Farma fotowoltaiczna – czym jest i jak działa?

Co to jest farma fotowoltaiczna?

Przepisy nie regulują, czym jest farma fotowoltaiczna. Przyjmuje się, że jest to system połączonych ze sobą paneli PV, które wykorzystują promieniowanie słoneczne do produkcji energii elektrycznej.

Zasada działania farmy jest taka sama, jak w przypadku paneli zlokalizowanych na dachach, ale skala produkcji jest dużo większa. Przyjmuje się, że farma fotowoltaiczna to system o mocy co najmniej 500 kWp. Najczęściej budowane farmy fotowoltaiczne w Polsce mają moc od 0,5 MWp do 5 MWp.

Zasadę działania farm fotowoltaicznych przedstawimy w dalszej części tekstu, ale w dużym uproszczeniu można powiedzieć, że działają one w ten sposób: promienie padające na panele doprowadzają do zjawiska fotoelektrycznego, w efekcie którego powstaje napięcie elektryczne. Następnie prąd stały skierowany jest do falownika, gdzie następuje konwersja na prąd zmienny – i w tej formie trafia on do sieci.

Na co warto zwrócić uwagę przy wyborze lokalizacji?

Wybór lokalizacji ma kluczowe znaczenie dla opłacalności inwestycji. Wszystkie regiony Polski są nasłonecznione w podobnym stopniu, więc farmy fotowoltaiczne można zakładać w każdym województwie. Aby jednak instalacja przyniosła zakładany zwrot z inwestycji, teren, na którym znajdzie się farma, musi spełniać szereg parametrów.

1. Im więcej paneli ma tworzyć system, tym większa musi być powierzchnia farmy. W przypadku farmy fotowoltaicznej o mocy 1 MW zaleca się kupno działki o wielkości 2 ha i szerokości minimum 60 m. Działka musi być na tyle duża, by panele znajdowały się w pewnej odległości od siebie i nie zacieniały się wzajemnie.
2. Ukształtowanie terenu i jego najbliższa okolica. Farmy fotowoltaiczne najlepiej budować na płaskim gruncie. Pofalowany, pagórkowaty teren utrudnia instalację paneli. Panele powinny być maksymalnie naświetlone, by zwiększyć sprawność systemu, więc warto wybrać działkę, na której nie występują zacienienia spowodowane przez wysokie drzewa, kominy, słupy czy znajdujące się blisko budynki.
3. Rodzaj gruntu. Instalacje wielkopowierzchniowe mogą być budowane wyłącznie na gruntach o IV lub niższej klasie ziemi oraz na nieużytkach rolnych.

Ponadto:

• grunt, na którym położona jest farma fotowoltaiczna, powinien zawierać dostęp do drogi publicznej, a jednocześnie nie graniczyć z pasem drogowym;
• na działce musi istnieć możliwość podłączenia do sieci elektroenergetycznej, tak więc bardzo ważne jest sąsiedztwo linii średniego napięcia oraz bliskość Głównego Punktu Zasilania.

Warto też pamiętać, że w krajach położonych na północ od równika panele powinny być skierowane na południe (nie ma różnicy, czy będzie to południowy wschód czy zachód). Maksymalizuje to pobieranie energii. Technicznie możliwe jest zainstalowanie paneli w kierunku wschodnio-zachodnim (konieczny jest wtedy inny kąt nachylenia), ale skutkuje to spadkiem pobieranej energii słonecznej, a w rezultacie – mniejszą wydajnością systemu.

Jak działa farma fotowoltaiczna?

Ustawione na specjalnych konstrukcjach panele są połączone ze sobą szeregowo i równolegle. W każdym panelu (module) znajdują się ogniwa fotowoltaiczne, które wykonane są z materiału półprzewodnikowego. Zachodzi w nich zjawisko fotoelektryczne; fotony światła słonecznego wzbudzają w ogniwach ruch elektronów, co powoduje powstanie napięcia elektrycznego. Panele wytwarzają stały prąd, który następnie w falowniku solarnym zamieniany jest na prąd zmienny – i taki właśnie trafia do sieci.

Farmy fotowoltaiczne mają różną moc wytwarzania energii elektrycznej przy pełnym słońcu. Zależna jest ona od liczby zainstalowanych paneli oraz mocy nominalnej pojedynczego modułu. Im więcej paneli, tym większa moc jest generowana przez farmę.

O ile przydomowe mikroinstalacje służą przede wszystkim do produkcji energii na potrzeby gospodarstwa domowego (choć nie ma przeszkód, by nadwyżkę sprzedawać do sieci), to farmy fotowoltaiczne produkują wyłącznie energię na sprzedaż. Formą sprzedaży na rynku hurtowym są aukcje OZE. Inwestorzy mogą bezpośrednio składać oferty sprzedaży, a po zatwierdzeniu oferty energia jest kontraktowana.

Energię z farmy można też sprzedawać bezpośrednio samorządom terytorialnym, operatorom energetycznym lub prywatnym firmom.

Więcej informacji znajdziesz na https://heliosstrategia.pl/farmy-fotowoltaiczne/.

Proces inwestycyjny farmy fotowoltaicznej

Od podpisania umowy na dzierżawę lub zakup terenu pod farmę fotowoltaiczną po wyprodukowanie pierwszych jednostek energii może upłynąć co najmniej rok. Pewnych procesów nie należy jednak przyspieszać, bo farma to inwestycja na lata, więc warto zadbać o to, by zostały przeprowadzone prawidłowo.

Wcześniej napisaliśmy, ile jest kryteriów wyboru odpowiedniej działki. Już samo znalezienie terenu może zająć kilka miesięcy, ale jak już wspomnieliśmy, nieprawidłowe parametry często ograniczają zyski, co stawia pod znakiem zapytania sens inwestycji.

Jakie kolejne kroki powinien podjąć inwestor, który chce założyć farmę fotowoltaiczną?

1. Sprawdzenie czy teren objęty jest miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego (MPZP). Jeśli tak, to trzeba sprawdzić, jakie przedsięwzięcia mogą być tam realizowane. Jeśli wyłącznie mieszkaniowe, wybudowanie farmy wiatrowej nie będzie możliwe. W sytuacji, jeśli teren nie jest objęty MPZP, inwestor wnioskuje o warunki zabudowy.
2. Warto zlecić wykonanie audytu, który daje pytanie o opłacalność całego przedsięwzięcia, biorąc pod uwagę miejsce usytuowania planowanej farmy. Jeśli audyt wykonany przez niezależnego specjalistę dowiedzie, że nie jest to opłacalne, należy poszukać innego miejsca.
3. Przeprowadzenie oceny oddziaływania na środowisko (gdy powierzchnia zabudowy przekracza 0,5 ha dla obszarów chronionych lub 1 ha na pozostałych terenach).
4. Pozwolenie na budowę nie jest wymagane pod warunkiem, że moc montowanych urządzeń nie przekroczy 50 kW. Wyjątek przewidziany jest dla farm, które powstają przy obiekcie budowlanym wpisanym do rejestru zabytków (zgłoszenie będzie natomiast konieczne, jeśli farma powstaje na obszarze wpisanym do rejestru).
5. Przygotowanie projektu koncepcyjnego, który określa między innymi układ paneli na działce, zacienienie modułów, odstępy między panelami. To bardzo ważny etap, bo w jego trakcie następuje wybór technologii i głównych parametrów całej farmy fotowoltaicznej, które będą wskazane we wnioskach, na które potem będą wydane decyzje urzędowe (między innymi warunki przyłączeniowe). Zmiana zaproponowanej technologii nie będzie już później możliwa.
6. Uzgodnienie warunków przyłączenia do sieci z właściwym operatorem systemu dystrybucyjnego. W międzyczasie inwestor składa także wniosek do prezesa Urzędu Regulacji Energetyki o wydanie koncesji na wytwarzanie energii ze źródła odnawialnego. Promesa koncesji wystarczy do rozpoczęcia budowy.
7. Na tym etapie można zacząć fizyczną budowę. Farmy o mocy nawet kilku MW mogą być wykonane w ciągu kilku tygodni, ale warunkiem jest dobre zaprojektowanie kolejnych etapów i trzymanie się harmonogramu. Budowa farmy to nie tylko wykonanie fundamentów, montaż stołów, montaż paneli i wykonanie podłączeń, ale też ogrodzenie terenu, zainstalowanie monitoringu i innych zabezpieczeń.
8. Po uzyskaniu ostatecznej koncesji od Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki, rejestracji na Towarowej Giełdzie Energii oraz uruchomieniu farmy słonecznej przez Zakład Energetyczny można rozpocząć produkcję energii.

Podsumowanie

Uruchomienie farmy fotowoltaicznej – od momentu kupienia lub wydzierżawienia działki po produkcję energii – to przedsięwzięcie, na które inwestor powinien przeznaczyć co najmniej rok.

Aby usprawnić proces, musi zadbać o kompletne dokumenty, tak by urzędnicy nie musieli wydłużać terminu na wydanie decyzji. Choć procedura przebiega wieloetapowo, to jednak instytucje państwowe mają już doświadczenie w tym temacie (na koniec czerwca 2021 roku działały 82 instalacje fotowoltaiczne, których moc była większa lub równa 1 MW, od tego czasu powstały kolejne), do tego na rynku działają wyspecjalizowane firmy, które przeprowadzą inwestora przez meandry procesu administracyjnego.

Nie należy przyśpieszać działań za wszelką cenę, bo o ile na długość trwania procedur administracyjnych inwestor nie ma wpływu, to może ulec pokusie wybrania działki, która nie spełnia wszystkich warunków, ale jest tania. Może również zrezygnować z audytu, dochodząc do wniosku, że samodzielnie wszystko wyliczy. Pośpiech może skutkować tym, że inwestycja nie przyniesie spodziewanego zwrotu.