Do społeczeństwa dociera coraz więcej informacji na temat energetyki, cen prądu, atomu i innych sfer dotyczących gospodarki energetycznej, których natężenie może przysłowiowemu Kowalskiemu skutecznie zaciemniać działania rynku energii jako całości. Jest to zjawisko o tyle negatywne, że rynek ten pozostaje kluczowy dla bezpieczeństwa energetycznego wszystkich Polaków i użytkowników urządzeń elektrycznych. W tym artykule postaram się w przystępny sposób opisać problemy, z którymi styka się dzisiejsza energetyka zawodowa i wskazać drogę, która, moim zdaniem, wyprowadzi nas ze wspomnianego chaosu informacyjnego.
Zasady działania rynku energii
Dla nas -korzystających z energii elektrycznej – najważniejsze jest, aby wtykając wtyczkę w kontakt uruchomić urządzenie elektryczne jakiego w danej chwili potrzebujemy. Od kilku pokoleń żyjemy już w takiej synergii z wszechobecną elektroniką, że prąd w gniazdku jest zawsze dostępny. Nie zastanawiamy się, w jaki sposób jest on wytworzony i jak doprowadzony do naszego domu. Tę kwestię warto jednak zgłębić nieco bardziej.
Najpierw należy podzielić cały rynek energii na trzy podstawowe elementy:
- wytwarzanie;
- przesył;
- dystrybucję.
Wytwarzanie energii
Energia elektryczna wytwarzana jest przez elektrownie konwencjonalne i szeroko pojęte OZE. Jest to rozróżnienie o tyle ważne, że w dyskusji publicznej brakuje informacji o tym, że elektrownie konwencjonalne (węglowe, gazowe, wodne ) są w pełni przewidywalne i centralnie sterowalne. To one gwarantują dostarczenie odpowiedniej ilości mocy do sieci przesyłowych i tym samym zapewniają państwu bezpieczeństwo energetyczne. Oczywiście także elektrownia jądrowa (nazwa atomowa jest mniej pozytywnie odbierana przez społeczeństwo) jest w pełni sterowalna i również może być gwarantem zbilansowania energii elektrycznej pochodzącej z OZE.
Przesył i dystrybucja
Sieci przesyłowe i dystrybucyjne to pewnego rodzaju naczynie zamknięte, które pomieści określona z góry moc energii wprowadzonej do niego w tym samym czasie. To ważne zwłaszcza z punktu widzenia OZE, gdyż farmy fotowoltaiczne i wiatrowe produkują i dostarczają energię elektryczną tylko w okresach występowania korzystnego wiatru i energii słonecznej. OZE są więc bardzo wrażliwe na warunki pogodowe i całkowicie nieprzewidywalne w obecnym systemie energetycznym. Dla naszego bezpieczeństwa PSE oraz zakłady dystrybucji muszą utrzymywać moc przesyłu gwarantujące nam bezpieczeństwo energetyczne. W czym więc jest problem? Leży on w strukturze generacji energii w stosunku do możliwości utrzymania odpowiedniego napięcia w sieci.
Otóż, w okresie kiedy fotowoltaika bądź elektrownie wiatrowe zaczynają generować prąd i oddawać ją do sieci, PSE wydaje polecenie zmniejszenia generacji energii przez elektrownie konwencjonalne. Musi zwyczajnie zrobić miejsce w systemie dla energii generowanej ze źródeł odnawialnych. Nie może jednak zejść do poziomów poniżej wartości krytycznych, gdyż zagrażałoby to całej strukturze przesyłu. Wartości produkcji prądu elektrycznego generowane przez fotowoltaikę w godzinach szczytowych, które nie mogą być zbilansowane poprzez energetykę zawodową (tzn. odebrane przez sieci przesyłowe w sposób neutralny dla sieci), powodują zwiększenie napięcia na odcinku sieci, w której dochodzi do zbyt dużej generacji energii. Skutkiem tego są awarie sieci dystrybucyjnej, wyłączanie się inwerterów, a także zwiększone rachunki za energię elektryczną. Należy podkreślić, że im większe napięcie na sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia, tym większe jest zużycie prądu przez konsumentów. Wynika to wprost z wzoru, który określa stosunek napięcia do oporu urządzeń elektrycznych w naszych domach.
Problematyczne OZE
Kolejnym problemem jest czas reakcji całego systemu na warunki pogodowe, które determinują ilość energii elektrycznej dostarczanej do sieci. Braki energii należy szybko uzupełnić, a to stanowi problem, gdyż ponowne podniesienie mocy przez elektrownie konwencjonalne wymaga czasu, a on jest tu kluczowy. Wobec powyższego dokonywane są ad hoc awaryjne zakupy energii elektrycznej u naszych sąsiadów. Jak wiemy, kiedyjest potrzeba, to cena reaguje bardzo szybko, tak więc aby uzupełnić braki kupujemy energię elektryczną po wysokich cenach .
Taka sytuacja występuje zwłaszcza wieczorem, gdy zapotrzebowanie na energię elektryczna jest największe i dodatkowo szybko postępuje, a fotowoltaika ze względów naturalnych już kończy swoją pracę. W tym okresie następuje błyskawiczny spadek napięcia na sieci z jednoczesnym wzrostem zapotrzebowania. Dla ratowania systemu uruchamiane są DSR-y (Demand Side Rerponce) oraz dokonywane są zakupy interwencyjne. Jednak jest to rozwiązanie bardzo drogie dla systemu i bezpośrednio odbija się na cenie energii.
Ponieważ wykorzystaliśmy już możliwości absorpcji energii elektrycznej pochodzącej z OZE w sposób regulowany w naszych sieciach dystrybucyjnych, spółki dystrybucyjne musiały zaprzestać wydawania warunków przyłączeniowych i przygotować rynek oraz sieci dystrybucyjne do dalszego rozwoju. Musimy pamiętać, że każda, nawet mała instalacja PV ma wpływ na otoczenie sieciowe u nas i u naszych sąsiadów. Spółki dystrybucyjne obligatoryjnie przyłączają instalacje prosumenckie i nie mają wpływu jak one działają. Tysiąc instalacji 10 kW (to przecież małe instalacje) to ekwiwalent jednej instalacji 1MW, która wymaga wydania wniosków o warunki przyłączeniowe, gdyż ma bardzo duży wpływ na przepływy pomiędzy sieciami niskiego a średniego napięcia. W Polsce mamy ponad jeden milion instalacji prosumenckich o mocy ponad 7 GW. Są to wszystko małe elektrownie pozostawione de facto bez żadnej kontroli, które jednakże energetyka zawodowa musi zbilansować w sieci przesyłowej i dystrybucyjnej.
Sposób na regulację systemu
Przyjęty kierunek rozwoju energetyki w kierunku odnawialnych źródeł energii wymusza na Krajowym Systemie Energetycznym zmiany. Energetyka fotowoltaiczna stała się w pewien sposób ofiarą swojego sukcesu i nadszedł czas w którym wszyscy powinni siąść do stołu negocjacyjnego, a nie obwiniać siebie nawzajem, że nie otrzymują warunków przyłączeniowych. Inwestorzy, budując elektrownie fotowoltaiczne, powinni brać pod uwagę nie tylko na rachunek ekonomiczny oparty na kosztach inwestycyjnych (to stanowczo zbyt uproszczone spojrzenie), ale także zastanowić się jak ich inwestycja wpłynie na cały system energetyczny. Bardzo dobrym rozwiązaniem jest określenie i wprowadzenie elastyczności sieci, czyli usługi, która przesunęłaby generację energii elektrycznej z godzin szczytowych na godziny największego zapotrzebowania. Obligatoryjne zmniejszenie mocy o 20-30 % w godzinach szczytowych w stosunku do wydanych warunków przyłączeniowych umożliwi generację w tych samym czasie kolejnym źródłom energii, a tym samym rozwiąże problem z wydawanymi warunkami przyłączeniowymi. Energię nie oddaną do sieci należy zmagazynować a następnie oddać w chwili jej największego zapotrzebowania (tj. w godzinach od 18 do 22). Wszystkie te działania istotnie poprawiłyby sprawność i działanie całego systemu energetycznego.
Co z prosumentami?
Nie można jednak zapominać o instalacjach prosumenckich, a pamiętajmy, że jest ich ponad jeden milion, o łącznej mocy 7 GW. Takie instalacje wymagają wprowadzenia systemów zarządzania energią, która maksymalizowałaby autokonsumpcję z własnego źródła energii. Po pierwsze zmniejszy to koszty, gdyż zmniejszy pobór energii elektrycznej (zaoszczędzimy na opłatach dystrybucyjnych). Po drugie umożliwi nam w okresie zimowym zakup tańszej energii w nocy i wykorzystanie jej w dzień, kiedy energia elektryczna jest najdroższa. Zimą nasza instalacja nie generuje wystarczającej energii elektrycznej dla naszych potrzeb, ale jeżeli będziemy mogli zakupić ją taniej i wykorzystać na własne potrzeby to realnie ograniczymy nasze koszty energii. Ponadto, odpowiednim zarządzaniem jesteśmy wstanie zbudować depozyt prosumencki, który pokryje nasze koszty energii w okresie zimowym. Nie możemy opierać się tylko na wysokiej cenie odkupu energii, gdyż nie mamy narzędzi, aby ją zmieniać, jednakże mamy wpływ na koszt energii z naszej własnej instalacji, gdyż jest określona wydanymi przez nas środkami, a więc najtańsza. Należy przeanalizować nasze przepływy energii elektrycznej u operatora i określić rzeczywisty pobór energii elektrycznej, gdyż to on jest determinantem naszych kosztów.
Co równie istotne, ze względu na koszty systemów zarządzania energii niezbędny jest dalszy rozwój wsparcia budżetowego jak również zintensyfikowania kampanii informacyjnej na ten temat w społeczeństwie, bowiem dalej odbija się agresywna kampania informacyjna z przełomu roku 2021/2022 mówiąca, że rozliczenia w fomie net billingu jest czymś szkodliwym i niekorzystnym. Obserwowane przeze mnie ostatnie nieśmiałe kampanie reklamowe odnoszą się do ceny odkupu, lecz, jak pokazuje rynek, wyjątkowo wysoka cena z września tego roku to okoliczność, na której raczej nie powinniśmy opierać swojej inwestycji.
Wnioski
Realne zwiększenie autokonsumpcji przez prosumentów do 50-60% to nie tylko opłacalność i ograniczenie kosztów energii dla użytkownika, ale także wymierny wpływ na sieci przesyłowe i uwolnienie mocy przyłączeniowej w sieci dystrybucyjnej i przesyłowej.
Kończąc ten artykuł, pragnę zachęcić firmy z sektora OZE do w pełni odpowiedzialnego realizowania swoich inwestycji i dostrzeżenia, że instalacje PV mają istotny wpływ na sektor energetyczny nie tylko jako źródło tańszej i odnawialnej energii elektrycznej, ale również tego, że jej wprowadzenie wymaga pracy całego sektora energetycznego odpowiedzialnego za bezpieczeństwo dostaw tej wyprodukowanej energii do odbiorcy końcowego.
Arkadiusz Musielewicz
dyrektor ds. Innowacyjności i Inwestycji, współzałożyciel i partner Ecological Projects Poland Sp. z o.o.
