Słońce rzuca więcej światła na bardziej wydajną i zrównoważoną przyszłość handlu

Moc wytwarzana z paneli fotowoltaicznych w Polsce jest rekordowo wysoka. W 2020 roku te instalacje wyprodukowały trzy razy więcej energii niż rok wcześniej. Jednak w obliczu wciąż niepewnej przyszłości, Michał Marona, Country Manager SolarEdge Technologies w Polsce, analizuje rolę, jaką energia odnawialna, a w szczególności energia słoneczna, może odegrać w pomocy sprzedawcom i producentom w obniżeniu kosztów i zabezpieczeniu ich firm w niepewnej przyszłości.

Zdjęcie autora: SolarEdge

SolarEdge

Producent falowników fotowoltaicznych.

Węgiel pozostaje głównym źródłem energii w Polsce, odpowiadając za 70% całkowitej produkcji energii elektrycznej w kraju w 2020 roku. Jednak rynek energii zaczął się zmieniać, a udział energii odnawialnej ma wzrosnąć z 10,75% na koniec 2020 roku do 21% do 2030 roku. Wśród odnawialnych źródeł energii fotowoltaika jest najszybciej rozwijającym się sektorem. Oczekuje się, że polski rynek energii słonecznej będzie kontynuował swój szybki rozwój, osiągając roczny wzrost na poziomie 35% i generując 8,3 GW mocy w 2024 roku. Jednym z czynników napędzających tę zmianę jest unijny system handlu uprawnieniami do emisji, w ramach którego przemysł obciążany jest kosztami emisji CO2, co ma zachęcać do inwestowania w niskoemisyjne źródła energii. Polityka ta oznacza, że w Polsce emisja tony dwutlenku węgla kosztuje teraz 12 razy więcej niż cztery lata temu, a w przyszłym roku spodziewane są dalsze podwyżki cen.

Ponieważ koszty nadal odgrywają dużą rolę, a budżety pozostają zamrożone, ten gwałtowny wzrost zachęcił firmy we wszystkich branżach do poszukiwania sposobów uelastycznienia modeli operacyjnych i zainwestowania środków w celu zwiększenia długoterminowej efektywności, obniżenia kosztów i zabezpieczenia przychodów. Wiele firm zdaje sobie obecnie sprawę, że inwestowanie w odnawialne źródła energii może nie tylko poprawić społeczną odpowiedzialność ich biznesu (CSR), ale także stanowić kluczowy sposób na obniżenie ryzyka poprzez obniżenie kosztów energii. 

Dla sprzedawców i producentów argumenty za inwestowaniem w energię odnawialną są szczególnie atrakcyjne. Pomimo podejmowanych w ostatnich latach prób zmniejszenia zużycia energii elektrycznej poprzez zastosowanie bardziej energooszczędnych technologii w obszarach takich jak oświetlenie i chłodzenie, rachunki za energię elektryczną pozostają wysokie i oczekuje się, że więcej obiektów przejdzie na działalność w trybie 24/7.

Wśród firm, które stawiają na zrównoważony rozwój, jest Amazon. W 2020 r. ten gigant detaliczny zainwestował w nowe projekty słoneczne i wiatrowe o łącznej mocy ponad 4 GW, co według tej firmy jest największą inwestycją w energię odnawialną w ciągu jednego roku wykonaną przez jeden podmiot. 

I na pewno nie jest to jedyna taka firma. Firma Pepsico ogłosiła ostatnio plany inwestycji o wartości 1 mld PLN na rozwój w Polsce najbardziej zrównoważonego energetycznie zakładu. Zakład powinien korzystać w 100% z energii odnawialnej i być samowystarczalny właśnie dzięki instalacji fotowoltaicznej, a w przyszłości firma planuje dodatkowo zbudować na miejscu farmę słoneczną. 

Ponadto w listopadzie 2020 r. w Warszawie zaprezentowano pierwszy sklep zasilany w 100% energią odnawialną. Sklep oferuje innowacyjne rozwiązania w zakresie technologii ekologicznych, w tym panele fotowoltaiczne na dachu i kinetyczną podłogę, która przekształca kroki w energię. 

W styczniu 2021 r. Gorazdze Cement SA, lokalna spółka zależna niemieckiej firmy Heidelbergcement, podpisała pierwszą w Polsce umowę zakupu energii bez dofinansowania (PPA). Dzięki mocy 64,6 MWp ta farma fotowoltaiczna jest największą elektrownią słoneczną w kraju i będzie dostarczać firmie energię słoneczną przez następnych 10 lat. 

Ten rodzaj partnerstwa jest typowy dla nowych modeli finansowania, które powinny zostać przyjęte przez większą liczbę przedsiębiorstw komercyjnych w celu zmniejszenia kosztów inwestycji w technologię słoneczną. W związku z wysokim poziomem opodatkowania przedsiębiorstw, które kupują własną technologię fotowoltaiczną, wiele z nich decyduje się na umowy zakupu energii (PPA), aby korzystać z energii słonecznej bez konieczności ponoszenia początkowych kosztów kapitałowych. W przypadku PPA technologia fotowoltaiczna jest nabywana przez firmę zewnętrzną, która następnie sprzedaje energię swojemu „klientowi” po obniżonej cenie. 

Słońce na czele

Oczywiście energia słoneczna nie jest jedyną formą wytwarzania energii odnawialnej. Wiele firm, takich jak Amazon i Pepsico, zdecydowało się na inwestowanie zarówno w technologię słoneczną, jak i wiatrową. Może to być często właściwe podejście, ponieważ każda technologia oferuje konkretne zalety i wady. Na przykład, chociaż turbiny wiatrowe zazwyczaj zapewniają wysoką wydajność energetyczną i same są bardzo energooszczędne, zajmują dużo miejsca i zwykle wymagają zezwolenia na instalację. 

Natomiast montaż i serwis instalacji fotowoltaicznej są łatwiejsze i zazwyczaj nie wymagają decyzji o warunkach zabudowy. Co więcej, sprzedawcy detaliczni i zakłady produkcyjne zazwyczaj posiadają duże, niezagospodarowane dachy, które mogą pomieścić rozbudowane systemy fotowoltaiczne. Jednak nie tylko względy praktyczne sprawiają, że technologia fotowoltaiczna staje się coraz bardziej atrakcyjną opcją dla obiektów handlowych i produkcyjnych. Postępy w technologii zmieniają jej wydajność — zwiększają uzysk energii, obniżają koszty eksploatacji i konserwacji (O&M), dzięki zaawansowanym możliwościom monitorowania, oraz zwiększają bezpieczeństwo. W związku z tym wielu brytyjskich sprzedawców detalicznych i producentów, dużych i małych, obecnie poważnie rozważa energię ze słońca jako preferowaną technologię sprostania ich potrzebom energetycznym.

Więcej energii, szybszy zwrot z inwestycji

Co takiego wydarzyło się w ciągu ostatnich kilku lat, że energia słoneczna jest teraz tak atrakcyjna? Rozwój bardziej wydajnych materiałów do produkcji modułów fotowoltaicznych jest jednym ze sposobów zwiększania wydajności technologii fotowoltaicznych, dzięki któremu stały się one idealnym źródłem energii dla obiektów komercyjnych. Równie, a może nawet bardziej, istotne są postępy w dziedzinie falowników. Falowniki stanowią mniej niż 10% kosztów typowej instalacji, a mimo to są odpowiedzialne za 100% wytwarzanej energii. Dlatego też wybór odpowiedniego falownika do Twojego systemu ma znaczący wpływ na jego długoterminowe wyniki finansowe. 

W tradycyjnym systemie z falownikiem łańcuchowym, falownik spełnia dwie główne funkcje: Konwersja prądu DC na AC i śledzenie maksymalnej wartości punktu zasilania (MPPT). Ten ostatni jest odpowiedzialny za wydobycie maksymalnej mocy z systemu. Ponieważ MPPT jest najdroższym elementem każdego systemu z falownikiem, powszechną praktyką jest podłączanie jak największej liczby modułów do każdego MPPT. Mimo że początkowo może to zaoszczędzić pieniądze, zmniejsza to wydajność systemu, co w dłuższej perspektywie powoduje znacznie większe koszty dla jego właściciela. 

Wynika to z niedopasowania energii, które występuje, gdy moduły działają z różną wydajnością. Istnieje wiele czynników, które mogą wpływać na wydajność modułu, w tym starzenie się, zmienność tolerancji produkcji, zanieczyszczenia lub cienie chmur albo pobliskich drzew. Ponieważ systemy falowników łańcuchowych wymagają, aby moduły słoneczne były połączone szeregowo, wydajność całego łańcucha jest tylko tak wysoka, jak wydajność najsłabszego modułu. 

W przypadku wystąpienia problemu w tradycyjnych systemach z falownikami łańcuchowymi nie można bez ręcznej kontroli na miejscu ustalić, który moduł jest uszkodzony. Pozostawia to personel serwisu przed trudną decyzją — pozostawić system pracujący z nieoptymalną wydajnością lub wysłać inżyniera, który spróbuje zidentyfikować i naprawić słabo działający moduł. Proces ten może trwać wiele godzin, a nawet dni, w zależności od wielkości instalacji. 

W związku z tym obserwujemy ciągłe wdrażanie systemów z falownikami zoptymalizowanych pod kątem zasilania prądem stałym. W tym rozwiązaniu funkcja MPPT jest realizowana przez optymalizatory mocy umieszczone bezpośrednio pod modułami PV, podczas gdy uproszczony falownik zmienia prąd stały na zmienny i odpowiada za współpracę z siecią. To skutecznie izoluje każdy moduł, zapewniając, że wszelkie usterki lub zacienienie będą również izolowane, co zminimalizuje straty mocy związane z niedopasowaniem. W rezultacie uzyskuje się znacznie wyższą wydajność energetyczną w całym okresie eksploatacji systemu — zazwyczaj od dwóch do dziesięciu procent. 

Możliwość monitorowania instalacji na poziomie modułów przynosi również dalsze oszczędności kosztów dzięki bardziej efektywnemu zarządzaniu aktywami. Jeśli któryś z modułów zacznie osiągać gorsze wyniki, czujniki w optymalizatorze mocy i falowniku automatycznie wyślą powiadomienie do laptopa lub smartfona właściciela systemu, wskazując konkretny moduł, który uległ awarii. Dzięki temu personel serwisowy może szybko i sprawnie rozwiązywać problemy z wydajnością, ograniczając koszty związane z koniecznością wzywania serwisu i pomagając ograniczyć straty energii do minimum. 

Systemy zoptymalizowane pod kątem zasilania prądem stałym okazują się szczególnie korzystne dla firm, które chcą obniżyć koszty posiadania instalacji w całym okresie ich eksploatacji. Dzięki podzieleniu funkcji tradycyjnych falowników na dwa oddzielne podzespoły, producenci mogą zaoferować znacznie dłuższe gwarancje na te elementy — w przypadku SolarEdge gwarancja na falowniki obejmuje okres 12 lat, a na optymalizatory mocy 25 lat. Pomaga to obniżyć ryzyko inwestycji w energię słoneczną poprzez zapewnienie, że system będzie pracował z pełną wydajnością przez znacznie dłuższy czas niż tradycyjne systemy z falownikiem łańcuchowym. 

Bezpieczeństwo na pierwszym miejscu

Miliony systemów fotowoltaicznych zainstalowanych na całym świecie dowodzą, że technologia ta jest bezpieczna i niezawodna. Ponieważ jednak tradycyjne instalacje łańcuchowe mogą osiągać napięcia nawet do 1 500 V DC, należy podjąć środki ostrożności w celu zapewnienia bezpieczeństwa ludzi i mienia.

Aby zminimalizować potencjalne ryzyko, istnieją dwa elementy bezpieczeństwa, na które należy zwrócić uwagę przy inwestowaniu w technologię fotowoltaiczną. Pierwsza to funkcja bezpiecznego zasilania prądem stałym. Jest to zabezpieczenie na poziomie panelu, które minimalizuje ryzyko porażenia prądem podczas instalacji lub standardowej konserwacji systemu, a także w przypadku sytuacji krytycznej. W przypadku tradycyjnych falowników ich wyłączenie lub odcięcie połączenia sieciowego zatrzyma przepływ prądu, ale napięcie stałe w przewodach będzie obecne tak długo, jak długo świeci słońce, co oznacza, że system nadal stwarza ryzyko porażenia prądem elektrycznym. Funkcja bezpiecznego napięcia stałego eliminuje ten problem poprzez automatyczną redukcję napięcia wyjściowego każdego modułu do bezpiecznej wartości 1 V. 

Inwestycja w zmniejszenie ryzyka

Dla wielu obiektów komercyjnych w Polsce korzyści płynące z inwestycji w odnawialne źródła energii są bardzo przekonujące. Jednak ważne jest, aby zebrać wszystkie fakty przed podjęciem decyzji o zakupie. Dobrym pomysłem jest poproszenie potencjalnych dostawców o dostarczenie oceny uśrednionych kosztów wytworzenia energii (LCOE) dla ich technologii. Obejmuje ona rozbicie kosztów energii proponowanego systemu na kilowatogodzinę (kW/h) w ciągu całego okresu eksploatacji, co umożliwi dokładne porównanie z konkurencyjnymi markami i technologiami. 

Należy również pamiętać, że kupowanie tańszych produktów nie zawsze jest najlepszym wyborem. Chociaż niższa cena zakupu może wyglądać atrakcyjnie w bilansie, wszelkie początkowe oszczędności zostaną utracone, jeśli system nie będzie generował wystarczającej ilości energii lub koszty konserwacji będą stale wysokie, bądź jeśli system ulegnie awarii, a jego krótka gwarancja już wygasła. 

Ponieważ sprzedawcy detaliczni i producenci znajdują się obecnie w bardzo niepewnych czasach, potrzeba zmniejszenia nakładów operacyjnych jeszcze nigdy nie była tak duża. Z tego powodu wiele firm analizuje swoje koszty energii i bada korzyści finansowe oraz korzyści dla zrównoważonego rozwoju wynikające z zastosowania odnawialnych źródeł energii, co szybko prowadzi do pytania, jaką technologię wybrać. 

Argumenty przemawiające za energią słoneczną zawsze były przekonujące, ale wraz z ostatnimi osiągnięciami w technologii modułów i inwerterów – zwiększającymi wydajność energetyczną, żywotność i bezpieczeństwo systemów, wielu uważa, że nigdy nie było lepszego momentu dla firm na inwestowanie w energię słoneczną. Biorąc pod uwagę rosnącą listę wiodących polskich sprzedawców detalicznych i producentów, którzy też tak twierdzą, mogą oni mieć rację.

Materiał pochodzi z wydania Globenergia 4/2021