W Polsce produkujemy coraz więcej energii ze źródeł odnawialnych. Dużym problemem jest jednak jej przyjęcie – alarmują eksperci Fundacji Instrat. Marnotrawstwo, związane z niewystarczającą elastycznością energetyki konwencjonalnej i odbiorców, to realne straty. W tym roku, do połowy maja, nieodebranych zostało… aż 333 GWh. To cztery razy więcej niż w całym 2023 roku. Co zrobić, by lepiej wykorzystywać potencjał OZE?
Brak elastyczności sieci powoduje, że coraz częściej źródła odnawialne muszą iść w odstawkę. Przy wysokiej produkcji energii operator elektroenergetycznej sieci przesyłowej regularnie wydaje farmom fotowoltaicznym polecenia zaniżenia produkcji. Instrat zwraca uwagę, że jako kraj musimy podjąć działania, aby podobnego rodzaju ograniczenia nie objęły w przyszłości także instalacji prosumenckich.
Skąd problem? W słonecznych godzinach farmy słoneczne zaspokajają istotną część naszych potrzeb energetycznych. Jak wskazuje Instrat, elektrownie węglowe i gazowe utrzymuje się w ruchu kosztem wyłączania OZE. Mechanizm ten to tzw. nierynkowe redysponowanie, za które de facto trzeba zapłacić podwójnie. Ze względu na konieczność wypłaty rekompensat oraz niepotrzebne emisje energetyki opartej na paliwach kopalnych.
Marnotrawstwo energii z OZE. Do maja straciliśmy czterokrotnie więcej prądu niż w całym 2023 roku
Instrat wskazuje, że tylko do połowy maja nie odebrano 333 GWh energii elektrycznej. To cztery razy więcej niż w całym ubiegłym roku. I mniej więcej tyle, ile wynosi średnie roczne zużycie 132 tys. gospodarstw domowych.
Zmiana jest potrzebna i to bez względu na uruchomienie atomu. Think tank zwraca uwagę, że tym bardziej powinniśmy rozwijać elastyczność systemu energetycznego w perspektywie programu jądrowego. „Elektrownia jądrowa, jeśli powstanie, powinna być projektowana do współpracy z OZE i nowymi stabilnymi odbiorami prądu” – czytamy w komunikacie organizacji.
– W ciągu ostatnich kilku lat zainstalowaliśmy w Polsce ogromną ilość paneli słonecznych. Zarówno na naszych dachach, jak i na farmach fotowoltaicznych. To świetne osiągnięcie, ale pora na następny krok – mówi Bernard Swoczyna, główny ekspert programu Energia & Klimat w Fundacji Instrat zapytany przez SmogLab. – W słoneczne dni mamy już w wybranych godzinach dość prądu ze słońca, aby pokryć ponad połowę krajowego zapotrzebowania. Elektrownie słoneczne i wiatrowe produkują prąd na tyle tanio, że opłaca się je budować. Nawet jeśli czasem, przez niewielką liczbę godzin w roku, będą wyłączane ze względu na nadmiar prądu w sieci – podkreśla Swoczyna.
Prąd z OZE. Elastyczność potrzebna od zaraz
Co jest zatem problemem? – Aby móc przyjąć więcej energii słonecznej, musimy albo zwiększyć elastyczność systemu energetycznego, czyli np. mocniej redukować moc pozostałych elektrowni w słoneczne godziny, albo zacząć magazynować energię słoneczną na wielką skalę. To się dzieje zbyt wolno, skutkiem tego część farm słonecznych (nie instalacji dachowych!) dostaje polecenia redukcji mocy w wybranych godzinach – zwraca uwagę Swoczyna.
– Sposobów na zwiększenie elastyczności elektroenergetyki jest wiele. Każda forma zwiększania elastyczności systemu energetycznego pomaga. Dobrym rozwiązaniem są zarówno domowe magazyny energii, jak i duże, sieciowe. Odbiorcy energii, poczynając od tych największych np. przemysłu, ale też chętnych mniejszych odbiorców, powinni otrzymywać możliwość rozliczania się według aktualnych rynkowych cen energii, uwzględniających jej niższą cenę, gdy wieje wiatr lub świeci słońce. Dzięki temu opłacalna będzie optymalizacja w czasie zużycia energii elektrycznej (ang. DSM – Demand-side Management) – zwraca uwagę ekspert.
Sposobów na zwiększenie elastyczności jest więcej
W dłuższej odpowiedzi, jaką otrzymaliśmy od Fundacji Instrat, wskazano na różne sposoby, w jakie zwiększyć można elastyczność systemu elektroenergetycznego. Wymienione poniżej rekomendacje odpowiadają na pytanie, w jaki sposób rozwijać energetykę, by uniknąć wyłączeń elektrowni wiatrowych i słonecznych.
Pierwsza z nich dotyczy miejsca dla taniej energii z wiatru i słońca. Obecnie praca wielu konwencjonalnych elektrowni na węgiel i gaz jest wymuszona koniecznością dostarczania przez nie tzw. usług systemowych stabilizujących działanie Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Wypełnianie usług systemowych nie powinno docelowo opierać się na konwencjonalnych jednostkach z wysokim minimum technicznym. Prowadzi to do nieekonomicznego zabrania miejsca w miksie produkcji elektroenergetycznej przez te jednostki. Zdaniem think tanku trzeba stworzyć i uwolnić rynek usług systemowych (np. regulacja napięcia i częstotliwości, inercja), by mogły być one dostarczane w najtańszy sposób (np. przez baterie, kompensatory synchroniczne, czy też elastyczne silniki z bardzo niskim minimum technicznym).
Druga rekomendacja Instratu to wspomniane już rozwijanie magazynów energii. Ich obecność w systemie sprawia, że nadwyżki mocy, które nie mogą być natychmiastowo skonsumowane, mogą być magazynowane i wykorzystane później. Opłacalność magazynów energii tylko na podstawie wpływów z arbitrażu (tj. zakupie energii elektrycznej w chwilach niskich cen i sprzedaży w chwilach cen wysokich) jest jednak ograniczona. Istotnym czynnikiem poprawiającym ich rentowność mogłyby być np. wpływy z rynku usług systemowych. Organizacja zwraca uwagę, że magazyny energii po raz pierwszy pojawiły się też na szeroką skalę w wynikach ostatniej aukcji rynku mocy.
Taryfy dynamiczne, elastyczny popyt i przygotowanie na większe szczytowe obciążenie
Kolejna rekomendacja to prowadzenie i promowanie taryf dynamicznych. Pozwolić miałoby to na dostosowanie profilu zapotrzebowania odbiorców końcowych w gospodarstwach domowych do profilu produkcji. Chodzi np. o pranie czy ładowanie samochodu elektrycznego w godzinach taniej energii elektrycznej (czyli wysokiej produkcji OZE).
Czwarta dotyczy stworzenia nowych elastycznych źródeł popytu. Instrat wskazuje, że kotły elektrodowe w sieciach ciepłowniczych (z możliwością magazynowania ciepła) mogłyby zwiększać obciążenie systemu w chwilach wysokiej produkcji OZE. A to byłoby bardziej opłacalne z punktu widzenia systemu niż wyłączanie instalacji źródeł odnawialnych. Think tank wskazuje, że w perspektywie 2030 roku elastyczne zapotrzebowanie na energię elektryczną produkcji wodoru w procesie elektrolizy może zminimalizować przymusowe wyłączenia OZE.
Ostatnia rekomendacja dotyczy przygotowania sieci na większe szczytowe obciążenie. Fundacja Instrat zwraca uwagę, że – niestety – część energii z OZE się zmarnuje. Nigdy nie będzie opłacalny bardzo wysoki poziom rozwoju możliwości przesyłowych sieci odpowiadający teoretycznie możliwej maksymalnej produkcji z OZE zależnych od pogody. Niemniej sieci (zarówno dystrybucyjne, jak i przesyłowe) powinny być przygotowane na przesył dużo większych mocy niż obecnie.
Inercja i wykorzystanie elementów wyłączanej energetyki konwencjonalnej
O elastyczności głośno było też w ubiegłym roku, również przy okazji wyłączeń energetyki nieprosumenckiej. Wówczas rozmawialiśmy z Marcinem Dusiło, starszym analitykiem w think tanku Forum Energii. Obok magazynowania zwracał on uwagę m.in. na problem inercji.
„Inną ważną kwestią jest problem inercji, inaczej bezwładności systemu energetycznego. Związany jest on z energią zmagazynowaną w masie wirujących generatorów i turbin elektrowni. Stanowią one swoiste koła zamachowe, które „wygładzają” skoki częstotliwości napięcia. Wraz z wypieraniem paliw kopalnych przez OZE, spada ilość wirujących synchronicznie turbin i generatorów. A zatem spada, niezbędna do utrzymania bezpieczeństwa energetycznego, inercja. Możemy jednak zadbać o to, by odpowiednie jednostki zapewniały ją w sposób bezemisyjny” – wskazywał ekspert.
„Moglibyśmy zadbać o zapewnienie usług inercji, w sposób odpłatny, podobnie jak ma to miejsce w Wielkiej Brytanii. Mówiąc najprościej, chodzi o masy wirującego żelastwa, które byłyby odpłatnie wykorzystywane do stabilizacji systemu elektroenergetycznego. […] Elementy starych elektrowni węglowych można zatem użyć do integracji większej ilości źródeł odnawialnych. Cóż za ironia losu” – zwracał uwagę Dusiło.
_
Zdjęcie tytułowe: shutterstock/Cinematographer
