O rozwoju produktu, rywalizacji z fotowoltaiką i wyzwaniach stojących przed branżą OZE opowiada Tomasz Gruszka, product manager Panelu Wiatrowego.
Na czym polega innowacyjność Panelu Wiatrowego?
Panel Wiatrowy jest odpowiedzią na wiele problemów dzisiejszej energetyki odnawialnej. Ten system turbin wiatrowych jest w stanie efektywnie wykorzystać bogate zasoby niskich prędkości wiatru, co jest dużym problemem dla współczesnych siłowni wiatrowych, pracujących efektywnie wyłącznie ze średnimi i wysokimi prędkościami wiatru. Panel Wiatrowy odznacza się też bardzo wysokim poziomem autokonsumpcji energii – jej większość jest zużywana na miejscu, z ograniczeniem wirtualnego magazynowania nadwyżek w sieci energetycznej do minimum, czego przeciwieństwo obserwuje się w przypadku fotowoltaiki lub turbin wiatrowych o średniej i dużej mocy.
Sam system jest modułowy, przez co instaluje się go łatwiej i szybciej niż fotowoltaikę, a zainstalować go można niemal wszędzie. Turbiny są bezpieczne dla ludzi i zwierząt (mają na tyle opływowy kształt, że można zatrzymać je bezpiecznie ręką). Co ciekawe, wirniki panelu wiatowego zostały zaprojektowane tak, by podczas pracy wyglądały jak statyczny obiekt (udało nam się wyeliminować charakterystyczny dla turbin wiatrowych efekt migotania). Pracujemy także nad technologią magazynowania energii, a sam system docelowo ma współpracować hybrydowo z fotowoltaiką, dzięki czemu nadwyżki z produkcji PV będą skutecznie magazynowane przez panel wiatrowy, a sama produkcja energii z odnawialnych źródeł zostanie zdywersyfikowana (panel wiatrowy współpracuje z takimi samymi falownikami jak fotowoltaika i obie instalacje można ze sobą łączyć). Celem jest tutaj osiągnięcie autokonsumpcji energii na poziomie przewyższającym 80% (a przy przewymiarowaniu instalacji 99%), gdzie dla panelu wiatrowego bez magazynu ten współczynnik wynosi ok. 60%, a dla fotowoltaiki tylko 30%. Problem autokonsumpcji jest dzisiaj szczególnie istotny, jako że sieć niskiego napięcia w Polsce nie jest wystarczająco zmodernizowana pod OZE, a przyłączanie dużych ilości nowych instalacji powoduje ryzyko występowania problemów z ich współpracą z siecią, jak np. w przypadku fotowoltaiki – występuje ciągłe restartowanie falownika w środku słonecznego dnia. Strategiczną kwestią jest także koszt inwestycji dla użytkownika końcowego. Dążymy do tego, by całkowicie zlikwidować dylemat kupującego “panele wiatrowe vs. panele fotowoltaiczne”.
Myślę, że największa innowacyjność Panelu Wiatrowego wynika z tego, że udało nam się stworzyć system turbin o dużej i efektywnej powierzchni roboczej, w niskim koszcie wytworzenia. W świecie turbin wiatrowych nigdy tego nie osiągnięto. Duża powierzchnia robocza proporcjonalnie podnosiła koszt wytworzenia, dlatego też w świecie OZE długo dominowała fotowoltaika jako produkt o dobrym stosunku wydajności powierzchni roboczej do ceny. Panel wiatrowy może stać się pierwszą turbiną wiatrową masowo instalowaną w strefie miejskiej.
Skąd się wziął pomysł na takie rozwiązanie?
Jeden z założycieli projektu nie miał na swojej działce idealnych warunków dla paneli fotowoltaicznych, więc zaczął się rozglądać na rynku za odpowiednią turbiną wiatrową. Nie znalazł takiej, która odpowiadałaby na jego potrzeby, więc poprosił swojego szwagra o pomoc i zaczęli wspólnie projektować turbinę o pożądanych cechach. Powstał pierwszy prototyp, a z czasem, w miarę rozrostu zespołu startupu, koncepcja ewoluowała. Okazało się, że możemy stworzyć wysoce skalowalny system turbin wiatrowych, który rozwiązuje wiele problemów współczesnych OZE i jednocześnie ma podobny czas zwrotu z inwestycji, co fotowoltaika.
Kto jest odbiorcą produktu?
System jest zaprojektowany dla wielu docelowych środowisk pracy: gospodarstwa domowe (właśc. właściciele działek, którzy chcą ogrodzić teren); ogrodzenie zakładów produkcyjnych, hal magazynowych, całych stref przemysłowych, farm fotowoltaicznych, instalacje w koronie dachu biurowców i budynków mieszkalnych o płaskim zadaszeniu (również w miastach), porty lotnicze, parkingi, autostrady, linie kolejowe, mosty i inne.
Co ważne, system może pełnić jednocześnie rolę ogrodzenia terenu i siłowni wiatrowej. W takiej sytuacji inwestor nie ponosi kosztów związanych z tradycyjnym ogrodzeniem terenu.
OZE w prywatnym gospodarstwie domowym kojarzy się mikroinstalacją fotowoltaiczną. Czy Panel Wiatrowy ma szansę to zmienić?
Zdecydowanie chcemy zmienić postrzeganie OZE przez gospodarstwa domowe. Dzisiaj patrzy się na OZE przez pryzmat fotowoltaiki, która stanowi suplement dla energii z sieci energetycznej i pozwala obniżyć jej koszty. Realia są takie, że zbliżamy się do punktu, w którym nieliczni będą mogli sobie pozwolić na fotowoltaikę – czy to ze względu na spadek jej opłacalności, ograniczenie dostępności, czy też ze względu na brak modernizacji lokalnej sieci niskiego napięcia i jej częste przeciążenie. Panel Wiatrowy będzie dla takich prosumentow swoistym przecięciem węzła gordyjskiego – odciąży sieć, zdywersyfikuje produkcję energii (przy współpracy z fotowoltaiką), zmagazynuje nadwyżki energii, a w przypadku krótkookresowej przerwy w dostawie energii z sieci zaspokoi przynajmniej częściowo potrzeby energetyczne gospodarstwa domowego. To wszystko w przystępnej cenie. Przy odpowiednim zwymiarowaniu instalacji PV i panelu wiatrowego, dom będzie mógł być nawet ogrzewany energią elektryczną. Oferując gospodarstwom domowym panel wiatrowy, chcemy też niejako edukować prosumentów, że tak jak w świecie rynków kapitałowych każdy inwestor dywersyfikuje aktywa, tak produkcja z OZE mocno zyskuje na opłacalności, gdy ma przynajmniej dwa źródła (np. słońce i wiatr), a nadwyżki produkcyjne są magazynowane off-grid.
Czy Panel Wiatrowy poradzi sobie lepiej w obszarach, w których tradycyjne turbiny wiatrowe są nierentowne?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy najpierw zrozumieć, dlaczego tradycyjne turbiny wiatrowe, a mówię tutaj o małych turbinach o mocy do 10 kW, są nierentowne. Wpływa na to szereg czynników, takich jak wysoka cena użytych materiałów (neodym, aluminium, stal, maszty na słupach wibrobetonowych, stalowych lub osadzenie na systemach kratownicowych), wysokie koszty transportu i instalacji. Niebagatelny wpływ ma także fakt, że turbiny muszą być odpowiednio oddalone od siebie, by nie tworzyć tzw. cienia wiatrowego, a każdy przecież dysponuje ograniczoną ilością przestrzeni. Kolejnym ważnym czynnikiem jest optymalizacja turbin tylko pod wysokie prędkości wiatru, które niestety występują rzadko.
Turbiny pracujące efektywnie przy wyższych prędkościach wiatru odznaczają się zazwyczaj niskim poziomem autokonsumpcji, co może dodatkowo pogłębiać nierentowność.
Podsumowując, efektywny czas zwrotu z inwestycji z takich turbin jest znacznie dłuższy, niż ma to miejsce w przypadku fotowoltaiki (fotowoltaika jest dla nas swoistym benchmarkiem, jeśli chodzi o czas zwrotu z inwestycji – jeśli ktoś chce podbić rynek OZE turbinami wiatrowymi, to musi zaoferować niski koszt podstawowej jednostki produktu i ROI podobne do PV – inaczej klient końcowy w większości przypadków wybierze PV). Dlatego też tradycyjne turbiny wiatrowe o małej mocy są nierentowne.
Panel Wiatrowy stanowi całkowite przeciwieństwo tradycyjnych turbin wiatrowych. Zbudowany jest z wykorzystaniem jak najmniejszej ilości drogich surowców, jego wytwarzanie jest niskoenergochłonne, turbina pracuje efektywnie przy najczęściej występujących prędkościach wiatru rzędu 4-6 m/s, przez co osiąga wysoki współczynnik autokonsumpcji. Turbiny są zaprojektowane do wydajnej pracy w oddaleniu od siebie o zaledwie kilka centymetrów, przez co cała dostępna przestrzeń na instalację jest wykorzystana efektywnie. Finalnie, czas zwrotu z inwestycji dla panelu wiatrowego jest zbliżony do fotowoltaiki, i to może przesądzić o tym, że będzie chętniej wybierany niż tradycyjne turbiny.
Co z hałasem, który jest dużym ograniczeniem w kontekście inwestycji w elektrownie wiatrowe?
Panel Wiatrowy od początku był projektowany w taki sposób, by hałas przez niego emitowany był niższy niż hałas otoczenia. Nie oznacza to, że produkt pracuje bezszelestnie. Każde urządzenie mechaniczne, zwłaszcza poddane dużemu obciążeniu, będzie emitować dźwięk. W przypadku panelu wiatrowego udało nam się stworzyć produkt, który emituje hałas wyższy niż hałas otoczenia tylko podczas wiatru huraganowego, i jest on słyszalny tylko, gdy klient stoi bezpośrednio przy instalacji, i z jakiegoś powodu podczas takiej pogody nie przebywa w bezpiecznym miejscu. Oznacza to, że przy słonecznej i spokojnej pogodzie wirniki pracują bezgłośnie, a z kolei przy umiarkowanym lub silnym wietrze nadal słychać tylko dźwięk tego wiatru.
Jaki jest aktualny poziom gotowości technologicznej? Czego brakuje do rozpoczęcia sprzedaży na pełną skalę?
Osiągnęliśmy 3 z 9 poziomów TRL. Obecnie jesteśmy w połowie prac badawczo-rozwojowych i zasmuconych tym faktem chcemy pocieszyć dobrą wiadomością, że właśnie zamknęliśmy dużą rundę finansowania, co pozwoli znacząco przyspieszyć prace nad panelem wiatrowym. Przewidujemy, że jeszcze w 2023 r. rozpoczniemy przygotowania do uruchomienia produkcji małoskalowej. W tym etapie zarezerwujemy sobie jeszcze jeden kwartał na testy instalacji u wybranych partnerów, by mieć pewność, że zaoferujemy szerszemu gronu klientów naprawdę dobrze dopracowany produkt. Pełnoskalowa sprzedaż jest możliwa w 2024 r.
Przed jakimi wyzwaniami stoi branża OZE w Polsce? Jest gotowa na Wasze rozwiązanie?
Główne wyzwania branży OZE w Polsce to zagospodarowanie niskich prędkości wiatru, zagospodarowanie energii rzek, modernizacja sieci niskiego i średniego napięcia, zwiększenie autokonsumpcji z OZE z wykorzystaniem magazynów energii lub innych rozwiązań, dywersyfikacja produkcji z OZE (przez większość roku fotowoltaika dominuje nad pozostałymi OZE, w tym również turbinami wiatrowymi o dużej mocy). Branża OZE jest gotowa na Panel Wiatrowy, ponieważ produkt ten odpowiada na część wymienionych wyżej wyzwań, i jednocześnie jest przystępny cenowo jak fotowoltaika.
Jak widzicie rozwój produktu w kolejnych latach?
Tuż po premierze podstawowej wersji panelu wiatrowego chcemy dopracować naszą autorską technologię magazynowania energii off-grid i zaoferować ją w kolejnej iteracji produktu.
Chcemy także zwiększyć szybkość, z jaką powstają instalacje panelu wiatrowego. Będzie się to wiązało m.in. z częściową automatyzacją i robotyzacją zarówno procesu instalacji systemu u klienta, jak i serwisu posprzedażowego. Ponadto chcemy, aby produkt mógł pracować bez narażenia na uszkodzenie w środowiskach typowo huraganowych i sejsmicznych.
Nasza ostateczna wizja produktów i usług jakie chcemy świadczyć, sięga dość daleko. W tej wizji produkcja energii odbywa się w dużym stopniu z OZE. Przez to jest mocno zdecentralizowana (rozproszona), a dystrybucja energii jest zautomatyzowana. Każdy może stosunkowo tanio ogrzewać dom z wykorzystaniem energii elektrycznej, a bateryjne auta elektryczne mają możliwość ładowania w trakcie jazdy lub postoju, bez konieczności zatrzymywania się w stacjach ładowania.
