Ekonomiczna efektywność zastosowania magazynu energii w prosumenckiej instalacji fotowoltaicznej

• Autorzy: Piotr Gradziuk , Anna Trocewicz

Warianty tytułu

Economic Effectiveness of The Use of Energy Storage in a Prosumer Photovoltaic Installation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Celem artykułu jest ocena ekonomicznej efektywności wytwarzania energii elektrycznej w prosumenckiej instalacji fotowoltaicznej wspomaganej magazynem energii, rozliczanej w modelu net-billingu. Przedmiotem badań była analiza porównawcza dla dwóch wariantów, tj. 1) odniesienia (tylko instalacja fotowoltaiczna) i 2) hybrydowego (wspomaganego magazynem energii). Do jej oceny posłużono się metodą uśrednionego jednostkowego kosztu wytworzenia energii elektrycznej (LCOE) oraz wartością bieżącą netto (NPV) i dynamicznym okresem zwrotu nakładów (DPBT). Obiektem badań było gospodarstwo rolne specjalizujące się w produkcji mleka, w którym zainstalowano prosumencki system fotowoltaiczny o mocy 19,62 kWp wraz z magazynem energii o pojemności 10 kWh. Z przeprowadzonych badań wynika, że przy obecnie obowiązującym systemie rozliczeń jednostkowy koszt wytworzenia energii elektrycznej w wariancie odniesienia był o ponad 40% niższy od tak obliczonej wartości dla instalacji fotowoltaicznej wyposażonej w magazyn energii. Przeprowadzona symulacja dla taryf dynamicznych, które będę obowiązywać od 1 lipca 2024 roku, wykazała, że zastosowanie magazynu energii może korzystnie wpłynąć na efektywność ekonomiczną instalacji fotowoltaicznych, ale wymaga to zainstalowania inteligentnego systemu zarządzania bilansem energii.(abstrakt oryginalny)

EN

The purpose of the article is to evaluate the economic efficiency of electricity generation in a prosumer photovoltaic installation supported by energy storage billed in the net-billing model. The subject of the study was a comparative analysis for two variants, i.e. 1) reference (photovoltaic installation only) and 2) hybrid (supported by energy storage). The Levelized Costs of Electricity (LCOE), Net Present Value (NPV) and Dynamic Pay Back Time (DPBT) methods were used to evaluate it. The object of the study was a dairy farm, where a prosumer photovoltaic system with a capacity of 19.62 kWp was installed along with an energy storage of 10 kWh. The study shows that with the current billing system in place, the unit cost of electricity generation in the reference variant was more than 40% lower than the value calculated in this way for a photovoltaic system equipped with energy storage. The simulation carried out for dynamic tariffs, which will be in operation from July 01, 2024, showed that the use of energy storage can favorably affect the economic efficiency of photovoltaic installations, but it requires the installation of a smart energy balance management system.(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Efektywność ekonomiczna; Odnawialne źródła energii; Systemy fotowoltaiczne; Gospodarstwa rolne

EN

Economic efficiency; Renewable energy sources; Photovoltaic systems; Arable farm

• Czasopismo: Roczniki Naukowe Stowarzyszenia Ekonomistów Rolnictwa i Agrobiznesu
• Rocznik: 2023
• Tom: 25
• Numer: z. 4
• Strony: 76--91

Twórcy

autor

Piotr Gradziuk

• Instytut Rozwoju Wsi i Rolnictwa - Polska Akademia Nauk

autor

Anna Trocewicz

• Akademia Bialska im Jana Pawła II, Polska

Bibliografia

• 1. ARE (Agencja Rynku Energii S.A.) 2022. Statystyka elektroenergetyki polskiej 2021. Rocznik (Polish electricity statistics 2021. Yearbook.). Warszawa: Agencja Rynku Energii S.A.
• 2. BNEF (Bloomberg New Energy Finance). 2020. Climatescope emerging markets outlook 2020 Energy transition in the world's fastest growing economies. BloombergNEF.
• 3. Bukowski Marcin, Janusz Majewski, Agnieszka Sobolewska, Ewa Stawicka, Aneta Suchoń. 2022. Wybrane ekonomiczne i prawne aspekty wytwarzania energii z instalacji fotowoltaicznych w gospodarstwach rolnych województwa mazowieckiego (Selected economic and legal aspects of energy production from photovoltaic installations on farms in the Masovian Voivodeship). Warszawa: Wydawnictwo SGGW.
• 4. Chatzipanagi Anatoli, Arnulf Jaeger-Waldau, Charles Cleret de Langavant, et al. 2022. Clean energy technology observatory: Photovoltaics in the European Union. Status report on technology development, trends, value chains and markets - 2022. Luxembourg: Publications Office of the European Union. DOI: 10.2760/812610, JRC130720.
• 5. Child Michael, Dmitrii Bogdanov, Christian Breyer. 2018. The role of storage technologies for the transition to a 100% renewable energy system in Europe. Energy Procedia 155: 44-60. DOI: 10.1016/j.egypro.2018.11.067.
• 6. Feldman David, Galen Barbose, Robert Margolis, Mark Bolinger, Donald Chung, Run Fu, Joachim Seel, Carolyn Davidson, Ryan Wiser. 2015. Photovoltaic system pricing trends historical, recent, and near-term projections. 2015 Edition. SunShot, U.S. Department of Energy.
• 7. Gołębiewski Jarosław, Joanna Rakowska. 2017. Production and use of bioenergy in Poland in the context of the development of bioeconomy. [In] Rural development 2017: bioeconomy challenges. Proceedings of the 8th International Scientific Conference 23-24 November, 2017, Aleksandras Stulginskis University, 2017, p. 278-284. DOI: 10.15544/RD.2017.195.
• 8. Gradziuk Piotr, Barbara Gradziuk. 2016a. Economical end ecological efficiency of solar systems (A case study at the communes Gorzkow and Rudnik). Barometr Regionalny. Analizy i Prognozy 14 (3): 189-195.
• 9. Gradziuk Piotr, Barbara Gradziuk. 2016b. Efektywność ekonomiczna mikroinstalacji fotowoltaicznych (Economic efficiency of photovoltaic microinstallations). Roczniki Naukowe Stowarzyszenia Ekonomistów Rolnictwa i Agrobiznesu XVIII (3): 89-94.
• 10. Gradziuk Piotr, Barbara Gradziuk. 2017a. An attempt to evaluate absorption of the funds from the operational program infrastructure and environment within action "Generation of energy from renewable sources". Barometr Regionalny. Analizy i Prognozy 15 (1): 7-16.
• 11. Gradziuk Piotr, Barbara Gradziuk. 2017b. Próba oceny absorpcji środków z funduszy europejskich na rozwój wykorzystania odnawialnych źródeł energii w woj. lubelskim (The attempt of evaluation of absorption of the European funds for the development of use of renewable energy sources in Lubelskie Province). Roczniki Naukowe Ekonomii Rolnictwa i Rozwoju Obszarów Wiejskich 104 (3): 95-105.
• 12. Gradziuk Piotr, Barbara Gradziuk. 2019. Economic profitability of investment in a photovoltaic plant in South-East Poland. Annals of the Polish Association of Agricultural and Agribusiness Economists XXI (3): 124-133.
• 13. Gradziuk Piotr, Barbara Gradziuk, Anna Us. 2018. Tendencje kształtowania się kosztów inwestycyjnych w sektorze fotowoltaicznym (PV power plants sector - investment costs trends). Roczniki Naukowe Stowarzyszenia Ekonomistów Rolnictwa i Agrobiznesu XX (1): 44-49.
• 14. IEO (Instytut Energetyki Odnawialnej, Institute of Renewable Energy). 2022. Rynek Fotowoltaiki w Polsce 2022 (Photovoltaics market in Poland 2022). Warszawa: IEO.
• 15. Komorowski Łukasz. 2018. Proces elektryfikacji polskiej wsi - ujęcie historyczne i terytorialne (The electrification process of the polish countryside - historical and territorial approach). Annals of the Polish Association of Agricultural and Agribusiness Economists 4 (XX): 85-90. DOI: 10.5604/01.3001.0012.2949.
• 16. Lis Stanisław, Tomasz Szulc, Jozef Krilek, Ján Melichercik, Tomas Kuvik. 2022. Ocena efektywności ekonomicznej zastosowania magazynu energii w instalacji fotowoltaicznej pracującej w ramach programu Prosument (Assessment of the economic effectiveness of the use of energy storage in a photovoltaic installation operating under the Prosument program). Przegląd Elektrotechniczny 1: 92-95.
• 17. Lugo-Laguna Daniel, Angel Arcos-Vargas, Fernando Nuñez-Hernandez. 2021. A European assessment of the solar energy cost: key factors and optimal technology. Sustainability 13 (6): 3238. DOI: 10.3390/su13063238.
• 18. Manteuffel Ryszard. 1987. Filozofia rolnictwa (Philosophy of agriculture). Warszawa: PWN.
• 19. Marona Michał, Maciej Tomczak. 2023. Dynamiczne taryfy w Europie: wyzwania i rozwiązania. Polskie realia w obliczu ujemnych cen energii z perspektywy SolarEdge (Dynamic tariffs in Europe: challenges and solutions. Polish realities in the face of negative energy prices from the perspective of SolarEdge). Nowa Energia 5-6 (91): 92-97.
• 20. Mikołajuk Hanna, Mirosław Duda, Uroš Radović, Sławomir Skwierz, Michał Lewarski, Iwona Kowal. 2016. Aktualizacja analizy porównawczej kosztów wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych, węglowych i gazowych oraz odnawialnych źródłach energii (Updated comparative analysis of electricity generation costs in nuclear, coal and gas power plants as well as renewable energy sources). Warszawa: Agencja Rynku Energii S.A.
• 21. MKiŚ (Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Ministry of Climate and Environment). 2021a. Polityka Energetyczna Polski do 2040 r. Załącznik nr 2. Wnioski z analiz prognostycznych dla sektora elektroenergetycznego (Poland's Energy Policy until 2040. Annex No. 2. Conclusions from forecast analyzes for the electricity sector). Warszawa: Ministry of Climate and Environment.
• 22. MKiŚ (Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Ministry of Climate and Environment). 2021b. Nowe zasady rozliczeń prosumentów od 2022 roku (New rules for prosumer settlements from 2022). Warszawa: Ministry of Climate and Environment.
• 23. Ney Roman. 1994. Energia odnawialna (Renewable energy). Nauka 3: 43-66.
• 24. Niklewicz-Pijaczyńska Małgorzata. 2022. Paradygmat prosumenta wobec aktualnych wyzwań transformacji energetycznej (The prosumer paradigm in the face of the current challengesof the energy transformation). Folia Iuridica Universitatis Wratislaviensis 11 (2): 84-101. DOI: 10.34616/145039.
• 25. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 19 maja 2022 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy - Prawo energetyczne. Dz.U. 2022. poz. 1385. (Announcement of the Speaker of the Sejm of the Republic of Poland of May 19, 2022 on the announcement of the consolidated text of the Energy Law Act). Journal of Laws, 2022.1385.
• 26. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 4 września 2023 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o rynku mocy. Dz.U. 2023, poz. 2131. Announcement of the Speaker of the Sejm of the Republic of Poland of September 4, 2023 on the announcement of the uniform text of the Capacity Market Act). Journal of Laws, 2023.2131.
• 27. Odum Howard Thomas. 1996. Environmental accounting - emergy and environmental decision making. New York: Wiley&Sons.
• 28. PSE (Polskie Sieci Energetyczne, Polish Energy Networks). 2023a. RCEm - rynkowa miesięczna cena energii elektrycznej (RCEm - market monthly price of electricity), https://www.pse.pl/oire/rcem-rynkowa-miesieczna-cena-energii-elektrycznej, access; 10.11.2023.
• 29. PSE (Polskie Sieci Energetyczne, Polish Energy Networks). 2023b. Rynkowa cena energii elektrycznej (RCE) (Market price of electricity (RCE)), https://www.pse.pl/dane-systemowe/funkcjonowanie-rb/raporty-dobowe-z-funkcjonowania-rb/podstawowe-wskazniki-cenowe-i-kosztowe/rynkowa-cena-energii-elektrycznej-rce, access: 20.11.2023.
• 30. Renné David S. 2022. Progress, opportunities and challenges of achieving net-zero emissions and 100% renewable. Solar Compass 1: 100007. DOI: 10.1016/j.solcom.2022.100007.
• 31. Rey Sergi Obrador, Juan Alberto Romero, Lluis Trilla Romero, Àlber Filbà Martínez, Xavier Sanchez Roger, Muhammad Attique Qamar, José Luis Domínguez-García, Levon Gevorkov. 2023. Powering the future: a comprehensive review of battery energy storage systems. Energies 16: 6344. DOI: 10.3390/en16176344.
• 32. Sandvall Akram Fakhri, Erik Ahlgren, Tomas Ekvall. 2017. Cost-efficiency of urban heating strategies - modelling scale effects of low-energy building heat supply. Energy Strategy Reviews 18: 212-223. DOI: 10.1016/J.ESR.2017.10.003.
• 33. Smil Vaclav. 1994. Energy in world history. Boulder, San Francisco, Oxford: Westview Press.
• 34. Sołtysik Maciej, Mariusz Kozakiewicz, Jakub Jasiński. 2021. Profitability of prosumers according to various business models - an analysis in the light of the COVID-19 effect. Energies 14: 8488. DOI: 10.3390/en14248488.
• 35. Sołtysik Maciej, Mariusz Kozakiewicz, Jakub Jasiński. 2022. Improvement of operating efficiency of energy cooperatives with the use of "crypto-coin mining". Energies 15: 8061. DOI:10.3390/en1521806.
• 36. Ślusarz Grzegorz, Barbara Gołębiewska, Marek Cierpiał-Wolan, Dariusz Twaróg, Jarosław Gołębiewski, Sebastian Wójcik. 2021. The role of agriculture and rural areas in the development of autonomous energy regions in Poland. Energies 14 (13): 4033. DOI: 10.3390/en14134033.
• 37. Woś Augustyn, Józef Zegar. 2002. Rolnictwo społecznie zrównoważone (Socially sustainable agriculture). Warszawa: IERiGŻ.
• 38. Żylicz Tomasz. 2012. Ekonomia wobec wspierania odnawialnych źródeł energii. [W] Generacja rozproszona w nowoczesnej polityce energetycznej - wybrane problemy i wyzwania (Economics towards supporting renewable energy sources. [In] Distributed generation in modern energy policy - selected problems and challenges), ed. Rączka Jan, Swora Mariusz, Stawiany Wojciech, 46-50. Warszawa: NFOŚiGW.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.0878