Projekt iDistributedPV: Jak optymalnie wykorzystać energetykę rozproszoną?
Fotowoltaika jest jednym z najszybciej rozwijających się sektorów odnawialnych źródeł energii w Polsce i na świecie. Moc zainstalowana w instalacjach fotowoltaicznych w Polsce na początku 2020 r. przekroczyła 1,299 GW. Dynamicznie rośnie liczba prosumentów, którzy wytwarzają i zużywają energię za pośrednictwem systemów fotowoltaicznych, co przynosi korzyści ekonomiczne, energetyczne i środowiskowe dla całego społeczeństwa – pisz dr Hanna Bartoszewicz-Burczy z Instytutu Energetyki.
Instytut Energetyki, Enea Operator z Polski oraz 10 partnerów z krajów Unii Europejskiej, wspólnie uczestniczą w projekcie pod nazwą „Fotowoltaika w sieci dystrybucyjnej: zintegrowane, inteligentne rozwiązania w rozproszonym wytwarzaniu energii działające w oparciu o fotowoltaikę, urządzenia do magazynowania energii i efektywne zarządzanie popytem” – iDistributedPV (Solar PV on the Distribution Grid: Smart Integrated Solutions of Distributed Generation based on Solar PV, Energy Storage Devices and Active Demand Management).
Projekt iDistributedPV jest realizowany w Programie Horyzont 2020. Celem jest opracowanie innowacyjnych rozwiązań dla wdrożenia rozproszonego wytwarzania energii w systemach elektroenergetycznych, szybkiego rozwoju fotowoltaiki, w powiązaniu z zastosowaniem urządzeń do magazynowania energii i efektywnego zarządzania popytem.
W ramach realizacji projektu przeanalizowane zostały bariery regulacyjne, administracyjne, ekonomiczne i techniczne, spowalniające rozwój fotowoltaiki w 14 krajach Unii Europejskiej.
Kompleksowo przedstawiono kryteria wsparcia dla fotowoltaiki oraz aspekty techniczne i ekonomiczne w zakresie wymagań dotyczących sprzętu i komponentów dla mikro-instalacji. Analizie poddano kwestie ekonomiczne w tym: koszty rozwiązań i korzyści wynikające z zastosowania różnych technologii, zarówno na poziomie prosumenta, jak i całego systemu elektroenergetycznego. W
ażne są również aspekty prawne: ramy regulacyjne w celu opracowania wdrażania rozproszonej energii słonecznej PV na szeroką skalę oraz polityczne – polityka energetyczna i ochrony środowiska, ograniczenie zużycia paliw kopalnych i dekarbonizacja gospodarek krajów UE.
W realizowanych pracach projektowych przeanalizowano osiem najbardziej obiecujących rozwiązań dla prosumentów i przeprowadzono symulacje w warunkach realnych sieci dystrybucyjnej w pięciu krajach Unii Europejskiej: w Polsce, Niemczech, Hiszpani, Grecji i na Litwie. Badana była praca sieci po przyłączeniu źródeł, jej przeciążenia i przekroczenia parametrów związanych z poziomami napięć w węzłach sieci.
Symulacje dotyczące opłacalności inwestycji fotowoltaicznych przeprowadzone zostały dla prosumentów domów jednorodzinnych o mocy instalacji od 2 kWp do 20 kWp, dla prosumentów w budynkach komunalnych, gdzie inwestorami instalacji PV są gminy, w tym dla instalacji w budynkach użyteczności publicznej o mocy od 10 kWp do 250 kWp, oraz budynkach wielorodzinnych, gdzie systemy PV są montowane na dostępnej powierzchni dachów i mogą zapewnić najemcom zieloną energię, a badana moc tego typu instalacji wynosiła od 10 kWp do 250 kWp.
Przeanalizowano także instalacje dla prosumentów biznesowych, dla których moc zainstalowana instalacji PV wynosi od 10 kWp – 250 kWp.
Firmy, które z różnych przyczyn nie inwestują w systemy PV, mogą korzystać z podmiotów trzecich, które inwestują w systemy PV, a następnie wyprodukowaną energię odsprzedają innym firmom lub do sieci dystrybucyjnej. Kilka instalacji tego typu „Contractor concept” obecnie znajduje się w Hiszpanii.
Analizowano także koncepcje „Wirtualnej elektrowni” czyli połączonych w sieć odnawialnych źródeł energii, znajdujących się w różnych lokalizacjach geograficznych. Kombinacja kilku rozproszonych instalacji może zapewnić szereg usług systemowych generujących dodatkowe przychody.
Badana moc instalacji wynosiła od 100 kWp do 20 MWp, a moc magazynu energii od 20 kWh do 4 MWh. Szereg tego typu instalacji znajduje się w Niemczech.
Źródło: iDistributedPV, Deloitte SL.
Do oceny ekonomicznej, technicznej i środowiskowej przestawionych rozwiązań prosumenckich wykorzystano program obliczeniowy, bazujący na oprogramowaniu MATLAB, pozwalający na kompleksową analizę badanych rozwiązań, zarówno dla systemów z net-meteringiem obowiązującym w Polsce, Grecji i na Litwie, jak i innych form wsparcia dla produkcji energii w systemach fotowoltaicznych w analizowanych krajach oraz dla wariantów z systemami magazynującymi energię.
Symulacja tworzona jest na podstawie wprowadzonych danych wejściowych takich jak: charakterystyka nasłonecznienia, profil zapotrzebowania na energię, cena energii elektrycznej, moc instalacji itp. Program generuje najważniejsze informacje o planowanej inwestycji, zapewnia możliwość porównania różnych mocy instalacji fotowoltaicznych i wybór najbardziej efektywnej inwestycji z ekonomicznego, technicznego i środowiskowego punktu widzenia.
Analiza ekonomiczna dostarcza, między innymi, wewnętrzną stopę zwrotu (IRR) projektu, wartość bieżącą netto (NPV) i okres zwrotu, jak też uśredniony koszt energii elektrycznej (LCOE). Wskaźniki obliczone są dla różnych badanych scenariuszy, zależnych od mocy planowanego systemu oraz włączenia do instalacji systemami magazynującego energię.
W efekcie analiza ekonomiczna pozwala określić, czy najlepszą opcją jest samodzielne zużycie wytworzonej energii elektrycznej, czy sprzedaż lub kupowanie energii z sieci, czy jej magazynowanie.
W Polsce przeanalizowane zostały scenariusze od 1 do 8 kWp dla domu jednorodzinnego, znajdującego się Dąbrowie koło Poznania, dla prosumenta biznesowego z Poznania oraz dla Centrum Kultury znajdującego się w miejscowości Śmigiel. Obliczenia prowadzone były dla instalacji o różnych profilach zapotrzebowania na energię, wyposażonych w systemy magazynowania i bez systemów magazynowania energii.
Analiza środowiskowa pozwoliła oszacować redukcję emisji dwutlenku węgla, jaką przynosi badany wariant instalacji. W badanych w projekcie scenariuszach wskaźnik ten wzrastał liniowo wraz z mocą instalacji.
Program dostępny jest na stronie projektu: http://www.idistributedpv.eu/prosumer-tool/
W projekcie iDistributedPV obok Instytutu Energetyki i Enei Operator uczestniczą:
- Asociacion de Empresas de Energias Renovables (koordynator projektu), Hiszpania,
- Exide Technologies GMBH, Niemcy,
- Kostal Solar Electric Iberica S.L., Hiszpania,
- Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung E.V., Niemcy,
- Deloitte Advisory S.L., Hiszpania,
- Institute of Communication and Computer Systems, Grecja,
- Diacheiristis Ellinikou Diktyou Dianomis Elektrikis Energeias Ae (Deddie/Hedno), Grecja,
- Lietuvos Energetikos Institutas, Litwa,
- UAB Renerga, Litwa,
- Novareckon Srl, Włochy.
Dr Hanna Bartoszewicz-Burczy, Instytut Energetyki, Warszawa
