Jak uchronić się przed trudnościami w realizacji inwestycji OZE w przedsiębiorstwach wodociągowych - WES ׀ Water Energy Systems

Energia odnawialnych źródeł (OZE) jest nie tylko alternatywą dla źródeł tradycyjnych, ale też remedium na rosnące ceny i koszty wynikające z zapotrzebowania na energię elektryczną w przedsiębiorstwach wodociągowych.

Rozważając inwestycję w odnawialne źródła energii, sektor publiczny zderza się z trudnościami innego rodzaju niż elektrownie komercyjne. W szczególności dotyczy to przedsiębiorstw świadczących usługi publiczne, o poborze mocy 250–1000 kW, przyłączonych do sieci dystrybucyjnej na napięciu średnim (jak większość przedsiębiorstw komunalnych lub wodociągowych).

WYBÓR ŹRÓDŁA OZE
Na podstawie zestawienia w tabeli 1 można stwierdzić, że źródło fotowoltaiczne jest pod względem wykonania oraz eksploatacji jednym z najmniej kłopotliwych źródeł dostępnych obecnie na rynku. Ma zdecydowanie najmniejsze oddziaływanie na sieć (w tym przypadku sieć wewnętrzną zakładu, do którego jest przyłączona) ze względu na niskie wartości parametrów zwarciowych oraz małą inercję.
Proces projektowania i budowy elektrowni fotowoltaicznej z podziałem na główne kategorie prac projektowo-wykonawczych przedstawia tabela 2.
Na etapie przygotowania inwestycji pierwszym z problemów jest wybór lokalizacji do montażu elektrowni fotowoltaicznej. Założyć można, że oczekiwana wielkość elektrowni fotowoltaicznej wynosić będzie od ok. 500 do 1000 kW mocy zainstalowanej, co wymaga ok. 1–2 ha terenu. Nierzadko ze względu na inwestycje planowane w przyszłości nie można wykorzystać terenów wokół istniejących obiektów budowlanych.
Dobór mocy elektrowni musi być skoordynowany z ilością energii pobieranej przez odbiorcę, a także z pobieraną mocą szczytową. Ze względów ekonomicznych (wynikających z obecnych cen energii) nie opłaca się sprzedawać energii elektrycznej do sieci dystrybucyjnej.

Do projektowania można przyjąć dwa rodzaje założeń:
1. Dobór elektrowni o mocy szczytowej zbliżonej do szczytowych mocy pobieranych w taki sposób, aby ponad 90% energii elektrycznej zużywane było na potrzeby własne.
2. Wybudowanie elektrowni o większej mocy szczytowej, a następnie ograniczanie produkcji szczytowej – w tabeli 3 zestawiono przykładowe moce szczytowe oraz zużycie i produkcję energii elektrycznej.
Okres zwrotu inwestycji jest w obu przypadkach zbliżony – kluczowe jest więc określenie poza obecnym zapotrzebowaniem na energię w przedsiębiorstwie prognozy na najbliższe lata. Jeżeli zakładane jest zwiększenie poboru energii, projektowanie elektrowni o większej mocy może znacząco poprawić ekonomikę inwestycji w nadchodzących latach.

TRUDNOŚCI – PROJEKTOWANIE
Pierwszym z problemów pojawiających się na etapie projektowania są kwestie związane z oczekiwanym przez inwestora terminem budowy elektrowni oraz określeniem sposobu jej przyłączenia do sieci. Określenie oczekiwanego terminu zaprojektowania elektrowni (tzn. uzyskania co najmniej prawomocnego pozwolenia na budowę) może się wiązać z ograniczeniem liczby dopuszczalnych wariantów jej projektowania. Rozwiązaniem jest np. zmniejszenie mocy elektrowni fotowoltaicznej w taki sposób, aby jej powierzchnia zabudowy nie przekraczała 1 ha – dzięki temu jej zaprojektowanie nie będzie wymagało uzyskania np. decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach zgody na realizację przedsięwzięcia, co pozwoli na skrócenie procesu projektowania o ok. 2 miesiące.
Jeżeli czas realizacji nie jest najwyższym priorytetem, można uzyskać wymagane decyzje w znacznie szerszym zakresie, by móc w przyszłości dostosować zakres, wielkość i elementy źródła wytwórczego do zmieniających się warunków rynkowych bez konieczności przeprowadzania procesu projektowania w zasadzie od początku. Jako przykład takiego rozwiązania można podać uwzględnienie w decyzjach o warunkach zabudowy lub środowiskowych uwarunkowaniach zgody na realizację przedsięwzięcia magazynu energii elektrycznej. Budowa magazynu jest na tę chwilę ekonomicznie nieuzasadniona, choć w związku ze spadającymi cenami magazynów może się okazać opłacalna w perspektywie 1–2 lat. Kolejnym z problemów związanych z procesem projektowania jest przyłączenie elektrowni do istniejącej sieci obiektu przyłączanego. Na początkowym etapie inwestycji (ze względu na brak uzyskanych warunków przyłączenia) można zakładać spełnienie tylko ogólnych wymagań technicznych na podstawie ogólnodostępnych dokumentów. Pewne kryteria związane z instrukcją ruchu i eksploatacji sieci dystrybucyjnej (IRiESD) są dostępne i mogą określać podstawowe wymogi dotyczące projektowanej instalacji.
Z punktu widzenia inwestora najtrudniejsze jest jednak skoordynowanie wymagań operatora sieci z wymaganiami związanymi z utrzymaniem ruchu w sieci obiektu przyłączanego bez wprowadzania znaczących zmian w sieci funkcjonującej. Ograniczenie tych zmian służyć ma utrzymaniu ciągłości eksploatacji oraz jak najprostszemu przyłączeniu źródła wytwórczego. W momencie przyłączenia źródła wytwórczego pojawia się najczęściej problem związany z możliwością oddawania nadwyżki energii do sieci dystrybucyjnej w sposób niekontrolowany. Najczęstsze problemy z przyłączeniem elektrowni wynikają z poboru energii elektrycznej przez sieć obiektów wodociągowych w co najmniej dwóch punktach sieci dystrybucyjnej. Ze względu na naturalny rozpływ energii elektrycznej w miejscu poboru może dochodzić do oddawania energii do sieci, jednocześnie warunki przyłączenia określać będą wyłącznie jeden punkt sieci, w którym dozwolona jest sprzedaż. Dodatkowo w przypadku zaprojektowania elektrowni na kilku obiektach jednocześnie problem stanowi spełnienie wymagań operatora sieci dystrybucyjnej dotyczących dodatkowych zabezpieczeń elektrowni, zdalnego sterowania, telemechaniki, gdyż te drogie elementy należy powielać dla każdej z podgrup elektrowni.

TRUDNOŚCI – DOFINANSOWANIE
Podstawową trudnością związaną z uzyskaniem dofinansowania oraz przeprowadzeniem procedury przetargowej jest określenie przedmiotu zamówienia oraz parametrów jakościowych głównych elementów elektrowni fotowoltaicznej. Problemem jest określenie wymagań technicznych urządzeń (paneli fotowoltaicznych, falowników, konstrukcji) w sposób, który nie będzie jednoznacznie wskazywał na konkretne urządzenia dostępne na rynku (w celu spełnienia warunków art. 29 ustawy prawo zamówień publicznych w kwestii stosowania znaków towarowych oraz „niedoprowadzenia do lub wyeliminowania niektórych wykonawców lub produktów"). Jednocześnie ze względu na bardzo dużą różnorodność urządzeń dostępnych na rynku należy szczególnie zadbać o ich jak najwyższą jakość i jak najlepsze parametry techniczne. Trzeba zwrócić uwagę przede wszystkim na parametry wpływające na wydajność elektrowni w dłuższym okresie. Dotyczą one zwłaszcza dopuszczalnego rocznego współczynnika utraty mocy paneli, współczynników określających spadek mocy wraz ze wzrostem temperatury paneli oraz sprawności wszystkich urządzeń. Eksploatacja elektrowni przewidywana jest na 15–25 lat, a najważniejszą cechą odróżniającą elektrownie fotowoltaiczne od innych źródeł OZE mają być, jak określono na wstępie, minimalne koszty eksploatacji. Warto także uwzględnić konieczność przedłużania gwarancji nakładaną na wykonawcę instalacji. Na najbardziej kosztowne elementy instalacji (panele fotowoltaiczne czy falowniki) często można uzyskać przedłużenie warunków gwarancji na 10, 15 lub nawet 20 lat. Wyegzekwowanie roszczenia gwarancyjnego po np. 15 latach może jednak nie być możliwe, a prowadzi do znaczącego zwiększenia ceny instalacji. Naprawa lub wymiana elementów ze względów eksploatacyjnych powinna okazać się tańsza z powodu ich nieustannie malejącej ceny.

TRUDNOŚCI – BUDOWA I PRZYJĘCIE DO EKSPLOATACJI
Przy obowiązkowym wyłanianiu wykonawcy zgodnie z PZP podstawowym problemem jest konieczność wykorzystania w umowie wynagrodzenia ryczałtowego. Każdorazowo skłaniać to będzie wykonawcę do maksymalnej redukcji kosztów. Elektrownie są zazwyczaj wyceniane przez oferentów na podstawie mocy zainstalowanej urządzeń, a kwestie przyłączenia traktowane są zazwyczaj pobieżnie. W przypadku elektrowni przyłączonej do pracującej sieci SN zakładu wodociągowego koszty rozwiązań technicznych mogą być spore i nie powinny być znacznie modyfikowane (zwłaszcza jeżeli np. były już uzgodnione z operatorem sieci dystrybucyjnej). Elektrownie fotowoltaiczne mają kilka głównych rozwiązań projektowych, dotyczących zwłaszcza rodzaju i materiału konstrukcji, wielkości i rodzaju paneli fotowoltaicznych, stosowania falowników „stringowych" lub centralnych. Zastosowanie różnych technologii może nieść za sobą różnice w kosztach projektowanej elektrowni, a w tym wypadku bezpośredni zysk dla wykonawcy. W przypadku elektrowni w obiektach wodociągowych podstawowym ograniczeniem są uwarunkowania terenowe oraz kwestie związane z przyłączeniem i/lub przebudową sieci elektroenergetycznej. Rozwiązania techniczne powinny być dobrane do uwarunkowań lokalnych tak, aby zoptymalizować produkcję energii elektrycznej z elektrowni oraz jej koszt. Największym problemem jest zawsze przeprowadzenie budowy w sposób, który nie będzie oddziaływał na pracę przedsiębiorstwa.

PODSUMOWANIE
Nasze doświadczenie jednoznacznie wskazuje na możliwość bezproblemowego przeprowadzenia procesu inwestycyjnego przy spełnieniu kilku kluczowych kryteriów: świadomość inwestora w kwestii przebiegu procesu inwestycyjnego i konieczności marginesu czasowego, określenie kryteriów, których spełnienia oczekuje inwestor, wybór jednostki projektowej oraz wykonawcy instalacji, mających doświadczenie w projektowaniu i budowie elektrowni fotowoltaicznych, jak również w energetyce przemysłowej i przyłączaniu do sieci OSD.

Artykuł opublikowany w miesięczniku Rynek Instalacyjny 05/2019, na podstawie referatu wygłoszonego na konferencji „Efektywne obniżanie strat wody w systemach wodociągowych – innowacje, rozwiązania, wdrożenia", Lipowy Most 2019

Autorzy: mgr inż. Janusz Topolski & mgr inż. Jerzy Topolski – Pracownia Projektowa PPJT TOPOLSKI – Wieloletni zaufani partnerzy WES Sp. z o.o. w projektach fotowoltaicznych.