Mielczarski: Wyłączanie odnawialnych źródeł energii
– The Economist na swojej okładce z 8 kwietnia 2023 roku namawia, aby przytulić się do słupa energetycznego, a nie do drzew, bo tego wymaga środowisko [Hug Pylons not Trees, the Growth Environmentalism Needs]. Jednak okazywanie niespotykanego dotąd zainteresowania i atencji sieci elektroenergetycznej będzie miało ograniczone skutki. Sieć może tylko transportować energię elektryczną, natomiast do transformacji energetycznej potrzebne są wielkoskalowe i długoterminowe magazyny energii – pisze prof. Władysław Mielczarski w BiznesAlert.pl.
Okładka The Economist. Grafika: The Economist.
Problemy z nadmiarem energii ze źródeł odnawialnych
Ostatnie problemy z przyjęciem nadmiaru produkcji z odnawialnych źródeł energii, jakie zaczynają występować w Polsce i innych krajach, w których rosną moce zainstalowane odnawialnych źródeł energii powodują pytania: co dalej? Czy jest sens inwestować miliardy w budowę nowych instalacji OZE, kiedy już obecnie system nie jest w stanie przyjąć ich produkcji? Jak spełnić cele polityki energetycznej stanowiące cel udziału OZE w produkcji energii elektrycznej na poziomie 32 procent w 2030 roku, kiedy obecnie przy produkcji niewiele większej od 20 procent operatorzy sieci muszą wyłączać źródła energii odnawialnej. W Polsce tylko w kwietniu 2023 roku operatorzy sieci dwukrotnie byli zmuszenie do redukcji generacji energii przez źródła odnawialne.
Wskazywane rozwiązania
Dyskusja jaka rozwinęła się w mediach po przymusowych włączeniach OZE sprowadzała się do wskazywania prostych rozwiązań, niestety mało skutecznych. Postulowano przede wszystkim rozwój sieci elektroenergetycznej, budowanie magazynów energii oraz szerszy zakres stosowania sterowania odbiorami (Demand Side Management). Wszystkie te rady są proste, bo wynikają z uproszczonego postrzegania zasad funkcjonowania systemów elektroenergetycznych lub zupełnego braku wiedzy o zasadach działania elektroenergetyki.
Sieć elektroenergetyczna to system linii przesyłowych, dystrybucyjnych, transformatorów, przekładników prądowych i napięciowych oraz odpowiednich zabezpieczeń. Sieć może przesłać energię elektryczną ale nie jest w stanie jej magazynować. Jej rozwój będzie sprowadzał się do przesyłania nadmiaru energii z jednego miejsca do drugiego, gdzie również ten nadmiar występuje. Nie można spodziewać się istotnych redukcji strat związanych z przesyłem energii elektrycznej. Straty energii w systemie przesyłowym najwyższych napięć to 2,3 procent całej przesyłanej energii, a w systemach dystrybucyjnych to z reguły 6-8 procent. Mówiąc bardziej prosto: sieć elektroenergetyczna to tylko „druty”, a transformatory to też „druty” tylko w oleju i nie można po nich wiele się spodziewać. Niewiele też pomoże „przytulanie” słupów energetycznych, jak radzi znany tygodnik The Economist.
Magazyny energii jakimi możemy dysponować też nie są rozwiązaniem dla nadmiaru energii z OZE. Energii elektrycznej nie można magazynować bezpośrednio, ponieważ to ruch elektronów, a ruchu nie można zmagazynować. Istnieją magazyny chemiczne czy mechaniczne, jednak są to magazyny o małej pojemności i krótkim czasie działania, a dla magazynowania energii z OZE są potrzebne wielkoskalowe magazyny o pojemości dziesiątków TWh, które byłyby w stanie magazynować energię w okresie kilku miesięcy. Takich magazynów nie ma i raczej nie będzie, bo nadzieje na wielkoskalowe magazyny wodorowe w sytuacji, w której byliśmy w stanie zbudować magazyny gazu ziemnego o pojemności zaledwie 15 procent całego zapotrzebowania są w kategoriach myślenia życzeniowego. Próby z DSR wskazały na możliwości w zakresie 1GW i do tego bardzo kosztowne.
Źródła problemów
Podstawowym źródłem problemów w relacji polityka energetyczna i system elektroenergetyczny jest nieodpowiednie ustanawianie celów OZE, które formułowane są w wielkości energii jaka powinna być wprowadzona do systemu elektroenergetycznego. Jednak cechy fizyczne działania elektroenergetyki powodują, że aby energia elektryczna została wyprodukowana system musi przyjąć odpowiednią moc i ta moc nie może przekraczać możliwości przyjęcia jej przez system elektroenergetyczny. W teorii nadmiar energii można by magazynować ale przy braku magazynów jedyną możliwością zostaje wyłączanie instalacji OZE, powoduje marnotrawstwo zasobów.
Czy prosumenci zdestabilizują system elektroenergetyczny?
W przypadku nadmiaru energii z OZE, tak jak mieliśmy z tym trzykrotnie do czynienia w 2023 roku operatorzy sieci zmniejszają produkcję farm wiatrowych i fotowoltaicznych, ponieważ jest najprostsze. Znacznie lepsze byłoby ograniczenie produkcji prosumentów ale jest to trudne w realizacji technicznej. Przywileje jakie mają prosumenci, powodują że są oni w praktyce niesterowalni. Prosumenci nie muszą uzyskiwać zgody na przyłączenie instalacji do sieci i mogą produkować energię w dowolnej wielkość i czasie, ograniczonej jedynie wielkością instalacji i ewentualnie pracą falowników sąsiadów prosumentów. Niesterowalne instalacje prosumentów, których wielość ocenia się już na prawie 9000MW (70-80 procent zainstalowanych paneli PV) mogą być nie tylko źródłem problemów w jakości pracy systemu ale doprowadzić do jego awarii (blackout).
Co robić?
Sytuacje w których system elektroenergetyczny nie jest w stanie przyjąć energii ze źródeł odnawialnych będą występowały coraz częściej. Nie ma obecnie technicznych sposobów zwiększenia mocy wprowadzanych przez OZE do systemu elektroenergetycznego poza wyłączaniem instalacji, co prowadzi do znacznego marnotrawstwa zainwestowanych środków i subsydiów. Zamiast kolejnych programów „Mój prąd 4.0” czy 5.0, trzeba zastanowić się nad wprowadzeniem regulacji w których wszyscy producenci OZE będą odpowiedzialni za fizyczne bilansowanie swojej produkcji poprzez zagwarantowanie sobie odpowiednich rezerw mocy. Wystarczy w tym celu wdrożyć rozporządzenie Komisji Europejskiej z 2019 roku (2019/943), które w art.5 wymaga fizycznego samobilansowania się instalacji OZE o mocy większej niż 200kW.
Stachura: Magazyny energii to klucz do transformacji energetycznej PGE
