Co to jest krzywa kaczki? To nie żart, tylko jedno z największych wyzwań dla OZE

• Największym problemem nie jest sam nadmiar energii ze słońca w południe. Prawdziwe wyzwanie pojawia się wieczorem, gdy system musi szybko uzupełnić spadającą produkcję PV.
• Magazyny energii mogą łagodzić „szyję kaczki”. Ładują się w godzinach wysokiej produkcji słonecznej i oddają energię wtedy, gdy zapotrzebowanie gwałtownie rośnie.
• Polska też zaczyna mierzyć się z tym zjawiskiem. Duża moc fotowoltaiki i mało elastyczne elektrownie węglowe sprawiają, że system musi szybciej uczyć się pracy z OZE.

Czym jest krzywa kaczki?

Krzywa kaczki brzmi trochę jak żart, ale w energetyce oznacza bardzo poważne zjawisko. I energetykom z pewnością do śmiechu daleko. Krzywa kaczki (ang. duck curve) to wykres pokazujący, jak zmienia się zapotrzebowanie na moc z konwencjonalnych elektrowni po odjęciu produkcji z odnawialnych źródeł energii, przede wszystkim fotowoltaiki. Im więcej energii słonecznej w systemie, tym mocniej w środku dnia spada zapotrzebowanie na pracę klasycznych elektrowni. A wieczorem, gdy słońce zachodzi, system musi bardzo szybko uzupełnić brakującą moc.

Właśnie dlatego wykres zaczyna przypominać kaczkę. W południe pojawia się “brzuch”, czyli głęboka dolina zapotrzebowania netto. Wieczorem pojawia się “szyja”, czyli gwałtowny wzrost zapotrzebowania na moc z elektrowni, magazynów energii albo innych elastycznych źródeł. I to właśnie ta szyja jest największym problemem.

Jak tłumaczy Bogdan Szymański, samo pojawienie się dużej produkcji z fotowoltaiki w południe nie musi być najtrudniejsze dla systemu. Znacznie większym wyzwaniem jest szybki wzrost zapotrzebowania po zachodzie słońca. “Uważam, że największym problemem jest szyja kaczki. Dlaczego? Doskonale widać tak samo w Polsce. I jak porozmawiasz z polskimi energetykami, to oni też w Polsce mają największy problem z szyją, a nie z głową kaczki” – komentuje Bogdan Szymański.

Dlaczego fotowoltaika zmienia pracę systemu?

W klasycznym systemie elektroenergetycznym zapotrzebowanie na moc rośnie rano, utrzymuje się w ciągu dnia i zwykle osiąga wysoki poziom wieczorem. Fotowoltaika mocno zmienia ten obraz. W środku dnia miliony instalacji dachowych produkują energię na potrzeby własne, a duże farmy PV wprowadzają prąd do sieci. W efekcie klasyczne źródła mają mniej pracy.

Problem pojawia się wtedy, gdy słońce zaczyna zachodzić. Produkcja PV gwałtownie spada, a odbiorcy wracają do domów, włączają urządzenia, gotowanie, ogrzewanie, klimatyzację, ładowarki czy oświetlenie. System musi w krótkim czasie znaleźć dużo mocy. W Kalifornii zdarzały się sytuacje, w których zapotrzebowanie netto rosło o kilkanaście gigawatów w ciągu zaledwie kilku godzin.

Dla energetyki to bardzo krótki czas. Elektrownie węglowe nie lubią takiej pracy, bo są mało elastyczne. Gazowe radzą sobie lepiej, ale wymagają paliwa, a gaz importowany, zwłaszcza LNG, nie jest tanim rozwiązaniem do pracy ciągłej.

Czy magazyny energii rozwiązują problem kaczki?

Przykład Kalifornii pokazuje, że magazyny energii mogą mocno złagodzić problem. Po kryzysach energetycznych i blackoutach stan bardzo szybko rozbudował wielkoskalowe baterie. Ich rola polega na tym, że ładują się wtedy, gdy energii słonecznej jest dużo, a oddają ją wieczorem, gdy zaczyna rosnąć “szyja kaczki”.

To zmienia działanie rynku. Magazyny ograniczają liczbę godzin z cenami ujemnymi, zmniejszają wieczorne piki cenowe i pomagają wykorzystać więcej energii z OZE. Nie są cudownym rozwiązaniem na wszystko, ale stają się narzędziem, bez którego dalszy rozwój fotowoltaiki będzie coraz trudniejszy.

• Zobacz również: Magazyny energii, które mogłyby zasilić całą Polskę? Imponujące inwestycje w Kalifornii

Polska też ma swoją kaczkę

W Polsce problem dopiero narasta. Mamy bardzo dużo mocy w fotowoltaice, coraz więcej godzin z nadwyżkami energii i wciąż system oparty w dużej mierze na mało elastycznych elektrowniach węglowych. To oznacza, że bez magazynów energii, elastycznego popytu i źródeł szczytowych będziemy coraz częściej zderzać się z ograniczeniami produkcji OZE. Krzywa kaczki nie jest argumentem przeciwko fotowoltaice. Jest raczej sygnałem, że system energetyczny musi nauczyć się działać inaczej: szybciej, elastyczniej i z większym udziałem magazynowania energii.

Opracowanie na podstawie Energetycznego Talk Show redakcji GLOBENERGIA, którego prowadzącymi są Grzegorz Burek – redaktor naczelny i Bogdan Szymański – ekspert branżowy.