Fotowoltaika nie działa? Eksperci tłumaczą, dlaczego

Gwałtowny przyrost mocy zainstalowanej w instalacjach fotowoltaicznych w Polsce nie szedł w parze z odpowiednim rozwojem sieci dystrybucyjnych. Efektem takich nieskoordynowanych działań są regularnie występujące problemy z działaniem instalacji fotowoltaicznych w określonych regionach. Urząd Regulacji Energetyki jest świadomy problemów i przygotowali publikację, w której wyjaśniają, dlaczego instalacja fotowoltaiczna się wyłącza.

Instalacja fotowoltaiczna, która jest przyłączona do sieci elektroenergetycznej i nie posiada magazynu energii, wbrew pozorom nie daje niezależności energetycznej. Do jej działania konieczne jest dostarczenie z zewnątrz zasilania o odpowiednich parametrach. Mowa tu m.in. o odpowiedniej wartości napięcia w sieci.

"Gwałtowny przyrost instalacji przydomowych spowodował, że to nie prosument oraz możliwości wytwórcze jego mikroinstalacji decydują o tym, ile energii elektrycznej oraz w jakim okresie doby zdoła wytworzyć (jak by można zakładać w idealnym stanie rzeczy), a zapotrzebowanie (popyt) na energię w poszczególnych godzinach doby kształtowane przez lokalną społeczność odbiorców (w tym również przez samych prosumentów), wynikające m.in. z nawyków, rodzajów i liczby posiadanych urządzeń elektrycznych, trybu życia" - czytamy w opracowaniu przegotowanym przez Jolantę Skrago i Piotra Furdzika.

Instalacja fotowoltaiczna wyłącza się z powodu zbyt wysokiego napięcia w sieci. Taki stan występuje zazwyczaj wtedy, gdy na danym odcinku znajduje się względnie dużo instalacji fotowoltaicznych. W godzinach maksymalnego nasłonecznienia, czyli w okolicach południa, pracują one z maksymalną wydajnością. Jednocześnie często zdarza się tak, że w tym czasie budynki zużywają niewielką ilość energii elektrycznej, przez co jest ona oddawana do sieci, co powoduje wzrosty napięcia, co z kolei powoduje przerwy w działaniu mikroinstalacji.

Wynika to z faktu konieczności zabezpieczenia sieci przed niekontrolowanym wzrostem napięcia. Standardowo falowniki wyłączają się, gdy średnia wartość napięcia w sieci w ostatnich 10 minutach wynosi więcej niż 253 V. Kiedy napięcie przekroczy 264 V, falownik wyłącza się natychmiastowo.

Autorzy artykułu zwracają uwagę na fakt, że wiele mikroinstalacji fotowoltaicznych powstaje w miejscach, w których nie zapewniono odpowiednich warunków technicznych, a co za tym idzie - fotowoltaika w ogóle nie powinna być tam montowana. Infrastruktura sieciowa, która przewidziana była tylko do dostarczania, a nie do odbierania energii elektrycznej pochodzącej z rozproszonych źródeł, często nie jest w stanie zrealizować tej funkcji.

URE definiuje kilka powodów, przez które instalacje fotowoltaiczne mogą nie działać poprawnie. Zdarza się to w przypadku występowania 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).

Istnieje kilka opcji zapobiegania wyłączaniu się instalacji fotowoltaicznej ze względu na zbyt wysokie napięci. Najskuteczniejszą jest instalacja magazynu energii. Rozwiązanie to może być jednak na tyle kosztowne, że niewiele osób się na nie zdecyduje.

Inna proponowana solucja zakłada zmianę naszych codziennych nawyków, tj. zwiększenie zużycia energii elektrycznej w czasie, gdy występuje największa produkcja z fotowoltaiki.

W kontekście wyłączania się instalacji korzystne jest skupianie się na tym, by w godzinach szczytowej produkcji zużywać jak najwięcej energii, np. przez odpowiednie planowanie prania, gotowania obiadów, prasowania czy ładowania samochodu elektrycznego. Czasem, gdy napięcie jest zbyt wysokie tylko na jednej z trzech faz, warto rozważyć dołączenie do sieci dodatkowego obciążenia, które napięcie to zredukuje. Mowa tu na przykład o podłączeniu bojlera.

Jednak do całkowitego wyeliminowania problemu z wyłączającą się fotowoltaiką konieczna jest pomoc z zewnątrz. Jeśli napięcie w sieci jest zbyt wysokie, należy zgłosić to do operatora sieci dystrybucyjnej. Powinien on liczyć się z potrzebami odbiorców i prędzej czy później zrealizować modernizację sieci elektroenergetycznej w danym regionie.

Możliwe do podjęcia działania to m.in. montaż transformatorów o większej mocy, wymiana przewodów na przewody o większych przekrojach, skracanie pętli obwodów w sieci niskiego napięcia, budowa magazynów energii, zapewnienie możliwości sterowania pracą instalacji PV czy też montaż urządzeń kompensujących.

Oprócz tego OSD może stosować rozwiązania doraźne, które mogą pomóc chwilowo. Mieszkańcy regionów, w których problemy z fotowoltaiką pojawiają się notorycznie, często proszą o obniżenie napięcia na zaciskach transformatora. To działanie nie zawsze przynosi jednak pożądane skutki. Część odbiorców może skarżyć się na zbyt niskie napięcie, podczas gdy ci, którzy znajdują się na końcu obwodu, mogą je mieć zbyt wysokie, szczególnie gdy wokół nich znajduje się wiele działających instalacji fotowoltaicznych.