– Możemy budować moce w źródłach odnawialnych na potęgę i bić kolejne rekordy, stosując różne systemy wsparcia i wykorzystując wszelakie dostępne technologie, ale co z tego, jeśli nie uda nam się przyjąć i wyprowadzić tej energii – pisze Hubert Put, członek Stowarzyszenia „Z energią o prawie”, w BiznesAlert.pl.
Odnawialne źródła energii (OZE) rozwijają się obecnie w dość szybkim tempie. Według najnowszego raportu Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) tj. World Energy Outlook 2022, generacja energii ze źródeł niskoemisyjnych wyniesie 77,7 PWh (1015 Wh) w 2030 roku i 141,7 PWh 20 lat później. Trzeba przy tym pamiętać, że ze względu na sam charakter zeroemisyjnych źródeł energii, takich jak fotowoltaika czy wiatr (na lądzie czy na morzu), ich zależność od panujących warunków pogodowych, a także bez produkcji i utylizacji magazynów energii na szeroką skalę (780 GW mocy w tych źródłach na świecie do 2030 roku według IEA w scenariuszu Net Zero Emissions Scenario), nie będziemy w stanie tej energii wyprowadzić bez szkody dla maszyn, urządzeń i sprzętu należących do dużych podmiotów przemysłowych, małych i średnich przedsiębiorstw oraz odbiorców indywidualnych. Dlatego jedną z dominujących przeszkód, a także tematem przewodnim tej analizy, w zakresie zwiększenia możliwości wykorzystania energii odnawialnej są kwestie związane z rozwojem sieci i finansowaniem projektów sieci, zarówno przesyłowych i dystrybucyjnych, na dużą skalę.
Świat, a wraz z nim wytwarzanie energii, wygląda zupełnie inaczej niż 50 lat temu
Sieć przesyłowa, której duża część została zbudowana jeszcze w II poł. XX wieku, nie została zaprojektowana do zaspokojenia tak wysokiego szczytowego zapotrzebowania na moc. Nigdy nie było też w planach, by miała ona stanowić elastyczne połączenie pomiędzy wytwórcami, a różnymi odbiorcami. Stoi to w opozycji do zwiększania mocy zainstalowanej OZE, zwłaszcza przy przyłączaniu do sieci dużej ilości źródeł o małej mocy, głównie na użytek lokalny tzw. energetyka rozproszona, co ma miejsce, w Polsce, już od co najmniej dekady – a w nadchodzących latach ten trend będzie tylko przybierać na sile.
Jeszcze nie tak dawno temu elektrownie podstawowego obciążenia (tzw. baseload) czyli olejowe, na węgiel brunatny, kamienny, a także jądrowe, dostarczały odbiorcom wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zaspokoić średnie oraz szczytowe zapotrzebowanie (zarówno dzienne ze szczytami porannymi/popołudniowymi oraz dolinami w okolicy południa/nocnymi, jak i całoroczne ze szczytami spowodowanymi zwiększonym zużyciem na potrzeby grzewcze w zimie i klimatyzacji w lecie). Niemniej jednak, wraz z rozwojem OZE i zmianami systemu energetycznego z wysoce scentralizowanego w kierunku zdecentralizowanego, w którym prosumenci odgrywają istotną rolę, państwa muszą poddać ewolucji swoje systemy elektroenergetyczne, zmieniając ich modus operandi z korzystania z energii, gdy jest ona pożądana, do korzystania z energii, gdy jest ona dostępna (przynajmniej dopóki nie będziemy dysponować wystarczającą pojemnością magazynów energii lub elektrolizerów). Jest to podstawowy powód, dla którego inwestowanie w sieci nie jest opcją, ale koniecznością.
Górka zaniedbań rośnie z każdym miesiącem
Warto zaznaczyć fakt, że w zeszłym roku nastąpił znaczny wzrost liczby odmów zawarcia umów przyłączeniowych pomiędzy właścicielami OZE (zarówno tymi niezależnymi tzw. IPP, jak i odbiorcami indywidualnymi), a operatorami sieci dystrybucyjnych (OSD). Według danych polskiego Ministerstwa Klimatu i Środowiska od roku 2017 do 2021 wzrost liczby odmów jest 13-krotny. Financial Times podaje, że deweloperzy w Wielkiej Brytanii muszą czekać od 6 do 10 lat na przyłączenie do sieci dystrybucyjnej, a w Hiszpanii takie osobistości jak CEO Iberdroli twierdzą, że hiszpańska sieć nie jest przystosowana do przyłączenia nowych „zielonych” mocy. Wniosek jest dość prosty, ale na pewno smutny – możemy budować moce w źródłach odnawialnych na potęgę i bić kolejne rekordy, stosując różne systemy wsparcia i wykorzystując wszelakie dostępne technologie, ale jeśli nie uda nam się przyjąć i wyprowadzić tej energii przez swoisty szkielet systemu energetycznego, czyli sieć elektroenergetyczną, do odbiorców końcowych, będziemy borykać się z problemami ograniczeń przesyłowych i nie osiągniemy zerowej emisji gazów cieplarnianych netto w założonych ramach czasowych.
Kwestii techniczne mogą ulec poprawie, funkcjonowania rynku – optymalizacji…
Rodzi się więc, bardziej niż oczywiste, pytanie o to – jak stworzyć elastyczną sieć, aby obsłużyć rozproszone OZE, jednocześnie nie stanowiąc zagrożenia dla zaspokojenia szczytowego zapotrzebowania na energie elektryczną? Istnieje kilka sposobów poradzenia sobie z tym wyzwaniem, patrząc na aspekty techniczne i te, dotyczące operowania rynku energii.
Po pierwsze, konieczne jest zwiększenie liczby inwestycji w projekty infrastrukturalne rozwoju sieci przesyłowych i dystrybucyjnych. Budowa sieci dystrybucyjnej jako systemu naczyń połączonych może przynieść operatorom więcej możliwości zaspokojenia lokalnego zapotrzebowania, a linie wysokiego napięcia prądu stałego (HVDC) zminimalizują straty energii powstające przy przesyłaniu jej na duże odległości. Zwłaszcza to ostatnie rozwiązanie sprawi, że sieć będzie bardziej stabilna i dostarczy więcej energii na metr kwadratowy na większe odległości niż linie wysokiego napięcia – prądu zmiennego (HVAC), z tytułu ponoszenia mniejszych strat.
Po drugie, skrócenie czasów interwałów w ramach rynku bilansującego i lepsze modele prognoz pogody mogą pozwolić operatorom sieci na szybsze reagowanie na zmiany w dostawach energii z OZE i poprawić niezawodność systemu.
…a regulacje – lekkiemu poluzowaniu – jednak wszystko kosztuje
Z uwagi na fakt, że sektor energetyczny jest wysoce regulowany, potrzebuje odpowiednio zaprojektowanych ram regulacyjnych do poprawnego funkcjonowania. Odblokowanie pełni możliwości OZE może nastąpić poprzez złagodzenie reżimu regulacyjnego i przyspieszenie procedury przyznawania różnorakich pozwoleń. Mianowicie, rządy powinny dokonać przeglądu sposobu, w jaki przyznaje się pozwolenia na przyłączenie do sieci i ponownie poddać ocenie, w jaki sposób można szybciej zaplanować i realizować niezbędne modernizacje sieci elektroenergetycznej. Niestety, na obecny moment kwestie regulacyjne opóźniają oddanie do użytku projektów, które są już w przygotowaniu. Dla przykładu, Polska planuje posiadać 10,9 GW mocy zainstalowanej w morskich farmach wiatrowych w swoim miksie energetycznym do 2040 roku, a przecież potencjał polskiego Bałtyku jest prawie trzykrotnie większy (29 GW według WindEurope, a 33 GW – według Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej). Jednak potencjał ten nie będzie w pełni wykorzystany ze względu na ograniczenia sieciowe, stąd Polskie Sieci Elektroenergetyczne wykazują opieszałość w podpisywaniu/aneksowaniu umów o przyłączenie do sieci (GCA), a rząd nie przyspiesza udzielenia pozwoleń na wznoszenie i wykorzystywanie sztucznych wysp, konstrukcji i urządzeń w polskich obszarach morskich (pol. PSzW, ang. OLL).
Po zapoznaniu się z technicznymi aspektami i otoczeniem regulacyjnym, prawdopodobnym jest, że każdy ekonomista i niektórzy podatnicy postawią pytanie o opłacalność modernizacji sieci. Budowa stacji elektroenergetycznych, nowych linii HVAC/HVDC, czy zastąpienie sieci promienistej siecią na wzór systemu naczyń połączonych będzie wymagać ogromnych nakładów ludzkiej pracy, ilości surowców i pieniędzy. Dla przykładu, według Reutersa projekt planu ewolucji sieci energetycznej Unii Europejskiej będzie kosztował 584 miliardy euro do 2030 roku (!), a według raportu opublikowanego przez Hitachi Energy i Wind Europe, roczne inwestycje w sieć muszą się podwoić w ciągu najbliższych trzydziestu lat do 80 miliardów euro rocznie – w samej unii Europejskiej! IEA twierdzi z kolei, że aby zapewnić niezawodność sieci potrzeba co najmniej 550 mld USD inwestycji na całym świecie do 2030 roku (dane na 10/2022). Tak ogromne środki, zdaniem autorów, zapewniłyby bezpieczne dostawy do obecnie istniejących odbiorców końcowych energii elektrycznej, ale także dla rozwijających się systemów ogrzewania elektrycznego i zapotrzebowania generowanego przez samochody elektryczne.
Wszystkie ręce na pokład!
Podsumowując, inwestycje sieciowe są, używając terminologii inżynierii produkcji, wąskim gardłem udanej transformacji energetycznej. Niemniej jednak, znaczące zmiany w sposobach generacji energii elektrycznej wymagają wspomnianych inwestycji. Muszą one być odpowiednio umiejscowione i chronione w ramach regulacyjnych, osiągalne technicznie i możliwie opłacalne z ekonomicznego punktu widzenia. Niemniej jednak, jeśli mamy osiągnąć cele Porozumienia Paryskiego, RePowerEU i innych planów regionalnych oraz uniknąć katastrofy klimatycznej, musimy być wystarczająco odważni, aby postawić kolejne kroki naprzód i pozwolić na pełne wykorzystanie potencjału odnawialnych źródeł energii.
Źródła:
https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2022
https://www.ft.com/content/7c674f56-9028-48a3-8cbf-c1c8b10868ba
https://www.montelnews.com/se/news/1029078/spain-must-incentivise-grid-development–iberdrola-ceo
https://www.nrel.gov/docs/fy15osti/63033.pdf
https://www.rff.org/publications/explainers/renewables-101-integrating-renewables/
https://psci.princeton.edu/tips/2022/7/11/improvements-in-grid-connectivity-to-bring-renewables-to-where-the-supply-is
https://www.hitachienergy.com/news/perspectives/2022/08/proactive-grid-planning-is-key-to-unlocking-europe-s-net-zero-vision
https://ieefa.org/articles/eu-draft-calls-eu584-billion-investment-2030-modernize-grid
