Kategorije
Stručni tekstovi

Energetske zajednice – ekonomija i isplativost

Sredinom listopada ove godine objavljen je Zakon o tržištu električne energije (ZTEE) kojim se uvode brojene novine od kojih nam je, za potrebe ovog teksta, interesantan dio koji se odnosi na energetske zajednice. Radi se o mogućnosti udruživanja građana u formacije koje bi im omogućile zajedničku proizvodnju električne energije (ovdje pretpostavljamo energiju proizvedenu tehnologijom fotonaponskih elektrana) te međusobno dijeljenje proizvedene energije u obuhvatu iste trafostanice. Zakon izaziva podijeljene stavove u pogledu njegovog potencijala ubrzavanja individualne mikro-proizvodnje električne energije te međusobnog dijeljenja (trgovanja) proizvedenim viškovima energije među članovima energetske zajednice. 

Uvod

U posljednjih nekoliko godina, od kada su se cijene solarnih panela značajnije smanjile, fotonaponske elektrane postale su financijski samoodrživi projekti. Mogućnost postizanja profitabilnosti ulaganjem u fotonaponske elektrane opravdano usmjerava pozornost građana na ulaganje. Također, u posljednje vrijeme često se nailazi i na pojam ”prosumer”, riječ sastavljena od ”producer” i ”consumer”, a označava subjekta koji troši (consumer) električnu energije, ali je ujedno i proizvodi (producer). Uloga subjekta u potrošnji električne energije je poznata, ali pitanja, osobito ona praktična, provedbena, otvaraju se upravo u pogledu procesa proizvodnje električne energije.

U energetske zajednice čija je svrha proizvodnja i dijeljenje proizvedene električne energije mogu se udruživati građani međusobno, ali, s njima ili samostalno i ostali subjekti poput jedinica lokane, područne  (regionalne) samouprave, ustanove, komunalna društva i drugi subjekti okupljeni oko jedne transformatorske stanice. Ovdje je najintrigantnije ta ograničena mogućnost udruživanja na lokaciji obuhvaćenoj jednom transformatorskom stanicom koja značajno ograničava smisao dijeljenja proizvedene električne energije. Naglašava se da članovi energetske zajednice proizvedenu energiju mogu dijeliti, ali ne i prodavati.     

Udruživanje građana u svrhu dijeljenja energije

Odredbom članka 26. ZTEE određeno je da se građani mogu udružiti kako bi zajednički proizvodili i dijelili proizvedenu energiju u svrhu vlastite potrošnje. To će učiniti posredstvom tzv. energetskih zajednica. Energetska zajednica građana je pravna osoba koja je osnovana na području Republike Hrvatske, čiji se vlasnici udjela ili članovi dobrovoljno udružuju kako bi ostvarili prednosti razmjene energije proizvedene i potrošene na određenom prostornom obuhvatu lokalne zajednice. Osobito je važno istaknuti da vlasnik udjela ili član u energetskoj zajednici građana može biti fizička ili pravna osoba, uključujući jedinice lokalne samouprave, mikropoduzeće ili malo poduzeće čije je mjesto stanovanja, poslovnog nastana ili poslovnog prostora na području jedinice lokalne samouprave u kojoj je sjedište energetske zajednice građana. Dakle, propis dozvoljava da se građani udruže s osobama javnog prava poput gradova, općina, ustanova ili komunalnih društava kako bi bolje iskoristili potencijal mogućnosti proizvodnje i (interne) potrošnje (u naravi, dijeljenja) proizvedene električne energije.

Aktivnosti energetske zajednice

Energetska zajednica građana može sudjelovati u proizvodnji električne energije za potrebe vlasnika udjela odnosno članova energetske zajednice građana i to:

  • Iz obnovljivih izvora energije;
    • Opskrbi električnom energijom vlasnika udjela odnosno članova energetske zajednice građana;
    • Upravljanju potrošnjom električne energije vlasnika udjela odnosno članova energetske zajednice građana;
    • Agregiranju vlasnika udjela odnosno članova energetske zajednice građana;
    • Skladištenju energije za vlasnike udjela odnosno članove energetske zajednice građana;
    • Uslugama energetske učinkovitosti za vlasnike udjela odnosno članove energetske zajednice građana;
    • Uslugama punjenja za električna vozila vlasnika udjela odnosno članova energetske zajednice građana;
    • Može pružati druge energetske usluge vlasnicima udjela odnosno članovima energetske zajednice građana u skladu s pravilima kojima se uređuju pojedina tržišta električne energije.

No, odredbom članka 3. ZTEE u točki 21. definirano je značenje energetske zajednice na način da se ona smatra ”pravnom osobom koja se temelji na dobrovoljnom i otvorenom sudjelovanju te je pod stvarnom kontrolom članova ili vlasnika udjela koji su fizičke osobe, jedinice lokalne samouprave ili mala poduzeća, a čija je primarna svrha pružanje okolišne, gospodarske ili socijalne koristi svojim članovima ili vlasnicima udjela ili lokalnim područjima na kojima djeluje, a ne stvaranje financijske dobiti i koja može sudjelovati u proizvodnji, među ostalim iz obnovljivih izvora, opskrbi, potrošnji, agregiranju, skladištenju energije, uslugama energetske učinkovitosti ili uslugama punjenja za električna vozila ili pružati druge energetske usluge svojim članovima ili vlasnicima udjela.

Problem neprofitnosti

Također, odredbom članka 26. određeno je da energetska zajednica djeluje na temelju zakona kojim se uređuje financijsko poslovanje i računovodstvo neprofitnih organizacija. Ovdje treba dodati i to da niti u Direktivi niti u ZTEE nije jasno definiran pojam ”dijeljenja” energije unutar zajednice. Dijeljenje energije može biti uz kakvu nadoknadu ili bez nje. Nadoknada može biti financijski ili naturalno nominirana. U tom smislu nije jasno je li dopuštena kakva nadonada za podijeljenu energije ili je ona zabranjena. Naravno, zabrana nadoknade onome koji dijeli svoj višak energije trebala bi biti nedopustiva jer, moglo bi se tako reći, diskriminira prava člana zajednice na zaradu ukoliko se svi članovi zajednice dogovore u pogledu cijene podijeljenog viška energije.

Konačno, član zajednice koji potrebuje energiju može je preuzeti iz mreže i za preuzetu energiju platiti će naknadu (cijenu energije – kn/kWh). On tu cijenu smatra ekonomski opravdanom. Pitanje je zašto ne bi mogao kupiti energiju od svog člana zajednice koji u tom trenutku ima višak energije po manjoj cijeni od one mrežne (ukoliko takva okolnosti nastanu). Zašto se članovima zajednice (onome koji predaje svoj višak energije onome koji trenutno potražuje energiju) ne bi omogućila ekonomsko-financijska korist – jednom dodatni prihod, a drugome postizanje uštede? Tim više što se ovi prihodi i rashodi za kupljenu (podijeljenu) energiju ne evidentiraju na računu pravne osobe energetske zajednice već na privatnim računima članova zajednice. To su svakako pitanja na koja bi trebalo dati jasne odgovore prije početka provedbe zacrtanih ciljeva energetske tranzicije i operativnog udruživanja građana u energetske zajednice.

EU regulativa

Navedene odredbe mogle bi svojim nejasnim formulacijama značajnije otežati neposrednu organizaciju, ustroj i konačnu provedbu zamišljene svrhe i ciljeva. Naime, iz navedenih odredbi dalo bi se zaključiti da gospodarska korist ne podrazumijeva ostvarivanje financijske dobiti. Također, tu je i ograničenje ili osiguranje zakonodavca da energetske zajednice ne smiju se pravno ustrojavati ni na jedna drugi način osim na način koji podrazumijeva evidentiranje poslovnih promjena sukladno pravilima neprofitnih organizacija, dakle, udruga ili zadruga. Ovo bi moglo biti sporno iz razloga što direktiva Europske unije u točki 44. preambule ističe da bi ”države članice trebale moći osigurati da energetske zajednice građana budu subjekt bilo kojeg oblika, na primjer udruga, zadruga, partnerstvo, neprofitnu organizaciju ili malo ili srednje poduzeće, sve dok takav subjekt može, djelujući u svoje ime, izvršavati prava i podlijegati obvezama”.

Dakle, ostaje pitanje iz kojih je razloga zakonodavac od svih navedenih mogućnosti osnivačkih formi hrvatske građane ograničio isključivo na neprofitne organizacije. Takve formulacije ZTEE mogle bi u neposrednoj praksi polučiti cijeli niz spornih situacija.

Nabava i eksploatacija fotonaponskih postrojenja

Energetska zajednica, da bi ostvarila svrhu svojeg osnivanja, pozornost će usmjeriti na dvije grupe procesa. Prva se odnosi na pripremu, nabavu, projektiranje, montažu, financiranje i održavanje fotonaponskog postrojenja dok se druga grupa procesa odnosi na dijeljenje proizvedene energije među članovima zajednice. No, prije praktične provedbe projekta valja odgovoriti na nekoliko pitanja.

  1. Hoće li pravni vlasnik fotonaponske elektrane biti energetska zajednica kao pravna osoba ili će pravni vlasnici biti članovi zajednice koji elektrane montiraju na svojim krovovima?
  2. Tko će u tim slučajevima biti ekonomski vlasnik?
  3. Hoće li se viškovi proizvedene energije dijeliti između članova zajednice koji su njeni suvlasnici ili će suvlasnici zajednice svoje viškove moći dijeliti i s ostalim susjedima unutar jedne trafostanice koji nisu formalni vlasnici pravne osobe energetske zajednice?
  4. Hoće li se dijeljenje operativno provoditi uz financijsku nadoknadu (hoće li se moći međusobno trgovati proizvedenim viškovima) ili će se proizvedeni viškovi poklanjati članovima zajednice? Ili će se, pak, unaprijed formirati neka obračunska cijena proizvedenih viškova koja će se po određenim ključevima dijeliti među članovima?
  5. Najposlije, kako će se viškovi energije dijeliti među njenim članovima u slučajevima kada je ponuda viškova manja od potražnje za energijom među članovima?
  6. Tko će u tom slučaju imati prioritet u preuzimanju viškova energije – proporcionalna podjela ili podjela po kriteriju ponuđene najveće cijene?

Opću organizaciju odnosa subjekata unutar i izvan energetske zajednice unutar jedne trafostanice moguće je ilustrirati shemom 1:

Shema 1: Opća organizacijska shema odnosa unutar energetske zajednice (Izvor: Autori)

Legenda: G – građanin član energetske zajednice ili građanin koji nije član energetske zajednice, ali je obuhvaćen područjem iste trafostanice.

Nabava fotonaponskih postrojenja

Racionalni članovi energetske zajednice u fazi pripreme, a po formalnom osnivanju energetske zajednice, koja bi u okviru ZTEE mogla biti ili udruga ili zadruga, postavit će pitanje načina nabave postrojenja. Hoće li elektranu nabaviti kao radove, kao uslugu raspoloživosti ili pak površine u svom pravnom vlasništvu dati trećoj osobi i s njom sklopiti ugovor o otkupu energije (tzv. PPA ugovor). Opciji nabave radova prethodi nabava projektiranja i financiranja. Slijedi nabava izvođača radova (montaže fotonaponske elektrane) te održavanje elektrane u njenom životnom vijeku. Ovdje valja istaknuti da rizike projektiranja i održavanja, a dijelom i montaže, preuzima energetska zajednica. Članovi zajednice će, u tom smislu, procijeniti svoje znanje i vještine u provedbi ovih procesa, tj. njihov kapacitet za preuzimanje spomenutih grupa rizika. U ovom slučaju energetska zajednica bit će trajni pravni i ekonomski vlasnik postrojenja. Sva proizvedena energija pripada energetskoj zajednici.

U okviru druge opcije, nabave raspoloživosti fotonaponske elektrane, energetska zajednica će prirediti idejni projekt s točno definiranim izlaznim karakteristikama postrojenja te nabaviti izvršitelja projekta koji će, na temelju idejnog projekta i definiranim standardima, projektirati, financirati, montirati i održavati postrojenje u njegovom životnom vijeku. Tijekom razdoblja trajanja ugovora o nabavi elektrane zajednica će plaćati naknadu za raspoloživost izvršitelju dokle god je elektrana funkcionalna sukladno definiranim standardima i izlaznim karakteristikama projekta. U ovom slučaju energetska zajednica bit će trajni pravni vlasnik postrojenja, ali će ekonomski vlasnik biti izvršitelj. Po prestanku ugovora energetska zajednica postat će i ekonomski vlasnik. Sva proizvedena energija pripada energetskoj zajednici.

U trećem slučaju članovi zajednice nabavit će izvršitelja koji će postrojenje projektirati, montirati, financirati i održavati te s energetskom zajednicom, ili njenim članovima, sklopiti ugovor o otkupu električne energije na temelju, ukoliko je raspoloživo, unaprijed određene količine i cijene. Ovdje sva proizvedena energija može pripadati energetskoj zajednici ili njenom članovima, ovisno o sadržaju ugovora.

U ovim procesima vezanim za nabavu fotonaponskog postrojenja građanina se prepoznaje u ulozi suvlasnika energetske zajednice koji svojim financijskim doprinosom sudjeluje u cjelovitom ili djelomičnom financiranju nabave elektrane. Ovdje se postavlja pitanje tko će biti pravni vlasnik elektrane – energetska zajednica ili građanin član zajednice? Moguće su obje opcije.

Eksploatacija fotonaponske elektrane

Nakon što se fotonaponska elektrana montira i stavi u uporabu, očekuje se da će članovi zajednice koristiti proizvedenu energiju. Energija će se koristiti, najvjerojatnije, na slijedeće načine:

  • Za vlastitu potrošnju (svaki član zajednice će energiju proizvedenu na, na primjer, krovu njegove zgrade, prvo iskoristiti za svoje energetske potrebe sve kako bi skuplju energiju iz mreže supstituirao s jeftinijom iz vlastitog postrojenja i time ostvario uštede);
  • Višak proizvedene energije podijelit će s članovima zajednice;
  • Manjak energije nadomjestiti preuzimanjem viškova proizvedenih na fotonaponskim elektranama drugih članova zajednice koji u datom trenutku raspolažu viškovima;
  • Manjak energije kompenzirati energijom iz mreže;
  • Višak energije predati mreži.

Da bi se energija mogla dijeliti i podijeljeno transparentno i sigurno obračunati i evidentirati, potreban će biti tzv. inteligentni sustav kojim bi se omogućio automatski nadzor i evidencija proizvedenih viškova i manjkova energije koja se dijeli među članovima zajednice, automatsku usporedbu cijena proizvedenih u individualnim fotonaponskim sustavima članova s cijenom energije koja se nabavlja iz mreže, a osobito evidenciju i obračun dijeljenih viškova kojim se interno trguje. U odnosu na navedeno, budući da u Direktivi i ZTEE nije jasno definirano, bit će od osobitog značaja za efikasniju provedbu energetskih zajednica jasno definirati što dijeljenje energije znači – je li to preraspodjela po unaprijed utvrđenoj stalnoj utvrđenoj cijeni ili dijeljenje podrazumijeva i trgovanje internim cijenama među članovima zajednice (možda i građana koji nisu članovi zajednice iz razloga što materijalno i financijski nisu u mogućnosti sudjelovati u nabavi fotonaponske elektrane, ali su doprinose postizanju zajedničkih interesa s formalnim članovima zajednice).

Upravljanje dijelom koji se odnosi na eksploataciju fotonaponske elektrane u okviru energetske zajednice dobro je razmotriti i mogućnost udruživanja različitih članova čiji je ritam proizvodnje i potrošnje proizvedene energije u svojevrsnom raskoraku – kada jedan član proizvodi energiju, a ne troši je, drugi član troši energiju i suprotno. Primjerice, efikasno je udruživanje građana i škole iz razloga što škola u jutarnjim satima dana troši energiju koju građani proizvode, ali ne troše jer su, najčešće, na radnim mjestima dislociranim od mjesta boravka (proizvodnje energije). S druge strane, škola u popodnevnim satima ne troši energiju dok ju građani troše. Također, škola u ljetnim mjesecima pretežiti je proizvođač energije, a građani pretežiti potrošači. Takve ”simbioze” značajno mogu doprinijeti boljem postizanju tranzicijskih ciljeva.

Financiranje nabave energetskih zajednica

Osobito važno pitanje, koje se nameće slijedom naprijed otvorenih pitanja, vezano je za financiranje nabave fotonaponske(ih) elektrana unutar energetske zajednice. Za provedbu procesa vezanih uz financiranje, važno je odgovoriti na pitanje tko je pravni i ekonomski vlasnik fotonaponskih elektrana, a osobito ukoliko su članovi energetske zajednice jedinice lokalne i područne (regionalne) samouprave te ustanove ili poduzeća u njihovom vlasništvu. Ukoliko će energetska zajednica biti investitor u fotonaponske elektrane tada će ona pribavljati izvore financiranja te ih iz naknade za raspoloživost ili cijene prodane energije ostalim članovima zajednice vraćati. Ovdje je jasno vidljivo koliko je važno precizno definirati dvostruku ulogu člana zajednice – kao suvlasnika zajednice (procesi nabave fotonaponske elektrane) te kao konzumenta energije (procesi eksploatacije fotonaponske elektrane).

Varijante nabave elektrana

Nabava elektrane najvjerojatnije će se financirati iz vlastitih izvora (doprinos članova zajednice, tzv. equity, osnivački ulog) te iz duga pribavljenog od, najčešće, komercijalnih banaka. Naravno, odnos vlastitih i tuđih dužničkih izvora ovisit će o ukupnim rizicima projekta. Na shemi 2 prezentirane su dvije mogućnosti financiranja zajednice:

Shema 2: Opcije financiranja energetske zajednice (Izvor: Autori)

U okviru mogućnosti a) na shemi 6 energetska zajednica, kao pravna osoba osnovana ulogom svojih članova, investira u fotonaponske elektrane na imovini svojih članova. Pravna osoba energetske zajednice, uz osnivačke uloge svojih članova pribavlja i dužničke izvore financiranja kako bi namirila kapitalnu vrijednost ulaganja. Pravna osnova ulaganja može biti, na primjer, ugovor o najmu imovine članova.

Pravna osoba energetske zajednice nadoknadit će dobiveno pravo ulaganja na tuđoj imovini naknadom (najamninom) vlasnicima imovine (članovima – no tu se odmah postavlja pitanje bi li mogla pravna osoba energetske zajednice sklapati ugovore o najmu imovine i drugih građana koji nisu članovi energetske zajednice). Iz cijene prodane energije svojim članovima pravna osoba energetske zajednice namirit će dužničke izvore financiranja i svesti svoj račun prihoda i rashoda na nulu (0) budući da vodi poslovne knjige prema pravilima za neprofitne organizacije. U okviru mogućnosti b) članovi energetske zajednice sami pribavljaju izvore financiranja (vlastite i tuđe – dužničke) kako bi na svojoj imovini uložili u fotonaponsku elektranu. Također, u svrhu dijeljenja viškova energije, s pravnom osobom energetske zajednice sklopit će sporazum u kojem će točno definirati pravila dijeljenja energije.

U svrhu poticanja građana na ulaganje u fotonaponske elektrane u okviru energetskih zajednica vrijedno je i otvoriti pitanje jednostavnijeg korištenja financijskih instrumenata kako bi se komercijalni izvori učinili dostupnijim, a vlastiti izvori minimizirali. Tu bi značajno mogli biti upotrijebljeni financijski instrumenti višegodišnjeg financijskog okvira u razdoblju od 2021. do 2027. Naime, Uredbom (EU) 2021/1060 programiranje, oblikovanje i primjena financijskih instrumenata značajno je olakšana. Širok spektar mogućih financijskih instrumenata upućuje na zaključak da bi se upravo za potrebe financiranja energetskih zajednica mogli kreirati instrumenti koji bi doprinijeli ubrzavanju provedbe ovakvih projekata. Prema mišljenju autora to bi mogao biti instrument bespovratne pomoći (za namirenje dijela troškova pripreme projekta) u kombinaciji sa subordiniranim zajmom. Takvim instrumentom mogla bi se olakšati i ubrzati priprema projekta građanima te omogućiti smanjenje vlastitih izvora financiranja uz veću vjerojatnost pribavljanja komercijalnih dužničkih izvora financiranja.

Zaključak

Stupanje na snagu ZTEE napravljan je veliki korak naprijed u provedbi ciljeva energetske tranzicije osobito u dijelu koji se odnosi na cilj proizvodnje energije na mjestu potrošnje dok će se odabirom tehnologije proizvodnje energije zadovoljiti i cilj vezan uz dekarbonizaciju. Međutim, postojeća artikulacija propisa nedovoljno je jasna za neposrednu provedbu zacrtanih ciljeva te unosi značajne rizike u pogledu ostvarivanja zacrtanih ciljeva. U tom smislu od osobitog je značaja u najkraćem razdoblju potaknuti i provoditi stručne rasprave kako bi se na jasan način definirali svi procesi potrebni za niskorizičnu provedbu projekata. Ubrzavanju provedbe projekata ove vrste mogao bi doprinijeti i posebno programiran kombinirani financijski instrument EU strukturiran sa kapitalnom pomoći za namirenje dijela troškova pripreme projekta te subordinirani zajam sa smanjenom kamatnom stopom i produljenim razdobljem vraćanja u odnosu na važeće tržišne uvjete.

Ovo je drugi dio proširene verzije teksta originalno objavljenog u Časopisu Centra za Razvoj javnog i neprofitnog sektora, Tim4Pin br.1 2022

Prvi dio dostupan je na:


Damir Juričić – piše o ekonomiji i financijama
Damir Medved – piše o tehnologiji i zajednicama

Pogoci: 18

Kategorije
Stručni tekstovi

Energetske zajednice – tehnička pozadina

Sredinom listopada ove godine objavljen je Zakon o tržištu električne energije (ZTEE) kojim se uvode brojne novine od kojih nam je, za potrebe ovog teksta, interesantan dio koji se odnosi na Energetske zajednice. Radi se o mogućnosti udruživanja građana u formacije koje bi im omogućile zajedničku proizvodnju električne energije (ovdje pretpostavljamo energiju proizvedenu tehnologijom fotonaponskih elektrana) te međusobno dijeljenje proizvedene energije u obuhvatu iste trafostanice. Zakon izaziva podijeljene stavove u pogledu njegovog potencijala ubrzavanja individualne mikro-proizvodnje električne energije te međusobnog dijeljenja (trgovanja) proizvedenim viškovima energije među članovima energetske zajednice. U ovom prvo dijelu donosimo tehničku pozadinu finkcioniranja fotonaponskih postrojenja.

Uvod

U posljednjih nekoliko godina, od kada su se cijene solarnih panela značajnije smanjile, fotonaponske elektrane postale su financijski samoodrživi projekti. Mogućnost postizanja profitabilnosti ulaganjem u fotonaponske elektrane opravdano usmjerava pozornost građana na ulaganje. Također, u posljednje vrijeme često se nailazi i na pojam ‘’prosumer’’, riječ sastavljena od riječi ‘’producer’’ i ‘’consumer’’, a označava subjekta koji troši (consumer) električnu energiju, ali je ujedno i proizvodi (producer).

Uloga subjekta u potrošnji električne energije je poznata, ali pitanja, osobito ona praktična, provedbena, otvaraju se upravo u pogledu procesa proizvodnje i dijeljenja električne energije. U energetske zajednice, čija je svrha proizvodnja i dijeljenje proizvedene električne energije, mogu se udruživati građani međusobno, ali, s njima ili samostalno, i ostali subjekti poput jedinica lokalne, područne (regionalne) samouprave, ustanova, komunalnih društava i drugih subjekata okupljenih oko jedne transformatorske stanice. Ovdje je najintrigantnija ta ograničena mogućnost udruživanja na lokaciji obuhvaćenoj jednom transformatorskom stanicom koja značajno ograničava smisao dijeljenja proizvedene električne energije, pogotovo u hrvatskom kontekstu male gustoće naselja što uzrokuje relativno veliki broj transformatorskih stanica s malim brojem priključaka. Naglašava se da članovi energetske zajednice proizvedenu energiju mogu dijeliti, ali ne i prodavati. Tako se, barem, dade zaključiti iz nedovoljno jasnih formulacija iz propisa.

U većini EU država je praksa da se ne gleda transformatorska stanica već fizička udaljenost (1 km ili sl.)

COMPILE Project

Proizvodnja energije iz fotonaponskih sustava

Tehnološka revolucija donijela je u proteklih sto godina demokratizaciju i proliferaciju brojnih proizvoda ili usluga koje su bile do tada dostupne vrlo uskom krugu privilegiranih. Dovoljno je samo se prisjetiti ekspanzije korištenja osobnih vozila, putovanja zrakoplovom ili dostupnosti računala i mobilnih uređaja. Primjera ima još na stotine, no sada je još jedan visoko centralizirana grana privrede na putu masovne decentralizacije – a to je proizvodnja i distribucije električne energije.

Fotonaponske elektrane nisu nova tehnologija, no značajne promjene dogodile su se u proteklih deset godina dramatičnim padom cijena solarnih panela i kontrolne opreme, pa je tako tipično fotonaponsko postrojenja za kućne instalacije snage 10 kW prije deset godina vrijedilo preko pola milijuna kuna, dok je danas cijena postrojenja sa instalacijom oko sedamdeset tisuća kuna što, čime postaje dostupno i prosječnom kućanstvu, odnosno cijena je sumjerljiva primjerice instalaciji centralnog grijanja ili toplinske pumpe.

Osim fotonapona, veliki razvoj prisutan je i u kontekstu skladištenja energije – baterijama, pri čemu baterijska postrojenja više nisu velikih dimenzija i ne zahtijevaju posebno održavanje. Ne treba zanemariti ni sve veći broj osobnih automobila na električni pogon, koji će također imati velikog utjecaja na potrošnju ali i skladištenje električne energije u vlastitim baterijama koje su često vrlo velikog kapaciteta. Pored ovih tehničkih inovacija pojavili su se i inovativni eksploatacijski modeli u kojima se nastoji sagledati cjeloživotni trošak postrojenja, pa se onda otvaraju i neke druge mogućnosti u kontekstu vlasništva i nadzora samog postrojenja, odnosno novi dugoročno održiviji financijski modeli.

Konačno, u sve nestabilnijem svijetu, biti će posebno važno osigurati si stabilne i sigurne izvore energije, čime si smanjujemo ovisnost i utjecaj eksternalija, pri čemu je kritično da su ti izvori energije i ekološki prihvatljivi, da ne povećavaju ugljični otisak i da su dugoročno ekonomski isplativi.

No, svaka nova tehnologija donosi i svojevrsne rizike (tehničke i financijske), a za razumijevanje rizika važno je razumjeti i njeno funkcioniranje, pa za početak pogledajmo koje su to osnovne komponente fotonaponskog postrojenja.

Vrste fotonaponskih sustava

Ključna zadaća FN sustava je izravno pretvaranje sunčane energije u električnu energiju kojom se omogućava rad određenog broja izmjeničnih (AC) ili istosmjernih (DC) trošila. FN sustav može imati i dodatni pričuvni sustav, tipično bateriju ili agregat što omogućava izolirani rad. Fotonaponski sustavi sastoje se od FN modula, pretvarača energije i kontrolne elektronike. Jednostavniji sustavi (za vikendice i sl.) napajaju samo istosmjerna trošila (manje lampe, radio uređaji i sl.), no uz dodatak DC/AC konvertera tada takav sustav može proizvoditi električnu energiju za sva uobičajena izmjenična trošila.

Generalno FN sustav možemo podijeliti na sljedeće skupine:

1. Samostalni (autonomni) – posve neovisni od mreže

2. Mrežni, spojeni na električnu mrežu:

  • aktivni (interaktivni) – dvosmjerni, mogu iz mreže preuzimati energiju ali i slati viškove iz FN
  • pasivni – jednosmjerni, mreža služi (samo) kao pričuvni izvor kad nema proizvodnje u FN

3. Hibridni, u biti samostalni uz dodatak obnovljivih izvora energije (najčešće vjetroelektrana).

Autonomni sustavi su po kapitalnoj vrijednosti najznačajniji od fotonaponskih sustava priključenih na distribucijsku mrežu. Razlika u kapitalnoj vrijednosti nastaje uslijed postojanja baterijskog sustava, dodatne kontrolne opreme te regulatora. Osim toga, mrežni pretvarač za fotonaponske sustave spojene na mrežu je jednostavniji po funkciji i tipično je manje snage u odnosu na autonomne
sustave.

Naravno, veće kapitalne vrijednosti takvih projekata uzrokovat će i veće operativne troškove u životnom vijeku fotonaponske elektrane.

Samostalni (autonomni) FN sustav

Samostalni sustavi svu energiju za potrebe potrošača samostalno proizvode i to stvara značajne izazove. Primjerice kad električnu energiju treba isporučivati tijekom noći ili u razdobljima s malim intenzitetom Sunčevog zračenja svakako je  potrebna baterija odgovarajućeg kapaciteta koja služi kao spremnik električne energije.

Ključna komponenta sustava je regulator za kontrolirano punjenje i pražnjenje baterije, a dodavanjem izmjenjivača (=12 V na ~230 V) sustav je sposoban napajati i regularna trošila poput perilica, televizora, hladnjaka, računala i manjih kućanskih aparata – naravno u skladu sa instaliranim kapacitetom FN sustava i baterija. Tipično se primjenjuju na izoliranim područjima, otocima ili udaljenim planinskim naseljima, kako za privatne tako i za poslovne primjene  (npr. telekomunikacijske bazne stanica, svjetionici, sustavi nadgledanja prometnica itd.). Primjer ovog sustav prikazan je na Slika 1. Zbog manjih gubitaka poželjno je imati što više istosmjernih trošila.

Samostalni autonomni sustav
Slika 1 Samostalni autonomni sustav

Hibridni FN sustavi

Osnovna ideja Hibridnog FN sustava je povećati raspoloživost i pouzdanost sustava sa povezivanjem samostalnih FN postrojenja s drugim rezervnim izvorima električne energije, poput vjetroturbina, malih hidroelektrana, pomoćnih benzinskih ili dizelskih agregata.

Suvremeni izmjenjivači omogućavaju povezivanje vjetroturbine i fotonaponskih sustava bez većih problema dajući veću sigurnost i raspoloživost isporuke električne energije te omogućavajući manje kapacitete baterija kao spremnika električne energije. Kod rješenja koja koriste benzinske i dizelske agregate sustavi se dimenzioniraju tako da se agregati minimalno koriste čime se štedi gorivo, smanjuju troškovi održavanja agregata i produžava njihov vijek trajanja. Primjer hibridnog fotonaponskog sustava prikazan je na Slika 2.

Hibridni FN sustav
Slika 2 Hibridni FN sustav

Pasivni i aktivni mrežni FN sustav

Kompleksnost FN sustava određena je razinom automatizacije. Generalno razlikujemo pasivne mrežne FN sustave koji električnu mrežu koriste samo uvjetno, u razdobljima kada FN moduli ne mogu proizvesti dovoljne količine električne energije, primjerice noću kada su istodobno baterije prazne (Slika 3). Obično je sva regulacija ručna.

Pasivni mrežni FN sustav
Slika 3 Pasivni mrežni FN sustav

Aktivni, interaktivni mrežni FN sustavi mrežu koriste dinamički, uzimajući energiju  iz javne mreže u slučaju većih potreba ili kada je energija jeftina, odnosno vraćajući je u javnu mrežu u slučaju viškova električne energije proizvedene u FN modulima ili kada je energiju isplativo prodavati (Slika 4). Tipično su takvi sustavi automatizirani i autonomni, a ako su povezani sa nekom AI/ML logikom mogu izvoditi i kompleksnije algoritme za trgovanje električnom energijom.

Aktivni mrežni FN sustav
Slika 4 Aktivni mrežni FN sustav

Spajanje sustava na mrežu

Fotonaponski sustavi spajaju se preko izmjenjivača na distribucijsku mrežu, pri čemu sami proizvode istosmjernu struju u FN panelima koju treba naknadno pretvoriti u izmjenični napon mrežne frekvencije kako bi napajali trošila ili radili paralelno s elektroenergetskom mrežom. Za održavanje kvalitete frekvencije i napona zadužena je javna elektroenergetska pri čemu se u slučaju odstupanja automatski isključuje odnosno prekida rad izmjenjivača.

Problematika stabilnosti mreže vrlo je kompleksna i prelazi okvire ovog članka, no treba napomenuti da su mogući i loši utjecaji FN sustava spojenih na distribucijsku mrežu (ukoliko nije izvedeno po standardima), primjerice povećavanje struje kratkog spoja, narušavanje osjetljivosti zaštite u elektroenergetskoj mreži, utjecaj na kvalitetu električne energije, raspoloživost distribucijske mreže, te povećanje gubitaka u mreži. Utjecaji ovise o snazi izvora (FN sustava), njegovoj potrošnji na mjestu priključka i osobini postrojenja, te karakteristikama distribucijske mreže na koju se spaja. Povezivanje FN sustava na mrežu predstavlja i nove izazove za mrežne operatore koji sada imaju tokove snage u dva smjera, a ne samo prema potrošaču stoga nužno zadovoljavanje svih pozitivnih zakonskih normi.

Osim problematike fizičke proizvodnje električne energije važno je i pravilno mjerenje, evidencija viškova ili manjkova, te cijeli kontekst trgovanja energijom. Kod uobičajenog načina spajanja FN sustava na mrežu, izlazna struja iz FN sustava služi za snabdijevanje primarno potrošača u kućanstvu, a proizvedeni višak predaje u mrežu (Slika 5).

Uobičajeno spajanje FN sustav na mrežu
Slika 5 Uobičajeno spajanje FN sustav na mrežu

Inteligentno upravljanje sustavom (proizvodnja, potrošnja i trgovina električnom energijom)

Važan element uspostave održivog FN postrojenja je upravljanje (ako je moguće automatizirano) za procesima proizvodnje, potrošnje i prodaje električne energije.

Jezgra sustava je pametno električno brojilo (Prosumer mjerilo) koje omogućava kontrolu energetskih tokova u FN postrojenju. Prosumer može biti relativno jednostavan sa logikom koja je bazirana na manjim pravilima (vremenska sklopka ili neka jednostavna pravila poput donošenja odluka na osnovi stanja napunjenosti baterije) ili potpomognut kompleksnijim eksternim sustavom (obično u oblaku sa AI/ML svojstvima povezan sa relevantnim izvorima informacija o cijenama energije u realnom vremenu) koji će određivati najbolji trenutak za kupnju ili prodaju električne energije u skladu sa potražnjom i cijenom. Osim Prosumera ključna su i pametna trošila kojima je moguće daljinski upravljati. Ta pamet može biti ugrađena u uređaje ili se (za stariju opremu) mogu koristiti pametne utičnice koje omogućavaju i kontrolu kvalitete električne energije.

Možemo dakle identificirati sljedeće tipične scenarije:

Noć, nema sunca, energija je jeftina
Slika 6 Noć, nema sunca, energija je jeftina
Dan, energija iz mreže je skupa, nema viškova
Slika 7 Dan, energija iz mreže je skupa, nema viškova
Dan, energija iz mreže je skupa, imamo viškove
Slika 8 Dan, energija iz mreže je skupa, imamo viškove
Dan, nema sunca, energija skupa
Slika 9 Dan, nema sunca, energija skupa

Kriteriji za odabir opreme

Fotonaponski sustavi vrlo se razlikuju od svih konvencionalnih izvora električne energije, a ponajviše po:

  • odabiru individualnog i nipošto rutinskoga tehničkog rješenja
  • kritičnom odabiru veličine fotonaponskog i konvencionalnog sustava, o čemu najviše ovisi ekonomičnost
  • vrlo kritičnom odabiru opreme koja bez popravka mora odraditi 25g.
  • vrlo važno kome podvrgnuti izvođenje radova.

Najvažniji dio svakog fotonaponskog sustava su fotonaponski moduli, koji moraju zadovoljiti odgovarajuća tehnička svojstva. To znači da mora postojati sva potrebna tehnička dokumentacija kojom se dokazuju ispitivanja, funkcionalnost i godišnja proizvodnja po točno određenim uvjetima.

Kriteriji za odabir opreme su:

  • poznato podrijetlo opreme
  • tehnička dokumentacija opreme
  • atesti i tehnička jamstva opreme
  • upute za upravljanje i montažu
  • ugovor o tehničkim i proizvodnim jamstvima za opremu
  • određena cijena, rok i način plaćanja, trajanje jamstva
  • popis referenci proizvođača ili njihovog ovlaštenog zastupnika

Isplativost, prihodi, rashodi, troškovi postrojenja

Isplativost  svih  tehnologija  proizvodnje  energije,  pa  tako  i  fotonaponskih sustava, određuju:

  • prihodi i uštede od korištenja sustava
  • troškovi ulaganja (investicije)
  • pogonski troškovi
  • troškovi servisa i održavanja
  • troškovi raspremanja na završetku radnog vijeka postrojenja
  • neizravni (preventivni i sanacijski) troškovi očuvanja okolice.

Troškovi ulaganja u fotonaponsku opremu načelno se mogu podijeliti na:

  • troškovi ulaganja u fotonaponske module
  • troškovi ulaganja u izmjenjivače
  • troškovi ulaganja u regulatore napona i punjenje baterija
  • troškovi ulaganja u akumulatore
  • troškovi ulaganja u ostalu opremu
  • troškovi projektantsko-konzultantskih usluga
  • troškovi montaže opreme.

Tri ključne stavke u ukupnim troškovima izgradnje fotonaponskog sustava su:

  • fotonaponski moduli s udjelom  u troškovima od 77.3 %,
  • izmjenjivač s udjelom u troškovima od 9.97 %,
  • konstrukcija s udjelom troškova od 4.15 %.

Pitanja o efikasnosti sustava

Koliki je temperaturni koeficijent solarne ploče?

Solarni paneli su najučinkovitiji na temperaturi od 25 stupnjeva C. Za svaki stupanj C iznad te vrijednosti učinkovitost pada za postotak između 0,3% i 0,5% u prosjeku. Ovaj postotak poznat je kao koeficijent temperature ploče.

U PVGIS-u gubitci fotonaponskog sustava zbog povišene temperature sa modulima postavljenim uz sam krov kuće iznose 15,2%, a sa modulima postavljenima na nosivu konstrukciju 10,5% . Razlog tome je zbog veće prozračenosti, a samim tim manji pad maksimalne snage modula. Tu se još nalaze gubitci zbog  refleksije 2,4% i gubitci izmjenjivača i kabela od 4%.

Kako mogu povećati izlaz svog solarnog panela?

PWM ili MPPT regulator? Uvijek koristite MPPT solarni regulator – oni su do 30% učinkovitiji od PWM tipa. Redovito održavanje i čišćenje pomaže u održavanju izlazne snage solarnih panela. Osigurajte da je niz solarnih panela na izravnoj sunčevoj svjetlosti bez zasjenjenja. Solarni reflektori mogu pomoći u povećanju izlazne snage, ali morate paziti da se ploče ne pregrije, što će smanjiti izlaz.

Koji su solarni paneli najbolji poli ili mono?

Monokristalni solarni paneli su učinkovitiji od polikristalnih, ali su i skuplji. Međutim, relativni troškovi i učinkovitost se približavaju i nema velike razlike.

Da li se isplati ugradnja Solar Tracking sustava?

Kod fiksnih instalacija je potrebno odabrati optimalni kut za maksimalnu godišnju energiju ili za maksimalnu energiju tijekom razdoblja u kojem nam je potrebna veća proizvodnja električne energije. Teoretski je najbolje rješenje sa dvoosnim praćenjem prividnog kretanja Sunca. Time se može povećati dobivena energija za 25-40%. No da li je baš to točno?

Proračunski primjer za područje južne Hrvatske dan je na Slika 1, iz njega je evidentno da praćenje kretanja sunca ima određenih prednosti, no to onda treba staviti u kontekst ekonomske isplativosti, kako investicije tako i eksploatacije. Sustavi za praćenje su složeni, imaju brojne pokretne elemente – motore ili sklopke koji osim što povećavaju investiciju, kasnije su i značajan potrošač energije. Time se povećava i mogućnost kvarova na sustavu, a takva postrojenja su bitno manje otporna na udare vjetra što je u našim uvjetima značajan faktor.

Usporedba proizvodnje za fiksni i mobilni FN
Slika 10 Usporedba proizvodnje za fiksni i mobilni FN

U nastavku (Slika 2) donosimo realistični primjer nastao na osnovi realnih mjerenja na postrojenju u Portugalu.

Proizvodnja električne energije fiksnog solarnog sustava i jednoosni sustav za praćenje na istoj lokaciji
Slika 11 Proizvodnja električne energije fiksnog solarnog sustava i jednoosni sustav za praćenje na istoj lokaciji

Graf prikazuje upotrebu fotonaponskog sustava sa sustavom za praćenje koji ima jednoosni pogonski aktuator koji pomiče fotonaponsku ploču kako bi pratio smjer sunčeve svjetlosti. Ovaj aktuator troši električnu energiju kao svoj izvor, a potrošena električna energija dolazi iz solarnih panela koje pokreću aktuatori što uzrokuje smanjenje energije koja je na raspolaganju potrošačima.

Zaključno, u usporedbi sa sustavima s fiksnim panelima, fotonaponski sustav sa sustavom za praćenje solarne energije manje je učinkovit za korištenje.

Više o ovoj temi možete saznati iz izvrsnog priručnika (možete ga naručiti besplatno) Schrack TechnikFotonaponski priručnik.


Ovo je prvi dio proširene verzije teksta originalno objavljenog u Časopisu Centra za Razvoj javnog i neprofitnog sektora, Tim4Pin br.1 2022

Drugi dio dostupan je na:


Damir Juričić – piše o ekonomiji i financijama
Damir Medved – piše o tehnologiji i zajednicama

Pogoci: 47