Dlaczego fotowoltaika się wyłącza? To najczęstsze przyczyny

Fotowoltaika w Polsce w ostatnich latach rozwija się bardzo szybko. Zgodnie z danymi udostępnionymi przez Agencję Rynku Energii, od lutego 2021 roku do lutego 2022 roku, łączna moc zainstalowana w fotowoltaice wzrosła ponad dwukrotnie. Tak dynamiczny wzrost nie mógł nie odbić się na infrastrukturze. Skutki popularności odnawialnych źródeł energii odczuwają już prosumenci.

Instalacja fotowoltaiczna wyłącza się, gdy napięcie elektryczne w sieci wzrasta powyżej pewnego poziomu. Zgodnie z obowiązującymi normami, podstawowym napięciem w sieci jednofazowej jest 230 V z dopuszczalnym odchyleniem na poziomie 10 proc. Oznacza to, że akceptowalne jest napięcie między 207 V a 253 V.

Jeśli średnia wartość napięcia utrzymuje się na poziomie powyżej 253 V przez więcej niż 10 minut, falownik musi się wyłączyć. Z kolei gdy napięcie przekroczy wartość 264 V, falownik wyłącza się natychmiast. Jest to zabezpieczenie przed skutkami pracy urządzeń zasilanych zbyt wysokim napięciem.

W związku z tym, że polska infrastruktura związana z sieciami energetycznymi nie jest modernizowana tak szybko, jak szybko rozwijane są odnawialne źródła energii, coraz częściej słyszymy o problemach z działaniem instalacji fotowoltaicznych.

Na wykresach widać przykładową pracę instalacji fotowoltaicznej w momencie, gdy napięcie w sieci jest zbyt wysokie. Falownik wyłącza się w godzinach największego nasłonecznienia, czyli wówczas, gdy fotowoltaika może wygenerować największe zyski dla inwestorów. Tego typu sytuacje obserwowaliśmy już w marcu, kiedy niska temperatura spotkała się ze słoneczną pogodą - moduły fotowoltaiczne tracą wydajność wraz ze wzrostem temperatury.

Nie wiadomo, jak sytuacja będzie wyglądać latem. Z jednej strony trzeba powiedzieć wprost, że rozgrzane panele pracują z mniejszą wydajnością, przez co będą produkować mniej energii elektrycznej. Ponadto lato to czas, gdy chętnie korzystamy z klimatyzatorów, więc szczególnie w godzinach południowych, można liczyć na wysoki poziom autokonsumpcji wyprodukowanej energii, co zniweluje wzrosty napięcia w sieci.

Z drugiej strony, w przypadku domów jednorodzinnych, szczególnie tych starszych, klimatyzacja wcale nie jest standardem. Ponadto latem nie korzystamy już z ogrzewania, więc spadnie zużycie związane m.in. z działaniem pomp ciepła. Jeśli wziąć pod uwagę także to, że w wakacje częściej nie ma nas w domu, przez co zużycie energii spada do minimum, można spodziewać się, że na wielu terenach instalacje znów przestaną pracować, co sprawi, że czas zwrotu inwestycji wyraźnie się wydłuży.

Trudno wskazać złoty sposób, który pozwoli uniknąć problemów związanych z wyłączającą się instalacją fotowoltaiczną. Problem leży głównie po stronie infrastruktury, ale każdy prosument może dołożyć swoją cegiełkę do poprawy sytuacji.

Pierwszym i najłatwiejszym sposobem jest optymalizacja zużycia energii elektrycznej w określonym czasie tak, aby zużywać ją na bieżąco. Jest to trudne zadanie, ale możliwe do rozwiązania względnie niskim kosztem. Chodzi tu o takie praktyki jak np. załączanie bojlera czy płyty indukcyjnej w godzinach najwyższych uzysków z instalacji elektrycznej. Dzięki temu nadmiar energii nie będzie oddawany do sieci.

Kolejny ze sposobów to coś, co w swoim założeniu może wydawać się bezsensowne, ale chodzi tu o załączanie dodatkowego odbiornika, na przykład grzałki, co pozwoli obniżyć napięcie w sieci, jednocześnie dając możliwość ponownego uruchomienia się instalacji fotowoltaicznej.

Trzeci i najtrudniejszy do wdrożenia sposób to inwestycja w magazyn energii. Jest to rozwiązanie o tyle nieprzyjazne, że odpowiednie akumulatory są drogie, a ponadto mało kto decydował się na zakup droższego falownika obsługującego magazyny energii, przez co koszt przyłączenia go może wyraźnie wzrosnąć.

Główną przyczyną wyłączających się instalacji fotowoltaicznych są jednak problemy związane z infrastrukturą. Sieci energetyczne nie są właściwie modernizowane, przez co nie nadążają za dynamicznym rozwojem OZE.

Najprostszym sposobem na rozwiązanie problemów z wyłączającą się fotowoltaiką jest choćby modernizacja stacji transformatorowych. Zainstalowanie transformatorów o większej mocy z możliwością zdalnej zmiany wysokości napięcia mogłoby pozwolić na odpowiednio szybkie reagowanie na wzrost napięcia w sieci.

Krokiem w kierunku lepszego zarządzania siecią energetyczną jest inwestycja w inteligentne liczniki energii elektrycznej. Bieżący odczyt zużycia prądu w danym rejonie może pozwolić na lepsze planowanie dostaw energii z uwzględnieniem rozproszonej generacji z OZE.

Szansą na unormowanie sytuacji w sieciach energetycznych może być też wodór. Marcin Michalski z Politechniki Wrocławskiej uważa, że może być on większą szansą na rozwiązanie problemów z wyłączającą się fotowoltaiką, niż ma to miejsce w przypadku bateryjnych magazynów energii. Jednak trzeba pamiętać, że magazynowanie energii w postaci wodoru to rozwiązanie, które będzie przeznaczone raczej dla klastrów energetycznych, a nie dla pojedynczych odbiorców.

Poszukiwanie rozwiązań związanych z modernizacją infrastruktury trwa już od jakiegoś czasu. Inwestycje w sieci wciąż są realizowane, jednak wydaje się, że potrzeba jeszcze wiele czasu na osiągnięcie odpowiedniego poziomu, jeśli chodzi o stan sieci.

Karol Kołtowski, dziennikarz Gadżetomanii