Pełna konsumpcja prądu z przydomowej fotowoltaiki? To możliwe

Skuteczne zarządzanie prądem wyprodukowanym przez fotowoltaikę nie jest proste. Idealnym zarówno dla prosumenta, jak i sieci energetycznej rozwiązaniem byłaby sytuacja, w których wszystkie domowe instalacje PV produkowały dokładnie tyle energii, ile dane domostwo zużywa. Czy taka sytuacja jest jednak w ogóle możliwa? Z badań naukowców z Dominikany wynika, że tak!

Gdzie trafia energia wytworzona przez przydomową fotowoltaikę?
Badacze z mieszczącego się na Dominikanie Specjalistycznego Instytutu Szkolnictwa Wyższego Loyola (his. Instituto Especializado de Estudios Superiores Loyola, IEESL) postanowili sprawdzić, czy produkcja energii z przydomowej fotowoltaiki wraz ze stuprocentową autokonsumpcją jest w ogóle możliwa. Na ten moment nadmiar prądu, który wytwarzają panele PV, jest najczęściej oddawany do sieci dystrybucyjnej, co generalnie jest dla niej sporym obciążeniem. Następnie za wprowadzoną do sieci energię prosumentom wypłacane są rekompensaty obliczane na zasadzie net-meteringu lub net-billingu.
Powyższa sytuacja nie jest optymalna tak naprawdę dla żadnej ze stron. Z poziomu systemu dystrybucyjnego sieć elektroenergetyczna jest przeciążona dużą ilością energii przechodzącej w obydwie strony. W Polsce już teraz potrzebne są kosztowne i czasochłonne modernizacje linii przesyłowych oraz transformatorów, aby umożliwić dalszy rozwój OZE. Jeśli zaś chodzi o stronę prosumencką, inwestor zawsze traci część albo energii, lub funduszy z powodu podatków, czy regulacji prawnych związanych z wprowadzaniem energii do sieci. Cały proces można zoptymalizować, uzupełniając domową instalację w magazyn energii, jednak ten również stanowi duży koszt dla prosumenta. Czy jest więc możliwe zużywanie całego prądu produkowanego przez panele PV?
Analizy naukowców z Dominikany
Odpowiedź na to pytanie w odpowiednich warunkach może co ciekawe brzmieć twierdząco! Udowodnili to badacze z dominikańskiego IEESL. W swoim badaniu skupili się na pojedynczym case study instalacji fotowoltaicznej o mocy 1 kW i nachyleniu 20°, umieszczonej na dachu domu, w którym żyła dwójka dorosłych i troje dzieci. Zakładana roczna produkcja energii elektrycznej z tego systemu wynosiła 1578,5 kWh.
Badanie odbyło się na przestrzeni roku, podczas którego naukowcy używali analizatora sieci oraz miernika irradiancji. To drugie urządzenie służyło poznaniu natężenia, z jaką promienie słoneczne padają na powierzchnię paneli fotowoltaicznych. Badacze po przeanalizowaniu wyników opracowali też dane związane z opłacalnością takiego rozwiązania, takie jak chociażby okres zwrotu instalacji PV nastawionej na autokonsumpcję.
Jaką moc musi mieć instalacja PV, by pozwolić na autokonsumpcję?
Opracowana przez dominikańskich naukowców metoda badawcza miała na celu znalezienie najwyższej mocy po stronie AC w instalacji, która umożliwi całkowitą autokonsumpcję energii wyprodukowanej przez PV. Choć samo badanie trwało rok, uzyskane dane pozwoliły na stworzeniu modelowych założeń obejmujących okres 25 lat. Badacze opracowali również współczynnik korekcyjny, który można zastosować do maksymalnej mocy w skali roku. W przypadku tego badania wynosił on 1,044. Wartość ta odnosi się do wartości natężenia światła padającego na panele. Po przełożeniu tego na generowany przez panele prąd okazuje się, że najwyższa roczna moc wyniosła 131,5 W z 150 W.
Jeśli chodzi o czynniki ekonomiczne, okres zwrotu środków włożonych w inwestycje bez mechanizmów dumpingowych badacze ocenili na nieco ponad 4,5 roku, a stopa zwrotu inwestycji wynosi według ich założeń 23,4%. Warto zauważyć, że według wyliczeń naukowców z IEESL tego typu rozwiązanie jest nieopłacalne dla gospodarstw domowych o zużyciu mniejszym niż 252 kWh na miesiąc. Mieszkańcy budynku, na którym dokonano badań, zużywali średnio 394 kWh na miesiąc. Wyniki badań dominikańskich naukowców opublikowano w czasopiśmie naukowym “Renewable Energy”.
Źródła: pv-magazine.com, sciencedirect.com