Fotowoltaika na razie nie zbawi polskiej energetyki

Podczas gdy polska transformacja energetyczna przeprowadzana jest w ogromnych bólach, rewolucja fotowoltaiczna przebiega zaskakująco sprawnie. Rosnący udział energii ze słońca w miksie to znakomita informacja, warto jednak pamiętać, że na dalekim horyzoncie istnieją też pewne ograniczenia. 

Jeszcze w 2015 roku moc zainstalowana elektrowni fotowoltaicznych w Polsce nie przekraczała 100 MW. Po powolnym wzroście do końca 2018 roku udało się osiągnąć 557 MW, później rozpoczęła się jednak rewolucja, która skokowo wywindowała polskie moce fotowoltaiczne. Zgodnie z ostatnim dostępnym raportem Polskich Sieci Elektroenergetycznych według stanu na 1 grudnia 2020 roku zainstalowane było już 3662 MW w fotowoltaice. Miesiąc do miesiąca to wzrost o 7 proc., rok do roku o 181,8 proc. Według raportu SolarPower Europe w 2020 roku byliśmy czwartym krajem Unii z największym przyrostem mocy w fotowoltaice. 

To prawdziwa rewolucja. Gdy transformacja górnictwa, a co za tym idzie i energetyki konwencjonalnej, wciąż rozbija się o spory na linii związki zawodowe - rząd, fotowoltaika błyszczy przykładem, że jednak można. Duża w tym zasługa programu "Mój prąd", który do rewolucji fotowoltaicznej zaprzągł nie tyle energetycznych gigantów, co zwykłych obywateli, którzy mogą dzięki programowi dofinansować instalacje na przykład na dachu własnego domu. Wystarczy wyjść z domu, by zobaczyć efekty, rewolucja fotowoltaiczna przez ostatnie kilkanaście miesięcy zmieniła krajobraz Polski, choć w polskim miksie źródło to ma wciąż niewielki udział i wciąż jest wiele do zrobienia. 

W przyszłości dynamika może nieco spaść (baza będzie wyższa), jednak fotowoltaika ma być dalej intensywnie rozwijana. "Nastąpi istotny wzrost mocy zainstalowanych w fotowoltaice do: ok. 5-7 GW w 2030 r. i ok. 10-16 GW w 2040 r.", czytamy w rządowym projekcie Polityki energetycznej Polski do 2040 roku.

Wygodna fotowoltaika

Rozwój fotowoltaiki niesie za sobą duże korzyści, nie tylko dla prosumentów, ale i dla całego kraju. Przede wszystkim pomaga ona nam w realizacji celów klimatycznych związanych z redukcją emisji CO2. Produkcja energii ze słońca jest cicha, a samo źródło energii jest niewyczerpalne (w uproszczeniu). Dodatkowo warto dodać, że fotowoltaika dobrze wpasowała się w problem letnich szczytów zapotrzebowania. Te były problematyczne m.in. za sprawą upowszechnienia się klimatyzatorów. Te działają najmocniej, gdy mocno świeci słońce, czyli również wtedy, gdy są sprzyjające warunki dla fotowoltaiki. 

– Fotowoltaika jest bardzo „wygodna” dla systemu elektroenergetycznego, bo energia elektryczna jest produkowana wtedy, gdy jest najbardziej potrzebna, czyli w ciągu dnia. To wtedy jest najgoręcej, a klimatyzatory pracują z pełną mocą – tłumaczyła w kwietniowej rozmowie z Bankier.pl na temat tzw. letnich "blackoutów" rzeczniczka Polskich Sieci Elektroenergetycznych Beata Jarosz-Dziekanowska.

Warto do tego dodać, że fotowoltaika dość dobrze współpracuje z wiatrakami, często bowiem jest tak, że gdy mocno wieje, to nie ma słońca i na odwrót. Energia wiatrowa, wciąż największa kategoria odnawialnych źródeł energii w Polsce, zyskała w ten sposób swego rodzaju wsparcie. Przynajmniej w teorii, gdy wspomniany warunek jest spełniony. 

Bez magazynowania ani rusz

Tutaj jednak powoli przechodzimy do ryzyk i ograniczeń. Teoretycznie można byłoby pokryć pola i dachy fotowoltaiką tak, aby na papierze zaspokajała ona nasze energetyczne potrzeby, w praktyce jednak okazałoby się nie rozwiązaniem problemu, a problemem samym w sobie. System elektroenergetyczny wymaga bowiem stabilności, tymczasem fotowoltaika, a także energia wiatrowa są bardzo niestabilne. Wiatraki muszą mieć wiatr, fotowotaika nie pracuje wieczorami, w nocy, a także przy niesprzyjających warunkach słonecznych. Z punktu widzenia systemu zarządzanie tak niestabilnymi źródłami jest sporym wyzwaniem.

By móc ograniczyć produkcję tylko do tych źródeł, musielibyśmy dysponować ogromnymi magazynami energii, które wypłaszczałyby te rozchwiania. Najpowszechniejsze magazyny energii to elektrownie szczytowo-pompowe, które wykorzystują nadmiary energii do pompowania wody do wyższego zbiornika, by następnie wykorzystywać ją przy niedoborach i spuszczając w dół wytworzyć energię. Świetnym przykładem jest tutaj Austria, która przez lata skupowała tanią nadwyżkową energię z Niemiec i magazynowała w alpejskich elektrowniach szczytowo-pompowych. W Polsce, m.in. za sprawą gorszych warunków naturalnych, takich instalacji jest jednak jak na lekarstwo. Największy Żarnowiec ma 716 MW i pozwala na zgromadzenie 3600 MWh energii elektrycznej. Poza nim elektrownie szczytowo-pompowe można policzyć na palcach jednej ręki. W sumie w 2020 roku ze źródeł tych wyprodukowane zostało w polskim systemie 819 GWh.

Niech moc będzie z Tobą

Głównym wyzwaniem systemu elektroenergetycznego jest zapewnienie odpowiedniej mocy przy szczytach zapotrzebowania. Jak zostało wspomniane, ciepłe zimy przesunęły główne wyzwania ze zbilansowania systemu na lato, teraz jednak, gdy w końcu w Europie pojawił się ostrzejszy mróz, znów notowane są zimowe rekordy zapotrzebowania. Taki odnotowano w Polsce 19 stycznia 2021, zapotrzebowanie na moc sięgnęło wówczas 27,4 GW. Wynik poprawiono jeszcze 12 lutego, a więc niecały tydzień temu. Dodatkowo poprzedni rekord ustanowiono... 10 grudnia 2020, czyli dwa miesiące temu. Wszystko przez wspomniany mróz.

Niestety zimą fotowoltaika jest mniej efektywna, przez co w mniejszym stopniu może wspierać system. Dodatkowo popularnym zestawem u Kowalskich jest montowanie instalacji fotowoltaicznej wraz z pompą ciepła. Prosumenci produkują prąd główne latem, tymczasem pompy potrzebują go głównie zimą, co dodatkowo "powiększa" zimowy szczyt.

Zima kontratakuje

W ostatnich dniach głośno było zresztą o zimowych problemach krajów mocno nastawionych na OZE. W Szwecji, która w ostatnich miesiącach wyłączyła dwa reaktory jądrowe m.in. w związku z niskimi cenami energii z OZE, atak zimy zaowocował pojawieniem się niedoborów nawet do 1,7 GW. System się nie załamał, ceny prądu jednak wystrzeliły, a produkcję ograniczano. Duże poruszenie wśród lokalnej społeczności wywołał fakt, że Szwecja, zwykle eksportująca zieloną energię do Polski, teraz musiała sięgnąć po import "brudnej" energii zza Bałtyku. Z kolei rozważania publicznej telewizji na temat powstrzymania się w szczycie zapotrzebowania od odkurzania sprawiły, że zgaszony odkurzacz stał się symbolem debaty na temat wygaszania energetyki jądrowej.

Ostra zima, a także bezwietrzne oraz pochmurne okresy dały się dać we znaki i niemieckiej energetyce. System wsparł się rezerwami w energetyce węglowej oraz jądrowej, warto jednak pamiętać, że Niemcy w przyspieszonym tempie chcą rezygnować i z węgla i z atomu, co może pogłębić problemy systemu w ekstremalnych sytuacjach. Co ciekawe na zastępstwo wybrano rosyjski gaz, co jest dość absurdalne, zważywszy że teoretycznie za wszystkim stoi ekologiczna. O ile jeszcze zastępowanie węgla gazem ma sens (dużo mniejsze emisje, dobra współpraca gazu z OZE), o tyle zastępowanie gazem bezemisyjnego atomu z ekologią ma niewiele wspólnego.

Zielona rewolucja to konieczność

Powyższe przykłady i rozważania pokazują, że system elektroenergetyczny to twór bardzo skomplikowany, który wymaga przede wszystkim stabilności. W obecnej sytuacji podnoszenie apeli, by jak najszybciej zrezygnować z energetyki konwencjonalnej na rzecz wiatraków i fotowoltaiki, może być ryzykowne. Wszystko wygląda pięknie przy sprzyjających warunkach, przy trudnych przypominamy sobie, że jednak póki nie mamy rozwiniętej należycie technologii magazynowania energii, warto posiadać też konwencjonalną rezerwę, którą dużo łatwiej da się regulować i na której można polegać niezależnie od pogody.

Nie neguje to jednak faktu, że zielona rewolucja to konieczność. Pełna produkcja energii ze źródeł odnawialnych, w tym fotowoltaiki, to cel, do którego warto dążyć zarówno w przyczyn kosztowych, jak i ekologicznych. Stąd postępująca rewolucja fotowoltaiczna w Polsce cieszy, zwłaszcza na tle dekad reformatorskiego impasu w branży. Szkoda, że przez lata - mimo obietnic - wciąż nie rozpoczęto budowy polskiej elektrowni jądrowej, która mogłaby stanowić dobrą i bezemisyjną bazę dla OZE. Z tego powodu zapewne - nawet jeżeli postanowilibyśmy nagle całe siły rzucić na rozwój OZE - niestety najprawdopodobniej jeszcze co najmniej przez kilkanaście lat będziemy musieli opierać mix na mocy pochodzącej z brudnych źródeł.

Źródło: