W 2023 roku energia wiatrowa i słoneczna stanowiła 27% produkcji energii w UE, a do 2030 roku jej udział ma wzrosnąć do 66%. Wzrost źródeł odnawialnych (OZE) niesie ze sobą wyzwania, takie jak ograniczanie nadwyżek generacji energii. W Polsce Operator Systemu Przesyłowego (PSE) w kwietniu br. roku był zmuszony zredukować produkcję z fotowoltaiki i farm wiatrowych, aby utrzymać stabilność systemu. Latem takie przypadki mogą się nasilić. Produkcja zielonej energii rośnie, a wraz z nią problem jej niewykorzystywania.
Odpowiedź na wyzwania
Integracja OZE z siecią elektroenergetyczną stanowi poważne wyzwanie. Najpoważniejszym problemem jest brak odpowiedniej elastyczności systemu energetycznego.
Zwiększenie udziału energii wiatrowej i słonecznej powoduje zmienność produkcji, co komplikuje zarządzanie siecią i wpływa na stabilność dostaw. Kluczowym problemem staje się zatem konieczność ograniczania nadwyżek energii odnawialnej i potencjalnych strat związanych z jej niewykorzystaniem (ang. curtailment) – tłumaczy Wiktor Kabatc, ekspert z PSI Polska.
W Polsce, już kwietniu br. roku, doświadczyliśmy jego skutków. PSE musiały zredukować produkcję energii z fotowoltaiki i farm wiatrowych, aby utrzymać stabilność krajowego systemu elektroenergetycznego. Planowano ograniczenie pracy elektrowni fotowoltaicznych do 2 GW, jednak rzeczywista redukcja wyniosła w szczytowym momencie ponad 2,5 GW. Podobne ograniczenia dotknęły farmy wiatrowe, gdzie rzeczywista redukcja wyniosła 1,87 GW w godzinie szczytu, znacznie przekraczając pierwotne prognozy.
Energia na czarną godzinę
Odpowiedzią na te wyzwania jest instalacja magazynów energii. W 2023 roku zainstalowana moc magazynowania energii w Unii Europejskiej, głównie w postaci baterii, podwoiła się do 16 GW. Prognozy na 2030 rok przewidują sześciokrotny wzrost tej mocy do 102 GW.
Szybki rozwój magazynowania energii jest ważny dla produkcji z OZE, jednak kluczowe jest zarządzanie zmiennością i niestabilnością. Tylko to pozwoli efektywnie zarządzać produkcją – zauważa Wiktor Kabatc.
Jednym z rozwiązań zarządzania zmiennością i niestabilnością jest rozwój inteligentnych sieci energetycznych, tzw. smart grids. Zaawansowane systemy IT, jak np. PSIngo (ang. Intelligent Grid Operator), pozwalają na efektywniejsze zarządzanie dostawami energii, integrując różne źródła energii odnawialnej i magazyny energii.
Smart grids umożliwiają dynamiczne reagowanie na zmiany w produkcji i zużyciu energii, minimalizując ryzyko przeciążeń i niedoborów – opisuje ekspert z PSI Polska.
Dzięki zastosowaniu technologii informacyjno-komunikacyjnych smart grids mogą monitorować i optymalizować przepływ energii w czasie rzeczywistym, co jest kluczowe dla stabilności sieci i maksymalnego wykorzystania odnawialnych źródeł energii.
Popyt na tanią energię
W kontekście modernizacji systemów energetycznych Europy coraz częściej mówi się też o elastyczności po stronie popytu (ang. Demand-Side Flexibility, DSF). To mechanizm, który umożliwia konsumentom, takim jak gospodarstwa domowe i przedsiębiorstwa, dostosowywanie swojego zużycia energii w odpowiedzi na zmieniające się ceny oraz warunki produkcji energii. Dzięki DSF konsumenci mogą zwiększać lub redukować swoje zapotrzebowanie na energię, reagując na sygnały rynkowe. Na przykład mogą korzystać z większej ilości energii, gdy jej produkcja jest wysoka, a ceny są niskie, oraz oszczędzać, gdy produkcja spada, a ceny rosną.
Rozwój DSF jest ściśle związany z inteligentnymi sieciami, które umożliwiają dynamiczne dostosowywanie zużycia energii do aktualnych warunków. Z raportu Smart Energy Europe (SmartEn) dowiadujemy się, że dzięki technologii smart grid, DSF może do 2030 roku dostarczyć aż 160 GW elastyczności „w górę” oraz 130 GW „w dół” w Unii Europejskiej. To czterokrotnie więcej niż przewidywano wcześniej. Elastyczność „w górę” oznacza zdolność systemu energetycznego do zwiększenia zapotrzebowania na energię, gdy produkcja energii jest wysoka lub ceny są niskie. Elastyczność „w dół” odnosi się do zdolności systemu do zmniejszenia zapotrzebowania na energię, gdy produkcja energii jest niska lub ceny są wysokie.
OZE to system
Więcej energii odnawialnej w Unii Europejskiej to istotny krok w kierunku zrównoważonej przyszłości, wiążący się z wyzwaniami, które wymagają nowatorskich rozwiązań. Już teraz Europa mierzy się z problemami wynikającymi z nadprodukcji energii odnawialnej i koniecznością jej ograniczania, co wskazuje na potrzebę bardziej elastycznych i zaawansowanych systemów zarządzania energią. Inteligentne sieci energetyczne (smart grids) i rozwój magazynów energii są kluczowe dla efektywnego wykorzystania OZE, zapewniając stabilność sieci i minimalizując straty energii. Skuteczne przejście przez tę transformację wymaga współpracy wszystkich zainteresowanych stron – konsumentów, firm energetycznych oraz regulatorów.
Rozwój energii odnawialnej w Polsce i UE to nie tylko nowe panele i wiatraki, to zmiana podejścia do zarządzania energią, z naciskiem na elastyczność, co pozwoli na maksymalne wykorzystanie potencjału OZE – podsumowuje Wiktor Kabatc z PSI Polska.
