Przez ostatnie trzy lata – i chodzi dosłownie o porę roku, to okres bezprecedensowego marszu fotowoltaiki (PV) w Polsce. Moc zainstalowana w krajowych źródłach PV wzrosła z ok. 5.6 GW latem 2021 r. do 10.6 GW latem 2022 roku (87% wzrostu) oraz do 14.7 GW według stanu za lipiec 2023 r. (38% wzrostu). Dzięki temu PV stanowi ok. 23% wszystkich mocy wytwórczych w Polsce.
Rosnące moce PV przekładają się na wzrost wolumenu produkcji energii elektrycznej (EE) z fotowoltaiki, co widać na poniższym wykresie.
Warto podkreślić, że powyższe jest wypadkową spadającego w 2023 roku krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną, które za 8 miesięcy 2023 r. spadło o 5% względem analogicznego okresu w 2022 r. Fotowoltaika jako źródło nieemitujące zanieczyszczeń do powietrza jest niezaprzeczalnie czystszym sposobem produkcji energii elektrycznej niż paliwa kopalne, wykorzystującym lokalne zasoby energetyczne (krajowe Słońce).
PV jest do tego obecnie jedną z najtańszych technologii wytwarzania energii elektrycznej (z punktu widzenia nakładów inwestycyjnych za MW mocy w porównaniu do innych mocy OZE czy konwencjonalnych), a przy tym jako źródło o zerowym koszcie zmiennym wpływa na obniżenie cen hurtowych energii elektrycznej.
Nie wszystko złoto co się świeci
Jednakże, nie wszystko złoto, co się świeci, tak i fotowoltaika ma swoje wady. Jedną z nich jest niski współczynnik wykorzystania mocy (tzw. capacity factor) w warunkach Europy Północnej. Dla krajów takich jak Niemcy czy Polska waha się on między 10 a 15% rocznie.
Niski capacity factor oznacza konieczność budowy znacznie, znacznie większej ilości mocy PV niż np. wiatrowych, gazowych czy atomowych aby uzyskać tę samą ilość energii (MWh).
Do tego dochodzi pogodozależność, czyli wspólna cecha PV, lądowej oraz morskiej energetyki wiatrowej. Co to oznacza? Po pierwsze – moce te nie zawsze są dostępne w wymaganej ilości, lub wręcz wcale (zwłaszcza gdy nie świeci lub bardzo słabo wieje – tzw. Dunkelflaute).
Dunkelflaute daje się we znaki zwłaszcza w okresach wysokiego zapotrzebowania na moc w systemie, co w obecnym stadium transformacji energ. oznacza konieczność używania mocy węglowych / gazowych. W przyszłości bolączki Dunkelflaute mogą złagodzić magazyny energii.
Pogodozalezność oznacza też okresy „klęski urodzaju”, czyli nadmiar produkcji energii elektrycznej z OZE przy niskim zapotrzebowaniu. Ponownie, pomóc tutaj mogą magazyny energii, natomiast na chwilę obecną bolesnym lecz koniecznym rozwiązaniem są tzw. redukcje generacji z OZE.
Immanentna pogodozależność OZE sprawia, że w obecnym stadium transformacji energetycznej występuje wiele wyzwań w prowadzeniu bezpiecznej pracy systemów elektroenergetycznych i OZE dają się we znaki operatorom systemów w bardzo wielu krajach świata.
„Klasycznym” już oprócz Dunkelflaute jest tzw. duck curve (kacza krzywa) i związany z nim szereg wyzwań technicznych – niska inercja systemu, niska elastyczność systemu, spadek poziomów prądów zwarciowych, niskie poziomy rezerw na potrzeby kontroli częstotliwości (FCR i FRR „w dół”).
Powyższe pokazuje, że o ile transformacja energetyczna ma niezaprzeczalne zalety, przeprowadzenie jej w sposób bezpieczny wymaga odpowiedzialnego planowania opartego o ekspercką wiedzę techniczną zdolną sprostać najśmielszym wizjom.
