W ostatnich latach fotowoltaika stała się główną siłą napędową rozwoju OZE w Polsce. Moc zainstalowana w źródłach generujących energię elektryczną z promieniowania słonecznego na koniec lipca 2022 roku wyniosła 10,6 GW. Regulacje stymulujące rozwoju rynku OZE w Polsce, poprzez cele wyznaczone w Krajowym planie na rzecz energii i klimatu czy w Unijnym planie RePowerEU, które determinowane są obecnymi wyzwaniami energetycznymi, klimatycznymi i polityczno-geograficznymi, pozwalają optymistycznie patrzeć na przyszłość polskiego rynku fotowoltaiki.
Systemy PV jako inwestycja
Wraz ze wzrostem tempa oddawania do użytku komercyjnych systemów PV, przy jednoczesnym dojrzewaniu obecnych instalacji, rynek patrzy na fotowoltaikę jako coś więcej niż tylko źródło czystej energii. Systemy PV są obecnie postrzegane jako inwestycje długoterminowe, które muszą być precyzyjnie zarządzane w celu poprawy ich zwrotu oraz wyników finansowych. W przypadku komercyjnych systemów fotowoltaicznych, podobnie jak w innych tego typu inwestycjach, kluczem do zwiększenia ich opłacalności jest maksymalizacja przychodów (produkcji energii) przy jednoczesnej minimalizacji kosztów obsługi (eksploatacji systemu PV). Przyjrzyjmy się bliżej temu, jak można tego dokonać w komercyjnych instalacjach PV.
Maksymalizacja zwrotu z inwestycji
Standardową metodą oceny wydajności komercyjnej instalacji fotowoltaicznej jest współczynnik PR. Mierzy on różnicę między rzeczywistą a potencjalną obliczeniową wydajnością systemu fotowoltaicznego. Miarą jest procentowy udział bieżącej produkcji systemu PV, w odniesieniu do jego teoretycznej potencjalnej produktywności obliczonej na podstawie pomiaru natężenia promieniowania słonecznego i temperatury. Działania w zakresie eksploatacji oraz utrzymania (O&M) są wykonywane w celu przybliżenia rzeczywistej wydajności do teoretycznej możliwej do osiągnięcia w danych warunkach efektywności systemu.
Działania mające na celu zwiększenie produkcji energii przez system PV należy podjąć już na etapie koncepcji i projektu. Analizując dostępne na rynku rozwiązania techniczne, projektanci i inwestorzy powinni wybrać takie rozwiązanie, które umożliwi maksymalne wykorzystanie dostępnej przestrzeni montażowej z uwzględnieniem wszelkiego rodzaju przeszkód mogących negatywnie wpłynąć na pracę instalacji PV. Większość oferowanych na rynku rozwiązań bazuje na kilku sztywnych zasadach projektowania narzucających ograniczenia dotyczące liczby modułów fotowoltaicznych w systemie oraz ich rozmieszczenia. Tego typu systemy są również wrażliwe na wszelkiego rodzaju zakłócenia w pracy modułu, tj. zacienienie, zabrudzenie czy mikropęknięcia. Rozwiązanie, które znosi wszystkie wymienione ograniczenia pozwala zwiększyć rentowność inwestycji już na etapie jej kalkulacji.
Innym kluczowym sposobem na poprawę wydajności instalacji fotowoltaicznej jest całkowite zredukowanie strat spowodowanych niedopasowaniem termicznym modułów i ich tolerancją mocy oraz nierównomiernym starzeniem się, a tym samym – zwiększenie produkcji systemu. Właściciele instalacji i EPC podejmując świadomą oraz przemyślaną decyzję już na etapie wyboru technologii mogą zadbać o zoptymalizowanie kosztów komponentów, projektowania, realizacji i eksploatacji systemu PV oraz zapewnić najwyższy możliwy poziom bezpieczeństwa. Technologia MLPE, czyli elektronika na poziomie modułu gwarantuje maksymalizacje uzysków energii w każdym przypadku. Dzięki obecności optymalizatorów mocy przy każdym module, śledzenie punktu pracy mocy maksymalnej (MPPT) odbywa się na poziomie pojedynczego modułu, a nie jak w przypadku tradycyjnych falowników szeregowych, na poziomie całego łańcucha modułów. Przewagą optymalizacji jest to, że każdy moduł w instalacji PV pracuje niezależnie od innych, z maksymalną dla siebie w danych warunkach wydajnością. W przypadku połączenia szeregowego „najsłabsze ogniwo” decyduje o wydajności całego łańcucha. Optymalizatory mocy w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań pozwalają projektować dłuższe łańcuchy, instalować moduły o różnej mocy, różnym nachyleniu i orientacji w ramach jednego systemu, bez wpływu na wydajność całej instalacji. Dodatkowo potencjalne awarie wiążące się z wymianą modułów nie stanowią większego wyzwania.
Obsługa i konserwacja systemu
Na poziomie O&M zapewnienie szybkiej reakcji na wszelkie źródła powodujące spadek produkcji jest kolejnym ważnym czynnikiem poprawiającym czas pracy systemu. Obsługa i konserwacja mogą być bardzo kosztowne przy wydłużonym czasie reakcji. Wraz z pojawieniem się systemów monitorowania na poziomie modułów, możliwe stało się śledzenie wydajności oraz wielu innych parametrów pracy każdego z nich w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Dane historyczne oraz ocena wydajności dostępne w zasięgu kilku kliknięć z poziomu chmury, umożliwiają precyzyjne, zdalne wykrywanie i rozwiązywanie problemów z dowolnego miejsca. Na podstawie informacji uzyskanych z monitoringu personel terenowy obsługujący instalacje PV dokładnie wie gdzie leży problem i z jakim wyzwaniem ma do czynienia. Obecność optymalizatorów mocy pozwala zaoszczędzić nawet 25% kosztów związanych z utrzymaniem systemu.
Kolejnym czynnikiem analizy rozwiązań z zakresu obsługi i konserwacji jest odróżnienie od siebie dwóch różnych rodzajów działań – prewencyjnych od korygujących. Konserwacja prewencyjna ma na celu utrzymanie systemu PV w najwyższym stanie pracy i ograniczenie przestojów. Zazwyczaj wymaga to corocznej wizyty na miejscu w celu dokładnej oceny elementów systemu PV i kontroli ich stanu. Standardowe rozwiązania wymagają sprawdzenia poprawności działania każdego modułu. Jest to szczególnie uciążliwa, kosztowna i nieefektywna procedura. W niektórych dużych obiektach może nawet wymagać użycia do kontroli dronów. Ponadto, może narazić personel serwisowy na niebezpieczne warunki pracy, takie jak napięcia czy wysokości.
Podczas konserwacji zapobiegawczej pracownicy często odkrywają ukryte problemy, które ograniczają produkcję energii. Ich usunięcie może się wiązać z konieczności przeprowadzenia konserwacji korygującej. Realizuje się ją po wykryciu problemu i obejmuje ona rzeczywisty proces naprawy.
Istnieje również opcjonalny typ konserwacji – konserwacja selektywna. Dzięki zaawansowanym systemom monitorowania, w szczególności na poziomie modułu, możliwe jest zbieranie i analiza alertów dotyczących problemów z systemem w celu zmniejszenia liczby wizyt oraz czasu spędzanego na miejscu. Ten rodzaj monitoringu umożliwia dostawcom usług O&M przeprowadzenie analizy miejsca instalacji dla systemów AC i DC oraz wysłanie personelu w teren tylko wtedy, gdy ma to sens. Przykładowo, jeśli jednostka ma wadliwą diodę, dostawca usług O&M jest w stanie na podstawie analizy danych z monitoringu zidentyfikować ten problem. Moduł można łatwo namierzyć, a producent może otrzymać zrzut ekranu do roszczenia gwarancyjnego. Oznacza to, że wymianę modułu można zrealizować bez wyjazdu w teren, oszczędzając budżet. Ten rodzaj monitorowania wymaga MLPE, który zazwyczaj nie jest oferowany przez podmioty zewnętrzne. Co ważne, każdy rodzaj usługi monitorowania innej firmy powoduje wzrost kosztów, co negatywnie wpływa na zwrot z inwestycji w system.
Technologia SolarEdge oferuje holistyczne podejście do bezpieczeństwa PV, od poziomu modułu do systemu. Zapewnia kompleksowy pakiet rozwiązań bezpieczeństwa, który obejmuje mechanizmy i środki, takie jak SafeDC™, Rapid Shutdown, wykrywanie zwarcia łukowego, ciągłą kontrolę stanu technicznego zacisków AC/DC z wbudowanym monitorowaniem temperatury, a także monitorowanie oraz zarządzanie systemem z różnymi poziomami dostępu serwisowego.
Wpływ falownika na koszty
Optymalizacja przychodów i kosztów może być bezpośrednio związana z pierwotnym wyborem falownika. W ostatnich latach dobór falowników był istotny ze względu na ich wpływ na koszty BoS, ale obecnie jest bezpośrednio związany z produkcją systemu oraz wydatkami na obsługę i konserwację. Wynika to z faktu, że falownik zarządza 100% produkcji systemu i może kontrolować koszty O&M. Przykładowo, rozwiązanie falownikowe SolarEdge zoptymalizowane pod kątem produkcji prądu stałego zapewnia bazujące na chmurze monitorowanie na poziomie modułu bezpłatnie przez 25 lat. Eliminuje to koszty inwestycyjne, ale także zmniejsza bieżące koszty konserwacji i pomaga wydłużyć czas pracy systemu. Korzystając z selektywnej konserwacji, zakład O&M wymaga mniej czasu na miejscu i mniej wyjazdów. Przy rosnących kosztach pracy, selektywne i zdalne rozwiązywanie problemów, które jest możliwe, dzięki monitorowaniu na poziomie modułu, może radykalnie obniżyć długoterminowe koszty obsługi oraz konserwacji.
Ponadto, tego typu rozwiązania monitorujące oferują raporty dotyczące wydajności paneli, uwzględniające degradacje paneli, które są często wymagane przez inwestorów, banki, zakłady energetyczne czy przedsiębiorstwa użyteczności publicznej. Ze względu na te czynniki wybór falownika jest postrzegany jako coraz bardziej istotny dla bieżącej kondycji i produkcji systemu fotowoltaicznego. Falownik może najlepiej poprawić wskaźnik wydajności instalacji, dlatego planując dużą inwestycję, taką jak system fotowoltaiczny, ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób falowniki mogą zwiększać przychody z systemu i obniżać koszty przez cały okres jego eksploatacji.
Więcej informacji na temat rozwiązań firmy SolarEdge można znaleźć na stronie www.solaredge.com/pl.
Publikacja artykułu: wrzesień 2022 r.
