Jak zmieni się system energetyczny, jeśli rozwiniemy elastyczność i przyspieszymy elektryfikację?

Według nowego raportu Solar Power Europe możemy mieć niższe ceny, mniejsze emisje gazów cieplarnianych i więcej fotowoltaiki, niż zakładają unijne plany. Jak to osiągnąć i co to ma wspólnego ze zwiększeniem zapotrzebowania na elektryczność i elastycznością?

Podziel się
Najnowszy raport Solar Power Europe: Mission Solar 2040 Europe’s flexibility revolution opisuje korzyści, jakie płyną z elektryfikacji kolejnych aspektów gospodarki i zastosowania rozwiązań zapewniających elastyczność popytu, czyli dostosowania zużycia energii do jej produkcji w danym momencie. Jakie wnioski płyną z raportu?
Elastyczność odblokuje nowe możliwości

Według raportu Solar Power Europe wdrożenie rozwiązań oferujących elastyczność w zakresie odbioru energii może znacznie zwiększyć możliwości dla energetyki słonecznej w Europie. Według przewidywań Solar Power Europe, jeśli energetyka słoneczna będzie rozwijać się według trajektorii zgodnej z obecnymi warunkami i przewidywanymi trendami rynkowymi, w 2030 roku w Europie będziemy mieli 902 GW fotowoltaiki, a w 2040 roku 2090 GW.
Jeśli jednak zaczniemy inwestować w elastyczność, w perspektywie sześciu lat (w 2030 roku) panele PV mogą odpowiadać za 32% produkcji energii elektrycznej, dzięki zainstalowanej mocy 1,2 TW. Dziesięć lat później PV może być w Europie 2,4 TW, co zapewni 39% europejskiej generacji.
Dodatkowo inteligentne rozwiązania w zakresie elastyczności w połączeniu z rosnącą elektryfikacją pozwolą zwiększyć opłacalność biznesową inwestycji w PV. Korzyści płyną jednak nie tylko w stronę branży słonecznej, oszczędności przewidywane są dla całego systemu. Elektryfikacja sektora transportu i ciepłownictwa, elastyczności popytu i więcej energii ze słońca mogą przynieść oszczędności dla systemu rzędu 32 mld euro w 2030 roku i 160 mld euro w ciągu następnej dekady. Mogą spaść również ceny na rynku dnia następnego – o 25% za 6 lat i o 33% za lat 16. Niższe będą też emisje netto – o 151 mln ton ekwiwalentu CO2 w 2030 roku i 555 mln w 2040.
Elastyczność – co to znaczy?
Model, na podstawie którego przewidziano opisane w powyższym akapicie korzyści, przewiduje, że w ciągu najbliższych lat znacznie zwiększy się zapotrzebowanie na energię elektryczną, ilość źródeł OZE oraz elastyczność sieci. O ile elektryfikacja gospodarki i zwiększenie udziału OZE wydaje się dosyć nieskomplikowane, o tyle zrozumienie, o co chodzi w elastyczności, wymaga trochę więcej namysłu. Czym więc jest elastyczność?
Elastyczność to zdolność systemu elektroenergetycznego do reagowania na zmiany zapotrzebowania na energię oraz na zmienne wytwarzanie energii, szczególnie z odnawialnych źródeł takich jak energia wiatrowa i słoneczna. System elastyczny może szybko dostosować się do wahań w produkcji i zużyciu energii, co jest kluczowe dla stabilności sieci elektroenergetycznej.
Rozwiązania już mamy
Dobra wiadomość jest taka, że wiele rozwiązań, które pozwalają na zwiększenie elastyczności, już istnieje. Niektóre z nich (jak np. sezonowe magazynowanie energii) wymaga wciąż innowacji i udoskonalenia, ale inne można zacząć wdrażać od razu. Jakie to rozwiązania?
Magazyny i interkonektory
Raport Solar Power Europe wśród rozwiązań zapewniających elastyczność podaży energii, wymienia stacjonarne magazyny bateryjne i międzysystemowe interkonektory. Bateryjne magazyny mogą funkcjonować jako wielkoskalowe instalacje, ale też jako przydomowe magazyny energii. Te drugie w Polsce już teraz są dofinansowywane w programie Moja Elektrownia Wiatrowa (wymagane, aby współpracował z małą turbiną wiatrową). Zapowiadane jest również wprowadzenie obowiązku instalacji magazynu razem z mikroinstalacją PV w kolejej edycji programu Mój Prąd. Interkonektory to połączenia między krajami, którymi w razie potrzeby przesyła się nadmiar, lub uzupełnia niedobór energii. Polski system elektroenergetyczny połączony jest ze Szwecją (podmorska linia prądu stałego 450 kV), Niemcami, Czechami, Słowacją, Ukrainą i Litwą. Zasady współpracy określają dedykowane umowy dwustronne. Ambitny scenariusz rozwoju elastyczności przedstawiony we wspomnianym raporcie zakłada, że w 2030 roku przez interkonektory w Europie można będzie przesyłać 235 GW w 2030 roku i 278 GW w 2040. W scenariuszu bazowym mowa o odpowiednio 202 GW i 234 GW. Magazynów bateryjnych w 2030 roku powinno być 260 GW, a w 2040 – 606 GW.
Samochody elektryczne
Elastyczność może też charakteryzować popyt na energię – chodzi o dostosowanie zużycia do bieżącej produkcji. W tym zakresie raport Solar Power Europe mówi o samochodach elektrycznych, jako pewnego rodzaju jeżdżących magazynach energii. Elektryki mogą nie tylko ładować się bez większej koordynacji w momencie, w którym zostają podłączone do sieci, ale też w inteligentny sposób optymalizować ładowanie. Dostosowanie czasu napełniania baterii do potrzeb sieci (ładowanie, kiedy występuje nadpodaż) jest tylko jedną funkcją. Dodatkowo niektóre samochody elektryczne mogą również oddawać energię do sieci – jak zwykłe magazyny, reagując na jej niedobór w systemie. Najwięcej korzyści, według raportu osiągniemy, jeśli w 2030 roku samochody elektryczne będą pobierały z sieci 134 TWh energii elektrycznej, a w 2040 – 359 TWh.
Pompy ciepła
Na podobnej zasadzie – uruchamiania się przy dużej produkcji energii, mogą działać pompy ciepła, które według ambitnego scenariusza w 2030 roku będą pobierać 297 TWh, a w 2040 roku 908 TWh z europejskich sieci.
Energia z wodoru
Raport wspomina również magazynowanie i wytwarzanie energii z wykorzystaniem wodoru. W czasie nadprodukcji energii wodór można wytwarzać dzięki elektrolize (raport Solar Power Europe zakłada, że w 2030 roku w Europie będziemy produkować tak 107 GW H2, a w 2040 roku aż 181 GW H2).

Potrzeba działania
Bez wątpienia, jeśli chcemy przyspieszyć elektryfikację, rozwój fotowoltaiki i elastyczności, zmiany należy zacząć jak najszybciej. Nie mogą one pominąć decyzji politycznych. Wskazówki, czego mogą dotyczyć, Solar Power Europe również przedstawia w swoim raporcie. Należą do nich:
– Wyznaczenie celów politycznych dla odnawialnych źródeł energii i elastyczność na lata 2030 i 2040,
– Poprawa planowania i oceny systemu energetycznego zdolności operatorów systemów, organów regulacyjnych i decydentów,
– Odblokowanie inwestycji w czystą elastyczność w całym systemu energetycznego,
– Przyjęcie planu działań i inwestycji UE w zakresie elektryfikacji w ramach nowej strategii bezpieczeństwa energetycznego UE.
Elektryfikacja, elastyczność i OZE są ze sobą silnie powiązane i wzajemnie determinują swój rozwój. Nie można zwiększać zapotrzebowania ne energię elektryczną (co przewidywane jest na następne lata) nie nadwyrężając przy tym możliwości środowiska naturalnego i nie przyspieszając zmian klimatu, jeśli energia nie będzie pochodziła z odnawialnych źródeł energii. Wzrost udziału OZE w miksie energetycznym zwiększa zapotrzebowanie na usługi elastyczności. Wydaje się więc, że te trzy dziedziny: elektryfikacja, OZE i elastyczność, będą w najbliższych latach coraz bardziej znaczące.
Źródło: Solar Power Europe: Mission Solar 2040 Europe’s flexibility revolution, pv-magazine, PSE