Domowa fotowoltaika nie działa prawidłowo? URE radzi, co z tym zrobić

Wzrost liczby domowych instalacji fotowoltaicznych, których w Polsce jest już ponad 1,2 mln, sprawia, że w słoneczne dni fotowoltaika u niektórych prosumentów może się wyłączać. Urząd Regulacji Energetyki radzi, jak temu zapobiec.

Urząd Regulacji Energetyki (URE) informuje, że przyłączenie dużej liczby domowych instalacji fotowoltaicznych do nieprzystosowanej do tego sieci niskiego napięcia może oznaczać ryzyko występowania problemów ze współpracą tych źródeł z siecią elektroenergetyczną.

Wpływające do URE dość liczne skargi prosumentów – czyli odbiorców, którzy produkują energię elektryczną w mikroinstalacjach i zużywają ją na własne potrzeby – potwierdzają, że w Polsce występują obszary sieci, w których pojawiają się problemy z funkcjonowaniem mikroinstalacji oraz oddawaniem energii elektrycznej do sieci operatora.

REKLAMA

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, ale 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 – informuje URE.

Regulator wskazuje, że problemy z przydomową instalacją fotowoltaiczną występują najczęściej z powodu wysokiego poziomu napięcia na tym odcinku sieci dystrybucyjnej, do której jest przyłączona. Dlatego w godzinach największego nasłonecznienia – a więc przy pogodzie zapewniającej najlepsze warunki generacji energii elektrycznej – zdolność wytwórcza mikroinstalacji wielokrotnie przekracza popyt na energię ogółu odbiorców z bezpośredniego jej otoczenia i instalacja fotowoltaiczna pracuje niestabilnie, nieustannie zmieniając stan z aktywnego na nieaktywny. Regulator zaznacza, że z tego samego powodu może obniżać się jakość energii dostarczanej do naszych gniazdek.

Za dużo fotowoltaiki

Jak podkreślają Jolanta Skrago i Piotr Furdzik z katowickiego Oddziału Terenowego URE, problemy dotyczące współpracy instalacji z siecią lub obniżenia parametrów jakości dostarczanej energii często wynikają ze struktury sieci elektroenergetycznej.

Eksperci URE przekonują, że wiele mikroinstalacji fotowoltaicznych powstaje w miejscach, w których – patrząc z perspektywy uwarunkowań i wymagań technicznych – nie powinno ich być. Infrastruktura sieciowa, która przewidziana była tylko do dostarczania, a nie również do odbierania energii produkowanej w rozproszonych źródłach, często nie jest w stanie temu sprostać. Jeśli wokół przydomowej instalacji jest niewiele innych mikroinstalacji, wówczas może ona swobodnie produkować i wprowadzać do sieci energię.

Problemy ze współpracą instalacji z siecią lub jakością dostarczanej energii pojawiają się wtedy, gdy w danej sieci wzrasta liczba wytwórców energii i zaczyna być porównywalna z liczbą odbiorców energii. Często zdarza się to w skupiskach domów jednorodzinnych. Obwód sieci niskiego napięcia, do którego przyłączone są te źródła, nie jest w stanie poradzić sobie z rozpływem produkowanej energii, co w efekcie pogarsza parametry napięciowe całego układu.

Energia produkowana przez panele PV i wprowadzana do sieci sprawia, że inwertery będące elementami wyposażenia mikroinstalacji konkurują ze sobą, starając się utrzymać strumień generowanej energii, co wymaga wyregulowania na zaciskach coraz wyższego napięcia. Gdy osiąga ono wartość krytyczną, inwerter wyłącza się, poprawiając nieco warunki pracy inwertera w sąsiednim gospodarstwie domowym. Jednak ten też w końcu wyłączy się, gdy osiągnie wartość krytyczną napięcia, konkurując z kolejnymi inwerterami. W końcu inne inwertery zatrzymają się, powodując nieznaczny spadek napięcia, co z kolei wykorzystają te inwertery, które zostały wyłączone wcześniej i powrócą do pracy – informuje URE.

W takiej sytuacji posiadacz paneli fotowoltaicznych nie może decydować o tym, ile energii elektrycznej oraz w jakim okresie doby chce wytworzyć, ponieważ produkcja będzie ściśle uzależniona od zapotrzebowania (popytu) na energię lokalnej społeczności odbiorców w poszczególnych godzinach doby.

Kiedy zwiększa się ryzyko wyłączenia mikroinstalacji?

Ryzyko tego, że mikroinstalacje nie będą współpracowały z siecią, wzrasta w przypadku występowania jednej lub więcej z poniższych sytuacji:

• duża liczba i duża łączna moc mikroinstalacji na obszarze zasilanym z jednej stacji transformatorowej,
• duża odległość mikroinstalacji od stacji zasilającej SN/nN,
• duża impedancja linii (małe przekroje przewodów, długie odcinki obwodów),
• niewielkie zapotrzebowanie na energię w okresach największej zdolności wytwórczej (godziny największego nasłonecznienia),
• rozbudowa istniejącej mikroinstalacji przez właściciela bez poinformowania operatora systemu dystrybucyjnego (OSD).

Jak poradzić sobie z wyłączaniem fotowoltaiki?

Pierwsza możliwość zaradzenia problemowi wyłączania się instalacji PV, na którą wskazuje URE, to inwestycja we własny magazyn energii. Takie urządzenie przechowa nadwyżki energii produkowanej przez panele fotowoltaiczne.

Urząd podkreśla, że to rozwiązanie pozwoli prosumentowi w sposób optymalny wykorzystać wyprodukowaną energię. Będzie on mógł korzystać ze swoich urządzeń elektrycznych bez zakłóceń, ponieważ nadmiar produkowanej energii zostanie odłożony w przydomowym magazynie i albo zostanie wykorzystany w późniejszym okresie przez samego prosumenta, albo trafi do sieci elektroenergetycznej, kiedy tam pojawi się zapotrzebowanie.

Dostosowanie autokonsumpcji

Drugie rozwiązanie, na które wskazuje URE, to dostosowanie zużycia energii do okresów, w których fotowoltaika pracuje najwydajniej.

Regulator podkreśla, że dopóki nie przybędzie magazynów energii, w dużej mierze to od zachowania prosumentów będzie zależała prawidłowa praca sieci elektroenergetycznej, do której przyłączone są przydomowe źródła. Kluczem jest tu autokonsumpcja, tj. zużywanie energii w miejscu i w czasie, w którym jest ona produkowana. Duże znaczenie będzie też miało odpowiedzialne użytkowanie posiadanej instalacji PV, w tym dbanie o prawidłową i optymalną konfigurację inwerterów.

Konfiguracja falownika

Urząd odnotowuje, że w pewnym stopniu niepożądanemu wzrostowi napięcia podczas wytwarzania energii elektrycznej w mikroinstalacjach mogą zapobiegać rozwiązania techniczne (np. w konstrukcjach samych falowników), które prosument może wdrożyć we własnym zakresie, zlecając je instalatorowi mikroinstalacji.

REKLAMA

Chodzi m.in. o ustawienie odpowiedniego trybu regulacji mocy biernej dla falownika, co polega na:

• sterowaniu mocą bierną w funkcji napięcia na zaciskach falownika (tryb Q(U), zwany trybem podstawowym),
• sterowaniu współczynnikiem mocy w funkcji generacji mocy czynnej (tryb cos φ(P), zwany trybem alternatywnym),
• ustawieniu cos φ na stałym poziomie z zakresu od 0,9ind do 0,9poj (zwanym trybem dodatkowym).

Zmniejszenia mocy czynnej w funkcji wzrostu napięcia

Jak informuje URE, rozwiązaniem, które zmniejszy ryzyko przerw w pracy fotowoltaiki w słoneczne dni, jest zmniejszenie mocy czynnej generowanej w funkcji wzrostu napięcia.

Warto sprawdzić już przy wyborze instalacji fotowoltaicznej, czy falownik ma taką funkcję. Istotne jest, aby zadziałała ona dopiero po wyczerpaniu możliwości wynikających z zastosowanego trybu regulacji mocy biernej.

Ustawienie odpowiedniego trybu pracy falownika, w tym włączenie opcji zmniejszenia mocy czynnej w funkcji wzrostu napięcia, może złagodzić problem zbyt wysokiego napięcia w sieci. Jednak – co podkreśla URE – warunkiem jest, aby zrobili tak wszyscy prosumenci przyłączeni do tego samego obwodu sieci elektroenergetycznej.

Wówczas wypadkowy strumień energii czynnej pochodzącej ze źródeł fotowoltaicznych będzie mniejszy niż wynikający z ich możliwości, za to źródła te będą miały szansę pracować stabilnie – nie będą się wzajemnie eliminowały, konkurując o dostęp do sieci, czego efektem jest niekontrolowany przyrost napięcia.

„Warto wiedzieć, że ustawienie trybu podstawowego Q(U) bądź alternatywnego cos φ(P) pozwala na bardziej „inteligentne” zachowanie falownika” – zaznacza URE.

Kontakt z operatorem sieci

Urząd Regulacji Energetyki podkreśla, że utrzymywanie zdolności urządzeń, instalacji i sieci tak, by zaopatrzenie w energię przebiegało w sposób ciągły i niezawodny, przy jednoczesnym zachowaniu obowiązujących parametrów jakościowych, jest obowiązkiem przedsiębiorstw energetycznych zajmujących się przesyłaniem i dystrybucją energii.

Wyeliminowanie wszelkich nieprawidłowości w tym zakresie należy do obowiązków operatora sieci dystrybucyjnej, a za niedochowanie odpowiednich parametrów odbiorcom przysługują stosowne bonifikaty.

Dlatego dystrybutorzy prowadzą szereg działań organizacyjnych oraz inwestycyjnych nie tylko dla zapewnienia prawidłowej pracy sieci w warunkach odbioru nadwyżek energii produkowanej w mikroinstalacjach. Celem jest również zagwarantowanie bezpieczeństwa wszystkim odbiorcom energii. Operatorzy wdrażają rozwiązania techniczne mające na celu wyeliminowanie lub zminimalizowanie negatywnych zjawisk wywołanych przyłączeniem do sieci dystrybucyjnych dużej liczby mikroinstalacji. Do działań tych należą między innymi:

• montaż transformatorów o mocy zwiększonej w stosunku do zapotrzebowania odbiorców,
• montaż/wymiana przewodów na przewody o większych przekrojach,
• skracanie (jeśli to możliwe) pętli obwodów w sieci niskiego napięcia,
• budowa magazynów energii,
• zapewnienie możliwości sterowania pracą instalacji PV,
• montaż urządzeń kompensujących.

OSD obniży napięcie na transformatorze

Doraźnym rozwiązaniem problemu, z którego może skorzystać operator sieci, jest obniżenie napięcia na transformatorze. Jednak to nie zawsze przynosi oczekiwane rezultaty.

Obniżenie napięcia na zaciskach transformatora może spowodować ryzyko zbyt niskiego napięcia u odbiorców zlokalizowanych blisko transformatora. A jednocześnie odbiorcy zlokalizowani na końcu obwodu, zwłaszcza w pobliżu działających tam falowników wprowadzających energię do sieci, i tak odnotują zbyt wysokie napięcie.

Modernizacja sieci

Regulator wskazuje, że w wielu przypadkach działania doraźne podjęte przez OSD mogą nie wystarczać, aby unormować pracę domowych mikroinstalacji. Definitywne rozwiązanie problemu stanie się możliwe dopiero po kompleksowej modernizacji infrastruktury sieciowej.

Taka modernizacja polega na zastosowaniu przewodów o większym przekroju oraz zmianie konfiguracji sieci w taki sposób, aby pętle poszczególnych obwodów niskiego napięcia zasilanych przez transformator były krótsze (często wiąże się to z zainstalowaniem drugiego transformatora).

Należy jednak zaznaczyć, że długość sieci elektroenergetycznych niskiego napięcia w Polsce liczona jest w tysiącach kilometrów. Modernizacja tak rozległej infrastruktury i przystosowanie jej do bezproblemowego odbioru energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, przy zachowaniu określonych przepisami prawa parametrów jakościowych energii, nie nadąża za masowo montowanymi i uruchamianymi mikroinstalacjami.

Kompleksowe rozwiązanie takiego problemu i zarazem poprawa sytuacji, która niestety zaskoczyła wielu prosumentów, mogą być wdrożone wyłącznie poprzez wielokierunkowe współdziałanie wszystkich uczestników rynku energii.  Konieczne są systematyczna modernizacja infrastruktury sieciowej, promowanie OZE zintegrowanych z magazynami energii, promowanie i utrwalanie prawidłowych zachowań prosumentów oraz odpowiedzialnego użytkowania posiadanej infrastruktury – konkluduje URE.

redakcja@gramwzielone.pl

© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.