Od ponad dekady Polacy chętnie instalują panele fotowoltaiczne na dachach swoich domów. Są w tym wspierani przez państwo za pomocą programów finansowych, wśród których najbardziej popularnym jest program Mój Prąd – w roku 2024 została uruchomiona jego szósta edycja. Aby uzyskać dofinansowanie do domowej instalacji PV zgłoszonej do przyłączenia do sieci elektroenergetycznej od 1 sierpnia 2024 r. konieczna jest inwestycja w magazyn energii elektrycznej lub/i magazyn ciepła. Tym samym magazyn energii dla prosumenta, który chce skorzystać z pomocy państwa, przestał być przedmiotem wyboru, a stał się przymusem. Czy instalowanie magazynu w warunkach polskich ma sens? Czy rzeczywiście pozwala na efektywne wykorzystanie produkowanej przez domową instalację PV energii?

Wstęp, w którym kilka słów o szalonym rozwoju mikroinstalacji PV i o wynikających stąd problemach

W roku 2023 liczba mikroinstalacji fotowoltaicznych (PV) przekroczyła 1,4 mln, a ich moc zainstalowana wyniosła ponad 11,3 GW (URE 2024). Dla porównania – moc zainstalowana we wszystkich polskich elektrowniach bazujących na węglu brunatnym, w tym w największej elektrowni konwencjonalnej w Polsce, czyli w Bełchatowie, to 8,2 GW. Przyrost mocy w instalacjach PV w ostatniej dekadzie miał trend wykładniczy, przyśpieszał z roku na rok. Można wymienić wiele powodów tego stanu rzeczy. Jednym z ważniejszych, co zrozumiałe, jest argument finansowy. Energia elektryczna to ważny czynnik kosztotwórczy, również w gospodarstwach domowych. Aby obniżyć koszty prądu elektrycznego wielu Polaków zdecydowało się zostać prosumentami, czyli producentami i konsumentami energii jednocześnie.

Z jednej strony prąd ustawicznie drożeje, z drugiej instalacje PV stają się coraz tańsze. Doradcy firm instalujących panele PV obiecują szybki zwrot inwestycji. Ponadto warunki przyłączenia i używania instalacji PV określone wstępnie przez państwo były bardzo korzystne i motywowały do instalowania paneli na dachach prywatnych domów. Prosumenci, którzy uruchomili swoją instalację przed 1 kwietnia 2022 r., oddają nadwyżki wyprodukowanego prądu do sieci, aby w czasie zwiększonego zapotrzebowania na energię, np. w nocy albo w zimie, odebrać je, pomniejszone o 20%. W tym rozwiązaniu sieć energetyczna traktowana jest jak magazyn, w którym „składowanie” dokonuje się przy 20-procentowym poziomie strat. Te 20% oddanej bezzwrotnie energii można też traktować jak opłatę za magazynowanie wyprodukowanych nadwyżek prądu.

Dodatkowo, aby zrekompensować prosumentom nakłady inwestycyjne, można się było ubiegać o dofinansowanie w ramach państwowego programu wsparcia Mój prąd. To nie wszystko, wydatki poniesione na zakup i montaż instalacji można odpisać od dochodu, zmniejszając tym wysokość podatku PIT. Wszystkie te korzystne warunki przyczyniły się do gwałtownego przyrostu liczby mikroinstalacji PV. Wystarczyło kilkanaście lat by Polska, zaraz po Niemczech, stała się w Europie drugim krajem pod względem ogólnej liczby prosumentów i drugim, po Holandii, pod względem liczby indywidualnych prosumentów na tysiąc mieszkańców (Raport IEO, 2024).

Kij ma dwa końce

Niestety, kij ma zwykle dwa końce i przy tak dużej mocy zainstalowanej w fotowoltaice zaczęły powoli objawiać się problemy. Domowe instalacje PV produkują prąd głównie wtedy, gdy ten nie bardzo jest potrzebny, czyli w ciągu dnia, kiedy domownicy są w pracy. Ponadto największa produkcja prądu notowana jest w lecie, a wówczas zapotrzebowanie jest niewielkie. Duża produkcja prądu z instalacji PV w skupiskach domów jednorodzinnych może skutkować niebezpiecznym lokalnym podniesieniem napięcia w sieci, co w konsekwencji prowadzi do awarii urządzeń elektrycznych, albo w najlepszym razie – do automatycznego wyłączenia instalacji PV. Wtedy, przy bardzo korzystnych warunkach słonecznych, produkcja prądu będzie wstrzymana.

Problem nie jest tylko lokalny, a dotyczy całego kraju, w którym w 2023 r. moc zainstalowana w źródłach odnawialnych była na poziomie 27 217 MW, co stanowiło 40,16% łącznej mocy zainstalowanej w Krajowym Systemie Energetycznym. Po raz pierwszy przerosła ona moc zainstalowaną w elektrowniach na węgiel kamienny, odpowiednio: 25 111 MW i 37,05%.

W polskim krajobrazie energetycznym pojawiło się nowe zjawisko – nadmiar prądu. Aby nie dopuścić do przeciążenia systemu, począwszy od roku 2023 konieczne było czasowe odłączenie od sieci przemysłowych farm wiatrowych i przemysłowych instalacji PV. Działanie to nosi fachową nazwę curtailment. Operatorzy sieci coraz częściej odmawiają też przyłączania nowych przemysłowych instalacji opartych na OZE (Ciszak, 2024; Raport IEO, 2024). Aby temu zaradzić, na poziomie mikroinstalacji prosumenckich zmieniono sposób rozliczania produkcji prądu wprowadzając tzw. system net-billing. Rozwiązanie to jednak jest już wręcz demotywujące. Właściciele nowych instalacji PV są rozczarowani, ponieważ oddają nadwyżki prądu do sieci po cenach niskich – wtedy, gdy jest go nadmiar w sieci – a kupują po cenach wysokich, w okresie wysokiego zapotrzebowania. To zgodne z prawami rynku, ale skutecznie zniechęcające do inwestowania w fotowoltaikę.

Wprowadzenie systemu net-billing spowodowało wyhamowanie wzrostowego trendu w obszarze nowych domowych instalacji PV. W latach 2021 i 2022 przybyło odpowiednio 385 tys. i 367 tys. mikroinstalacji PV, podczas gdy w roku 2023 już tylko 188 tys. (Raport IEO, 2024).

Trzeba też zauważyć, że pierwszy system rozliczania, tzw. net-metering, na podstawie jakiego rozliczają się prosumenci, którzy uruchomili instalację przed 1 kwietnia 2022 r., nie jest do końca uczciwy. Sieć energetyczną traktuje się tu jak magazyn, a przecież magazynem nie jest.

Proste obserwacje produkcji i zużycia energii u prosumentów wskazują na kolejne niekorzystne zjawisko, stawiające pod znakiem zapytania sens instalowania paneli PV. Autokonsumpcja, czyli zużycie na miejscu energii wyprodukowanej przez prosumenta, jest dramatycznie niska, sięga od kilku do kilkunastu procent. Co prawda producenci utrzymują, że autokonsumpcja wynosi 20%, 30% a nawet 40%, ale te dane nie mają żadnego pokrycia w rzeczywistości (Biernacik, 2022, Akademia Fotowoltaiki, FiberLink, Lepiej Tauron).

Reasumując, nagły rozwój mocy w instalacjach PV, w tym w domowych mikroinstalacjach, przyniósł problemy, z jakimi system energetyczny sobie nie radzi. Prąd z mikroinstalacji nie jest konsumowany na miejscu, a wysyłany do sieci powoduje jej czasowe i lokalne przeciążenie skutkujące wymuszonymi wyłączeniami instalacji przemysłowych opartych na OZE (curtailment). Dalszy gwałtowny przyrost pogodozależnych mocy tylko spotęguje te problemy. Trzeba dodać, że elektrownie konwencjonalne również obniżają produkcję w okresach nadpodaży prądu. Nie można ich jednak całkiem wygasić, bo już w nocy, po słonecznym dniu energia musi być produkowana głównie na bazie węgli i gazu. To paradoks wynikający z ograniczeń technologicznych. Łatwiej zatrzymać produkcję prądu w instalacjach wiatrowych i słonecznych niż w elektrowniach konwencjonalnych.

Remedium na naszkicowane wyżej problemy mają być magazyny energii. Spośród reklam, jakie ustawicznie wyświetlają się na ekranie mojego komputera, w pamięć zapadła mi jedna: „Masz fotowoltaikę? Magazyn energii rozwiąże wszystkie twoje problemy!”. Czy aby na pewno?

 

Pełna wersja artykułu dostępna jest od str. 88 w magazynie Kierunek Energetyka 1/2025