Eksperci branżowi przewidują, że do 2025 r. energia odnawialna przewyższy energię węglową, a znaczna część tego rozwoju pochodzić będzie z energii słonecznej.
Choć pewne korzyści płynące z wykorzystania energetyki słonecznej są oczywiste, musimy również zadać sobie pytanie: jakie są wady coraz bardziej popularnych systemów fotowoltaicznych i o czym musimy pamiętać przed wyborem instalacji fotowoltaicznej dla naszego domu lub firmy?
Poniżej przyjrzymy się najnowszym trendom i zmianom w branży energetyki słonecznej, wyjaśnimy potencjalne problemy, w tym te często pomijane z punktu widzenia cyberbezpieczeństwa, a także podamy kilka przydatnych wskazówek, jak chronić się w Internecie, na przykład korzystając z VPN i aktualizując oprogramowanie.
Energia słoneczna przoduje na rynku energii odnawialnej
W 2023 r. na całym świecie wzrosła liczba systemów energii odnawialnej o 50%, a energia słoneczna przyczyniła się do 3/4 tego wzrostu. Absolutnym liderem w produkcji energii słonecznej są Chiny, które w 2023 r. zainstalowały więcej elektrowni fotowoltaicznych niż reszta świata rok wcześniej, zwiększając produkcję energii słonecznej o 66% w ciągu roku.
Energia słoneczna jest chwalona zarówno przez użytkowników, jak i ekologów jako czystsza i bardziej zrównoważona alternatywa dla energii ze źródeł kopalnych. Jeśli wierzyć prognozom, świat zmierza do porzucenia paliw kopalnych do 2050 roku.
Wady i zalety energii słonecznej
Zalety
Odnawialność. To oczywiste, że energia słoneczna jest nieograniczona. Według danych International Renewable Energy Agency (IRENA, Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej), Ziemia nieprzerwanie otrzymuje od słońca 10 000 razy więcej energii, niż obecnie zużywa cały świat. Co więcej, energia słoneczna nie wyczerpuje żadnych zasobów naturalnych, oferując długoterminowe bezpieczeństwo energetyczne.
Niskie koszty utrzymania. Po zainstalowaniu panele fotowoltaiczne wymagają niewielkich prac konserwacyjnych. Części są stosunkowo trwałe – panele mogą służyć od 20 do 30 lat, a falowniki od 5 do 10 lat. Głównym zadaniem serwisowym jest czyszczenie paneli kilka razy w roku, w zależności od warunków środowiskowych. Na podstawie przeprowadzonych w Stanach Zjednoczonych raportów z 2019 r. koszty konserwacji systemów fotowoltaicznych wahają się od 13 USD do 25 USD za zamontowany kW rocznie.
Niezależność energetyczna i obniżenie rachunków za prąd. Niedawne zmiany społeczno-gospodarcze i ożywienie gospodarcze po pandemii spowodowały wzrost cen energii elektrycznej na całym świecie. Aby temu przeciwdziałać i zmniejszyć zależność od importowanych paliw kopalnych, niektóre państwa zaczęły inwestować więcej w energię słoneczną i zachęcać prywatnych użytkowników i firmy do ubiegania się o fundusze energetyczne finansowane przez rząd. Niektóre kraje mają już dobrze rozwiniętą infrastrukturę solarną, dzięki czemu są mniej narażone na wahania na rynku energii.
Pozytywny wpływ na środowisko. Produkcja energii za pomocą paneli fotowoltaicznych nie generuje szkodliwych emisji, choć ich wytworzenie wymaga energii, która powoduje zanieczyszczenie środowiska – ale to wciąż znacznie mniej emisji dwutlenku węgla uwalnianych w wyniku wykorzystania węgla i gazu ziemnego w trakcie ich eksploatacji. Według szacunków branży energetyki słonecznej energia elektryczna wytwarzana przez panele fotowoltaiczne emituje 20 razy mniej CO2 niż energia pochodząca z węgla i 12 razy mniej niż energia pochodząca z gazu ziemnego.
Wady
Brak pełnej odporności na warunki atmosferyczne. Panele słoneczne mogą zostać uszkodzone przez ekstremalne warunki pogodowe, takie jak śnieg, grad i silne wiatry. Częste i drogie naprawy oraz wymiany mogłyby podnieść koszty, zmniejszyć wydajność i potencjalnie wpłynąć na produkcję energii elektrycznej.
Zależność od sieci energetycznej. Sieci energetyczne są niezbędną infrastrukturą w każdej społeczności. Jednak starsze sieci nie zostały zaprojektowane do obsługi sieci słonecznych, a bez modernizacji infrastruktury energia przechwycona przez panele słoneczne nie ma dokąd pójść.
Zależność od warunków nasłonecznienia. Produkcja energii słonecznej opiera się na świetle słonecznym, co oznacza, że jej produkcja może gwałtownie wzrosnąć w godzinach szczytu, a następnie spaść w nocy. Wahania te mogą poważnie wpływać na stabilność sieci, a nawet powodować przerwy w dostawie prądu.
Wysokie koszty początkowe i długi okres zwrotu. Koszty początkowe systemu fotowoltaicznego mogą być wysokie. Mimo że ceny spadły w ciągu ostatnich kilku lat, nadal stanowią jedną z najczęstszych przeszkód zarówno dla właścicieli prywatnych, jak i firm. Co więcej, okres potrzebny na to, by zwróciły się koszty z instalacji fotowoltaicznej, może być dość długi. Zależy on od różnych czynników, takich jak wielkość systemu i warunki pogodowe, oraz może wynosić od 7 do 20 lat.
Energia słoneczna i cyberbezpieczeństwo
W 2021 r. cyberatak na system rurociągów naftowych Colonial Pipeline pokazał niszczycielskie konsekwencje włamania do infrastruktury energetycznej. Gdy grupa przestępcza o nazwie DarkSide przeprowadziła wymierzony atak ransomware na tę spółkę, dystrybucja paliwa na wschodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych została zakłócona, co doprowadziło do jego braków i skoków cen. Aby jak najszybciej rozwiązać problem, spółka Colonial Pipeline ostatecznie zapłaciła hakerom około 4,4 mln USD w Bitcoinach, ale później agencja FBI zdołała odzyskać część tych pieniędzy.
W rzeczywistości cały sektor energetyczny coraz częściej pada ofiarą cyberataków na całym świecie.
A co z systemami energii słonecznej? Czy można je zhakować?
Odpowiedź brzmi: tak. Systemy energii słonecznej wykorzystują urządzenia i komponenty połączone z Internetem, co umożliwia przeprowadzenie cyberataków.
Część tych urządzeń to falowniki, które są odpowiedzialne za przekształcanie prądu stałego (ang. direct current, DC) w prąd przemienny (ang. alternating current, AC) i zapewnianie, że przekształcone napięcie elektryczne jest zgodne z napięciem w sieci. Ze względu na łączność z Internetem współczesne falowniki mają dodatkowe możliwości pozwalające na monitorowanie, sterowanie i gromadzenie danych w czasie rzeczywistym.
Jednak łączność z Internetem oznacza również, że falowniki są podatne na włamania. Hakerzy mogą wykorzystać przestarzałe i niezabezpieczone oprogramowanie falownika, przechwycić zarejestrowane w nim dane lub, w rzadkich przypadkach, umieścić złośliwy kod, który może rozprzestrzenić złośliwe oprogramowanie w całej sieci energetycznej.
Dutch Authority for Digital Infrastructure (RDI, Holenderski Urząd Infrastruktury Cyfrowej) przetestował dziewięć różnych falowników od ośmiu producentów i stwierdził, że żaden z nich nie spełniał standardów cyberbezpieczeństwa agencji, a pięć z nich było podatnych na spowodowanie poważnych zakłóceń w sieci.
Oprócz falowników hakerzy często atakują systemy SCADA (Supervisory and Data Acquisition). Systemy te nie występują wyłącznie w instalacjach fotowoltaicznych, ale są wykorzystywane w różnych sektorach przemysłu do kontroli i monitorowania procesów przemysłowych w czasie rzeczywistym. W instalacjach fotowoltaicznych systemy SCADA zarządzają i monitorują sieć elektryczną i system dystrybucji. Mogą być podatne na luki w zabezpieczeniach, jeśli posiadają przestarzałe oprogramowanie, słabe protokoły uwierzytelniania i niezaszyfrowaną komunikację.
Innym rodzajem cyberataku są ataki typu „denial of service” (DoS), czyli blokada usług, polegające na przeciążeniu systemu żądaniami. Zdarzyło się to w 2019 r. dużej firmie sPower z siedzibą w Utah, zajmującej się energią odnawialną, która zgłosiła atak typu „denial of service”. Spowodował on wielokrotne restartowanie systemu. Atak, który zakłócił działanie systemów, ale nie miał wpływu na klientów, najwyraźniej wykorzystał znaną lukę w zaporze sieciowej Cisco.
Jak wzmocnić systemy paneli fotowoltaicznych przed cyberatakami?
Zabezpieczenie systemów fotowoltaicznych ma kluczowe znaczenie, ponieważ stają się one coraz większą częścią naszej energetyki. Strategia cyberbezpieczeństwa dla tych systemów musi być dopasowana do konkretnej wielkości i przeznaczenia instalacji. Te mniejsze mogą sobie poradzić z prostszymi zabezpieczeniami, podczas gdy większe instalacje wymagają bardziej kompleksowych i dostosowanych środków bezpieczeństwa.
Odpowiedzialność za cyberbezpieczeństwo spoczywa na wszystkich zaangażowanych stronach: właściciele systemów, operatorzy i zespoły konserwacyjne muszą współpracować ze sobą, aby chronić się przed zagrożeniami. Producenci również pełnią ważną rolę w zagwarantowaniu, że ich falowniki i systemy SCADA są od początku bezpieczne.
Poniżej przedstawiamy czynności, które mogą zostać podjęte przez firmy, użytkowników indywidualnych oraz instytucje rządowe w celu zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznych:
- Wdrożenie silnych środków bezpieczeństwa sieci: upewnij się, że wszystkie urządzenia działające w sieci, w tym falowniki i systemy monitorowania, są chronione za pomocą silnych haseł, uwierzytelniania wieloskładnikowego i szyfrowania. Regularnie aktualizuj oprogramowanie sprzętowe i oprogramowanie, aby wyeliminować wszelkie luki w zabezpieczeniach. Segmentacja sieci może również pomóc poprzez odizolowanie systemów fotowoltaicznych od innych ważnych sieci.
- VPN dla pracowników: VPN może szyfrować aktywność online pracowników, tym samym utrudniając szpiegom i hakerom kradzież danych, takich jak hasła, lub przechwytywanie komunikacji.
- Organizowanie regularnych audytów bezpieczeństwa i szkoleń: jeśli prowadzisz firmę, regularnie przeprowadzaj audyty protokołów bezpieczeństwa swojego systemu fotowoltaicznego, aby zidentyfikować i wyeliminować potencjalne luki w zabezpieczeniach. Ponadto możesz znacznie ograniczyć potencjalne ryzyko, szkoląc pracowników i użytkowników w zakresie najlepszych praktyk cyberbezpieczeństwa, takich jak rozpoznawanie prób phishingu i stosowanie bezpiecznych haseł.
