Niezwykle rzadkim zjawiskiem, które – jak wydaje się – nie jest dotychczas w ogóle brane pod uwagę przez wszelkiej maści zwolenników i entuzjastów wykorzystania energii słonecznej (a zwłaszcza niezwykle popularnej u nas obecnie fotowoltaiki) do produkcji energii elektrycznej, jest zaćmienie Słońca. O osobliwości rozważanego zjawiska może świadczyć fakt, że ostanie całkowite zaćmienie Słońca na obszarze naszego kraju miało miejsce 30 czerwca 1954 roku, a jego kulminacja wystąpiła w pasie położonym na północy Polski w okolicy Suwałk.
Zaćmienie rozpoczęło się wówczas około godz. 12:45, jego maksimum miało miejsce około godz. 14:00, a zakończyło się definitywnie około godz. 15:10. Na kolejne tego rodzaju spektakularne zjawisko będzie trzeba niestety dość długo poczekać, ponieważ wystąpi dopiero w dniu 7 października 2135 roku, a zatem nikt z czytających w bieżącym roku niniejszy tekst raczej nie będzie jego bezpośrednim świadkiem, chyba że ktoś planuje dorównać swym sędziwym wiekiem samemu wręcz Abrahamowi, który – jeśli tylko wierzyć przekazowi Tory (a to przecież głos samego Wiekuistego, w który wątpić nie można) – żył aż 175 lat.
Natomiast znacznie częściej występują zaćmienia częściowe tarczy słonecznej, z których największe miało miejsce ostatnio w dniu 11 sierpnia 1999 roku. Wówczas, w przypadku południowych obszarów Polski, Księżyc zasłonił nawet nieco ponad 93 proc. tarczy słonecznej. Sam pamiętam, gdy przebywając wówczas na wakacjach u swoich dziadków w podkrakowskich Myślenicach, obserwowałem tarczę słoneczną przez zaciemnioną szybkę, a podczas kulminacji zjawiska zrobiło się wyraźnie ciemno, dosłownie tak jak gdyby miał już zapaść zmrok, a także obniżyła się wyraźnie temperatura powietrza.
Zaćmienie zaćmieniu nie równe
Analogicznie w dniu 4 stycznia 2011 roku miało miejsce w Polsce zaćmienie częściowe, podczas kulminacji którego przesłonięciu przez Księżyc uległo aż ponad 80 proc. tarczy Słonecznej. Również w dniu 20 marca 2015 roku podczas częściowego zaćmienia Słońca zakryciu uległo nawet do 75 proc. tarczy słonecznej, co wywołało zauważalne zmniejszenie ilości docierającego światła słonecznego.
Jak widać, całkowite zaćmienia Słońca są w Polsce niezmiernie rzadkim zjawiskiem, ale już zaćmienia częściowe, podczas których zakryciu ulega ponad połowa tarczy słonecznej, są relatywnie częste i zdarzają się statystycznie przynajmniej raz na kilkanaście lat. Nie można ich zatem lekceważyć, a ich wpływ na funkcjonowanie instalacji fotowoltaicznych jest bez wątpienia istotny, gdyż w takim wypadku w stosunkowo krótkim czasie na terytorium całego kraju poziom nasłonecznienia spada nawet o ponad połowę, więc proporcjonalnie dokładnie o tyle samo będzie maleć wartość mocy wprowadzanej do sieci elektroenergetycznych przez instalacje fotowoltaiczne, co nie będzie bynajmniej pozbawione znaczenia z punktu widzenia konieczności zachowania stanu równowagi mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym.
Na rys. 1 przedstawiono dane dotyczące stanu pracy krajowego systemu elektroenergetycznego w dniu 25 lipca 2026 roku o godz. 11:05. Można tam odczytać, że w owym czasie fotowoltaika generowała w Polsce 11231 MW mocy elektrycznej przy zapotrzebowaniu krajowym wynoszącym 17651 MW i całkowitej generacji mocy wynoszącej 19145 MW, przy czym saldo eksportu wynosiło 1494 MW – niestety w tego rodzaju przypadku sporego nadmiaru mocy generowanej w instalacjach fotowoltaicznych wspomniany eksport uskuteczniany jest zazwyczaj wyłącznie po cenach mocno ujemnych, więc w sumie musimy do niego jeszcze słono dopłacać. Jednak z drugiej strony tego rodzaju awaryjny eksport jest absolutnie niezbędny w celu uzyskania stanu zbilansowania mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym, co z kolei jest warunkiem sine qua non jego pracy.
Reasumując, w rozpatrywanym czasie instalacje fotowoltaiczne pokrywały aż 58,7 proc. generacji mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym.
Co nam grozi, gdy zgaśnie Słońce
A teraz proszę sobie wyobrazić, że w okolicy południa słonecznego ma miejsce dokładnie takie samo zjawisko, jak miało miejsce we wspomnianym dniu 11 sierpnia 1999 roku, i w związku z tym zakryciu ulega ponad 90 proc. tarczy słonecznej. Tym samym w relatywnie krótkim czasie (rzędu kilkudziesięciu minut) generacja mocy przez źródła fotowoltaiczne zmalałaby proporcjonalnie o ponad 10000 MW. To jest bardzo dużo, dokładnie tyle, ile wynosi moc dwóch elektrowni w Bełchatowie (5100 MW) razem wziętych. W związku z tym w krajowym systemie elektroenergetycznym pojawiłby się potężny gradient mocy, sięgający nawet kilkuset megawatów na minutę. Nie ma żadnych fizycznych możliwości, aby krajowe elektrownie cieplne były w stanie powiększyć wartość generowanej przez siebie mocy w aż tak zawrotnym tempie, tym bardziej że ich zdecydowana większość pamięta jeszcze epokę Edwarda Gierka czy wręcz zamierzchłe czasy Władysława Gomułki.
Tego rodzaju stare bloki węglowe o mocy 200, 360 bądź 500 MW charakteryzują się względnie niskim stopniem elastyczności i wartość generowanej przez siebie mocy mogą podnosić jedynie w relatywnie wolnym tempie. Dla kontrastu nowoczesny blok nadkrytyczny w elektrowni Kozienice o mocy 1075 MW może powiększyć generowaną moc aż o 160 MW w ciągu zaledwie jednego kwadransa, jednak z punktu widzenia potrzeb, jakie powstałyby na skutek zaćmienia Słońca, jest to i tak zdecydowanie zbyt mało.
W przypadku wystąpienia znacznego zaćmienia tarczy słonecznej nie pomogłoby także jednoczesne uruchomienie nawet wszystkich polskich elektrowni wodnych i szczytowo-pompowych, ponieważ całkowita moc w nich zainstalowana wynosi zaledwie około 2500 MW, czyli byłoby to ponad cztery razy mniej w stosunku do potrzeb. Nie uratowałby nas także import energii z krajów ościennych, ponieważ jego techniczne możliwości sięgają zaledwie około 5000 MW. Zresztą w sytuacji gdy na terytorium Polski obserwowane jest znaczne zaćmienie tarczy słonecznej, to przecież analogiczne zjawisko ma miejsce również w krajach ościennych, które położone są w stosunku do nas relatywnie blisko, tyle że jego intensywność będzie tam nieco mniejsza bądź większa niż u nas. W związku z tym nasi sąsiedzi będą mieć zapewne w tym samym czasie analogiczne problemy z powstałym w ich systemach elektroenergetycznych gigantycznym deficytem mocy, więc w takiej sytuacji o żadnym większym imporcie energii elektrycznej od nich mowy po prostu być nie może. Co więcej, sami z pewnością byliby w owym czasie zainteresowani znacznym importem energii elektrycznej, aby móc utrzymać stan równowagi mocy we własnych systemach elektroenergetycznych.
Na marginesie warto wspomnieć, że już obecnie w okresie wiosenno-letnim z powodu znacznie przewymiarowanej u nas fotowoltaiki (28 GW mocy zainstalowanej) w okresie wieczornym, gdy Słońce zaczyna chylić się ku zachodowi, jesteśmy skazani na pokaźny import energii elektrycznej od praktycznie wszystkich naszych sąsiadów z wyjątkiem Białorusi, z którą połączenie na napięciu 220 kV zostało trwale zlikwidowane w dniu 1 lipca 2004 roku.
Tego rodzaju pokaźny import energii elektrycznej od wszystkich naszych sąsiadów, z którymi mamy czynne połączenia transgraniczne, można zobaczyć na rys. 2. W dniu 31 lipca 2026 roku o godz. 21:06 saldo importu energii elektrycznej wynosiło aż 2305 MW, a ponadto większość zapotrzebowania mocy w wysokości 20559 MW pokrywały elektrownie cieplne (przede wszystkim węglowe), generując łącznie 16020 GW. Warto także zauważyć, że siłownie wiatrowe generowały wówczas zaledwie 1095 MW (1080 MW – lądowe i 15 MW – morskie), pokrywając tym samym jedynie 5,3 proc. całkowitego zapotrzebowania mocy, przy czym jest to sytuacja ze wszech miar jak najbardziej typowa, mająca miejsce przez zdecydowaną większość dni w roku, a jej bezpośrednią przyczyną jest sześcienna zależność energii kinetycznej gnanych wiatrem mas powietrza od jego prędkości.
(źródło: https://www.pse.pl/home)
Jedyny ratunek
Wracając jednak do głównego wątku naszych rozważań, to jedynym ratunkiem dla naszego systemu elektroenergetycznego w sytuacji wystąpienia znacznego zaćmienia tarczy słonecznej mogłoby być natychmiastowe ogłoszenie dwudziestego stopnia zasilania, a następnie wyłączanie przez dyspozytora kolejnych odbiorców dosłownie jak leci, aby w ten sposób drastycznie zmniejszyć zapotrzebowanie mocy i utrzymać jakoś system elektroenergetyczny w stanie równowagi. Niestety przy gwałtownym ubytku mocy generowanej przez fotowoltaikę na poziomie około 10 000 MW nawet tego rodzaju postępowanie i tak finalnie zakończyłoby się całkowitą utratą przez system elektroenergetyczny jakichkolwiek jego zdolności regulacyjnych, co ostatecznie uruchomiłoby gigantyczną wręcz lawinę niepożądanych zdarzeń, kończąc się finalnie blackoutem.
Natomiast wydaje się, że o wiele sensowniejszym postępowaniem byłoby wyłączenie w dniu, w którym ma nastąpić zaćmienie Słońca, w ogóle wszelkich instalacji fotowoltaicznych, tak aby pracowały wtedy jedynie stabilne źródła energii oparte na elektrowniach węglowych albo gazowych, gdyż na ich sposób funkcjonowania rozważane zjawisko nie ma przecież żadnego wpływu. Niestety w przypadku naszego kraju większość mocy zainstalowanej w fotowoltaice występuje po stronie prosumentów, a znacznie mniej zainstalowano jej w przypadku dużych farm fotowoltaicznych, które mogą zostać w każdej chwili wyłączone na polecenie operatora. Tymczasem prosumenci są z zasady całkowicie niesterowalni i do aktualnie generowanej przez nich wartości mocy muszą na bieżąco dostosowywać się inni uczestnicy rynku energii elektrycznej. W związku z tym samo tylko wyłącznie wszystkich krajowych farm fotowoltaicznych mogłoby okazać się w sumie mało skuteczne i w efekcie niewystarczające do uchronienia nas przed blackoutem.
Jak już wspomniano, ostatnie większych rozmiarów częściowe zaćmienie Słońca w godzinach okołopołudniowych miało miejsce w Polsce w dniu 20 marca 2015 roku, ale wtedy w naszym kraju nie było w ogóle żadnych instalacji fotowoltaicznych podłączonych do sieci elektroenergetycznej, w związku z czym nie było też problemu, gdyż ewentualny ubytek mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym wynosił w zasadzie zero watów, o czym można przekonać się, spoglądając na rys. 3.
Z kolei zaćmienie z dnia 29 marca 2025 roku było zjawiskiem o bardzo niewielkiej fazie, gdyż Księżyc w godzinach okołopołudniowych musnął zaledwie tarczę słoneczną, co nie spowodowało istotnego zmniejszenia ilości docierającej do powierzchni Ziemi energii promieniowania świetlnego. Natomiast obserwowane ostatnio zaćmienie z dnia 12 sierpnia 2026 było zaćmieniem dość głębokim, ponieważ w zachodniej części naszego kraju Księżyc zakrył nawet do 88 proc. tarczy słonecznej, jednak zjawisko to miało miejsce w późnych godzinach wieczornych, gdy generacja mocy przez instalacje fotowoltaiczne i tak była już relatywnie niewielka, co ostatecznie nie wywołało istotnych zaburzeń w pracy krajowego systemu elektroenergetycznego.
To zupełnie nowe zagrożenia
Ponieważ historia wykorzystania na masową skalę instalacji fotowoltaicznych jest względnie krótka i to nie tylko w Polsce, a obserwowany obecnie gwałtowny wzrost mocy zainstalowanej to kwestia dosłownie kilku ostatnich lat, więc problemy, które nieuchronnie pojawić się mogą w sytuacji zaćmienia znacznej części tarczy słonecznej, nie zostały jeszcze nigdzie w rzeczywistości zaobserwowane. Co więcej, śmiem twierdzić, że prawdopodobnie dotychczas nikt nie zaprzątał sobie w ogóle tym głowy, a jak wynika z przeprowadzonych nawet w pobieżny sposób analiz, problem może okazać się w sumie niezwykle poważny.
Osobiście nie znam żadnego artykułu naukowego czy opracowania branżowego na ten temat. Zagadnienie to nie zostało poruszone także w żadnej monografii naukowej czy podręczniku akademickim. Jednak, jak poucza nas historia, technika często bywa zawodna i nie wszystko jesteśmy w stanie od razu z góry przewidzieć. Dopiero jak coś nas niespodziewanie zaskoczy, to nagle wszystkim otwierają się szeroko oczy i ze zdumieniem stwierdzają, że w sumie to było takie proste i oczywiste.
Zresztą sam wpływem zaćmień Słońca na pracę systemu elektroenergetycznego zacząłem interesować się wyłącznie przez przypadek. Otóż podczas rozmowy ze znajomymi dowiedziałem się, że wybierają się w tym roku na wakacje do Hiszpanii, w zasadzie tylko po to, aby na własne oczy zobaczyć całkowite zaćmienie Słońca w dniu 12 sierpnia 2026 roku. Oczywiście od razu Hiszpania skojarzyła mi się z blackoutem z dnia 28 kwietnia 2025 roku i natychmiast przyszło mi na myśl, że wkrótce może nastąpić swego rodzaju „powtórka z rozrywki”, tym razem mająca jednakże przyczyny całkowicie naturalne. Na szczęście rozważane zjawisko miało miejsce w godzinach wieczornych, gdy wkład fotowoltaiki do całkowitej generacji mocy nie jest już na poziomie istotnym.
Tymczasem kolejne częściowe zaćmienie Słońca czeka nas w dniu 2 sierpnia 2027 i rozpocznie się ono około godz. 10:16, jego kulminacja nastąpi około godz. 11:21, a zakończy się ostatecznie około godz. 12:27. Na południowych krańcach Polski podczas jego maksimum ulegnie zasłonięciu nawet do 44 proc. tarczy słonecznej. W związku z tym ubytek mocy generowanej przez krajowe instalacje fotowoltaiczne może sięgnąć nawet około 4000 MW. Powstałą w ten sposób gwałtowną zapaść wartości mocy generowanej można porównać z sytuacją, która miała miejsce w dniu 17 maja 2021 roku, gdy w wyniku zwarcia powstałego na stacji elektroenergetycznej Rogowiec, będącego skutkiem błędu popełnionego przez operatora, doszło do natychmiastowego wyłączenia w elektrowni Bełchatów aż 10 bloków energetycznych o mocy 360 MW każdy. W owym czasie byliśmy już zdecydowanie blisko blackoutu, na szczęście uratowało nas szybkie uruchomienie wszystkich naszych elektrowni szczytowo-pompowych oraz wsparcie udzielone nam z krajów ościennych (przepływy mocy na połączeniach transgranicznych osiągnęły wówczas rekordowe wartości).
Jak uciec przed blackoutem?
Na razie nikt o tym jeszcze w ogóle nie mówi, ale na wspomniany dzień 2 sierpnia 2027 roku należy się z całą pewnością solidnie przygotować, a następnie podjąć odpowiednie działania zaradcze, do których zaliczałbym przede wszystkim wyłączenie w owym dniu wszelkich większych farm fotowoltaicznych, gdyż w takim wypadku, jeśli pracowałyby wówczas wyłącznie całkowicie niesterowalne instalacje prosumenckie, to wspomniany ubytek mocy w czasie kulminacji zaćmienia Słońca byłby mimo wszystko znacznie mniejszy – wynosiłby zapewne jedynie około 2000 MW. Ponadto z odpowiednim wyprzedzeniem, jeszcze przed rozpoczęciem się rozważanego zjawiska, należałoby uruchomić w trybie pompowania wody do zbiorników górnych wszystkie dostępne w naszym kraju elektrownie szczytowo-pompowe o następujących wartościach mocy pompowych: Żarnowiec – 800 MW, Porąbka-Żar – 540 MW, Żydowo – 100 MW, a także i pozostałe, niestety wyraźnie już mniejsze: Solina – 64 MW, Czorsztyn-Niedzica – 89 MW i Dychów – 24 MW. Natomiast w miarę nasilania się efektu zaćmienia Słońca elektrownie szczytowo-pompowe byłby sukcesywnie, jedna po drugiej wyłączane, a następnie mogłyby dodatkowo przejść w tryb pracy generatorowej (spuszczanie wody do zbiorników dolnych), gdyby mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym nadal brakowało. Z kolei po przejściu momentu kulminacji zaćmienia Słońca pracujące w trybie generatorowym elektrownie szczytowo-pompowe byłby sukcesywnie wyłączane, a później w razie potrzeby przechodziłyby kolejno ponownie w tryb pracy pompowej. Ponadto przez cały czas trwania zjawiska przepływy mocy na połączeniach transgranicznych należałoby utrzymywać na relatywnie niewielkim poziomie, ponieważ w takiej sytuacji na większe wsparcie ze strony sąsiadów po prostu nie ma co liczyć.
Postępując w ten sposób, bylibyśmy w stanie obronić się przed blackoutem wyłącznie samodzielnie. Zresztą spoglądając na rys. 4, na którym pokazano trasę przebiegu całkowitego zaćmienia Słońca w dniu 2 sierpnia 2027, można dojść do wniosku, że w całej południowej Europie, a zwłaszcza w całym basenie Morza Śródziemnego, a także na obszarze całego Bliskiego Wschodu wystąpią związane z tym zapewne potężne problemy, bowiem w krajach takich jak Portugalia, Hiszpania, południowa Francja, Włochy, południowe Bałkany i Turcja stopień zakrycia tarczy słonecznej w okolicy południa będzie już znaczący, przekraczający zdecydowanie jej połowę, co wywoła drastyczny spadek wartości mocy elektrycznej generowanej przez znajdujące się na tym obszarze nader liczne instalacje fotowoltaiczne.
Trzeba zatem dostatecznie wcześnie przeprowadzić odpowiednie analizy, a następnie stosownie do ich wyników podjąć odpowiednie działania zaradcze, ponieważ w przypadku przeciwnym powtórka znanego już z Półwyspu Iberyjskiego scenariusza z dnia 28 kwietnia 2025 jest w krajach południowej Europy wielce prawdopodobna.
W następnej kolejności tego rodzaju problemy wystąpią bez wątpienia w Australii, gdzie całkowite zaćmienie Słońca będzie mieć miejsce w dniu 22 lipca 2028 roku (szkoda, że właśnie w tym dniu wspomnianego letniego miesiąca zjawisko takie nie wystąpiło u nas jeszcze za czasów „komuny” – ciekawe, co mogłoby to wróżyć, a także, w jaki sposób partyjni towarzysze odczytaliby w owym świątecznym dla nich dniu „jakoweś tajemne znaki na niebie”). Zważywszy, że moc zainstalowana w australijskiej fotowoltaice przekroczyła już 45 GW, to sytuacja, która pojawi się w dniu 22 lipca 2028 roku, może być u nich pod każdym względem interesująca.
dr inż. Mirosław Gajer
Tekst ukazał się w tygodniku „Najwyższy CZAS!” nr 35-36, 24 sierpnia – 6 września 2026 r. Do nabycia w najlepszych salonach prasowych lub w e-wydaniu na stronie Biblioteki Wolności.