Instalacja fotowoltaiczna osiąga najwyższą produkcję zazwyczaj w słoneczne godziny dnia. Elektrownia wiatrowa może natomiast pracować również nocą, zimą i w okresach niewielkiego nasłonecznienia. Połączenie obu źródeł z magazynem energii pozwala stworzyć projekt o bardziej równomiernym profilu wytwarzania niż w przypadku farmy opartej na jednej technologii. Farma hybrydowa nie jest jednak prostą sumą paneli, turbin i baterii. Poszczególne elementy muszą współpracować w ramach jednego systemu sterowania, pomiarów, infrastruktury przyłączeniowej i modelu sprzedaży energii. Potrzebne jest ustalenie, które źródło ma w danym momencie pierwszeństwo, kiedy należy ładować magazyn oraz jak reagować na ograniczenie mocy przyłączeniowej.
Większa liczba technologii oznacza także bardziej złożone ryzyko. Dlatego już na etapie projektu należy przeanalizować zabezpieczenia, umowy wykonawcze, serwis, odpowiedzialność uczestników i odpowiednio dopasowane ubezpieczenie OZE. Awaria wspólnej stacji, sterownika nadrzędnego lub kabla może bowiem wpłynąć jednocześnie na produkcję fotowoltaiki, turbin i pracę magazynu.
Najważniejsze informacje
- Fotowoltaika i wiatr mogą częściowo uzupełniać swoje profile produkcji, ale nie oznacza to, że ich maksymalna moc nigdy nie wystąpi jednocześnie.
- Magazyn może przejąć część energii powstającej ponad aktualne zapotrzebowanie lub moc dostępną w przyłączu.
- Połączenie technologii może zwiększyć stopień wykorzystania wspólnej infrastruktury elektroenergetycznej.
- System sterowania musi stale kontrolować produkcję, stan baterii i moc w punkcie przyłączenia.
- Suma mocy paneli, turbin i magazynu może być większa od mocy możliwej do jednoczesnego wprowadzenia do sieci.
- Magazyn nie produkuje energii i nie wyrównuje wszystkich zmian wytwarzania – jego możliwości ograniczają moc, pojemność i poziom naładowania.
- Awaria elementu wspólnego może zatrzymać kilka technologii, nawet jeśli same panele, turbiny i baterie pozostają sprawne.
- Nie każde techniczne połączenie różnych źródeł spełnia prawną definicję hybrydowej instalacji OZE.
Czym jest farma hybrydowa?
W potocznym znaczeniu farmą hybrydową nazywa się projekt, który łączy kilka technologii wytwarzania lub magazynowania energii. Najczęściej chodzi o fotowoltaikę, energetykę wiatrową i baterię współpracujące ze wspólnym punktem przyłączenia.
Takie określenie opisuje przede wszystkim techniczną koncepcję inwestycji. Nie zawsze oznacza jednak, że projekt spełnia formalną definicję hybrydowej instalacji odnawialnego źródła energii określoną w ustawie.
Według URE prawna definicja obejmuje wyodrębniony zespół urządzeń wykorzystujących co najmniej dwa różne rodzaje odnawialnych źródeł o odmiennej charakterystyce dyspozycyjności. Żadne z urządzeń wytwórczych nie może mieć mocy przekraczającej 80 procent łącznej mocy zespołu. Wymagane jest również wspólne wyprowadzenie mocy oraz magazyn energii, za którego pośrednictwem do sieci trafia co najmniej 5 procent rocznego wolumenu energii wytworzonej przez instalację.
Projekt określany przez inwestora jako hybrydowy może więc być technicznym połączeniem PV, turbin i magazynu, ale niekoniecznie hybrydową instalacją OZE w rozumieniu przepisów. Rozróżnienie ma znaczenie przy koncesji, opomiarowaniu, systemach wsparcia i dokumentacji składanej do regulatora.
Z czego składa się farma hybrydowa?
- Instalacja fotowoltaiczna wytwarzająca energię przede wszystkim w ciągu dnia i w okresach większego nasłonecznienia.
- Turbiny wiatrowe pracujące zależnie od lokalnych warunków wiatrowych, również nocą oraz poza sezonem najwyższej produkcji PV.
- Magazyn energii przejmujący wybrane nadwyżki i oddający energię w innym czasie.
- Sterownik nadrzędny lub system EMS koordynujący pracę źródeł i baterii.
- System SCADA służący do monitorowania instalacji, rejestrowania alarmów oraz zdalnego sterowania.
- Układy pomiarowe rozdzielające produkcję poszczególnych źródeł, pracę magazynu i energię wprowadzaną do sieci.
- Wspólna stacja elektroenergetyczna, transformatory, rozdzielnie, linie i urządzenia zabezpieczające.
- System prognozowania produkcji, który wykorzystuje dane pogodowe oraz informacje o stanie technicznym urządzeń.
- Infrastruktura komunikacyjna łącząca falowniki, turbiny, BMS, EMS i systemy operatora.
- Zabezpieczenie techniczne uniemożliwiające przekroczenie dopuszczalnej mocy w punkcie przyłączenia.
W zależności od projektu poszczególne instalacje mogą należeć do jednego inwestora albo do kilku odrębnych spółek. W drugim modelu wspólna infrastruktura tworzy dodatkowe zależności kontraktowe i wymaga szczegółowego porozumienia pomiędzy uczestnikami.
Dlaczego słońce i wiatr mogą się uzupełniać?
Produkcja fotowoltaiki jest stosunkowo przewidywalna w cyklu dobowym. Rozpoczyna się rano, osiąga najwyższy poziom zazwyczaj w pobliżu południa i zanika po zachodzie słońca. Zmienia się również sezonowo, ponieważ latem dzień jest dłuższy, a dostępność promieniowania słonecznego zazwyczaj większa.
Produkcja wiatrowa nie jest powiązana z porą dnia w taki sam sposób. Turbiny mogą wytwarzać energię nocą, zimą oraz podczas pochmurnej pogody. W wielu lokalizacjach większa wietrzność pojawia się w okresach słabszej produkcji fotowoltaicznej.
Połączenie źródeł może więc zmniejszyć liczbę godzin, w których cała inwestycja nie produkuje energii. URE wskazuje, że zestawienie technologii różniących się profilem wytwarzania, wspomaganych magazynem, może zapewnić stabilniejsze dostawy niż pojedyncza farma fotowoltaiczna.
Nie można jednak zakładać idealnej komplementarności. W słoneczny i wietrzny dzień oba źródła mogą jednocześnie osiągać wysoką moc. Innym razem mogą równocześnie produkować bardzo mało energii. Przed podjęciem decyzji potrzebne są dane pogodowe właściwe dla konkretnej lokalizacji, najlepiej obejmujące wiele lat.
Większa produkcja nie zawsze oznacza większą moc przyłączeniową
Jednym z najważniejszych argumentów przemawiających za projektem hybrydowym jest możliwość bardziej intensywnego wykorzystania przyłącza.
Przyłącze farmy fotowoltaicznej może być słabo wykorzystywane nocą i w okresach niewielkiego nasłonecznienia. Infrastruktura elektrowni wiatrowej pozostaje natomiast niewykorzystana podczas bezwietrznej pogody. Połączenie źródeł pozwala przesyłać energię z tej technologii, która w danym momencie posiada lepsze warunki pracy.
Nie oznacza to, że moc przyłączeniowa automatycznie rośnie wraz z dołączeniem kolejnych urządzeń. Jeżeli przyłącze pozwala wprowadzić do sieci maksymalnie 50 MW, system musi przestrzegać tego limitu nawet wtedy, gdy łączna moc paneli i turbin wynosi 80 MW.
W godzinach jednoczesnej wysokiej produkcji część energii może zostać skierowana do magazynu. Jeżeli bateria jest pełna albo jej moc ładowania okaże się zbyt mała, sterownik będzie musiał ograniczyć wybrane źródło.
Farma hybrydowa a cable pooling
Cable pooling oznacza współdzielenie jednego miejsca przyłączenia przez kilka instalacji lub magazynów energii. Pojęcie to koncentruje się przede wszystkim na sposobie korzystania z infrastruktury sieciowej.
Farma hybrydowa opisuje natomiast zintegrowaną współpracę technologii o różnych profilach produkcji. Projekt może więc korzystać z cable poolingu, a jednocześnie być zarządzany jako jeden układ hybrydowy.
Nie są to jednak pojęcia tożsame. Ze wspólnego przyłącza mogą korzystać na przykład dwie farmy fotowoltaiczne. Będzie to cable pooling, ale nie formalna hybrydowa instalacja OZE oparta na dwóch różnych rodzajach źródeł.
Różnica jest ważna przy przygotowywaniu wniosku przyłączeniowego i modelu prawnego. Inwestor powinien ustalić, czy planuje wyłącznie współdzielenie infrastruktury, czy również uzyskanie statusu hybrydowej instalacji OZE.
Jaką rolę pełni magazyn energii?
Magazyn przejmuje część energii w godzinach wysokiej produkcji i oddaje ją później. Może to nastąpić wieczorem, podczas spadku wiatru, w godzinach wyższej ceny albo w momencie zwiększonego zapotrzebowania lokalnego odbiorcy.
W projekcie hybrydowym bateria może ograniczać szczytową moc wprowadzoną do sieci. Jeżeli instalacja PV i turbiny produkują łącznie więcej, niż pozwala przyłącze, nadwyżka jest wykorzystywana do ładowania.
Magazyn może również wygładzać krótkotrwałe zmiany mocy. Chmury powodują szybkie spadki produkcji PV, natomiast zmienny wiatr wpływa na pracę turbin. Bateria może częściowo kompensować te wahania, o ile posiada odpowiednią moc i pozostaje w stanie umożliwiającym ładowanie lub rozładowanie.
Formalnie magazyn energii jest instalacją pozwalającą na przechowywanie energii elektrycznej i późniejsze wprowadzenie jej do sieci. Nie jest jednak źródłem wytwórczym – oddaje energię, która została wcześniej wyprodukowana przez instalację albo pobrana z sieci.
Magazyn nie zastąpi źródła dyspozycyjnego
Częstym uproszczeniem jest przedstawianie magazynu jako urządzenia całkowicie stabilizującego produkcję OZE. W rzeczywistości bateria może wyrównywać profil tylko w granicach swoich parametrów.
Jeżeli magazyn posiada pojemność 20 MWh, nie zapewni przez wiele godzin pełnej mocy farmie liczącej kilkadziesiąt megawatów. Po rozładowaniu przestaje uzupełniać brak produkcji. Po pełnym naładowaniu nie może natomiast przyjmować dalszych nadwyżek.
Każdy cykl wiąże się także ze stratami energii i stopniową degradacją ogniw. Strategia powinna więc uwzględniać koszt wykorzystania baterii, a nie kierować do niej automatycznie każdej dostępnej megawatogodziny.
Magazyn zwiększa sterowalność projektu, ale nie uniezależnia go całkowicie od pogody, sieci i cen energii.
Jak dobiera się wielkość magazynu?
Moc magazynu określa, jak szybko może on pobierać lub oddawać energię. Pojemność pokazuje natomiast, jak długo może prowadzić taką pracę.
Jeżeli celem jest przejmowanie krótkich szczytów produkcji, potrzebna może być duża moc i umiarkowana pojemność. Jeżeli energia ma być przenoszona ze słonecznego południa na noc, większego znaczenia nabiera pojemność.
Dobór należy oprzeć na jednoczesnej analizie produkcji fotowoltaicznej i wiatrowej. Roczne wartości nie wystarczą, ponieważ nie pokazują, jak często oba źródła osiągają wysoką moc w tym samym czasie ani jak długo utrzymują się okresy niewielkiej generacji.
Model powinien uwzględnić także ceny energii, sprawność cyklu, degradację, koszty serwisu i ewentualną rezerwę przeznaczoną na inne usługi.
Wspólny system sterowania
Najważniejszym elementem integrującym farmę jest sterownik nadrzędny. Otrzymuje dane o produkcji PV, mocy turbin, stanie magazynu, aktualnej mocy w punkcie przyłączenia i poleceniach operatora.
Na tej podstawie podejmuje decyzje dotyczące ładowania baterii, rozładowywania, ograniczania falowników albo zmniejszania mocy turbin. Algorytm może również reagować na ceny energii i prognozy pogody.
Sterowanie musi działać wystarczająco szybko, aby nie dopuścić do przekroczenia warunków przyłączenia. Powinno również posiadać bezpieczny scenariusz na wypadek utraty komunikacji albo awarii centralnego urządzenia.
Jeżeli sterownik nadrzędny przestanie otrzymywać wiarygodne dane, instalacja może zostać ograniczona lub wyłączona, mimo że każde źródło oddzielnie pozostaje sprawne. Tworzy to wspólny punkt awarii, który trzeba uwzględnić w projekcie.
Które źródło ograniczać jako pierwsze?
W czasie jednoczesnej wysokiej produkcji może się okazać, że przyłącze i magazyn nie są w stanie przyjąć całej dostępnej energii. System musi wtedy zdecydować, czy ograniczyć fotowoltaikę, turbiny, czy oba źródła proporcjonalnie.
Wybór może zależeć od ceny energii, systemu wsparcia, zawartych umów PPA, sprawności urządzeń oraz prognozy na kolejne godziny. Jeżeli za chwilę spodziewany jest wzrost produkcji PV, system może pozostawić więcej miejsca w magazynie. Gdy wiatr ma osłabnąć, bardziej opłacalne może być chwilowe ograniczenie paneli.
Zasady nie powinny znajdować się wyłącznie w algorytmie przygotowanym przez dostawcę systemu sterowania. Muszą odpowiadać modelowi finansowemu i umowom pomiędzy właścicielami poszczególnych części projektu.
W instalacji należącej do kilku spółek ograniczenie jednego źródła wpływa na przychody konkretnego uczestnika. Brak uzgodnionej kolejności może prowadzić do sporów.
Prognozowanie produkcji staje się bardziej złożone
Prognoza farmy fotowoltaicznej wykorzystuje przede wszystkim przewidywane nasłonecznienie, zachmurzenie i temperaturę. Prognoza elektrowni wiatrowej wymaga danych o prędkości i kierunku wiatru na odpowiedniej wysokości.
W projekcie hybrydowym oba modele trzeba połączyć z prognozą zużycia lokalnego odbiorcy, cenami energii i stanem magazynu. System musi nie tylko określić, ile energii powstanie, ale również zdecydować, kiedy najlepiej ją sprzedać lub przechować.
Błędna prognoza może spowodować, że bateria zostanie napełniona zbyt wcześnie. Gdy później jednocześnie wzrośnie wiatr i nasłonecznienie, zabraknie miejsca na kolejną nadwyżkę.
Możliwa jest też sytuacja odwrotna. System pozostawia pusty magazyn w oczekiwaniu na wysoką produkcję, która nie występuje, a następnie nie dysponuje energią potrzebną podczas wieczornego wzrostu ceny.
Wpływ na bilansowanie i redysponowanie
Połączenie kilku źródeł i magazynu może zapewnić bardziej przewidywalny profil pracy, ale nie wyłącza instalacji z obowiązujących zasad bilansowania.
Krajowy system elektroenergetyczny musi być równoważony w każdej jednostce czasu. Nadmierna albo zbyt mała produkcja w stosunku do zużycia może prowadzić do odchylenia częstotliwości i nieplanowanych przepływów mocy.
Farma hybrydowa może również otrzymać polecenie zmiany produkcji, jeśli jest to konieczne dla bezpiecznej pracy systemu. PSE wykorzystują redysponowanie nierynkowe w sytuacjach, w których dostępne środki rynkowe nie wystarczają do utrzymania prawidłowego bilansu lub parametrów sieci.
Magazyn może przejąć część ograniczanej energii, ale tylko wtedy, gdy posiada wolną pojemność i pozwalają na to zasady przyłączenia. Nie należy więc zakładać, że obecność baterii całkowicie chroni projekt przed skutkami redysponowania.
Czy farma hybrydowa zapewnia energię przez całą dobę?
Połączenie słońca, wiatru i magazynu może zwiększyć liczbę godzin z dostępną produkcją, ale nie gwarantuje nieprzerwanych dostaw przez cały rok.
Mogą wystąpić bezwietrzne noce, podczas których fotowoltaika nie pracuje, a magazyn został wcześniej rozładowany. Aby zapewnić odbiorcy ciągłość zasilania, nadal potrzebne może być połączenie z siecią albo inne źródło rezerwowe.
Wszystko zależy od stosunku mocy instalacji do zapotrzebowania, pojemności magazynu i wymaganego poziomu niezawodności. Zasilenie niewielkiego odbioru krytycznego jest znacznie łatwiejsze niż utrzymanie pełnej produkcji dużego zakładu.
Określenie „bardziej stabilna produkcja” nie powinno być utożsamiane z pełną niezależnością energetyczną.
Lokalny odbiorca zwiększa wartość projektu
Farma może dostarczać energię bezpośrednio do pobliskiego zakładu, centrum logistycznego, chłodni albo innego energochłonnego obiektu. W takim modelu część energii jest zużywana w pobliżu miejsca wytworzenia.
URE wskazuje, że hybrydowe instalacje mogą wspierać lokalnych odbiorców potrzebujących stabilniejszych dostaw oraz zwiększać wykorzystanie energii w miejscu jej produkcji.
Profil odbiorcy staje się kolejnym elementem układu. Jeżeli zakład pobiera dużo energii w dzień, wykorzystuje przede wszystkim fotowoltaikę. Produkcja wiatrowa i magazyn mogą uzupełniać dostawy wieczorem i nocą.
Dobrze dopasowany odbiorca ogranicza ilość energii sprzedawanej w godzinach niskich cen. Jednocześnie jego przestój, sezon urlopowy albo zmiana harmonogramu może nagle zwiększyć nadwyżkę kierowaną do sieci.
Model sprzedaży energii
Projekt może sprzedawać energię na rynku, zawrzeć umowę PPA albo dostarczać ją lokalnemu odbiorcy według ustalonej formuły.
Połączenie źródeł może poprawić profil kontraktu. Odbiorca otrzymuje energię przez większą część doby niż w przypadku samej fotowoltaiki, a magazyn pozwala częściowo przesuwać dostawy pomiędzy godzinami.
Umowa musi jednak jasno określać, co dzieje się podczas braku produkcji, pełnego rozładowania baterii, redysponowania i awarii wspólnej infrastruktury.
Warto również wskazać, z którego źródła pochodzi energia i kto ponosi koszty strat powstających podczas magazynowania. Jest to szczególnie istotne, gdy technologie należą do różnych właścicieli.
Pomiar energii z kilku technologii
Jeden licznik w punkcie przyłączenia pokazuje łączny przepływ pomiędzy farmą a siecią. Nie wystarcza jednak do rozliczenia wszystkich elementów projektu.
Potrzebne są pomiary produkcji fotowoltaicznej, turbin, energii skierowanej do magazynu oraz ilości wyprowadzonej z baterii. Trzeba również uwzględnić zużycie własne stacji, systemów chłodzenia i pozostałych urządzeń pomocniczych.
Ustawa przewiduje odrębne pomiary pozwalające ustalić ilość energii wytworzonej i wprowadzonej do sieci przez poszczególne instalacje korzystające ze wspólnego miejsca przyłączenia.
Bez odpowiedniego opomiarowania trudno rozdzielić przychody, koszty bilansowania, straty oraz odpowiedzialność za odchylenia od prognozy.
Co dzieje się podczas awarii jednej technologii?
Awaria farmy fotowoltaicznej nie musi zatrzymywać turbin. Jeżeli wspólne urządzenia pozostają sprawne, część wiatrowa może nadal korzystać z przyłącza.
Podobnie wyłączenie magazynu nie oznacza automatycznie zatrzymania źródeł. Projekt traci jednak możliwość przejmowania nadwyżek, dlatego w godzinach wysokiej produkcji może być konieczne częstsze ograniczanie mocy.
Inaczej wygląda awaria wspólnej stacji, transformatora, linii wyprowadzającej moc albo systemu sterowania. Takie zdarzenie może zatrzymać cały projekt niezależnie od stanu poszczególnych urządzeń.
Przy planowaniu redundancji należy więc odróżnić elementy właściwe dla jednej technologii od wspólnych punktów krytycznych.
Najważniejsze ryzyka projektu
- Niedopasowanie profili fotowoltaiki i wiatru do założeń przyjętych w modelu finansowym.
- Zbyt mała moc lub pojemność magazynu w stosunku do występujących nadwyżek.
- Jednoczesna wysoka produkcja źródeł prowadząca do częstego ograniczania mocy.
- Awaria wspólnego transformatora, rozdzielni, kabla lub sterownika nadrzędnego.
- Błędne prognozy powodujące nieefektywne ładowanie i rozładowywanie baterii.
- Nieprawidłowy podział priorytetów pomiędzy źródłami należącymi do różnych właścicieli.
- Awaria BMS, chłodzenia albo systemu przeciwpożarowego magazynu energii.
- Uszkodzenie turbin, łopat, przekładni, falowników albo modułów fotowoltaicznych.
- Cyberatak lub utrata komunikacji pomiędzy systemami sterowania.
- Niezgodność umów wykonawczych na granicach zakresów kilku dostawców.
- Niejasne zasady podziału kosztów, strat energii i utraconej produkcji.
- Zmiana profilu cenowego energii, która obniża zakładane korzyści z magazynowania.
Niektóre ryzyka dotyczą wyłącznie jednej części projektu, natomiast inne mogą oddziaływać na wszystkie technologie jednocześnie. Program ochrony powinien odzwierciedlać rzeczywistą strukturę własności i wzajemne zależności urządzeń.
Ochrona części fotowoltaicznej i magazynu
Instalacja PV jest narażona między innymi na grad, silny wiatr, przepięcia, pożar, kradzież i uszkodzenia falowników. Magazyn wprowadza dodatkowe ryzyka związane z ogniwami, systemem BMS, temperaturą, chłodzeniem oraz możliwością wystąpienia pożaru.
Obie technologie są połączone systemem sterowania i infrastrukturą elektryczną. Awaria falownika może uniemożliwić wykorzystanie produkcji PV, natomiast niedostępność baterii może zwiększyć ilość energii ograniczanej podczas wysokiej generacji.
Dlatego ubezpieczenie instalacji fotowoltaicznej i magazynów energii powinno być analizowane dla całego współpracującego układu. Znaczenie mają nie tylko moduły i ogniwa, ale również transformatory, przekształtniki, chłodzenie, zabezpieczenia, systemy pomiarowe i koszty przywrócenia konfiguracji.
Należy jednocześnie odróżnić szkodę techniczną od planowego ograniczenia produkcji, ujemnych cen energii albo niewłaściwie dobranej wielkości magazynu. Nie każde zmniejszenie przychodu wynika ze zdarzenia objętego polisą.
Ochrona części wiatrowej
Turbiny są narażone na awarie generatorów, przekładni, łopat, układów hamulcowych i aparatury elektrycznej. Istotne mogą być również szkody pogodowe, uderzenie pioruna, pożar oraz długi czas oczekiwania na specjalistyczny serwis.
W projekcie hybrydowym awaria turbiny wpływa nie tylko na wolumen energii wiatrowej. Zmienia także sposób wykorzystywania magazynu i wolnej mocy przyłączeniowej. System może wówczas zwiększyć udział fotowoltaiki albo pozostawić baterię do pracy w innych godzinach.
Odpowiednio skonstruowane ubezpieczenie farm wiatrowych powinno uwzględniać wartość urządzeń, koszty naprawy, dostępność części oraz możliwe finansowe konsekwencje przestoju po szkodzie objętej ochroną.
Jeżeli turbiny korzystają ze wspólnej stacji należącej do innego podmiotu, trzeba również sprawdzić, w jaki sposób chroniona jest zależność od tej infrastruktury.
Jedna szkoda może wpływać na cały projekt
Załóżmy, że pożar uszkadza wspólną rozdzielnię. Panele, turbiny i bateria pozostają fizycznie sprawne, ale żadne urządzenie nie może przekazywać energii do sieci.
W takim przypadku koszt samej naprawy rozdzielni może być znacznie niższy niż wartość utraconej produkcji wszystkich części projektu. Kluczowe stają się czas dostawy urządzenia zastępczego i możliwość zastosowania rozwiązania tymczasowego.
Podobny problem może wystąpić po awarii systemu sterowania. Urządzenie ma niewielką wartość w porównaniu z całym projektem, lecz bez niego nie można zagwarantować przestrzegania limitu mocy przyłączeniowej.
Analiza ryzyka powinna więc uwzględniać nie tylko wartość elementu, ale również jego wpływ na ciągłość pracy całej farmy.
Kilku wykonawców, jeden działający system
Część fotowoltaiczna, wiatrowa i bateryjna może być realizowana przez różnych wykonawców. Kolejna firma odpowiada za stację, a jeszcze inna za SCADA i integrację sterowania.
Każdy wykonawca może prawidłowo zrealizować własny zakres, a cały projekt nadal nie działać zgodnie z założeniami. Przyczyną może być niezgodny protokół komunikacji, różna interpretacja sygnałów albo brak odpowiedzialności za testy na granicy systemów.
Potrzebna jest szczegółowa macierz interfejsów wskazująca, kto dostarcza dane, kto je przetwarza i kto odpowiada za reakcję urządzenia. Należy również ustalić jednego integratora posiadającego odpowiedzialność za współpracę całego układu.
Odbiór osobnych instalacji nie zastąpi testów projektu hybrydowego w różnych scenariuszach pracy.
Testy przed uruchomieniem
Podczas odbioru trzeba sprawdzić pracę każdego źródła oddzielnie, a następnie ich jednoczesne działanie. Szczególnie ważny jest scenariusz, w którym produkcja zbliża się do mocy przyłączeniowej.
System powinien prawidłowo skierować energię do baterii albo ograniczyć wybrane urządzenia. Test musi potwierdzić nie tylko ostateczną wartość mocy, ale również czas reakcji.
Należy także sprawdzić zachowanie po utracie komunikacji, awarii magazynu, błędnym pomiarze oraz wyłączeniu wspólnego sterownika. Projekt powinien przejść do wcześniej zdefiniowanego stanu bezpiecznego.
Wyniki testów, wersje oprogramowania i zastosowane nastawy trzeba udokumentować. Późniejsza aktualizacja jednego urządzenia może bowiem zmienić zachowanie całego systemu.
Cyberbezpieczeństwo farmy hybrydowej
Liczba cyfrowych połączeń jest większa niż w instalacji opartej na jednej technologii. SCADA komunikuje się z falownikami, sterownikami turbin, BMS, EMS, stacją pogodową i platformami producentów.
Przejęcie systemu nadrzędnego może pozwolić na zmianę strategii pracy kilku technologii. Atakujący nie musi fizycznie uszkodzić urządzeń, aby ograniczyć produkcję albo zablokować operatorowi możliwość sterowania.
Sieci poszczególnych technologii powinny być odpowiednio segmentowane, a dostęp wykonawców ograniczany do rzeczywiście potrzebnych zasobów. Konieczne są również kopie konfiguracji wszystkich urządzeń.
Przywrócenie samego serwera SCADA może nie wystarczyć, jeśli utracone zostaną nastawy falowników, BMS albo sterownika przyłącza.
Jak rozliczać przychody i straty?
Jeżeli wszystkie urządzenia należą do jednego inwestora, podział przychodów ma głównie znaczenie analityczne. W projekcie wielopodmiotowym staje się podstawą rozliczeń.
Trzeba ustalić, jaka część energii sprzedanej po wyższej cenie pochodziła z fotowoltaiki, jaka z turbin, a jaka została wcześniej przechowana w magazynie. Należy również przypisać straty powstające podczas ładowania i rozładowywania.
Właściciel baterii może oczekiwać wynagrodzenia za udostępnianie pojemności, natomiast właściciele źródeł za energię przekazaną do magazynu. Model powinien określać także, kto ponosi koszt degradacji ogniw.
Jeszcze trudniejsze jest rozliczenie przymusowego ograniczenia. Jeżeli sterownik zmniejsza moc turbiny, aby zachować produkcję PV, utrata przychodu dotyczy konkretnej spółki.
Finansowanie projektu
Bank analizuje nie tylko produkcję każdego źródła, ale również zależność całego projektu od wspólnej infrastruktury i umów pomiędzy uczestnikami.
Znaczenie mają prawa do korzystania z przyłącza, kolejność ograniczania mocy oraz możliwość zastąpienia operatora magazynu albo systemu sterowania. Finansujący będzie także zainteresowany sposobem podziału odszkodowania po szkodzie dotyczącej wspólnego elementu.
Model przychodowy nie powinien zakładać idealnego uzupełniania się źródeł. Potrzebne są scenariusze uwzględniające słabszy wiatr, niższe nasłonecznienie, degradację baterii, awarie i spadek różnic cenowych.
Istotne jest również określenie, czy projekt będzie sprzedawany jako całość. Rozdzielenie poszczególnych aktywów może być trudne, gdy korzystają one z jednego sterowania i przyłącza.
Czy farma hybrydowa zawsze jest bardziej opłacalna?
Nie. Połączenie technologii może zwiększyć wykorzystanie infrastruktury i poprawić profil sprzedaży, ale wymaga wyższych nakładów inwestycyjnych oraz bardziej rozbudowanego zarządzania.
Magazyn generuje straty energii, koszty serwisu i przyszłej wymiany części ogniw. System sterowania i dodatkowe pomiary również zwiększają koszt projektu.
Inwestycja może być korzystna tam, gdzie profile słońca i wiatru rzeczywiście się uzupełniają, przyłącze posiada ograniczoną moc, a rynek wynagradza energię dostarczaną w bardziej wartościowych godzinach.
W lokalizacji o wysokiej korelacji produkcji albo niewielkich różnicach cenowych prostsza instalacja może oferować lepszą relację kosztów do przychodów.
Jak przygotować projekt farmy hybrydowej?
- Zebrać wieloletnie dane o nasłonecznieniu i wietrze dla konkretnej lokalizacji.
- Zbudować wspólny model produkcji w interwałach godzinowych lub piętnastominutowych.
- Określić częstotliwość jednoczesnej wysokiej i niskiej generacji obu źródeł.
- Zweryfikować realną moc przyłączeniową oraz ograniczenia lokalnej sieci.
- Porównać różne proporcje mocy fotowoltaiki, turbin i magazynu.
- Dobrać osobno moc oraz pojemność baterii.
- Określić kolejność ograniczania źródeł i zasady wykorzystywania magazynu.
- Przygotować architekturę pomiarów, komunikacji, SCADA, EMS i BMS.
- Wyznaczyć integratora odpowiedzialnego za współpracę całego projektu.
- Opracować scenariusze utraty komunikacji, awarii magazynu i uszkodzenia wspólnej infrastruktury.
- Uzgodnić podział kosztów, przychodów, strat energii i odpowiedzialności uczestników.
- Zweryfikować, czy projekt spełnia formalną definicję hybrydowej instalacji OZE.
- Przeanalizować umowy PPA, zasady bilansowania i skutki redysponowania.
- Dostosować zabezpieczenia kontraktowe i zakres ochrony do wszystkich technologii oraz wspólnych punktów krytycznych.
Projekt techniczny, model finansowy i umowy powinny powstawać równolegle. Decyzja dotycząca pierwszeństwa jednego źródła wpływa bowiem jednocześnie na algorytm sterowania, przychody i odpowiedzialność właścicieli.