Na czym polega fotowoltaika?

Co to jest fotowoltaika? Fotowoltaika to proces, który służy pozyskiwaniu energii ze słońca. Montaż instalacji fotowoltaicznej pozwala czerpać energię ze słońca i przetwarzać ją na prąd elektryczny, który może zaspokoić potrzeby gospodarstwa domowego. Fotowoltaika jest więc jednym z odnawialnych źródeł energii (OZE), dzięki któremu można uzyskać bezpłatną i ekologiczną energię.

W tym miejscu warto również zaznaczyć, że osoby decydujące się na montaż instalacji fotowoltaicznej w Polsce mogą funkcjonować jako:

  • prosumenci (maks. moc instalacji do 50kw), czyli podmioty, które produkują energię, a następnie wykorzystują ją na potrzeby własnego gospodarstwa domowego;
  • wytwórcy, czyli podmioty, które wytwarzaną przez siebie energię elektryczną sprzedają do sieci w ramach prowadzonej działalności.

W Polsce aktualnie około 70% instalacji fotowoltaicznych należy do prosumentów, którzy produkują energię na własny użytek, a generowane nadwyżki oddają do sieci z możliwością ich odzyskania w ciągu 12 kolejnych miesięcy z 20% stratą.

Czym jest zjawisko Duck Curve?

Duck Curve czyli tzw. krzywa kaczki to termin, który odnosi się do produkcji energii elektrycznej na skalę przemysłową i został pierwszy raz użyty w 2012 roku przez Karen Edson z Kalifornijskiego Niezależnego Operatora Systemu. Pojęcie Duck Curve powstało ze względu na kształt wykresu produkcji energii w ciągu dnia, który obrazuje nierównowagę czasową między zapotrzebowaniem szczytowym a produkcją energii odnawialnej. O co dokładnie chodzi? Problemem jest fakt, że w godzinach południowych, czyli w momencie, gdy instalacja fotowoltaiczna wytwarza największą ilość energii zapotrzebowanie na nią jest zdecydowanie mniejsze niż rano, w godzinach popołudniowych i wieczornych. Wynika to przede wszystkim z faktu, że w południe większość osób jest w pracy lub szkole, a co za tym idzie nie zużywa energii elektrycznej w domu. Zużycie prądu gwałtownie rośnie natomiast popołudniu, kiedy wszyscy wracają do domu. O tej porze dnia spada jednak wydajność instalacji fotowoltaicznej, która ze względu na wysokość położenia słońca jest w stanie wyprodukować znacznie mniejszą ilość energii elektrycznej niż w południe.

Jakie zagrożenia niesie Duck Curve?

Zjawisko Duck Curve jest odbierane jako niepożądana sytuacja, ponieważ niedopasowanie wydajności instalacji fotowoltaicznej oraz zapotrzebowania na energię może skutkować poważnymi konsekwencjami. Zbyt duża ilość energii wyprodukowana w południe i nie odebrana z sieci energetycznej może doprowadzić do jej przeciążenia w wyniku odnotowania zbyt dużych napięć. W efekcie uszkodzone mogą zostać zarówno urządzenia przesyłowe, jak i odbiorniki po stronie konsumentów. Sieci energetyczne coraz częściej zabezpieczają się przed taką sytuacją odłączając czasowo część instalacji fotowoltaicznych, co ogranicza ryzyko wyprodukowania zbyt dużej ilości energii w danym momencie, a co za tym idzie przeciążenia sieci. Jest to jednak rozwiązanie skrajnie nieefektywne, ponieważ w jego efekcie dochodzi do marnotrawienia energii produkowanej przez panele słoneczne, która w żaden sposób nie jest wykorzystywana.

Jak rozwiązać problem związany ze zjawiskiem Duck Curve?

Jak wspomniano w poprzednim akapicie odłączanie części instalacji fotowoltaicznych w celu zabezpieczenia przed przeciążeniem sieci energetycznej jest rozwiązaniem nieopłacalnym ekonomicznie. Wynika to z faktu, że energia uzyskana w godzinach południowych jest marnotrawiona, a w w godzinach popołudniowych, czy wieczornych zwyczajnie jej brakuje, w związku z czym w tych godzinach sieć zasila głównie energia z paliw kopalnych. Jak zatem optymalnie rozwiązać problem Duck Curve? Jednym ze sposobów są magazyny energii, które pozwalają gromadzić nadwyżki energii pozyskanej ze słońca w ciągu dnia, a następnie wykorzystywać je rano lub wieczorem, czyli wtedy, gdy produkcja nie wystarcza do zaspokojenia bieżących potrzeb. W takim przypadku schemat instalacji fotowoltaicznej powinien obejmować również magazyn, który pozwoli zoptymalizować proces prdukcji własnej energii. Warto również podkreślić, że dotacje przyznawane na fotowoltaikę obejmują także koszty poniesione w związku z wyposażeniem instalacji w odpowiedni magazyn.

Jakie jeszcze działania można podjąć w celu zminimalizowania problemu Duck Curve? Przede wszystkim warto zachęcić odbiorców energii do zoptymalizowania zużycia poprzez wykonywanie pewnych czynności w godzinach popołudniowych. Takie praktyki stosuje wiele państw, w których fotowoltaika ma znacznie większy udział w wytwarzaniu energii, a co za tym idzie problem Duck Curve dotyczy ich w jeszcze większym stopniu. Przykładem mogą być Stany Zjednoczone, czyli kraj, w którym zdefiniowano to zjawisko. W Kalifornii, czyli stanie, w którym przeważa energia wytwarzana dzięki fotowoltaice zachęca się do m.in. do ładowania samochodów elektrycznych w godzinach południowych. Dzięki takiemu rozwiązaniu można wykorzystać nadwyżki prądu generowane w momencie szczytu, a jednocześnie zmniejszyć zapotrzebowanie na energię w godzinach porannych, czy nocnych.

Wytwarzanie prądu dzięki instalacjom fotowoltaicznym to ogromne możliwości, które wynikają z czerpania energii z odnawialnego źródła jakim jest niewątpliwie słońce. Oczywiście wiążą się z tym również pewne wyzwania, na czele z Duck Curve, które wynikają z faktu, że wydajność takiej instalacji zmienia się zarówno w ciągu dnia, jak i pory roku. Zrozumienie tych zależności pozwala jednak zoptymalizować zużycie, a tym samym poprawić wydajność sieci energetycznych. W efekcie można cieszyć się z wykorzystania energii elektrycznej, która jest ekologiczna i całkowicie odnawialna.