Умни решения срещу отрицателните цени: Как да оптимизирате фотоволтаичната система при свръхпроизводство през лятото?

Въведение

Собствениците на домашни фотоволтаични системи в България се сблъскват с интересен проблем през слънчевите летни месеци. Когато хиляди покриви произвеждат електричество едновременно, мрежата се пренасища. Това води до така наречените “отрицателни цени” – ситуация, при която вместо да получавате пари за връщаната към мрежата енергия, вие трябва да плащате.

Звучи странно и несправедливо, нали?

В тази статия ще разгледаме подробно какво представляват отрицателните цени, защо се появяват и най-важното – какви умни решения можете да внедрите, за да превърнете този проблем във възможност.

Защо се появяват отрицателните цени?

Отрицателните цени при фотоволтаиците се появяват основно поради свръхпредлагане на електроенергия в определени часове (особено между 11 и 16 часа), когато производството от слънчеви централи е много високо, а търсенето на електроенергия е ниско. Това води до дисбаланс на пазара, при който има повече произведена енергия, отколкото може да бъде усвоена от мрежата и потребителите.

Основните причини са:

• Голям брой фотоволтаични инсталации, които произвеждат енергия предимно през деня, особено около обяд, когато слънчевата активност е най-силна.
• Ограничено търсене в тези часове, особено при свиваща се икономика или когато предприятията използват собствено производство, намалявайки нуждата от електроенергия от мрежата.
• Недостатъчен капацитет за съхранение на електроенергия, което затруднява буферирането на излишъка и налага изхвърляне на излишната енергия или намаляване на производството.
• Технологични ограничения при други електроцентрали, които не могат лесно да намалят производството си, създавайки допълнителен излишък.
• Пазарни правила, при които при продължителни отрицателни цени слънчевите централи могат да загубят субсидии, което също влияе на производството и инвестициите.

Отрицателните цени означават, че производителите трябва да плащат, за да продължат да продават електроенергия, което е икономически неблагоприятно и води до изключване на фотоволтаични инсталации в опит да се намалят загубите. Това явление също така сигнализира за нуждата от по-големи инвестиции в системи за съхранение на енергия и по-гъвкави мрежи, за да се балансира производството и потреблението и да се намали честотата на отрицателните цени.

В обобщение, отрицателните цени при фотоволтаиците са резултат от свръхпроизводство на слънчева енергия в моменти на ниско търсене и недостатъчна инфраструктура за съхранение и гъвкавост на мрежата.

Това означава, че вместо да печелите от продажбата на излишното електричество, може да се наложи да плащате, за да го “изхвърлите” в мрежата.

Какви са последствията за собствениците на фотоволтаични системи?

За собствениците на соларни панели, това води до няколко неприятни последици:

1. Намалена възвръщаемост на инвестицията
2. По-дълъг срок за изплащане на системата
3. Объркване при получаване на сметки с допълнителни такси
4. Усещане, че са “наказани” за това, че произвеждат зелена енергия

Иван от Пловдив споделя своя опит: “Монтирах 5 киловатова система миналата година и очаквах да покривам нуждите си и дори да печеля малко от излишъка. За моя изненада, през юли получих сметка, в която вместо да ми плащат за върнатата енергия, ми начислиха допълнителна такса от 37 лева за часовете с отрицателни цени.”

Умни решения за справяне с отрицателните цени

Добрата новина е, че с правилните технологии и стратегии можете да превърнете това предизвикателство във възможност. Ето няколко доказани решения:

1. Системи за съхранение на енергия (батерии)

Най-прякото решение е да съхранявате излишната енергия, вместо да я връщате в мрежата. Домашните батерии са значителна инвестиция, но предлагат множество предимства:

• Съхранявате произведената през деня енергия и я използвате вечер;
• Изцяло избягвате връщането на енергия в часовете с отрицателни цени;
• Увеличавате своята енергийна независимост;
• Имате резервно захранване при спиране на тока.

Цените на батериите варират между 5000 и 15000 лева, в зависимост от капацитета. Въпреки високата първоначална инвестиция, те могат да скъсят срока на изплащане на цялата система, особено при често срещани отрицателни цени.

2. Умни инвертори с програмируеми режими

По-новите умни (хибридни) инвертори за фотоволтаични системи разполагат с множество програмируеми режими на работа, които могат да се настройват според нуждите на потребителя и мрежата. Те поддържат режими като работа свързана към мрежата (On-grid), автономна (Off-grid) и UPS режим, като позволяват конфигуриране на ток и напрежение за зареждане на батерията, приоритети за захранване от батерия, мрежа или генератор, както и функции за ограничаване на подаваната към мрежата мощност.

Сред ключовите функции са:

• Програмируем приоритет на захранване (батерия, мрежа, генератор);
• Интелигентно тристепенно MPPT зареждане за оптимизация на батерията;
• Функции като “Smart Load” за управление на натоварването и “Time Of Use” за оптимизация според времето на ползване;
• Автоматичен рестарт при възстановяване на мрежовото напрежение;
• Възможност за наблюдение и управление чрез Wi-Fi и облачни услуги;
• Защити срещу претоварване, прегряване и късо съединение;
• Функция ECO режим, която намалява изходната мощност при нужда, за да се удължи времето на работа на системата.

Тези умни инвертори позволяват гъвкаво и автоматизирано управление на производството и потреблението на електроенергия, което помага за по-добро интегриране на фотоволтаичните системи в енергийната мрежа и оптимизиране на използването на наличната енергия

3. Интелигентни системи за управление на домашното потребление

Умният дом може да бъде програмиран да увеличава потреблението точно в периодите на свръхпроизводство:

• Автоматично включване на климатици за предварително охлаждане на дома;
• Стартиране на уреди с висока консумация (перални, съдомиялни) в пикови часове на производство;
• Загряване на вода в бойлери и резервоари;
• Зареждане на електрически превозни средства.

Тези системи струват между 1000 и 3000 лева, в зависимост от сложността, но могат да доведат до значителни спестявания, като използвате собственото си електричество вместо да плащате за връщането му.

4. Умен електромер с прекъсвач

С умен електромер или умен прекъсвач може да се избегне връщането на енергия към мрежата при нулеви или отрицателни цени чрез ограничаване на излишъка, който се подава обратно. Това става чрез интеграция с инвертора, която позволява да се зададе праг на връщане на енергия или изцяло да се спре подаването към мрежата в определени ситуации.

Как работи това на практика:
Умният електромер (например Tuya монофазен 80А или Tuya трифазен 80А) измерва в реално време както консумацията, така и върнатата енергия към електропреносната система.

Тези електромери комуникират с Интернет и могат да ограничат или спрат връщането на енергия към мрежата, когато Вие забележите че цените ще паднат под определен праг или са нулеви.

Управлението може да се извършва автоматично чрез планиран график или ръчно от мобилният телефон.

По този начин се избягва продаването на енергия на загуба и се увеличава собственото потребление.

Възможности:

• Спиране или ограничаване на връщането на енергия към мрежата при ниски или отрицателни цени;
• Оптимизация на консумацията и производството в реално време;
• Дистанционно наблюдение и контрол през мобилни приложения.

Така умният електромер и съвместимият с него инвертор формират система, която позволява гъвкаво управление на енергията и избягване на нулеви или отрицателни цени чрез контролиране на връщането на електроенергия към мрежата.

5. Термични акумулатори вместо батерии

По-достъпна алтернатива на електрическите батерии е съхранението на енергия под формата на топлина:

• • Електрически бойлери с голям капацитет (200-500 литра);
  • Системи за подгряване на басейни;
  • Отоплителни буферни съдове;
  • Термоакумулиращи печки;
  • По-дълъг живот и по-малко износване спрямо химичните батерии.

Изследвания, като тези на Fraunhofer ISE, показват, че комбинирането на фотоволтаични системи с термопомпи и буферни топлинни акумулатори може значително да подобри ефективността на отоплителните системи и да намали разходите за електроенергия, като същевременно увеличава използването на собствено произведена слънчева енергия.

Основното отличие между термичните акумулатори и традиционните батерии е в начина на съхранение на енергията:

• Термичните акумулатори съхраняват енергията под формата на топлина, която може да се използва по-късно за отопление или гореща вода;
• Традиционните батерии съхраняват енергията под формата на електрически заряд, който може директно да захранва електрически уреди и системи.

Така термичните акумулатори са практично решение за съхранение на излишната слънчева енергия, особено в жилищни и малки стопански обекти, като допълнение или алтернатива на електрическите батерии.

6. Оптимизиране на посоката и наклона на панелите

Понякога решението може да бъде в самото проектиране на системата:

• Насочване на част от панелите на запад вместо на юг;
• По-стръмен наклон за някои панели;
• Използване на следящи системи (тракери).

Тези подходи могат да разпределят производството по-равномерно през деня, намалявайки пиковете в обедните часове, когато най-често се появяват отрицателните цени.

Допълнителни съвети за максимизиране на ползите

За максимизиране на ползите от фотоволтаичната система и избягване на нулеви или отрицателни цени на електроенергията можете да използвате умни електромери и системи за енергиен мениджмънт, които следят цените в реално време и автоматично регулират връщането на енергия към мрежата.

Как умният електромер или умен прекъсвач помагат:

• Те измерват в реално време консумацията и производството на електроенергия, като могат да се интегрират с инвертора и системи за съхранение;
• Чрез свързване с приложения, които показват борсовите цени на електроенергията в реално време (като Spot price, Electricity Spot Prices, ELEX и други), системата може автоматично да спира или ограничава подаването на излишната енергия към мрежата (тези системи все още рядко се срещат), когато цените са нулеви или отрицателни;
• Софтуер за енергиен мениджмънт (EMS) позволява да зададете праг на цена, под който системата превключва във “вътрешна консумация” и спира износа към мрежата, като по този начин се избягват загуби при отрицателни цени (тези системи все още рядко се срещат);
• Това управление може да бъде дистанционно и автоматизирано, осигурявайки оптимално използване на собствената енергия и намаляване на разходите.

Допълнителни съвети за максимизиране на ползите:

• Следете цените на електроенергията в реално време чрез специализирани приложения, за да планирате потреблението си в най-изгодните часове;
• Проверявайте дали доставчикът ви предлага тарифи с фиксирани цени за обратно изкупуване, които могат да ви предпазят от отрицателни цени;
• Обмислете участие в общности или виртуални електроцентрали, които управляват колективно производството и потреблението за по-добри условия.

Така с помощта на умни устройства и софтуер можете да избегнете връщането на електроенергия към мрежата при ниски или отрицателни цени и да оптимизирате използването на собствената си слънчева енергия.

Финансова обосновка на решенията

Нека разгледаме един конкретен пример с числа:

Представете си система с мощност 10 kW, която произвежда средно 50 kWh дневно през летните месеци. Ако 30% от тази енергия (15 kWh) се връща към мрежата в часове с отрицателни цени (средно по -0.05 лв/kWh), ще трябва да платите 0.75 лв на ден или около 23 лева месечно.

Ако инвестирате в батерийна система от 10 kWh (около 10,000 лв), тя ще съхранява енергия, която иначе бихте върнали с отрицателни цени. При използване на тази енергия вечер, вместо да купувате от мрежата по 0.30 лв/kWh, спестявате 3 лв дневно или около 90 лв месечно. Добавете и избегнатите плащания за отрицателни цени, и общата месечна полза става 113 лева.

При тези изчисления, батерийната система ще се изплати за около 7-8 години, а ще работи поне 10-15 години.

Заключение

Отрицателните цени при свръхпроизводство на слънчева енергия са предизвикателство, но с правилните умни технологии можете да ги превърнете във възможност. Вместо да се оплаквате от системата, използвайте съвременните решения, за да извлечете максимална полза от вашата инвестиция.

Помнете, че най-ефективният подход често е комбинация от няколко решения, адаптирани към вашите конкретни нужди и възможности. Консултирайте се с професионалист, който може да анализира вашата конкретна ситуация и да предложи най-подходящите решения.

С правилната стратегия, вашата фотоволтаична система ще продължи да бъде добра инвестиция и ще допринася за по-чиста околна среда, независимо от предизвикателствата на пазара на електроенергия.