W dyskusji o perspektywach rozwoju pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych jedną z najczęściej poruszanych kwestii jest niestałość oraz nieprzewidywalność wielkości produkcji. Ten argument chętnie używany jest przez przeciwników zielonej energii dla potwierdzenia ich tezy, że gwarantem bezpieczeństwa energetycznego, również w długiej perspektywie czasu, pozostaną elektrownie konwencjonalne lub jądrowe.
W ich ocenie zielona energia może stanowić jedynie uzupełnienie, ale z pewnością nie fundament systemu energetycznego rozwiniętych gospodarek. Tymczasem już teraz realizowane są projekty dowodzące, że możliwe jest stabilne funkcjonowanie sieci energetycznej, w której energia w całości pochodzi z elektrowni OZE.
Energia z OZE – wahania dobowe i sezonowe
Nawet najbardziej zagorzali zwolennicy uzyskiwania energii ze Słońca czy z wiatru nie mogą zaprzeczyć, że podaż z tych źródeł podlega wahaniom zarówno sezonowym, jak też w ciągu doby. W naszej strefie klimatycznej przeważająca część produkcji energii z systemów PV przypada na wiosnę i lato (miesiące kwiecień–wrzesień), natomiast większość energii wiatrowej w instalacjach na lądzie wytwarzana jest jesienią i zimą. Przykładowo, wartości te dla Fryburga (Badenia-Wirtembergia, Niemcy) wynoszą odpowiednio 69% produkcji prądu fotowoltaicznego w miesiącach kwiecień–wrzesień oraz 62% prądu z elektrowni wiatrowych jesienią i zimą (źródło: Fraunhofer ISE, Aktualne fakty odnośnie fotowoltaiki w Niemczech, 2.11.2012). (…)
Czy elektrownie OZE destabilizują publiczną sieć elektroenergetyczną?
Obecnie istniejące sieci elektroenergetyczne nie są przystosowane do współpracy z elektrowniami opartymi na odnawialnych źródłach energii. Były one projektowane na potrzeby nielicznych dużych elektrowni konwencjonalnych lub jądrowych, zaopatrujących w prąd wielu, często bardzo odległych terytorialnie odbiorców końcowych. Dzięki rozwojowi zielonej energetyki, dotychczasowi odbiorcy energii stają się często również jej producentami, tak więc przepływ energii w sieci z jednokierunkowego zmienia się na dwukierunkowy.
Z kolei budowa dużych elektrowni OZE, np. farm wiatrowych na wybrzeżu, wymusza budowę sieci przesyłowych, pozwalających na przesył energii z miejsca jej wytwarzania w regiony, gdzie jest zużywana. W przypadku kiedy budowa tras przesyłowych nie nadąża za nowymi inwestycjami w duże elektrownie OZE, może dochodzić do sytuacji, kiedy produkowany przez nie prąd nie może zostać przyjęty do sieci. Tak dzieje się na przykład w Niemczech. Według raportu firmy doradczej Ecofys, opracowanego na zlecenie Federalnego Związku Energii Wiatrowej z sierpnia 2012 roku, jedynie w 2011 roku w ten sposób zostało utraconych w Niemczech do 407 GWh prądu z wiatru. Jest to ilość wystarczająca do zaspokojenia zapotrzebowania na prąd około 116 tysięcy gospodarstw domowych przez cały rok! Jednak nieprzystosowanie sieci elektroenergetycznej w Niemczech do nowej struktury produkcji energii w elektrowniach OZE to nie tylko problem wyprodukowanej, a nie przyjętej do sieci energii elektrycznej. Konsekwencje tego odczuwają również kraje sąsiednie, przede wszystkim Polska i Czechy. Prąd z wiatru wytwarzany na północy Niemiec przesyłany jest na południe kraju okrężną drogą, przez wschód. Aby utrzymać stabilność sieci, w obu krajach konieczna jest interwencyjna redukcja mocy własnych elektrowni. (…)
Obecnie istniejące sieci elektroenergetyczne nie są przystosowane do współpracy z elektrowniami opartymi na odnawialnych źródłach energii. Były one projektowane na potrzeby nielicznych dużych elektrowni konwencjonalnych lub jądrowych, zaopatrujących w prąd wielu, często bardzo odległych terytorialnie odbiorców końcowych. Dzięki rozwojowi zielonej energetyki, dotychczasowi odbiorcy energii stają się często również jej producentami, tak więc przepływ energii w sieci z jednokierunkowego zmienia się na dwukierunkowy.
Z kolei budowa dużych elektrowni OZE, np. farm wiatrowych na wybrzeżu, wymusza budowę sieci przesyłowych, pozwalających na przesył energii z miejsca jej wytwarzania w regiony, gdzie jest zużywana. W przypadku kiedy budowa tras przesyłowych nie nadąża za nowymi inwestycjami w duże elektrownie OZE, może dochodzić do sytuacji, kiedy produkowany przez nie prąd nie może zostać przyjęty do sieci. Tak dzieje się na przykład w Niemczech. Według raportu firmy doradczej Ecofys, opracowanego na zlecenie Federalnego Związku Energii Wiatrowej z sierpnia 2012 roku, jedynie w 2011 roku w ten sposób zostało utraconych w Niemczech do 407 GWh prądu z wiatru. Jest to ilość wystarczająca do zaspokojenia zapotrzebowania na prąd około 116 tysięcy gospodarstw domowych przez cały rok! Jednak nieprzystosowanie sieci elektroenergetycznej w Niemczech do nowej struktury produkcji energii w elektrowniach OZE to nie tylko problem wyprodukowanej, a nie przyjętej do sieci energii elektrycznej. Konsekwencje tego odczuwają również kraje sąsiednie, przede wszystkim Polska i Czechy. Prąd z wiatru wytwarzany na północy Niemiec przesyłany jest na południe kraju okrężną drogą, przez wschód. Aby utrzymać stabilność sieci, w obu krajach konieczna jest interwencyjna redukcja mocy własnych elektrowni. (…)
Przyszłość możliwa już dziś
Opisane powyżej tendencje mogłyby wydawać się mrzonką , gdyby nie to, że już teraz projekty pilotażowe potwierdzają ich realność. Dla przykładu wspierane przez Federalne Ministerstwo Środowiska projekty pilotażowe „Kombikraftwerk1” oraz „Kombikraftwerk 2” dowodzą, że możliwe jest stabilne zaopatrzenie w energię jedynie w oparciu o źródła odnawialne, bez potrzeby elektrowni konwencjonalnych czy jądrowych (więcej informacji na: www.kombiwerk.de). W opłacalność ekonomiczną zaopatrzenia w energię elektryczną w pełni opartą na źródłach odnawialnych wierzą inwestorzy skupieni wokół firmy Younicos, zaangażowani w projekt na wyspie Graciosa (Azory). Zamiast dotychczasowych pięciu agregatów prądotwórczych, zaspakajających potrzeby całej wyspy, tj. 4,5 tysiąca mieszkańców, administracji, farm oraz mleczarni, prąd dostarczać będą wiatraki oraz instalacje fotowoltaiczne, w połączeniu z bateriami magazynującymi energię. Przez pewien czas dla bezpieczeństwa zachowany zostanie jeden agregat prądotwórczy. W ciągu 20 lat od przejścia na zaopatrzenie w prąd wyspy w pełni oparte na źródłach odnawialnych, koszty tego zaopatrzenia mają być o 1,5 miliona euro niższe niż w sytuacji pozostania przy produkcji prądu przez agregaty. Opłacalność ekonomiczna zaopatrzenia w prąd w 100% pochodzący ze źródeł odnawialnych wyspy nie oznacza automatycznie podobnego rachunku ekonomicznego dla obszaru, gdzie alternatywą nie jest jedynie drogi prąd z agregatów. Jednak, jeżeli praktyka wykaże możliwość stabilnej pracy systemu w pełni opartego na źródłach odnawialnych w warunkach wyspiarskich, będzie stanowić to potwierdzenie możliwości zaopatrzenia w energię elektryczną całego kraju jedynie ze źródeł odnawialnych. Paradoksalnie, utrzymanie stabilności sieci w warunkach wyspiarskich jest obciążone dużo większym ryzykiem niż sieci większej, posiadającej większe możliwości dynamicznego reagowania.
Barbara Adamska ADM Poland
Czytaj całość w 2/2013
Wersja elektroniczna lub drukowana
