106 tys. To dobre wieści, ale… Zbyt duża produkcja taniego prądu ze słońca może prowadzić do ujemnych cen energii elektrycznej. Nie jest to korzystne zwłaszcza dla inwestorów kalkulujących zwrot inwestycji PV. Z czego wynikają skoki cen energii elektrycznej? Co to jest krzywa kaczki? Co warto wiedzieć, inwestując w instalacje fotowoltaiczne?
Instalacje fotowoltaiczne produkują tani prąd ze słońca w ciągu dnia, gdy popyt na niego jest niewielki. Wzrasta on po zachodzie słońca, ale wtedy panele fotowoltaiczne nie przetwarzają już energii słonecznej w elektryczną. Konieczne jest więc korzystanie z prądu z innych źródeł, np. konwencjonalnych elektrowni węglowych. Naprodukcja prądu ze słońca w ciągu dnia, przy jednocześnie małym popycie, może prowadzić do poważnych skoków cen energii elektrycznej.
Tak było m.in. 8 października br., gdy odnawialne źródła energii (turbiny wiatrowe i panele słoneczne) były w stanie pokryć 107 proc. zapotrzebowania krajowych odbiorców na prąd. Przez małe zużycie prądu w tamtym momencie ograniczono jego produkcję z instalacji PV i przez pięć godzin odnotowano ujemne ceny prądu. Nadwyżki energii eksportowano natomiast do Niemiec. Podobnych sytuacji można spodziewać się w najbliższym czasie coraz częściej.
Co to jest krzywa kaczki?
Opisany wyżej przykład braku czasowej równowagi między zapotrzebowaniem na prąd a jego produkcją z zielonych źródeł przedstawia graficznie tzw. krzywa kaczki. Termin ten odnosi się do kształtu wykresu produkcji energii na skalę przemysłową. Po raz pierwszy użyty został w 2012 roku przez Karen Edson z CAISO (ang. California Independent System Operator), czyli Kalifornijskiego Niezależnego Operatora Systemu. Krzywa kaczki, czy też kacza krzywa (ang. duck curve), to jedno z największych wyzwań współczesnej fotowoltaiki.
W Kalifornii, gdzie po raz pierwszy opisano to zjawisko, konwencjonalnym źródłem prądu są elektrownie gazowe. W tym mocno nasłonecznionym przez cały rok regionie trzeba mocno redukować produkcję prądu z gazu w ciągu dnia. Potrzebne jest bowiem wtedy w systemie miejsce na prąd ze słońca. Sytuacja zmienia się po południu, gdy produkcja prądu z fotowoltaiki gwałtownie spada i konieczne jest sięgnięcie po prąd z produkcji konwencjonalnej. Co ciekawe, Kalifornia produkuje już tak dużo taniego prądu ze słońca, że jeszcze gwałtowniej trzeba redukować produkcję prądu z gazu. Wykresy ukazujące to zjawisko zamiast krzywą kaczki coraz częściej określane są więc mianem wykresu kanionu .
Krzywa kaczki – jak jest w Polsce?
Również w Polsce produkcja prądu z OZE, w tym z instalacji fotowoltaicznych, jest coraz większa. Nasz system energetyczny opiera się jednak przede wszystkim nie o elektrownie gazowe, jak na zachodnim wybrzeżu USA, a węglowe (na węgiel brunatny i kamienny). W Kalifornii po zachodzie słońca po prostu uruchamia się produkcję prądu z gazu. Gdy zaczynają działać panele fotowoltaiczne wyłącza się ją. W Polsce natomiast niemożliwe jest czasowe wyłączenie elektrowni węglowych. Jedyne, co można zrobić, to w ciągu dnia obniżyć poziom ich produkcji do minimum technicznego.
Jakie są skutki krzywej kaczki?
Problemów, których może przysporzyć nadprodukcja energii elektrycznej z fotowoltaiki w ciągu dnia jest kilka. Głównym jest możliwość przeciążenia sieci energetycznej z powodu występowania zbyt dużych napięć. To z kolei może skutkować uszkodzeniami urządzeń przesyłowych, ale też odbiorników po stronie prosumenta – właściciela instalacji fotowoltaicznej. Dlatego sieci energetyczne coraz częściej decydują się na czasowe odłączanie części instalacji fotowoltaicznych.
Zbyt duża produkcja prądu z fotowoltaiki nie jest korzystna także dla firm, instytucji czy osób prywatnych, które zainwestowały w instalacje PV. Dlaczego? Przede wszystkim cena prądu w szczycie produkcji jest najniższa. Odczują to najmocniej prosumenci, którzy będą od lipca 2024 r. rozliczać się na podstawie taryfy dynamicznej, gdzie ceny będą wyliczane co 15 minut. Nadwyżki prądu z fotowoltaiki, które sięgają zwykle nawet 70-80 proc., będą oni sprzedawać przy małym popycie na prąd do sieci niemal za bezcen. Trzeba też pamiętać, że nadprodukcja prądu z paneli fotowoltaicznych przy jednocześnie małym popycie na niego może prowadzić do potencjalnego odłączenia niewielkiej elektrowni fotowoltaicznej inwestora od sieci dystrybutora.
Jak się chronić przed ujemnymi cenami prądu i krzywą kaczki?
Okresowe odłączenia instalacji fotowoltaicznej od sieci energetycznej nie wpływają w dużym stopniu na opłacalność inwestycji, gdy bierze się pod uwagę okres całego projektu. Mimo to warto jednak zabezpieczyć się przed sprzedażą prądu z naszej instalacji w bardzo niskich cenach. Co można zrobić? W przypadku istniejących już instalacji fotowoltaicznych o mocy 1-2 MWh rozwiązaniem, choć bardzo kosztownym, mogą być magazyny energii. Pozwalają one na gromadzenie nadwyżek energii wyprodukowanej w ciągu dnia i wykorzystanie jej wieczorem lub w nocy.
Na etapie planowania inwestycji najlepiej skupić się jednak na rozsądnym i przemyślanym zaprojektowaniu instalacji fotowoltaicznej. Maksymalna autokonsumpcja prądu, zamiast odsyłania go do sieci, to najlepszy sposób, aby uniknąć efektu krzywej kaczki. Warto takie zadanie zlecić specjalistom, np. z Eko Broker, którzy wykonują analizy opłacalności inwestycji w OZE. Wymodelują oni instalacje fotowoltaiczne z profilem produkcji prądu dopasowanym do profilu jego zużycia. Wskażą też, w jakim miejscu i w jakiej pozycji najlepiej ustawić panele fotowoltaiczne, aby zmniejszyć produkcję w okolicach południa, a zwiększyć przy wschodzie i zachodzie słońca. Dobiorą też sprzęt, który będzie wykazywał się optymalną wydajnością dla Twojej inwestycji PV.
Szukasz najlepszej dla Twojej firmy czy instytucji, najbardziej opłacalnej i skrojonej na miarę instalacji fotowoltaicznej?