Dlaczego fotowoltaika się wyłącza? Problemy instalacji w Polsce

Instalacje fotowoltaiczne działają najlepiej przez kilka godzin w ciągu doby. W zależności od lokalizacji elektrowni słonecznej i pory roku szczytowa produkcja przypada w różnych godzinach, lecz uogólniając, można przyjąć tu czas od godz. 11:00 do godz. 16:00. Problem polega na tym, że w tym czasie wielu z nas znajduje się poza domem, co wiąże się z niewielką autokonsumpcja produkowanej energii.

W miejscach, gdzie zainstalowanych jest wiele instalacji fotowoltaicznych, można często spotkać się z sytuacją, gdzie instalacje fotowoltaiczne nie generują energii elektrycznej. Zjawisko to nasila się właśnie w godzinach szczytowej produkcji.

Jest to skutek podwyższonego napięcia w sieci elektroenergetycznej. Falowniki mają zabezpieczenie, które uniemożliwia generowanie nadmiaru energii elektrycznej. Praca instalacji fotowoltaicznej przyłączonej do sieci jest bezpośrednio zależna od wartości napięcia na poszczególnych fazach.

Liczba instalacji fotowoltaicznych rosła w ostatnich latach w naszym kraju lawinowo. Znacznie wolniej przystępujemy do działań związanych z modernizacją sieci elektroenergetycznych. Z tego względu przy korzystnych warunkach pogodowych nadmierna generacja powoduje wzrost wartości napięcia elektrycznego w sieci.

Gdy średnia wartość napięcia w sieci osiągnie 253 V, falownik wyłączy się po dziesięciu minutach. Jeśli zaś napięcie przekroczy 264 V, falownik wyłącza się momentalnie. Wystarczy, że napięcie jest zbyt wysokie na jednej z trzech faz.

W marcu 2023 r. URE przygotowało publikację na temat problemów z wyłączającą się fotowoltaiką w Polsce. Autorzy zwracają w nim uwagę na potencjalne przyczyny występowania problemów z niedziałającymi instalacjami fotowoltaicznymi. Według URE instalacja fotowoltaiczna nie będzie działać poprawnie, w przypadku wystąpienia jednego lub kilku spośród poniższych warunków:

• dużej ilości i dużej łącznej mocy mikroinstalacji na obszarze zasilanym z jednej stacji transformatorowej,
• dużej odległości mikroinstalacji od stacji zasilającej SN/nN,
• dużej impedancji linii (małe przekroje przewodów, długie odcinki obwodów),
• niewielkiego zapotrzebowania na energię w okresach największej zdolności wytwórczej (godziny największego nasłonecznienia),
• rozbudowie istniejącej mikroinstalacji przez właściciela bez poinformowania operatora systemu dystrybucyjnego (OSD).

W zależności od sytuacji, która dotknęła danego prosumenta, możliwe jest ograniczenie skutków wyłączającej się fotowoltaiki. Nie zawsze jest to jednak tanie, czasem może być nawet nieopłacalne. Najskuteczniejszym sposobem na walkę z wyłączającą się fotowoltaiką jest bowiem inwestycja w magazyn energii. Może być on ładowany w czasie, gdy instalacja generuje więcej energii, niż zużywa się jej w domu, a rozładowywany w czasie, gdy Słońce nie świeci dostatecznie mocno.

Jeśli jednak inwestycja w magazyn energii jest zbyt dużym przedsięwzięciem, należy rozważyć zmianę nawyków w życiu codziennym. Dobrze jest tak planować pracę urządzeń, by działały one wtedy, gdy generowana jest największa ilość energii elektrycznej. Jeśli jest to możliwe, warto więc zaplanować takie czynności jak prasowanie, pranie, gotowanie obiadu w godzinach wysokiej generacji energii z fotowoltaiki. Pozwoli to na ograniczenie ilości energii oddawanej do sieci, a co za tym idzie, zwiększy napięcie w mniejszym stopniu.

Jeśli napięcie jest zbyt wysokie tylko na jednej fazie, można rozważyć też doraźne rozwiązanie, które może wydawać się nieoczywiste. Czasem wystarczy uruchomić dodatkowe obciążenie na danej fazie, by zredukować wartość napięcia. Mowa tu o załączaniu sprzętów o wysokiej mocy, takich jak na przykład grzałki. Do tego celu idealnie nada się bojler elektryczny.

Należy jednak pamiętać, że aby całkowicie rozwiązać problem wyłączającej się instalacji fotowoltaicznej, konieczne są działania systemowe. Za wartość napięcia w sieci odpowiada operator sieci dystrybucyjnej, który po otrzymaniu zgłoszenia na temat jego nieprawidłowej wartości, powinien rozważyć jego obniżenie.

Działanie doraźne nie zawsze będzie skuteczne. Część odbiorców może skarżyć się na zbyt niskie napięcie, podczas gdy ci, którzy znajdują się na końcu obwodu, nadal mogą narzekać na zbyt wysokie wartości napięcia, szczególnie wówczas, gdy wokół nich pracuje wiele instalacji fotowoltaicznych. Docelowo OSD powinien więc zaplanować też czynności modernizacyjne, związane z przebudową sieci.

Jeśli chodzi o działania, które można podjąć, mowa tu m.in. o montażu transformatorów większej mocy, wymianie przewodów na takie, których przekrój jest większy, skracaniu pętli obwodów w sieciach niskiego napięcia, budowie magazynów energii, zapewnieniu możliwości sterowania pracą instalacji fotowoltaicznych czy też o montażu urządzeń kompensujących.