Cable pooling w Polsce - jakie możliwości?

Brak miejsca w sieci to prawdziwy problem. Cable pooling go rozwiąże?

Jeszcze do kwietnia 2022 roku, głównym motorem zielonej rewolucji w Polsce były gospodarstwa domowe. W 2021 miały one ok. 75% udział w łącznej mocy zainstalowanej w PV. W kolejnym roku (w związku z wyhamowaniem sektora domowych instalacji słonecznych, wywołanym zmianą system rozliczenia) na znaczeniu zaczęły zyskiwać instalacje PV inne niż prosumenckie - o mocy ponad 50 kW. W 2022 roku ich udział w łącznej mocy zainstalowanej w PV wzrósł z 25% do ok. 30%.

Jednak, o ile przyłączenie systemu PV o mocy do 50 kW wymaga jedynie zgłoszenia do OSD, o tyle większe systemy (tzw. małe instalacje o mocy do 1 MW oraz farmy PV o mocy powyżej 1 MW) przed uruchomieniem muszą wystąpić do operatora sieci dystrybucyjnej o wydanie warunków przyłączenia. Jest to podyktowane istotnym wpływem tak dużych źródeł wytwórczych na działanie Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE). Ze względu na znaczenie instalacji OZE dla transformacji energetycznej w Polsce, OSD są prawnie zobowiązani do przyłączenia w trybie priorytetowym tego typu systemów do KSE, pod warunkiem że:

• wykonanie przyłącza nie będzie wiązało się z nadmiernymi kosztami dla przedsiębiorstwa energetycznego (przedsięwzięcie jest racjonalne ekonomicznie),
• istnieją techniczne możliwości przyłączenia - w sieci muszą być dostępne wolne moce przyłączeniowe.

I właśnie z tym ostatnim punktem - brakiem warunków technicznych, w Polsce mamy istotny problem.

Sieci są zapchane? Tak twierdzą analizy OSD

Według informacji zebranych przez Client Earth, w latach 2015 - 2021 OSD wydali ponad 6.000 odmów przyłączenia instalacji (głównie OZE), o łącznej mocy ok. 30 GW. Jednocześnie, w samym tylko 2021 roku prezes URE (do którego odmowy raportują OSD) odnotował 3.751 odmów, na łączną moc ok. 15 GW. Oznacza to wzrost o 70% w stosunku do 2020 roku.

Podstawową przyczyna odmów jest przesłanka o “braku technicznych możliwości przyłączenia”. OSD przed wydaniem opinii mają obowiązek sporządzić ekspertyzę wpływu planowanego źródła wytwórczego na sieć. Muszą też dokonać uzgodnienia z OSP (Operatorem Sieci Przesyłowej - w Polsce są to Polskie Sieci Elektroenergetyczne). Jeśli analiza wykaże negatywne oddziaływanie instalacji OZE na KSE, OSD może wydać odmowę. Stanie się tak również wtedy, gdy OSP stwierdzi brak warunków przesyłowych.

Problem w tym, że coraz częściej w procesie decyzyjnym brakuje transparentności. OSD i OSP w swoich odmowach opierają się jedynie na fragmentach ekspertyzy, do całośći raportu nie wglądu, ze względu na “ochronę informacji”. W efekcie, wnioskodawcy nie mają pełnego wglądu w sytuację sieci i nie mogą dochodzić swoich praw. Jedyną szansą dla nich jest powołanie biegłego, który podważy ekspertyzę. To jednak wiąże się z wydłużeniem procedur i wyższymi kosztami dla inwestora.

OSD mają również inną furtkę, w postaci konieczności zabezpieczenia miejsca w sieci dla instalacji offshore (morskich farm wiatrowych). Daje ona operatorom większą swobodę w wydawaniu decyzji odmownych.

Zamiast miliardów na modernizację - cable pooling

Z szacunków przeprowadzonych przez Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki Rafała Gawina wynika, że by sfinansować niezbędne modernizacje, pozwalające na “odblokowanie” sieci tylko dla tych inwestycji, które mają podpisane umowy lub wydane warunki przyłączenia, będzie trzeba wydać ok. 100 mld złotych do 2030 roku. Dzięki nim w sieci ma się pojawić kolejnych 46 GW mocy z OZE (w tym 21 GW z PV, 22,5 GW z farm wiatrowych i 3 GW z pozostałych). Co znaczące, część obliczonych kosztów będą musieli ponieść odbiorcy końcowi. Oznacza to ni mniej, ni więcej kolejny wzrosty rachunków za prąd.

Tymczasem, jak wskazują eksperci, m.in. z organizacji Client Earth, istnieje kilka skutecznych i niemal bezkosztowych rozwiązań pozwalających na zwiększenie mocy i generacji z instalacji OZE. Jednym z nich mogą być przepisy umożliwiające tzw. cable pooling.

Cable pooling - co to?

Pochodzące z angielskiego pojęcie cable pooling oznacza sytuację wykorzystywania jednego przyłącza przez różne odnawialne źródła energii, charakteryzujące się innym profilem wytwarzania oraz specyfiką pracy. W prostych słowach, cable pooling oznacza współdzielenie przyłącza przez hybrydową instalację OZE, złożoną z kilku uzupełniających źródeł wytwórczych.

Cable pooling w polskich warunkach doskonale sprawdzi się m.in. przypadku instalacji fotowoltaicznych i wiatrowych. Te dwa źródła energii bardzo rzadko pracują z maksymalną mocą nominalną w tym samym momencie. Ich praca uzależniona jest bowiem od warunków atmosferycznych, które zmieniają się zarówno w ujęciu dobowym, jak i rocznym.

Cable pooling w Polsce - to możliwe?

Instalacje fotowoltaiczne pracują tylko za dnia, a najlepsze efekty osiągają w miesiącach wiosenno-letnich. Wtedy mamy do czynienia z największym nasłonecznieniem. Turbiny wiatrowe z kolei, zgodnie z profilami wietrzności, najlepiej działają w nocy, a także w okresach jesienno-zimowych.

Zależność tę doskonale pokazuje poniższy wykres generacji z instalacji PV i turbiny wiatrowej, o podobnej mocy.

Źródło: opracowanie własne enerad.pl

Zarówno instalacje PV, jak i turbiny wiatrowe nie są w stanie pracować ze 100% wydajnością przez cały rok. Oznacza to, że zarezerwowana dla poszczególnych instalacji przepustowość przyłącza nie jest w pełni wykorzystywana.

Według danych Netbeheer Nederland (holenderskie stowarzyszenie operatorów sieci elektroenergetycznych i gazowych) lądowe instalacje wiatrowe w ciągu roku osiągają pełną zdolność wytwórczą jedynie przez ok. 30% czasu. Z kolei farmy fotowoltaiczne - jedynie przez około 10% czasu. Jednocześnie operator sieci, ze względów bezpieczeństwa musi zapewnić instalacji przyłącze o możliwościach odpowiadających maksymalnej generacji. Niedoszacowanie w tym zakresie wiązałoby się z przeciążeniem i awarią całej sieci.

Stąd też logicznym i racjonalnym rozwiązaniem wydaje się wspólna praca uzupełniających się systemów - np. fotowoltaiki i turbin wiatrowych, by w lepiej wykorzystać potencjał dostępnych mocy przyłączeniowych. Dzięki temu, według danych Netbeheer Nederland, wykorzystanie przyłącza można zwiększyć nawet do ok. 42%.

Korzyści płynące z cable pooling

Jak pokazuje praktyka z europejskich krajów, cable pooling gwarantuje szereg korzyści - dla inwestorów, OSD, a także samej sieci elektroenergetycznej.

• Efektywniejsze wykorzystanie dostępnych mocy przyłączeniowych - podstawowa zaleta współdzielenia sieci przez hybrydowe instalacje OZE to skuteczniejsze wykorzystanie dostępnych sieci przyłączeniowych. W obecnym modelu część dostępnej przepustowości sieci zwyczajnie się marnuje.
• Niższe koszty zarówno po stronie inwestora, jak i OSD - koszty inwestora związane z infrastrukturą przyłączeniową dla farmy PV o mocy 1 MW wynoszą kilkaset tysięcy. Cable pooling pozwoliłby je zmniejszyć o połowę (koszt rozłożyłby się bowiem na dwie instalacje). Uzupełniające się systemy OZE na jednym przyłączu to również niższe koszty dla OSD, który nie musi przeprowadzać rozbudowy infrastruktury.
• Dalszy rozwój OZE przy minimalnych nakładach - wdrożenie idei cable poolingu pozwoliłoby na dalszy, dynamiczny rozwój odnawialnych źródeł energii już teraz, bez konieczności oczekiwania na inwestycje w sieci (którą będą kosztowne i czasochłonne).
• Czas na niezbędne inwestycje - pełniejesze wykorzystanie już wykorzystywanych przyłączeń dałoby operatorom sieci dystrybucyjnych czas na przeprowadzenie inwestycji. Zmniejszyłoby to presję nakładaną przez inwestorów i środowiska wspierające rozwój OZE w Polsce.
• Bodziec do rozwoju magazynów energii - zmienna generacja z odnawialnych źródeł energii oznacza, że w pewnym okolicznościach współpracujące ze sobą systemy mogą osiągnąć moc maksymalną w tym samym czasie. Wygenerowane w tym czasie nadwyżki będą stwarzały potencjał do zwiększenia wykorzystania magazynów energii - zamiast ograniczać moc, warto będzie przechowywać nadprodukcję.

Cable pooling -  wyzwania i ryzyka

Z ideą cable poolingu wiąże się także kilka wyzwań. Wśród nich należy wskazać m.in.:

• Kumulację mocy maksymalnej - jednym z najważniejszych wyzwań dotyczących wdrożenia cable poolingu jest kwestia zarządzania generacją. Mowa tu o tych momentach, w których zarówno instalacja fotowoltaiczna, jak i wiatrowa osiągają moc szczytową, przekraczając maksymalną moc przyłączeniową. W takim przypadku możliwe są dwa rozwiązania - techniczne ograniczenie mocy instalacji, do poziomu obsługiwanego przez przyłącze lub też magazynowanie (tu konieczna jest jednak gruntowana analiza opłacalności). Wymagałoby to zastosowania dodatkowych elementów w postaci np. magazynów energii, oprogramowania, sterowników, urządzeń zliczających etc. Dobra wiadomość jest jednak taka, że problem kumulacji mocy maksymalnej w obu instalacjach jest raczej marginalny. W zależności od badań, przyjmuje się, że taka sytuacja trwałaby przez ok. 1,5% czasu rocznie (ok. 100 - 150 h) lub ok. 2 - 5% czasu rocznie.
• Właściwy dobór proporcji mocy oraz rodzaju instalacji - kolejnym wyzwaniem jest kwestia właściwego obliczenia proporcji obu źródeł wytwórczych. Przykładowo, farmę wiatrową może wspierać farma PV o mocy wynoszącej od ok. 50% do 100% mocy turbiny. Oprócz tego kwestią do ustalenia jest również typów systemów współpracujących (póki co, najlepsze efekty można osiągnąć dla turbin i PV).
• Utrudnienia organizacyjne - w cable poolingu często mogłoby być tak, że instalacja hybrydowa OZE współdzieląca przyłącze składałaby się z systemów należących do różnych właścicieli. Zarządzanie takim systemem będzie trudne, m.in. pod względem rozliczenia kosztów, odpowiedzialności, zarządzania czy ogólnej konstrukcji prawnej umowy.

Cable pooling w Polsce - przepisy, perspektywy rozwoju

Cable pooling w Polsce jest nowym pojęciem, szerzej znanym jedynie podmiotom zaangażowanym w jego wdrożenie. Obecne przepisy ustawy o Odnawialnych Źródłach Energii czy ustawy Prawo Energetyczne nie umożliwiają wykorzystania cable poolingu - wnioskując o przyłącze, musimy zarezerwować przepustowość dla mocy maksymalnej źródła.

Powoli pojawiają się jednak pierwsze zwiastuny zmian. Procedowana nowelizacja ustawy o OZE oraz niektórych innych ustaw (UC99) zakłada m.in. zmianę definicji instalacji hybrydowej. Według jej nowego brzmienia, hybrydową instalacją OZE jest:

"wyodrębniony zespół urządzeń opisanych przez dane techniczne i handlowe, mający jeden punkt przyłączenia do sieci elektroenergetycznej, w których energia elektryczna jest wytwarzana wyłącznie z odnawialnych źródeł energii, różniących się rodzajem oraz charakterystyką dyspozycyjności wytwarzanej energii elektrycznej, oraz:

• żadne z urządzeń wytwórczych nie ma mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 80% łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej tego zespołu,
• wyprowadzenie mocy z urządzeń wchodzących w skład tego zespołu do sieci elektroenergetycznej następuje przez urządzenie łączące ten zespół z siecią elektroenergetyczną w jednym punkcie przyłączenia, służące do transformacji energii do warunków niezbędnych do jej wprowadzenia do tej sieci,
• łączny stopień wykorzystania mocy zainstalowanej elektrycznej tego zespołu jest większy niż 3504 MWh/MW/rok,
• zespół ten obejmuje magazyn energii służący do magazynowania energii pochodzącej wyłącznie z urządzeń wytwórczych wchodzących w skład tego zespołu;”

Jest to zatem podstawa to wdrożenia idei cable poolingu w życie. Wciąż potrzebne są dodatkowe zmiany obejmujące m.in. proces wydawania warunków przyłączenia, a także regulacje, które ułatwiłyby regulowanie zależności między instalacjami.

W stanowisku do uwag z konsultacji publicznych, opublikowanym 19.01.2023 roku, w odpowiedzi na wnioski dotyczące cable poolingu Ministerstwo Klimatu i Środowiska stwierdziło, że “dostrzega problem wyczerpywania się możliwości przyłączeniowych sieci, który związany jest przede wszystkim z dużą ilością składanych wniosków o wydanie warunków przyłączenia dla OZE oraz wydanych przez OSD warunków przyłączenia i podpisanych umów o przyłączenie. Wobec powyższego, MKiŚ prowadzi obecnie działania mające na celu wypracowanie rozwiązań legislacyjnych służących poprawie aktualnej sytuacji sieciowej.” Może to oznaczać, że cable pooling w Polsce zostanie wdrożony w niedalekiej perspektywie czasowej.

Jak wytwórcy zainteresowani cable poolingiem w Polsce radzą sobie teraz?

Według ustaleń think tanku Forum Energii część wytwórców korzystających z turbin wiatrowych obchodzi przepisy, wydzielając dedykowaną spółkę mającą pełnić rolę OSDn (operatora sieci dystrybucyjnej bez bezpośredniego połączenia do Operatora Sieci Przesyłowych). Utworzony operator wydaje warunki przyłącza dla nowej instalacji OZE (zwykle farmy fotowoltaicznej), nie przekraczając mocy przyłączeniowej zadeklarowanej dla farmy wiatrowej.

Dzięki temu kreatywnemu podejściu możliwe jest zastosowanie cable poolingu nawet bez czekania na nowe przepisy. Wiąże się jednak z dodatkowymi formalnościami i obowiązkami (spoczywającymi na OSDn).

Cable pooling w Europie

Rozwiązania prawne pozwalające na stosowanie cable poolingu funkcjonują już w kilku europejskich krajach, takich jak Portugalia, Hiszpania, Holandia czy Dania. Jak wygląda cable pooling w Europie?

Cable pooling w Hiszpanii

Zgodnie z hiszpańskimi regulacji, istnieje możliwość podłączenia nowej, komplementarnej instalacji OZE do już działającego systemu. Moc nowej instalacji nie może jednak przekroczyć 60% nowej mocy całego systemu. Zgłoszenie rozbudowy musi złożyć właściciel pierwszej instalacji, a maksymalna ilość energii oddawanej do sieci musi odpowiadać wyjściowej mocy, dla której uzyskano warunki przyłącza. Operator sieci ma obowiązek zatwierdzić współpracę (pod warunkiem spełnienia pozostałych przepisów i norm).

Cable pooling w Holandii

W Holandii w 2020 roku wprowadzono przepisy pozwalające na wdrożenie cable poolingu. Obejmują one zespół farm wiatrowych (lądowe) lub fotowoltaicznych, lub ich kombinacje, które znajdują się blisko siebie i które są połączone w jedną instalację produkcyjną. By zastosować cable pooling dla takiego zespołu instalacji OZE konieczne jest złożenie wspólnego wniosku dla tych źródeł.

Jakie alternatywy dla cable pooling?

Mając na uwadze, że ani turbiny wiatrowe, ani farmy PV nie działają przez cały czas z mocą maksymalną, alternatywą dla koncepcji cable poolingu mogłoby być założenie o ograniczaniu mocy instalacji OZE, bez integracji z dodatkowym źródłem energii. Innymi słowy, warunki przyłączenia wydawano by do określonego poziomu mocy (niemaksymalnej), z zastrzeżeniem obowiązku ograniczenia generacji. Tu pojawia się jednak kwestia wyrównania z utraconą produkcję, która nadal mogłaby być bardziej opłacalna niż wydawanie warunków przyłączeniowych względem rzadko osiąganej mocy maksymalnej.

Rozwiązanie to wydaje się stosunkowo proste do wdrożenia, biorąc pod uwagę, że już teraz OSD mają narzędzia techniczne i prawne do wymuszenia ograniczenia generacji w instalacjach wiatrowych i PV (również tych o mocy powyżej 10 kW) - w sytuacji zagrożenia bezpieczeństwa pracy KSE.

Podsumowując, chociaż długofalowa polityka dotycząca infrastruktury energetycznej powinna opierać się na modernizacji, już teraz można częściowo odblokować potencjał dostępnych mocy przyłączeniowych. Z racji tego, że instalacje OZE opierające się na wietrze czy słońcu nie pracują przez cały rok z maksymalną mocą, możliwe jest współdzielenie przez nie jednego przyłącza. Szczególnie że ich profile produkcji uzupełniają się (zarówno w ujęciu dobowym, jak i rocznym). Alternatywą może być dostosowanie warunków przyłącza do urealnionych mocy osiąganych przez instalację, z zastrzeżeniem ograniczenia generacji.