Grądzik: OZE, czyli odnawialne problemy z energią w Niemczech (ANALIZA)
– Jak niemiecki system elektroenergetyczny, nasycony OZE, poradził sobie latem bez atomu? – analizuje Piotr Grądzik, ekspert w zakresie bezpieczeństwa energetycznego, współpracownik BiznesAlert.pl. System niemiecki poradził sobie „dzięki miksowi energetycznemu, a dokładniej mówiąc dzięki temu, co po tym miksie w Niemczech jeszcze pozostało. No i dzięki przemiłym sąsiadom”.
Lato 2023 roku było pierwszym bez atomu w niemieckim systemie elektroenergetycznym odkąd 17 czerwca 1961 roku podłączono do sieci elektrownię atomową Kahl. Odejście od atomu intryguje tym bardziej w połączeniu z likwidacją wielu bloków węglowych w ostatnich latach oraz intensywną i konsekwentną rozbudową OZE od 23 lat (ustawa OZE w 2000 roku). Powyższa mieszanka wybuchowa dostarczyła nowych danych do analiz. Jak niemiecki system elektroenergetyczny poradził sobie w lato bez atomu? Sprawdźmy.
Notoryczny importer
W przeszłości Niemcy przyzwyczaiły rynek do eksportu energii elektrycznej. Zanim zaczęto likwidować elektrownie konwencjonalne, a w sieci były już ogromne moce OZE, panowała zasada:
– Niemcy eksportują dużo, nawet gdy nie ma słońca i wiatru;
– Niemcy eksportują ekstremalnie dużo, gdy jest słońce i/lub wiatr.
Dysonans poznawczy mogą odczuwać czytelnicy, którzy mają w pamięci artykuły i raporty o tym jak niemieckie nadwyżki prądu przeciążały sieci sąsiednich krajów. Jednak to już historia. Po starej zasadzie i nadwyżkach nie ma ani śladu. Aktualne dane dostępne na oficjalnym portalu Bundesnetzagentur www.smard.de wskazują, że dziś Niemcy to notoryczny importer energii elektrycznej.
Weźmy pod lupę dwa tygodnie sierpnia (11-24 sierpnia 2023 roku) zaprezentowane na wykresie poniżej. Czarna krzywa reprezentująca saldo wymiany międzynarodowej leży zdecydowanie poniżej zera. To prawda, że pięciokrotnie udało jej się chociaż na chwilę przejść na stronę eksportu. Czasem usiłowała pukać w dno od spodu. Ale to tylko wyjątki potwierdzające regułę, że lato 2023 upłynęło w Niemczech pod znakiem importu.
Generacja źródeł fotowoltaicznych oraz saldo wymiany międzynarodowej Niemiec w dniach 11-24.08.2023. Źródło: www.smard.de
Konflikt intuicji z refleksją
To co właśnie obserwujemy jest po prostu kontynuacją wieloletniego trendu – saldo wymiany międzynarodowej Niemiec zmniejsza się w miarę postępowania zielonej polityki. Nasuwa się więc pytanie, w jaki sposób można zaradzić dalszemu zwiększaniu się importu prądu? W jaki sposób w przyszłości zbilansować system?
Bardzo szybko do głosu dochodzi intuicja, która patrzy do przodu. Mówi nam: jeśli brakuje energii, to znaczy że potrzebujemy więcej OZE. Logiczne, prawda?
Nie! Nie dla refleksji. Ta patrzy wstecz i każe nam dokonać analizy tego co już było – nie tylko ilościowej, ale także jakościowej.
Spójrzmy zatem na poniższe zestawienie krzywej importu i generacji źródeł fotowoltaicznych dla tego samego okresu (11-24 sierpnia 2023 roku).
Saldo wymiany międzynarodowej Niemiec w dniach 11-24.08.2023. Źródło: www.smard.de
Nie trzeba być Sherlockiem Holmesem, aby zauważyć korelację tych dwóch przebiegów: krzywa importu żyje w lato cyklem życia fotowoltaiki. Im większa generacja fotowoltaiki, tym mniejszy import, i odwrotnie. Jest to cecha charakterystyczna dla systemu silnie nasyconego OZE, który cierpi na deficyt źródeł sterowalnych.
Przyglądając się wartościom importu w lato zwróćmy uwagę na godziny 6 i 19. Dla tych godzin import codziennie przyjmuje ekstremalne wartości. To okres, kiedy słońce jeszcze do końca się nie obudziło lub już powoli kładzie się spać. A gospodarka chłonie energię.
Dlaczego właśnie godziny 6 i 19 należy wybrać do analiz? Handlowiec, ekonomista, polityk itd. wolą analizować godzinę 12 w południe. W oparciu o dane można udowodnić wysoki udział OZE, minimalne zaangażowanie źródeł konwencjonalnych, a czasami nawet niewielki eksport, czyli dzielenie się zieloną energią z bliźnimi.
Inżynier odpowiedzialny za bezpieczeństwo energetyczne systemu wybierze najgorszą godzinę. Bo właśnie wtedy ryzyko awarii systemu lub blackoutu jest największe. Takiej godziny ludzkość nigdy nie zapomni i nikogo nie pocieszą zyski z godziny 12.
Odczytajmy z wykresu dane dla konkretnego dnia, obojętnie którego, ponieważ pod względem kształtu przebiegów każdy dzień to „dzień świstaka”. Niech zatem będzie np. 16 sierpnia 2023 roku. O godzinie 6 rano import Niemiec wynosił 16,8 GW. To dużo, czy mało? Z czym to porównać? Może z programem atomowym Polski, który zakłada budowę kilku bloków wielkoskalowych o łącznej mocy 6-9 GW i ma trwać do 2043 roku. Może z zapotrzebowaniem na prąd Republiki Czeskiej, które zimą dochodzi do 10 GW. A co ta importowana moc oznacza w odniesieniu do samych Niemiec? To pokrycie aż 34 procent krajowego zapotrzebowania o tej godzinie.
Która z sióstr ma rację? Intuicja czy refleksja? Intuicja ma rację, że potrzeba nowych mocy. Ale muszą to być moce, które generują wtedy, kiedy tego potrzebujemy. Czy intuicja i refleksja mają szanse na porozumienie?
Skąd Niemcy mają prąd, gdy nie ma słońca ani wiatru?
To pierwsze pytanie jakie zadają dzieci i młodzież po wysłuchaniu wykładu na temat transformacji energetycznej. Dorosłym intuicja chyba nie podsuwa takich pytań. Pewnie nie czytali baśni Hansa Christiana Andersena „Nowe szaty cesarza”.
Poniższy wykres przedstawia niemiecki miks energetyczny oraz krzywą importu w okresie 11-24 sierpnia 2023 roku.
Struktura wytwarzania energii elektrycznej oraz saldo wymiany międzynarodowej Niemiec w dniach 11-24.08.2023. Źródło: www.smard.de
Wartości chwilowe dla godziny 6.00 dnia 16 sierpnia 2023 roku prezentują się następująco:
– gaz 8,4 GW
– węgiel brunatny 7,9 GW
– biomasa 4,0 GW
– węgiel kamieny 3,3 GW
– wiatr 3,2 GW
– woda 1,9 GW
– szczytowo-pompowe 1,1 GW
– fotowoltaika 0,5 GW
– pozostałe 1,4 GW
Przeważają tu zdecydowanie technologie nielubiane: gaz, węgiel brunatny i kamienny to łącznie 19,6 GW. Lubiane farmy wiatrowe i fotowoltaika wytwarzają w zasadzie pomijalnie małe moce w porównaniu z ich mocą zainstalowaną. Jak zwykle na pochwałę zasługuje biomasa, moc 4 GW może nie powala na kolana, ale jest bardzo stabilna – przy dzisiejszych szalonych przepływach mocy to skarb. System wspierają elektrownie szczytowo-pompowe, zapewne „naładowane“ dzień wcześniej prądem z fotowoltaiki. Ale generowana moc 1,1 GW ma się nijak do potrzeb.
Łączna generacja własna wyniosła ok. 32 GW co pokryło krajowy popyt (ok. 49 GW) w 66 procentach. Pozostałe 34 procent pochodziło z importu z następujących krajów:
– Dania 3,4 GW
– Szwajcaria 3,2 GW
– Austria 2,2 GW
– Czechy 2,0 GW
– Polska 1,5 GW
– Norwegia 1,4 GW
– Francja 1,2 GW
– Holandia 1,0 GW
– Belgia 0,7 GW
– Szwecja 0,6 GW
Jak widać Niemcy importowali jednocześnie ze wszystkich kierunków, z wyjątkiem Luksemburga, do którego odnotowano niewielki eksport netto (0,4 GW).
Nie ma lepszego wyjaśnienia po co jest rynek energii oraz energetyczne połączenia transgraniczne niż powyższe zestawienie.
Odnawialna energia, odnawialne problemy
Niemcy poradzili sobie latem bez atomu. Niekoniecznie dzięki OZE – tak jak to planował niemiecki rząd, gdy w 2011 roku zapadła decyzja o likwidacji 17 reaktorów. Raczej dzięki miksowi energetycznemu, a dokładniej mówiąc dzięki temu, co po tym miksie w Niemczech jeszcze pozostało. No i dzięki przemiłym sąsiadom.
Czy poradzą sobie także jesienią i zimą? Wtedy bilans krajowy będzie skorelowany nie z generacją fotowoltaiki, a z siłą wiatru. W bezwietrznych godzinach na pewno nie obędzie się bez importu. Pytanie tylko czy mocy z importu wystarczy, aby zapchać generacyjną lukę OZE. Sąsiedzi co prawda chętnie służą pomocą, ale sami przecież także będą potrzebować prądu.
