Obecny model integracji tej technologii prowadzi do zjawisk, które istotnie wpływają na całkowite koszty funkcjonowania systemu elektroenergetycznego. Dotyczy to zarówno konieczności rozbudowy infrastruktury, jak i wydatków na mechanizmy wsparcia oraz rosnącej niestabilności rynku energii. Poniżej przedstawiono główne wyzwania wynikające z dynamicznego wzrostu mocy instalacji fotowoltaicznych w systemie.
Zależność od źródeł konwencjonalnych jako niezbędnego uzupełnienia odnawialnej energetyki
W Polsce zainstalowano już ponad 22 GW mocy z fotowoltaiki oraz 11 GW z farm wiatrowych, z czego 13,8 GW instalacji fotowoltaicznych i 3,1 GW wiatrowych uruchomiono w latach 2021–2024. Mimo tej imponującej skali, wycofanie elektrowni węglowych w tym okresie miało jedynie charakter symboliczny. Co więcej, część wycofywanych jednostek została zastąpiona nowymi źródłami gazowymi (np. Dolna Odra). Wynika to z charakterystyki odnawialnych źródeł energii, których produkcja zależy od warunków pogodowych i nie może być sterowana w sposób elastyczny, co wymusza utrzymywanie konwencjonalnych źródeł w gotowości na wypadek okresów niskiej generacji.
Bezpieczeństwo systemu elektroenergetycznego wymaga więc równoległego utrzymywania dostępnych mocy konwencjonalnych – węglowych i gazowych – które przejmują obciążenie w momentach ograniczonej produkcji ze źródeł odnawialnych. W efekcie utrzymywany jest poziom mocy wytwórczych przekraczający realne zapotrzebowanie, nawet jeśli instalacje fotowoltaiczne okresowo dostarczają znaczne ilości energii. Takie podejście generuje dodatkowe koszty – rynek mocy finansowany jest z opłaty mocowej, będącej składnikiem rachunku za energię, natomiast mechanizmy wsparcia odnawialnych źródeł – zarówno zielone certyfikaty, jak i system aukcyjny – są w ostatecznym rozrachunku pokrywane przez odbiorców końcowych. W latach 2016–2018, gdy opłata OZE nie była jeszcze pobierana lub miała marginalny charakter, wypłaty realizowano ze środków własnych Zarządcy Rozliczeń bądź poprzez kredyty, z założeniem ich późniejszego odzyskania przez taryfy. Choć system formalnie nie korzysta ze środków budżetowych, stanowi realne obciążenie dla gospodarstw domowych i przedsiębiorstw.
Infrastruktura sieciowa w obliczu wymogów rozproszonych źródeł energii
Rozwój fotowoltaiki może prowadzić do konieczności rozbudowy infrastruktury sieciowej – zarówno przesyłowej, jak i dystrybucyjnej – w skali, która z perspektywy ekonomicznej może budzić uzasadnione wątpliwości. Założeniem decentralizacji wytwarzania było zmniejszenie presji na rozwój sieci, jednak w obecnym modelu, przy silnym nacisku na zwiększanie mocy przyłączeniowych, efekt jest odwrotny.
Sieci i przyłącza muszą być projektowane z myślą o maksymalnych obciążeniach, nawet jeśli występują one tylko przez niewielką część roku. Można to porównać do budowy autostrady, która przez większość doby pozostaje pusta, by przez kilka godzin dziennie sprostać natężeniu ruchu. Tego typu przewymiarowanie może skutkować niską efektywnością ekonomiczną inwestycji, zwłaszcza gdy wynika z potrzeby przyłączania źródeł o niestabilnej produkcji. W praktyce infrastruktura przez znaczną część czasu pozostaje niedociążona.
Koszty rozbudowy sieci są rozproszone i ukryte w taryfach dystrybucyjnych oraz kosztach końcowych, przez co powiązanie ich z ekspansją instalacji fotowoltaicznych nie jest dla większości odbiorców oczywiste. Niemniej stanowią one istotne, choć często niezauważalne, obciążenie dla społeczeństwa.
Wskaźniki ekonomiczne a pominięte koszty systemowe
W debacie publicznej często przywoływany jest niski wskaźnik LCOE (Levelized Cost of Energy) dla fotowoltaiki, wskazywany jako argument przemawiający za jej konkurencyjnością kosztową. Warto jednak zaznaczyć, że LCOE nie obejmuje szeregu kosztów zewnętrznych generowanych przez instalacje fotowoltaiczne na poziomie całego systemu elektroenergetycznego. Do kosztów tych należą między innymi utrzymanie konwencjonalnego zaplecza produkcyjnego, zakup coraz bardziej kosztownych usług systemowych, nadmiarowa rozbudowa sieci, inwestycje w automatyzację i cyfryzację, a także subsydiowanie projektów odnawialnych źródeł energii.
Wskaźnik LCOE nie uwzględnia również współczynnika wykorzystania mocy zainstalowanej (load factor), który dla instalacji fotowoltaicznych pozostaje stosunkowo niski (ok. 10–12%), co oznacza, że przez większość czasu nie produkują one energii. Współczynnik ten ulega dalszemu pogorszeniu w wyniku rosnącej liczby wyłączeń spowodowanych ujemnymi cenami energii czy ograniczeniami systemowymi. Pomijanie tych czynników sprawia, że LCOE może znacząco zaniżać rzeczywiste koszty tej technologii z perspektywy całego systemu, co z kolei może prowadzić do przeszacowania jej konkurencyjności.
Funkcjonowanie rynku energii w warunkach rosnącej zmienności
Wzrost udziału fotowoltaiki w miksie energetycznym wpływa wyraźnie na zmienność cen na rynku SPOT. Skrajne wahania – od -500 zł/MWh do +1200 zł/MWh w ciągu dwóch dni – stają się coraz częstsze. Z jednej strony zjawisko to może sprzyjać rozwojowi technologii elastycznych, takich jak magazyny energii czy usługi DSR. Z drugiej – powoduje wzrost niepewności cenowej, która musi być uwzględniana przez spółki obrotu w taryfach, prowadząc tym samym do wyższych kosztów dla odbiorców.
Tak duża niestabilność rynku może również zniechęcać inwestorów oraz instytucje finansowe do wspierania projektów stabilnych źródeł energii, niezbędnych dla zapewnienia bilansowania systemu. W konsekwencji konieczne staje się wspieranie tych jednostek dodatkowymi mechanizmami, takimi jak rynek mocy. Warto zauważyć, że obecna sytuacja jest w dużej mierze skutkiem wcześniejszych interwencji regulacyjnych – znoszenie ryzyka inwestycyjnego w projektach odnawialnych zachęciło kapitał do lokowania środków w obszarach wspieranych publicznie, często niezależnie od ich efektywności ekonomicznej.
Instrumenty takie jak system aukcyjny, program „Mój Prąd” czy ulgi podatkowe w praktyce przesunęły ryzyko inwestycyjne z inwestora na państwo – a w dalszej kolejności na odbiorcę końcowego. Fotowoltaika stała się zatem jednym z głównych kierunków inwestycji w sektorze energetycznym, nie zawsze z uwzględnieniem jej realnego wpływu na system jako całość. Rynek podejmuje dziś decyzje inwestycyjne w dużej mierze na podstawie dostępnych form wsparcia, co prowadzi do sytuacji, w której środki publiczne są angażowane nie tylko w rozwój odnawialnych źródeł, ale również w utrzymywanie konwencjonalnego zaplecza oraz rozbudowę infrastruktury sieciowej.
Potrzeba zrównoważonego podejścia do roli fotowoltaiki
Obecny model rozwoju fotowoltaiki, silnie oparty na wsparciu publicznym i nieuwzględniający pełnego obrazu kosztów systemowych, wymaga przemyślanej rewizji. Fotowoltaika może – i powinna – odgrywać swoją rolę w krajowej transformacji energetycznej, jednak jej skala musi odpowiadać możliwościom integracji w sposób bezpieczny i ekonomicznie uzasadniony. Priorytetem powinno być dziś efektywne zarządzanie już istniejącym potencjałem oraz minimalizowanie negatywnego wpływu na cały system elektroenergetyczny.
Wydarzenia ostatnich miesięcy, w tym zakłócenia w dostawach energii, jakie miały miejsce w Hiszpanii, potwierdzają znaczenie zagadnień poruszonych w niniejszym opracowaniu. Doświadczenie to unaocznia, że nawet w krajach o wysokim poziomie rozwoju infrastruktury energetycznej, nagłe zaburzenia w pracy systemu mogą mieć szeroko zakrojone skutki społeczne i gospodarcze. Wysoki udział źródeł odnawialnych, w tym fotowoltaiki, wymaga bowiem precyzyjnego dostosowania systemu do zmienności produkcji oraz odpowiedniego zabezpieczenia rezerwą mocy i infrastrukturą elastyczną. Przypadek hiszpański stanowi tym samym przykład, który warto wziąć pod uwagę przy dalszym kształtowaniu krajowej polityki energetycznej. Szybka ekspansja technologii odnawialnych – bez równoczesnego zapewnienia stabilności i elastyczności systemu – może prowadzić do poważnych zaburzeń operacyjnych.
Aby transformacja energetyczna mogła przebiegać w sposób zrównoważony, warto oprzeć ją na trzech kluczowych zasadach.
- Pełne uwzględnienie kosztów systemowych – zarówno w analizach ekonomicznych, jak i w projektowaniu polityki publicznej. Obejmuje to utrzymanie mocy konwencjonalnych, inwestycje infrastrukturalne i rosnące zapotrzebowanie na usługi systemowe.
- Ocena wpływu na stabilność rynku i systemu – obejmująca analizę zmian w strukturze cen, profilu zużycia oraz potrzeb w zakresie rezerw i elastyczności.
- Świadome projektowanie instrumentów wsparcia – ukierunkowane na minimalizację zaburzeń rynkowych, wspierające efektywną alokację kapitału i promujące rozwiązania o korzystnym wpływie systemowym.
W przeciwnym razie istnieje ryzyko, że fotowoltaika – zamiast wspierać transformację energetyczną – stanie się źródłem kosztów i wyzwań systemowych. Aby tego uniknąć, konieczne jest podejmowanie decyzji w oparciu o pełen obraz – uwzględniający nie tylko koszty technologii, lecz także ich długofalowy wpływ na strukturę, stabilność i koszty funkcjonowania całego systemu elektroenergetycznego.
