Nestabilita obnovitelných zdrojů energie: Výzvy a řešení

Česká energetika prochází velkou transformací a modernizací. Dochází k historickému momentu, kdy končí doba uhelná. Velké uhelné elektrárny bude potřeba rychle a efektivně nahradit. Jedním z klíčových zdrojů, který uhlí postupně nahradí, bude plyn. Proto se jako rychlé a účinné řešení pro úspěšnou dekarbonizaci české energetiky nabízí plynové kogenerační jednotky.

Při přechodu z uhlí na plynovou kogeneraci klesnou emise CO2 až o polovinu. I to je důvod, proč po kogeneraci, společné výrobě elektřiny a tepla, roste poptávka. V GENTECu vidíme na českém trhu stoupající poptávku po tomto řešení, v současné době zajišťujeme dodávky v objemu desítek MW. Velkou výhodou kogeneračních jednotek je rychlost výstavby a výkonová flexibilita. Do roku 2035 je možné realizovat až 1,5 GW výkonu v plynových kogeneračních jednotkách.

René Neděla, vrchní ředitel sekce energetiky na Ministerstvu průmyslu a obchodu, k roli kogenerace v moderním energetickém mixu říká: „Plyn bude i nadále hrát klíčovou roli v českém energetickém mixu, což otevírá dveře pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla (KVET).“

Jan Šefránek, člen Rady Energetického regulačního úřadu, zdůrazňuje význam ERÚ v transformaci české energetiky: „Po schválení novely energetického zákona bude nezbytné zaměřit se na včasnou a správnou implementaci nových prvků a činností do prováděcích předpisů. Do praxe bude třeba uvést zejména akumulaci nebo agregaci flexibility, což může být zajímavá příležitost i pro oblast kogenerace. Zároveň již byly provedeny s účinností od příštího roku úpravy v oblasti regulace teplárenství, které pomohou k transformaci tohoto sektoru. Důležité bude i nastavení vyvážených podmínek cenové regulace v oblasti elektroenergetiky a plynárenství, které zajistí připravenost soustav na nové požadavky a zároveň minimalizují dopady do cen.“

Řešení nestability obnovitelných zdrojů

Jednou z klíčových podmínek úspěšného přechodu na bezuhlíkovou energetiku v budoucnu je vyřešení problému s nestabilitou obnovitelných zdrojů. Tlak na řešení nestabilit v sítích v blízké budoucnosti enormně poroste.

Čtěte také: Vývoj solární energie

Výzkumná společnost BloombergNEF (BNEF) předpokládá, že v celé Evropě se větrná a solární energie do roku 2030 přiblíží 60 % celkové výroby elektřiny. Obří datová centra, jejichž havárie by mohly způsobit ochromení nejen počítačových sítí, ale i globální ekonomiky, jsou životně závislá na spolehlivé a nepřetržité dodávce elektřiny.

Podle studie renomované výzkumné společnosti BNEF z října loňského roku dosáhne celková energetická flexibilita velkých datových center ve Spojeném království, Německu, Irsku, Norsku a Nizozemsku v roce 2030 hodnotu až 16,9 GW, což odpovídá výkonu osmi elektráren velikosti českého Temelína. Podle BNEF by tato datová centra mohla začít poskytovat také rychlou frekvenční odezvu (FFR) pro udržování stability v národních sítích. Jejich kapacita je podle studie dostatečná, aby pokryla veškeré potřeby FFR, a někteří operátoři datových center už dnes s poskytováním takových služeb pomocí svých systémů UPS začali experimentovat.

Studie ovšem zároveň upozorňuje, že provozovatelé center zatím nemají dostatek znalostí a zkušeností, a proto s větším nasazením váhají.

Britský National Grid Electricity System Operator a Open Climate Fix vyvíjejí systém Nowcasting, který by díky datům ze satelitů a dalších zdrojů a s využitím strojového učení měl umět velice přesně předpovídat vývoj oblačnosti v nejbližších minutách a hodinách. Do podobného projektu se pustila také maďarská energetická společnost MET Group ve spolupráci s IT společností Navitasoft. Projekt kombinuje ukládání energie a optimalizovaný automatizovaný digitální algoritmus, který by měl být schopen stabilizovat přerušovanou výrobu elektřiny. Součástí je úložiště s kapacitou téměř 4 MW s dvouhodinovou periodou v areálu elektrárny Dunamenti v Százhalombatta.

Výhody obnovitelných zdrojů energie

1. Ekologická udržitelnost: Na rozdíl od fosilních paliv, která při spalování uvolňují do ovzduší velké množství skleníkových plynů, jsou obnovitelné zdroje čisté a mají minimální dopad na životní prostředí.
2. Snížení závislosti na fosilních palivech: Obnovitelné zdroje energie snižují závislost na dovozu fosilních paliv, jako jsou ropa, uhlí a zemní plyn.
3. Vytváření nových pracovních míst: Výstavba, údržba a provoz zařízení na výrobu obnovitelné energie vytváří nová pracovní místa.
4. Dlouhodobé finanční úspory: V dlouhodobém horizontu mohou obnovitelné zdroje energie vést k výrazným finančním úsporám.
5. Decentralizace výroby energie: Obnovitelné zdroje energie umožňují decentralizaci výroby energie, což znamená, že elektřina může být vyrobena na místě její spotřeby.

Kritika a výzvy obnovitelných zdrojů

Řada energetických odborníků po celém světě si dobře uvědomuje výzvy, které představuje široké zapojení obnovitelných zdrojů energie (OZE) do elektrárenské soustavy. Také jsou si vědomi, že energie z těchto zdrojů není ani zdaleka zadarmo, jak se to někteří politici a aktivisté snaží prezentovat.

Čtěte také: Udržitelná Budoucnost

Vlády států, které se vydaly na cestu k „čisté nule“, obnovitelné zdroje dotují. Systémy podpory mohou být v různých zemích odlišné, ale zpravidla firmy, popř. domácnosti dostávají dotace na výstavbu OZE a(nebo) jejich následný provoz. Peníze daňových poplatníků putují také na závratné investice do renovace a výstavby rozvodných sítí, aby zvládly zapojení obnovitelných zdrojů, a také na služby výkonové rovnováhy, jako platby pro záložní elektrárny, které jsou připraveny ihned dodat do sítě tolik proudu, aby pokryly poptávku.

Větrné a solární elektrárny se svou nevyzpytatelností přinášejí jednou příliš moc elektřiny, podruhé zase příliš málo. Německo v polovině prosince 2024 zažilo další období dunkelflaute, času, kdy jsou povětrnostní podmínky nepříznivé pro větrné elektrárny a na povrch zároveň proniká minimální množství slunečného záření.

S obnovitelnými zdroji však existuje i opačný problém. V Británii některé větrné farmy dostávají dokonce zaplaceno za to, když elektřinu neprodukují. Spolu s OZE přišel také nový fenomén - záporné výkupní ceny. Tento jev lze eliminovat ukládáním elektřiny do velkokapacitních bateriových úložišť, avšak tato technologie prozatím zůstává příliš nákladná a málo efektivní.

S kontroverzním řešením přicházejí čeští distributoři jako ČEZ nebo EGD (E.ON). K síti chtějí připojit obří fény, které budou mařit přebytečný proud z fotovoltaických elektráren vyfukováním tepla. Opatření má přispět k redukci záporných cen.

Modernizace přenosové soustavy

Zavádění obnovitelných zdrojů se neobejde bez modernizace přenosové a distribuční soustavy. Ta byla dlouhé desítky let zvyklá na tok elektřiny pouze od dodavatele k odběrateli, tedy z elektrárny do domovů, firem a kanceláří. S rozvojem OZE však dochází k decentralizaci výroby a elektřina musí být schopna plynout i od spotřebitelů, kteří zároveň mohou sloužit jako výrobci elektřiny.

Čtěte také: VŠCHT a obnovitelné zdroje

Český správce přenosové sítě ČEPS ve své poslední MAF analýze z roku 2024 uvádí, že „objem investic souvisejících s integrací OZE může narůst až na vyšší desítky miliard Kč pro nadcházejících 10 let“.

Řešení pro stabilizaci sítě

Prioritní je vyvrátit mýtus, že za blackout může fotovoltaika. Pravdou je, že tok elektřiny ze zahraničí, často právě z obnovitelných zdrojů, ovlivňuje rovnováhu sítě. Právě chybějící regulační výkon je slabinou energetické sítě v ČR. Naopak, fotovoltaické elektrárny mají v české energetice své pevné místo. Decentralizovaná výroba - menší zdroje rozložené po celé republice.

Velmi zjednodušeně řečeno, v elektrizační soustavě musí být vždy právě tolik elektřiny, kolik se jí v daný okamžik potřebuje. Tohoto stavu bylo poměrně snadné dosáhnout v době, kdy elektřinu do sítě dodávalo relativně málo zdrojů se stabilní výrobou a dobře predikovatelný byl i odběr probíhající podle typizovaných diagramů dodávky (TDD) vázaných na jednotlivé distribuční sazby.

Tradičními poskytovateli služeb SVR jsou uhelné nebo vodní elektrárny. Uhelky však budou postupně ukončovat činnost, oblastí pro budování dalších hydroelektrár není mnoho a výstavba paroplynek chce čas. Stabilita sítě ale musí být zajištěna kontinuálně, je proto třeba hledat další možnosti.

Optimální pro zapojení do SVR jsou subjekty se schopností rychle ovlivňovat svou spotřebu. To jsou například teplárny a kogenerační jednotky, chladírny a mrazírny, čerpadla, elektrokotle a další zařízení typu mlýnů či třídiček s vyrovnávacími zásobníky. Aby stabilita sítě zůstala zachována i v současných měnících se podmínkách, potřebuje ČEPS subjektů zapojených do SVR velké množství. Aktuálně jich je kolem tisícovky a pořád přibývají.

Hybridní systémy a predikce oblačnosti

Problém je, že sluneční osvit není stálý a pro zajištění stabilní dodávky energie je třeba FV panely doplnit dalšími systémy schopnými generovat energii i ve chvílích, kdy je slunce například schované za mraky, a sluneční energie tak není dostupná. Právě proto jsou trendem dnešní doby hybridní systémy kombinující solární energii s energií z baterií a/nebo z diesel motorgenerátorů.

Systém tvoří kamera s rybím okem a průmyslový počítač. Kamera trvale monitoruje oblohu, sleduje velikost a pohyb mraků a zároveň intenzitu slunečního záření. Počítač pak získané údaje zpracovává k předpovědi oblačnosti a očekávaného osvitu, a tím pádem výkonu FV elektrárny v dané oblasti. Data z lokálního počítače jsou následně zpracována v řídicím systému ComAp (InteliSys NTC Hybrid), kde slouží pro výpočet výše zmiňované dynamické točivé zálohy.

„Čím nižší točivá záloha na motorgenerátorech, tím větší úspora paliva, snížení emisí a zároveň snížení provozních nákladů,“ vysvětluje Petra Píclová, vedoucí divize Obnovitelné zdroje firmy ComAp. Průběžná aktualizace předpovídaných hodnot zvyšuje přesnost a spolehlivost předpovědi, která tak řídicímu systému umožňuje optimalizovat provoz hybridní mikrosítě a zvýšit její účinnost.

tags: #nestabilita #obnovitelných #zdrojů #energie

Oblíbené příspěvky:

• Zábavná recyklace pro děti
• Pokojové rostliny a příroda
• Průvodce výběrem nerezového koše
• Nakládání s odpady v Chomutově
• Kamna KOZA K6 ECO a K9 ECO: Ekologická volba