Instalacja off grid

Mówiąc o instalacji wyspowej (off grid) najczęściej ma się na myśli instalację fotowoltaiczną, w której energia elektryczna produkowana w modułach fotowoltaicznych jest zamieniana przez falownik z prądu stałego na prąd przemienny. Nadwyżki tej energii są kumulowane w magazynach energii w celu jej późniejszego wykorzystania. W tym rodzaju instalacji falownik zasila wyłączenie obwody odseparowane od sieci publicznej. Rozwiązanie jest szczególnie atrakcyjne dla osób chcących się całkowicie uniezależnić od publicznego systemu elektroenergetycznego. Postawienie na instalację wyspową nie oznacza całkowitego odcięcia budynku od sieci. W tym przypadku falownik zasila wydzielone obwody. Z drugiej strony, jak zauważa Bogdan Szymański w “Instalacje fotowoltaiczne”, jeśli celem inwestora jest niezależność energetyczna oraz możliwość dostarczania energii do sieci, musi stworzyć instalację hybrydową zbudowaną z dwóch falowników: wyspowego i sieciowego, lub jednego spełniającego te dwie funkcje. Podkreśla, że w przypadku zaniku napięcia w sieci, domowa instalacja fotowoltaiczna musi zostać od sieci odłączona.

O wady i zalety rozwiązania pytamy Szymona Witoszka, CEE & Nordic Inverter Solution Director w Huawei. Ekspert odpowiada, że zaleta jest w zasadzie jedna – jest nią niezależność energetyczna. Wady można sprowadzić do pytania: jaki jest koszt niezależności energetycznej? Wskazuje, że systemy autonomiczne to wyższe nakłady inwestycyjne oraz niższa wydajność ze względu na akumulację strat związanych z magazynowaniem energii i niewykorzystywaniem jej nadwyżek. Dodaje, że warto również uwzględnić konieczność poświęcenia prywatnego komfortu prosumenta na rzecz poprawy profilu wykorzystania energii.

Off grid w Polsce

Wykonanie i eksploatacja systemów wyspowych w celu produkcji energii na potrzeby własne nie podlega w Polsce szczególnym ograniczeniom prawnym. Decyzja dotycząca tego, jaki wybrać system – on grid czy off grid – podyktowana jest w pierwszej kolejności czynnikami ekonomicznymi. Czy zatem instalacja off grid jest droższa od instalacji sieciowej?

– Niekoniecznie, wszystko zależy od sposobu eksploatacji. Niewielkie systemy wyspowe o ograniczonej autonomii (np. sezonowej) mogą być tańsze od systemów sieciowych. Największy wpływ na cenę instalacji ma poziom autonomii – im więcej odbiorników ma być zasilanych w dowolnym czasie z naszego źródła wytwórczego lub magazynu energii, tym wyższe koszty. Uzyskanie całorocznej autonomii w mikroinstalacjach korzystających z jednego źródła energii odnawialnej jest bardzo drogie i bardzo niewydajne – wyjaśnia ekspert.

Jako nieodłączny element instalacji off grid wskazuje się magazyn energii. Służą do lokalnej stabilizacji zakresu obciążalności źródła. Witoszek wskazuje, że magazyn jest buforem, który niweluje wpływ chwilowych wahań mocy typowych dla OZE. Podkreśla, że magazyn energii nie powinien być jednak utożsamiany z systemami wyspowymi (off grid), gdyż magazynowanie można z powodzeniem stosować także w instalacjach przyłączonych do sieci elektroenergetycznej w celu poprawy współczynnika lokalnej konsumpcji energii. Systemy wyspowe w wielu przypadkach stabilizują pracę OZE wykorzystując zamiast akumulatorów generatory elektryczne i paliwa kopalne. Znaczenie ma zatem skala i sposób eksploatacji.

Off grid a niezależność energetyczna

Na forach branżowych osoby zainteresowane systemami off grid często argumentują swoje rozważania chęcią kompletnego odcięcia się od publicznego systemu elektroenergetycznego, licząc na pełną samodzielność. Pytamy eksperta, czy faktycznie offgrid daje pełną niezależność?

– Powstaje pytanie: od czego? System off grid uniezależnia nas od dostaw energii z publicznej sieci elektrycznej. Pozostajemy jednak zależni od szeregu innych czynników – dostępności energii pierwotnej (słońce, wiatr), zdolności systemu do stabilnej pracy pod obciążeniem (akumulatory, agregat, profil obciążenia), wyższych kosztów eksploatacji (paliwo, straty na magazynowaniu, konserwacja). Systemy off grid zmieniają układ zależności, przestajemy być zależni od zakładu energetycznego, ale stajemy się zakładnikami własnej instalacji wytwórczej – zauważa Witoszek.

Rozwiązania za granicą oraz ich przyszłość

Systemy off grid nie są popularne w Polsce, ani także za granicą. Witoszek informuje, że instalacje wyspowe budowane są głównie w krajach nieposiadających infrastruktury przesyłowej i dystrybucyjnej. W większości przypadków są to systemy obsługujące od kilkunastu do kilku tysięcy odbiorców i nie mają nic wspólnego z mikroinstalacjami. W Europie systemy wyspowe mają najczęściej charakter specjalistyczny, np. autonomiczne zasilanie łodzi, sezonowe zasilanie domków letniskowych, dogrzewanie wody, pompy itd.

Jaką czeka przyszłość takich rozwiązań? W opinii eksperta kierunek zmiany jest jasny, w pierwszej kolejności systemy przyłączone do sieci (on-grid) uzupełniane będą o magazyny energii. Dzieje się to już w Zachodniej Europie, USA i Chinach.

– Takie instalacje zyskują częściową niezależność pozwalając w praktyce ograniczyć wymianę energii z siecią. Cześć rozwiązań oferuje ponadto opcję zasilania awaryjnego (rezerwowego) od kilku do kilkunastu godzin w przypadku zaniku napięcia z sieci. Odrębną kwestią jest postępująca decentralizacja systemu dystrybucyjnego i powstawanie chociażby takich bytów jak klastry energetyczne – wyjaśnia.

Nasz komentator wskazuje, że najbliższe lata będą zbliżać do siebie wytwórców, konsumentów i operatorów sieci, a obszary autonomiczne energetycznie będą coraz mniejsze i bardziej konkurencyjne. Połączenie takich obszarów w ramach krajowego systemy elektroenergetycznego jest jak najbardziej uzasadnione. Off grid nie wydaje się zatem szczególnie atrakcyjny dla żadnej ze stron – stwierdza.

Patrycja Rapacka

Analityk i redaktor w GLOBEnergia. Transformacja energetyczna, OZE, offshore wind, atom