Jak zwiększyć zyski z farmy fotowoltaicznej?

Skierowanie paneli fotowoltaicznych bezpośrednio na południe przez wiele lat było powszechnie stosowaną najlepszą praktyką. Nie bez przyczyny. Zapewnia to największą produkcję (w Polsce ok. 1 GWh rocznie z każdego MWp instalacji) przy jednocześnie niskich kosztach CAPEX i OPEX.

Jednakże obserwowany gwałtowny przyrost mocy instalacji fotowoltaicznych tego typu obnaża ich największą wadę – największą podaż energii w momencie najmniejszego na nią zapotrzebowania w godzinach w okolicy południa.

Artykuł omawia obecne i przyszłe rozmiary tego problemu, jak też oferuje konkretne rozwiązania, poprawiające profil produkcji instalacji fotowoltaicznych z korzyścią dla inwestora i całego rynku.

Wzrasta różnica między cenami energii z danej godziny

Poniższa tabelka zawiera wybrane sumaryczne dane z giełd energii okolicznych państw. 

Kraj	Rok	Cena bazowa	Średnie dzienne odchylenie standardowe cen [EUR/MWh]	Najniższa cena	Wystąpień ujemnej ceny energii	Najwyższa cena
Polska	2019	52.9	7	1.2	0	112.7
	2020	46.7	6.9	11.4	0	147.9
	2021	87	15.7	12.2	0	529.2
	2022	166.7	42.9	16.3	0	771
Belgia	2019	39.3	8.7	-500	71	121.5
	2020	31.9	8.8	-115.3	136	200
	2021	104.1	24.4	-70	159	620
	2022	244.5	58.1	-100	112	871
Czechy	2019	40.2	8.7	-48.1	58	109.3
	2020	33.6	8.5	-65	119	125.1
	2021	100.7	23.8	-36.3	33	620
	2022	247.4	55.3	-22.5	8	871
Niemcy	2019	37.7	9	-90	211	121.5
	2020	30.5	9.4	-83.9	298	200
	2021	96.8	24.5	-69	139	620
	2022	235.4	57.3	-19	69	871
Francja	2019	39.4	7.9	-24.9	27	121.5
	2020	32.2	7.7	-75.8	102	200
	2021	109.2	21.9	-66.2	64	620
	2022	275.9	50.9	-1.4	4	2987.8

Analizując dane, dostrzegamy kilka zjawisk:

Wzrost cen bazowych – rok 2022 był niezwykle trudnym okresem dla całej europejskiej energetyki. Na szczęście teraz ceny znacząco się obniżyły. Nie ma jednak mowy o tym, żeby wróciły do poziomu sprzed wojny i transformacji energetycznej. Dla inwestorów w OZE jest to swego rodzaju dobrą wiadomością, bo oznacza wysokie ceny sprzedaży.

Historyczna obecność cen ujemnych na rynku – na giełdach rynków rozwiniętych i z dużą ilością OZE (Niemcy, Francja, Belgia) historycznie występowały ujemne ceny energii. Ich przyczyną jest nadpodaż energii odnawialnej. Ten problem dotyka głównie fotowoltaiki. Chociaż od momentu wybuchu wojny na Ukrainie ujemne ceny występują na rynkach znacznie rzadziej, to z pewnością jeszcze dadzą o sobie znać.

Coraz większe dzienne różnice w cenach energii – chyba najważniejszą i najbardziej uderzającą zmianą jest coraz większe różnice między cenami z różnych godzin tego samego dnia. Średnie odchylenie standardowe cen zaczęło wzrastać już w 2021 roku, ale prawdziwe szczyty osiągnęło w roku 2022, gdy różnica wynosiła standardowo 40-60 EUR/MWh. Skalę zjawiska ukazuje poniższy wykres.

Co ciekawe, to zjawisko szczególnie mocno uwidacznia się latem, czyli w okresie, gdy fotowoltaika działa najlepiej. Przykładem jest tu sytuacja na polskiej Towarowej Giełdzie Energii latem 2022 roku. W sierpniu 2022 w godzinach 11-15 MWh energii elektrycznej sprzedawano za ok. 900 zł, a w godzinach 20-22 za kwotę nawet dwukrotnie wyższą. Zależność tę ukazuje poniższy wykres.

Na podstawie danych z Towarowej Giełdy Energii

Nietrudno dostrzec tutaj początki tzw. kaczej krzywej (z ang. duck curve), która jest stałym elementem energetyki w Australii i Kalifornii. W tych obszarach nadpodaż energii słonecznej w godzinach południowych powoduje szczególnie gwałtowne zmiany w cenach. Na wykresie wygląda to tak, że “kaczka” ma coraz głębszy “brzuch”. Analizując trendy, można dojść do wniosku, że dzienne odchylenie standardowe będzie wzrastać. 

Wnioski – instalacja fotowoltaiczna powinna nie tylko generować jak najwięcej energii, ale również sprzedawać ją w godzinach zwiększonego popytu, czyli też przed południem i po południu.

Umożliwiają to rozwiązania techniczne, które teraz omówimy.

Rodzaj instalacji, a zyski z instalacji

Do rozwiązań technicznych skutkujących wyższą produkcją z rana i późnym popołudniem należą:

• Skierowanie modułów fotowoltaicznych na wschód i zachód
• Magazynowanie energii
• Zastosowanie systemów nadążnych

Poniższy wykres ukazuje wpływ tych rozwiązań na profil produkcji instalacji fotowoltaicznych w odniesieniu do rozwiązania podstawowego, jakim są instalacje skierowane na południe, oraz w porównaniu z cenami giełdowymi z sierpnia 2022.

Omówmy po kolei te rozwiązania.

Instalacja wschód – zachód

Moduły fotowoltaiczne skierowane są na wschód i zachód, przez co szybciej wstają i działają dłużej, a profil produkcji jest bardziej płaski, bez gwałtownego szczytu. Co do wydajności – każdy moduł produkuje mniej prądu, ale na danej powierzchni można zmieścić zdecycowanie więcej modułów. Oznacza to, że co prawda wydajność liczona w kWh/kWp jest 10-15% niższa w porównaniu z referencyjną instalacją skierowaną idealnie na południe, lecz wydajność w kWh/m² jest zdecydowanie wyższa. Innymi słowy, instalacja wschód – zachód wyprodukuje znacznie więcej energii z tej samej powierzchni gruntu lub dachu niż instalacja skierowana na południe. Wynika to przede wszystkim z faktu, że w układzie wschód-zachód znacznie mniejsza powierzchnia tracona jest na odstępy między rzędami.

Instalacja z 1-osiowym systemem nadążnym (trackerem)

System nadążny ustawia moduły w kierunku słońca, dzięki czemu instalacja ma do 30% wyższą wydajność przy jednoczesnym lepszym profilu produkcji. Przeliczając produkcję na złotówki, Inwestor ma prawo spodziewać się do 40% wyższych zysków z metra kwadratowego. Zatem pomimo faktu, że koszty CAPEX są tu o ok. 20% wyższe, jest to obecnie najbardziej polecane przez nas rozwiązanie.

Istnieją też 2-osiowe systemy nadążne, które bardzo wyraźnie zwiększają wydajność instalacji, jednakże kosztem wyraźnie wyższych kosztów OPEX oraz większego ryzyka związanego z wiatrem, co ma wpływ na wysokość składek ubezpieczeniowych.

Przemysłowa instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii

Przemysłowej wielkości magazyn energii pozwala na przeniesienie części produkcji ze środka dnia na wieczór, gdy ceny sprzedaży są najwyższe. To właściwie jedyne rozwiązanie, które rzeczywiście może być odporne na ujemne ceny energii.

Rolę magazynów energii docenia też PSE, zwalniając instalacje OZE z magazynem energii o łącznej mocy poniżej 2 MW z obowiązku uzyskania ekspertyzy wpływu oddziaływania na system energetyczny.

Należy jednak pamiętać, że żywotność litowo-jonowych magazynów energii jest wyraźnie niższa, niż modułów fotowoltaicznych, stąd decyzja o zakupie magazynu nie powinna być podejmowana bez konsultacji.

Szanowny czytelniku, która z wymienionych instalacji okaże się najlepsza przypadku Twojej inwestycji? Zachęcamy do kontaktu. Jako generalny wykonawca instalacji fotowoltaicznych pomagamy na wszystkich etapach realizacji instalacji fotowoltaicznych – od pracy koncepcyjnej, przez projektowanie i zakupy aż po wykonawstwo i serwis.

Wróć do listy aktualności