Przejdź do głównej treści

Systemy nadążne w fotowoltaice


Fotowoltaika to jeden z najszybciej rozwijających się sektorów rynku OZE. Dużą zasługę mają w tym wszelkiego rodzaju granty, dopłaty, ulgi etc. Trudno się temu dziwić, biorąc pod uwagę zagrożenia klimatyczne i ekologiczne dla ziemi. Powszechnie wiadomo, że z segmentu OZE, energia ze słońca jest przede wszystkim najbardziej ekologiczna, ale również najtańsza. Ale czy zawsze? Otóż nie. Jest tak tylko wtedy, gdy przekazujemy ją bezpośrednio do sieci i jest na bieżąco konsumowana. Obecne instalacje statyczne "południe", niestety jeszcze masowo stawiane, znacznie to ograniczają. Ich masowa ilość i fakt, że prawie 60% swojej mocy generują w tzw. godzinach szczytu, powoduje krótkotrwałą nadpodaż. Jej efekty wszyscy znamy. Przymusowe wyłączenia, ograniczenia wydawania zgody na przyłącza etc. Jedyną możliwością wykorzystania nadmiaru energii jest jej magazynowanie i przesyłanie po zaprzestaniu uzysku. Jest to bardzo kosztowne, ale niestety na dziś, konieczne jedyne takie rozwiązanie.

Czy jest alternatywa?

Jest. I są to już dawno stosowane systemy nadążne jedno i dwuosiowe. Słońce przesyła na ziemię na m2 ponad 1300 W energii na godzinę, ale tylko, gdy pada prostopadle. Jak wiadomo ziemia dokonuje obrotu i z każdą chwilą kąt padania się zmienia, co znacznie obniża uzysk. Instalacje statyczne tylko w południe mają apogeum, a ich współczynnik uzysku, w położeniu geograficznym Polski wynosi 1,05 , czyli z 1 kWp uzysk 1050 kWh/rok. Stosowane od dawna systemy nadążne, znacznie ten uzysk poprawiają. Jednoosiowe, z prostszą konstrukcją, gdzie nadążność jest tylko ze wschodu na zachód, sprawdzają się od kilku dekad, ale bliżej strefy równika. Wysoko operujące tam słońce, z wysokim horyzontem stwarza ich ekonomiczne uzasadnienie. Ostatnio w Polsce spadek cen paneli i godziny szczytowe, spowodowały zainteresowanie nimi. Ogólnodostępna informacja o współczynniku dla trackerów jednoosiowych w Polsce to 1,26, czyli z 1 kWp generujemy 1260 kWh/rok. Kolejny system nadążny to Dwuosiowe Trackery Solarne. Tu już nie ma żadnych kompromisów. Stelaż z panelami od wschodu do zachodu, jest cały czas skierowany prostopadle do słońca. Jest to jedyna tak optymalna możliwość generowania energii ze słońca przez panele PV. Na podstawie empirycznych uzysków za 2024 rok ten współczynnik to 1,63 czyli z 1 kWp uzysk 1630 kWh/rok.

Koniec Eldorado. Jaka przyszłość fotowoltaiki?

Na ziemię w ciągu godziny słońce przesyła tyle energii, ile cała jej populacja zużywa przez rok. Do tego można tylko dodać, że w najbliższej przyszłości, największe nakłady w OZE przewidziane są na PV. Ale na pewno to koniec bezmyślnego stawiania instalacji. Oczywiście dużo zależy od łatwowierności i zasobów inwestorów, ale oni raczej potrafią liczyć. Poniżej fragment wypowiedzi Prezesa PGE P. Macieja Górskiego.

"Czy to oznacza, że PGE nie zrealizuje projektów w fotowoltaice o mocy 3 GW?

Decyzje jeszcze nie zapadły. – Obecnie mamy znak zapytania. Zdecydowanie nie chcemy zbudować tak dużej mocy w technologii stałej skierowanej na południe, bo to one są głównie narażone na efekt ceny ujemnych. Jeśli będzie duża podaż w technologii, pozwalającej na zarządzanie profilem produkcji, to jesteśmy otwarci aby je realizować – mówił Górski, który podkreśla, że bezrefleksyjnej budowy projektów nie będzie. - Będziemy koncentrować się na dużych projektach o mocy powyżej 50 MW w technologii nadążnej (tzw. tracker solarny czyli podążanie paneli fotowoltaicznych za pozornym ruchem słońca po niebie – red.), instalacjami hybrydowymi np. z wiatrem w formie cable poolingu ( współdzielenie sieci –red.). Jesteśmy wymagający co do jakości projektów fotowoltaicznych. To jest bardzo zwodnicza technologia – zakończył."

Stąd prosty wniosek, że to zmierzch instalacji południe w masowych ilościach. Warto jednak przyjrzeć się skąd ta pewność. Oczywiście, ze względu na naszą szerokość geograficzną, godne uwagi są trackery dwuosiowe. Wrażenie robi już ponad 60 % wyższy uzysk. Ale najważniejsze jest to, że ten uzysk jest poza godzinami szczytu, gdy instalacje statyczne całkowicie zaprzestają generować energię. Jest ona wtedy droższa i może pochodzić z magazynów energii, a na tą ilość dla 1 MWp potrzeba około 2 MWh magazynu. Ich produkcja to ślad ekologiczny (metale ziem rzadkich), ślad wodny (proces produkcji) i ślad węglowy (podczas całego procesu użytkowania).

Poniżej wykres dla instalacji 50 kWp na trackerach dwuosiowych, oraz instalacji 75 kWp południe. Obie generują rocznie podobną ilość energii.

Koszt instalacji

Koszt instalacji

Rodzaj instalacji Moc Koszt (zł)
Trackery dwuosiowe 50 kWp 290000
Łączny koszt: 290000
Instalacja południe 75 kWp 200000
+ Magazyn energii 150 kWh 220000
Łączny koszt: 420000

Jaka przyszłość fotowoltaiki?

Ostatnio dużo mówi się o perowskitach podnoszących sprawność paneli z obecnych ok. 22 do 30%. W 2022 roku powstały panele testowe. Planowana masowa produkcja na 2027 rok. To znacznie wpłynie na zwiększenie uzysku poza szczytem. Należy również wspomnieć o albedo, czyli panelach bifacial. Efekt absorpcji światła odbitego i rozproszonego jest najefektywniejszy na trackerach dwuosiowych. Amerykanie już uzyskują około do 20% dodatkowej energii. Dotychczasowa wysoka opłacalność inwestowania w PV, blokowała zainteresowanie z tymi znanymi od lat faktami. Gdy te wszystkie informacje zaczną analizować inwestorzy, do czego zmusi ich ekonomia, i przestaną bezgranicznie wierzyć wykonawcom, rynek PV wkroczy na nową, ale już realistyczną rzeczywistość. Każda inwestycja będzie przemyślana, a wiele tych z przeszłości, trzeba będzie zmodernizować. Już dziś są wyliczenia, że nawet nowo postawioną instalację statyczną opłaca się zmienić na trackery dwuosiowe w przypadku inwestowanie do niej magazynów energii. Same magazyny energii to koszt trackerów, a reszta infrastruktury jak panele, inwertery etc. już jest.

Poniżej wykres dla dwóch instalacji o tej samej mocy i przykład ewentualnego zdalnego ograniczenia mocy przez odbiorcę w szczycie uzysku o 30%.

Poniżej empirycznie uzyski z jednego dnia słonecznego (czerwiec 2022 r.), wygenerowane na instalacji statycznej "południe" i na Trackerach Dwuosiowych Mini-Max z systemem A.S.N.T., Polskiego producenta firmy "Tracker Mini-Max". Pokazują one różnicę z jednego dnia słonecznego z instalacji o tej samej mocy postawionych obok siebie. Poza szczytem, różnica nawet jeden tysiąc pięćset procent.

Godzina Statyczna kWh Mini-Max kWh Różnica kWh Różnica %
4:30----
5:001,0412,5011,461.100%
5:301,7722,0920,321.148%
6:002,5029,4926,991.080%
6:305,2135,3230,11578%
7:009,5939,6030,01313%
7:3014,8042,6227,82188%
8:0020,0144,1824,17121%
8:3025,2245,4320,2181%
9:0029,5945,9516,3655%
9:3032,5145,7413,2340%
10:0034,9145,5410,6330%
10:3037,9345,227,29-
11:0041,2645,123,86-
11:3043,9745,741,77-
12:0042,7243,240,52-
12:3042,4142,620,21-
13:0042,6242,720,10-
13:3041,4742,931,46-
14:0040,1243,563,44-
14:3034,3944,299,9029%
15:0031,4745,6414,1745%
15:3030,1146,0615,9453%
16:0026,5746,1619,5974%
16:3021,1546,0624,90118%
17:0015,9445,3329,38185%
17:3010,5244,0833,55319%
18:005,7341,5835,84625%
18:303,0238,0335,011.160%
19:002,1934,0731,891.457%
19:301,5625,5323,971.537%
20:001,0417,1916,151.553%
20:300,528,968,441.623%
21:00-0,730,73-

Systemy nadążne w fotowoltaice


Fotowoltaika to jeden z najszybciej rozwijających się sektorów rynku OZE. Dużą zasługę mają w tym wszelkiego rodzaju granty, dopłaty, ulgi etc. Trudno się temu dziwić, biorąc pod uwagę zagrożenia klimatyczne i ekologiczne dla ziemi. Powszechnie wiadomo, że z segmentu OZE, energia ze słońca jest przede wszystkim najbardziej ekologiczna, ale również najtańsza. Ale czy zawsze? Otóż nie. Jest tak tylko wtedy, gdy przekazujemy ją bezpośrednio do sieci i jest na bieżąco konsumowana. Obecne instalacje statyczne "południe", niestety jeszcze masowo stawiane, znacznie to ograniczają. Ich masowa ilość i fakt, że prawie 60% swojej mocy generują w tzw. godzinach szczytu, powoduje krótkotrwałą nadpodaż. Jej efekty wszyscy znamy. Przymusowe wyłączenia, ograniczenia wydawania zgody na przyłącza etc. Jedyną możliwością wykorzystania nadmiaru energii jest jej magazynowanie i przesyłanie po zaprzestaniu uzysku. Jest to bardzo kosztowne, ale niestety na dziś, konieczne jedyne takie rozwiązanie.

Czy jest alternatywa?

Jest. I są to już dawno stosowane systemy nadążne jedno i dwuosiowe. Słońce przesyła na ziemię na m2 ponad 1300 W energii na godzinę, ale tylko, gdy pada prostopadle. Jak wiadomo ziemia dokonuje obrotu i z każdą chwilą kąt padania się zmienia, co znacznie obniża uzysk. Instalacje statyczne tylko w południe mają apogeum, a ich współczynnik uzysku, w położeniu geograficznym Polski wynosi 1,05 , czyli z 1 kWp uzysk 1050 kWh/rok. Stosowane od dawna systemy nadążne, znacznie ten uzysk poprawiają. Jednoosiowe, z prostszą konstrukcją, gdzie nadążność jest tylko ze wschodu na zachód, sprawdzają się od kilku dekad, ale bliżej strefy równika. Wysoko operujące tam słońce, z wysokim horyzontem stwarza ich ekonomiczne uzasadnienie. Ostatnio w Polsce spadek cen paneli i godziny szczytowe, spowodowały zainteresowanie nimi. Ogólnodostępna informacja o współczynniku dla trackerów jednoosiowych w Polsce to 1,26, czyli z 1 kWp generujemy 1260 kWh/rok. Kolejny system nadążny to Dwuosiowe Trackery Solarne. Tu już nie ma żadnych kompromisów. Stelaż z panelami od wschodu do zachodu, jest cały czas skierowany prostopadle do słońca. Jest to jedyna tak optymalna możliwość generowania energii ze słońca przez panele PV. Na podstawie empirycznych uzysków za 2024 rok ten współczynnik to 1,63 czyli z 1 kWp uzysk 1630 kWh/rok.

Koniec Eldorado. Jaka przyszłość fotowoltaiki?

Na ziemię w ciągu godziny słońce przesyła tyle energii, ile cała jej populacja zużywa przez rok. Do tego można tylko dodać, że w najbliższej przyszłości, największe nakłady w OZE przewidziane są na PV. Ale na pewno to koniec bezmyślnego stawiania instalacji. Oczywiście dużo zależy od łatwowierności i zasobów inwestorów, ale oni raczej potrafią liczyć. Poniżej fragment wypowiedzi Prezesa PGE P. Macieja Górskiego.

"Czy to oznacza, że PGE nie zrealizuje projektów w fotowoltaice o mocy 3 GW?

Decyzje jeszcze nie zapadły. – Obecnie mamy znak zapytania. Zdecydowanie nie chcemy zbudować tak dużej mocy w technologii stałej skierowanej na południe, bo to one są głównie narażone na efekt ceny ujemnych. Jeśli będzie duża podaż w technologii, pozwalającej na zarządzanie profilem produkcji, to jesteśmy otwarci aby je realizować – mówił Górski, który podkreśla, że bezrefleksyjnej budowy projektów nie będzie. - Będziemy koncentrować się na dużych projektach o mocy powyżej 50 MW w technologii nadążnej (tzw. tracker solarny czyli podążanie paneli fotowoltaicznych za pozornym ruchem słońca po niebie – red.), instalacjami hybrydowymi np. z wiatrem w formie cable poolingu ( współdzielenie sieci –red.). Jesteśmy wymagający co do jakości projektów fotowoltaicznych. To jest bardzo zwodnicza technologia – zakończył."

Stąd prosty wniosek, że to zmierzch instalacji południe w masowych ilościach. Warto jednak przyjrzeć się skąd ta pewność. Oczywiście, ze względu na naszą szerokość geograficzną, godne uwagi są trackery dwuosiowe. Wrażenie robi już ponad 60 % wyższy uzysk. Ale najważniejsze jest to, że ten uzysk jest poza godzinami szczytu, gdy instalacje statyczne całkowicie zaprzestają generować energię. Jest ona wtedy droższa i może pochodzić z magazynów energii, a na tą ilość dla 1 MWp potrzeba około 2 MWh magazynu. Ich produkcja to ślad ekologiczny (metale ziem rzadkich), ślad wodny (proces produkcji) i ślad węglowy (podczas całego procesu użytkowania).

Poniżej wykres dla instalacji 50 kWp na trackerach dwuosiowych, oraz instalacji 75 kWp południe. Obie generują rocznie podobną ilość energii.

Koszt instalacji

Koszt instalacji

Rodzaj instalacji Moc Koszt (zł)
Trackery dwuosiowe 50 kWp 290000
Łączny koszt: 290000
Instalacja południe 75 kWp 200000
+ Magazyn energii 150 kWh 220000
Łączny koszt: 420000

Jaka przyszłość fotowoltaiki?

Ostatnio dużo mówi się o perowskitach podnoszących sprawność paneli z obecnych ok. 22 do 30%. W 2022 roku powstały panele testowe. Planowana masowa produkcja na 2027 rok. To znacznie wpłynie na zwiększenie uzysku poza szczytem. Należy również wspomnieć o albedo, czyli panelach bifacial. Efekt absorpcji światła odbitego i rozproszonego jest najefektywniejszy na trackerach dwuosiowych. Amerykanie już uzyskują około do 20% dodatkowej energii. Dotychczasowa wysoka opłacalność inwestowania w PV, blokowała zainteresowanie z tymi znanymi od lat faktami. Gdy te wszystkie informacje zaczną analizować inwestorzy, do czego zmusi ich ekonomia, i przestaną bezgranicznie wierzyć wykonawcom, rynek PV wkroczy na nową, ale już realistyczną rzeczywistość. Każda inwestycja będzie przemyślana, a wiele tych z przeszłości, trzeba będzie zmodernizować. Już dziś są wyliczenia, że nawet nowo postawioną instalację statyczną opłaca się zmienić na trackery dwuosiowe w przypadku inwestowanie do niej magazynów energii. Same magazyny energii to koszt trackerów, a reszta infrastruktury jak panele, inwertery etc. już jest.

Poniżej wykres dla dwóch instalacji o tej samej mocy i przykład ewentualnego zdalnego ograniczenia mocy przez odbiorcę w szczycie uzysku o 30%.

Poniżej empirycznie uzyski z jednego dnia słonecznego (czerwiec 2022 r.), wygenerowane na instalacji statycznej "południe" i na Trackerach Dwuosiowych Mini-Max z systemem A.S.N.T., Polskiego producenta firmy "Tracker Mini-Max". Pokazują one różnicę z jednego dnia słonecznego z instalacji o tej samej mocy postawionych obok siebie. Poza szczytem, różnica nawet jeden tysiąc pięćset procent.

Godzina Statyczna kWh Mini-Max kWh Różnica kWh Różnica %
4:30----
5:001,0412,5011,461.100%
5:301,7722,0920,321.148%
6:002,5029,4926,991.080%
6:305,2135,3230,11578%
7:009,5939,6030,01313%
7:3014,8042,6227,82188%
8:0020,0144,1824,17121%
8:3025,2245,4320,2181%
9:0029,5945,9516,3655%
9:3032,5145,7413,2340%
10:0034,9145,5410,6330%
10:3037,9345,227,29-
11:0041,2645,123,86-
11:3043,9745,741,77-
12:0042,7243,240,52-
12:3042,4142,620,21-
13:0042,6242,720,10-
13:3041,4742,931,46-
14:0040,1243,563,44-
14:3034,3944,299,9029%
15:0031,4745,6414,1745%
15:3030,1146,0615,9453%
16:0026,5746,1619,5974%
16:3021,1546,0624,90118%
17:0015,9445,3329,38185%
17:3010,5244,0833,55319%
18:005,7341,5835,84625%
18:303,0238,0335,011.160%
19:002,1934,0731,891.457%
19:301,5625,5323,971.537%
20:001,0417,1916,151.553%
20:300,528,968,441.623%
21:00-0,730,73-
Autor

Najnowsze wpisy