Instalacje hybrydowe OZE to obiekty, w których używane jest więcej niż jedno źródło wytwarzania czystej energii. To zaawansowane systemy, które łączą różne technologie odnawialne, np. energię słoneczną z wiatrową, aby zwiększyć efektywność produkcji. W Polsce, ze względu na korzystne warunki atmosferyczne, najczęściej inwestujemy w energię słoneczną i wiatrową.
W dłuższej perspektywie możemy spodziewać się różnych kombinacji źródeł energii, takich jak połączenia woda-słońce czy woda-wiatr. Na ten moment jednak, najbardziej dostępnym i efektywnym rozwiązaniem jest kombinacja energii słonecznej i wiatrowej, które doskonale się uzupełniają, umożliwiając stabilną produkcję energii przez całą dobę.
Jednym z pierwszych wielkoskalowych obiektów hybrydowych w Polsce jest Kleczew Solar & Wind Park.
O Kleczewie rozmawiamy z ekspertem Electrum, Kamilem Kozickim, i wyjaśniamy, w jaki sposób nowoczesne instalacje hybrydowe przyczyniają się do transformacji energetycznej. Omawiamy również obecny status prawny takich instalacji oraz powody, dla których warto w nie inwestować.
Jak działa Kleczew Solar & Wind Park?
W Kleczewie mamy dwa zintegrowane źródła energii: farmę fotowoltaiczną (PV) i farmę wiatrową. Farma PV to obiekt o mocy maksymalnej 193 MW (AC), przy zainstalowanej mocy w modułach PV wynoszącej 250 MWp. Oznacza to, że system jest przewymiarowany o 30%, co pozwala na stabilne dostarczanie energii nawet przy zmiennych warunkach atmosferycznych. Drugi obiekt, farma wiatrowa, składa się z 4 turbin Nordex N133, każda o mocy 4,8 MW, co daje łącznie 19,2 MW mocy zainstalowanej. Jednakże, ze względu na ograniczenia wynikające z warunków przyłączenia, obecnie możemy dostarczać tylko 11,7 MW mocy z wiatru. Moc przyłączeniowa, czyli maksymalna moc, jaką możemy dostarczyć do sieci na podstawie umowy przyłączeniowej, wynosi łącznie 204 MW dla obu źródeł energii.
Wspólnym punktem styku farny PV i farmy wiatrowej jest Główny Punkt Odbioru, czyli GPO. Dzięki zastosowaniu instalacji hybrydowej, energia produkowana przez te farmy jest przesyłana jednym kablem wysokiego napięcia. Pozwala to na optymalizację infrastruktury przesyłowej i redukcję kosztów.
Jak Kleczew wyróżnia się na tle innych hybrydowych obiektów w Polsce?
To pierwsza farma w tak dużej skali. Pierwsza z wydanymi warunkami przyłączeniowymi, gdzie w umowie przyłączeniowej wprost są wskazane dwa źródła energii. Czyli z umowy od początku jasno wynika, że to obiekt hybrydowy. Wcześniej powstawały mikroinstalacje łączące fotowoltaikę z kilkoma wiatrakami, ale tutaj mamy obiekt wielkoskalowy z mocą 250MWp w słońcu i 19,2MW w wietrze (mocy zainstalowanej). Kontrolę nad obiektem sprawuje autorskie rozwiązanie Electrum, nadrzędny regulator mocny Renedium. Umożliwia on stworzenie unikalnego ekosystemu.
Przeczytaj więcej o Renedium >>
Czyli na umowach przyłączeniowych do czasu Kleczewa nie pojawiały się dwa źródła energii?
Do tej pory umowy przyłączeniowe i warunki przyłączeniowe, z którymi miałem do czynienia w Electrum, określały jedno źródło energii. Kleczew jest pierwszą zrealizowaną przez nas instalacją, dla której wprost są określone dwa źródła energii – została zaprojektowana i wdrożona jako instalacja hybrydowa.
Jedna linia przesyłowa dla dwóch źródeł jest wykorzystywana również w cable poolingu. Czym instalacje hybrydowe różnią się od cable poolingu?
W obu podejściach chodzi o optymalizację wykorzystania energii odnawialnej, ale różnią się metodami i infrastrukturą. Cable pooling skupia się na wykorzystaniu infrastruktury przesyłowej przez dzielenie jednej linii między różne instalacje OZE. Sęk w tym, że te instalacje są od siebie niezależne i nie można wykorzystać ich pełnego potencjału. Dlatego instalacje hybrydowe idą o krok dalej. Integrują różne technologie odnawialne w jednej lokalizacji, aby zwiększyć niezawodność i efektywność produkcji energii. To cały system zaprojektowany tak, żeby się wzajemnie uzupełniać i razem pracować.
Kleczew jest zaprojektowany tak, aby efektywnie wykorzystywać dostępne zasoby energii odnawialnej w różnych warunkach pogodowych. Obie instalacje pracują jednocześnie. Kiedy farma PV nie pracuje z powodu warunków pogodowych albo pory dnia, wtedy działa farma wiatrowa i obiekt w dalszym ciągu generuje energię ze źródeł OZE, zapewniając ciągłość produkcji.
W cable poolingu farma wiatrowa mogłaby dzielić linię z farmą fotowoltaiczną, wykorzystując tę samą infrastrukturę przesyłową, aby zmniejszyć koszty, zmaksymalizować produktywność i zwiększyć zyski dla inwestora. Kleczew jako instalacja hybrydowa nie tylko dzieli infrastrukturę, ale również łączy różne technologie OZE w jednej lokalizacji. Panele fotowoltaiczne i turbiny wiatrowe są zintegrowane, aby wzajemnie się uzupełniały, co zapewnia bardziej stabilną i efektywną produkcję energii przez całą dobę. Ponadto, tak jak wspomniałem, w umowie jest jasno określone, że to obiekt z dwoma źródłami energii.
Jak wygląda proces testowania i oddawania obiektu hybrydowego do użytku?
Obowiązują nas standardowe procedury kodeksu sieciowego, które musimy spełnić. Dotyczą one wszystkich etapów, od pozwolenia na podanie napięcia (EON), przez tymczasowe pozwolenie na użytkowanie (ION) aż po (FON), czyli docelowe energetyczne pozwolenie na użytkowanie. Jako Electrum kompleksowo wykonujemy wszystkie procedury, żeby móc oddać obiekt do użytku, poczynając od przeprowadzenia niezbędnych symulacji, aż po wykonanie testów zgodności. Żeby wszystko działało sprawnie, potrzebne jest też oprogramowanie typu SCADA*. W Kleczewie zostały zastosowane autorskie rozwiązania Electrum – oprogramowanie EMACS i Renedium, w której działa zabudowany kontroler nadrzędny, spinający ze sobą wszystkie źródła energii – nadzoruje je i nimi steruje.
* Supervisory Control And Data Acquisition
Przeczytaj więcej o EMCAS >>
Jakie problemy rozwiązują instalacje hybrydowe?
Farma wiatrowa jest w stanie działać cały czas, niezależnie czy jest dzień, czy noc, w zależności od warunków wietrznych. Farma solarna z kolei działa w określonych godzinach, jest zależna od słońca. Słowem klucz jest tutaj efektywność. Przede wszystkim dzięki instalacjom hybrydowym można efektywniej wykorzystywać moc przyłączeniową i w pewnych zakresach zastępować słońce wiatrem albo wiatr słońcem. W Kleczewie nie uwolniliśmy jeszcze pełnej mocy przyłączeniowej i razem z inwestorem do tego dążymy.
Czy w Electrum chcemy postawić na instalacje hybrydowe?
Na pewno będziemy zachęcać inwestorów do takich rozwiązań. To atrakcyjna perspektywa – pełne wykorzystanie mocy przyłączeniowej i maksymalizowanie zysków. Są projekty, co do których toczą się dyskusje – np. o dostawieniu wiatraków do istniejącej farmy solarnej.
Co teraz wstrzymuje inwestorów przed projektami hybrydowymi?
Przede wszystkim kwestie związane z umowami przyłączeniowymi i wydawaniem warunków technicznych przyłączenia. Proces wygląda tak, że inwestor najpierw musi zwrócić się do operatora sieci elektroenergetycznej i uzyskać zgodę na instalację hybrydową. Na tym etapie pojawiają się różne niuanse, takie jak definicja instalacji hybrydowej i brak jednolitych przepisów. Czy to będzie hybryda i rozbudowujemy farmę wiatrową o moc słońca albo na odwrót, czy to będzie kolejna niezależna instalacja połączona z inną w opcji cable poolingu? Obecnie przepisy regulujące instalacje hybrydowe są w fazie tworzenia. Brakuje jednolitych, ogólnych wytycznych, które jasno określałyby wymagania techniczne, procedury i standardy. Wraz z rozwojem odpowiednich przepisów i zwiększonym wsparciem dla projektów hybrydowych, te bariery mogą zostać stopniowo zredukowane. Otworzy się furtka do szerszego zastosowania hybrydowych instalacji. Oczywiście nie oznacza to, że aktualnych barier nie da się pokonać. Kleczew jest na to najlepszym przykładem.
Z jakiego kraju płynie dobry przykład?
Doskonałym przykładem z zagranicy jest Dania, lider w dziedzinie instalacji hybrydowych. W Danii z powodzeniem działają farmy hybrydowe OZE, łączące turbiny wiatrowe z instalacjami fotowoltaicznymi oraz magazynami energii. Na przykład farma hybrydowa w miejscowości Lem Kær, która integruje różne źródła energii odnawialnej i systemy magazynowania energii.
Magazyn energii jest również planowany w przypadku Kleczewa. W jaki sposób magazyn energii wpłynie na instalację?
Wprowadzenie magazynu energii pozwoli na uwolnienie ograniczeń, które są obecnie nałożone na farmę. Farma fotowoltaiczna w Kleczewie ma moc 250 MWp, z czego efektywnie możemy wykorzystać 193 MW. Podobna sytuacja dotyczy farmy wiatrowej – z 4 turbin o mocy 4,8 MW każda możemy efektywnie wykorzystać tylko 11,7 MW. Ograniczenia te wynikają z umowy przyłączeniowej. Obiekt będzie można w dalszym ciągu rozbudowywać. W tym momencie mamy 204 MW mocy przyłączeniowej, a jesteśmy gotowi do ciągłego przesyłania do PSE 240MW.
Magazyn energii pozwoli na zmagazynowanie nadwyżki energii, która obecnie nie może być przesyłana do sieci z powodu ograniczeń umowy. W praktyce oznacza to, że nadwyżkowa energia, która nie może być bezpośrednio wykorzystana, trafi do magazynu. W chwilach, kiedy produkcja energii ze słońca i wiatru jest mniejsza, magazyn energii będzie mógł oddawać zgromadzoną energię do sieci. To pozwoli na bardziej równomierne dostarczanie energii do sieci. Unikniemy nagłych spadków i wzrostów mocy.
Magazyn energii umożliwi bardziej efektywne zarządzanie produkcją energii przez farmę. Energia ze słońca jest produkowana głównie od późnych godzin rannych do wczesnego popołudnia, a następnie jej ilość spada. Z kolei produkcja energii z wiatru może być bardziej zmienna. Magazyn energii pozwoli na wygładzenie tych wahań, dzięki czemu energia będzie dostarczana do sieci w bardziej stabilny i równomierny sposób.
Wprowadzenie magazynu energii otwiera również możliwości dalszej rozbudowy farmy. Dzięki magazynowi będziemy mogli zwiększyć moc instalacji. Nadwyżkowa energia może być przechowywana i wykorzystywana w momentach większego zapotrzebowania. Przykładowo, jeśli mamy 204 MW mocy przyłączeniowej, to w idealnych warunkach w południe, gdy produkcja energii jest najwyższa, magazyn pozwoli na utrzymanie maksymalnej mocy przez dłuższy czas.
Instalacje hybrydowe są przyszłością energetyki odnawialnej? Czy właśnie to jest kierunek, w którym OZE pójdzie szerzej?
Na pewno to jeden z tych kierunków. Wszystko sprowadza się do tego, żeby te źródła energii były jak najbardziej elastyczne i jak najbardziej efektywne. Zapotrzebowanie na energię przez sieć nie jest równomierne. Są godziny, w których energia jest potrzebna bardziej, w innych jest potrzebna mniej. Szersze zastosowanie farm hybrydowych, dodatkowo z magazynami energii, pozwoli na lepsze dopasowanie się do zapotrzebowania.
Inną, połączoną z tym wszystkim kwestią, jest sieć dystrybucyjna w Polsce. Mamy problemy z przesyłaniem energii. W weekendy zazwyczaj tej energii jest za dużo. Takie mamy uwarunkowania. Operator nie chce w weekend odbierać tej energii i przekazuje sygnał, żeby wyłączyć lub ograniczyć produkcję z farmy. W najgorszym przypadku mogą się pojawić kary i ujemne kwoty za energię w tym czasie. Jeśli będziemy mieli instalację hybrydową z magazynem energii, to możemy tak dopasować się do uwarunkowań sieci, że inwestor będzie sprzedawał tę energię dokładnie w tych momentach, w których będzie to dla niego atrakcyjne. I przykładowo, jeśli w weekend ta energia nie będzie potrzebna, to zamiast wyłączać farmę albo wyłączać ją w jakiejś części i na tym tracić, w tym czasie będzie można naładować magazyn energii. Dlatego jasnym jest, że to rozwiązanie poprawi efektywność pracy obiektów.
W Electrum budujemy, uruchamiamy, oddajemy do użytkowania, a następnie obsługujemy, testujemy i nadzorujemy hybrydowe obiekty OZE. Jeśli chcesz wiedzieć więcej o tych rozwiązaniach, zapraszamy do kontaktu.
