Views
1 year ago

Energiewende - niemiecki projekt transformacji energetycznej

„Przecież wobec tak

„Przecież wobec tak dużego udziału energii elektrycznej z wiatru i słońca nie jest chyba możliwe zapewnienie bezpiecznego zaopatrzenia energetycznego?“ Bezpieczeństwo energetyczne Niemcy mogą być pewni, że także w przyszłości będą niezawodnie zaopatrywani w energie elektryczną. Zaopatrzenie energetyczne w Niemczech zaliczane jest do najlepszych na świecie. W ciągu 8.760 godzin rocznie przerwy w dostawie energii elektrycznej występują średnio tylko przez dwanaście minut. Wartość ta poprawiła się wręcz w ubiegłych latach, mimo rosnącego udziału energii elektrycznej pozyskiwanej z wiatru i słońca. Awarie dostaw energii elektrycznej rzadko wynikają z wahań jej wytwarzania. Najczęściej są powodowane czynnikami zewnętrznymi lub błędami ludzkimi. Taka była tez przyczyna ostatniego większego blackoutu w części Niemiec w dniu 4 listopada 2006 r. Przyczyną przerwy w dostawie energii, trwającej kilka godzin, było celowe wyłączenie jednej z linii. Doprowadziło to do przeciążenia pozostałych układów zasilania i do reakcji łańcuchowej w europejskiej sieci elektrycznej. Po tym zdarzeniu mechanizmy zabezpieczające w Niemczech i w europejskich krajach sąsiedzkich zostały dodatkowo udoskonalone. W celu unikania powstawania wąskich gardeł Niemcy utworzyły na przykład stałą rezerwę dodatkowych elektrowni, które pełnią szczególnie ważną rolę w miesiącach zimowych. O tej porze roku zużycie jest wyjątkowo wysokie, a niemieckie farmy wiatrowe produkują najwięcej prądu. Gdyby sieci energetyczne zostały zbyt mocno obciążone znacznym przepływem energii z północy, na południu musiałyby rozpocząć pracę rezerwowe elektrownie. Już obecnie niemieckie OZE godzinami zapewniają ponad 60 procent zaopatrzenia w energię elektryczną. Te wartości będą nadal rosły w nadchodzących latach, a różne rodzaje OZE będą się wzajemnie uzupełniać. Próby na modelach wykazały, że można łączyć produkcję energii z poszczególnych instalacji, a dostawy z powstającego w ten sposób systemu są dużo bardziej niezawodne. W okresach tzw. Dunkelflaute, tj. jednoczesnego braku wiatru i światła słonecznego, zasilanie zapewniają elastycznie działające elektrownie konwencjonalne. Przede wszystkim można wykorzystywać do tych celów elektrownie gazowe, ale szybką dostawę prądu zapewniają też elektrownie szczytowo-pompowe i elektrownie na biomasę. W perspektywie dostawy w takich okresach mają przejmować także magazyny energii. Także sami konsumenci energii mają ważną rolę do spełnienia. Mogą być motywowani do tego, by zużywali energie elektryczną raczej w okresach, gdy jest jej dużo, np. w okresach, gdy wieją silne wiatry. Duzi odbiorcy energii, jak np. fabryki czy chłodnie mogą w ten sposób mogą odczuwalnie odciążyć cały system. Zorganizowanie w ten sposób na nowo całego rynku energii elektrycznej stanowi wielkie zadanie. Ważną cechą staje się elastyczność. Wszyscy uczestnicy rynku energii elektrycznej musza możliwie dobrze reagować na wahania produkcji energii elektrycznej z wiatru i słońca. Jednocześnie potrzebna jest konkurencja między różnymi opcjami stabilizującymi zaopatrzenie, aby zachować niski poziom kosztów wynikowych. Nie ostatnim czynnikiem zwiększającym również w Niemczech stabilność i elastyczność zaopatrzenia, jest integracja rozdzielonych dotychczas, regionalnych rynków energii elektrycznej w Europie i rozbudowa sieci transgranicznych.

Energia na zapas Magazyny energii Przewiduje się, że w 2050 r. 80 procent energii elektrycznej będzie wytwarzane z OZE, w większości z instalacji wiatrowych i fotowoltaicznych. Jeżeli w Niemczech nagle zabraknie wtedy słońca ani nie będzie wiał wiatr, potrzebny będzie taki system zasilania w energię elektryczną, który szybko i elastycznie dostosuje się do takich sytuacji. Pewną możliwość zapewniają magazyny energii. W okresach, kiedy słońca i wiatru jest pod dostatkiem, można w nich gromadzić energię elektryczną. Z kolei odpowiednio w czasie bezwietrznym, gdy jest ciemno lub niebo jest zachmurzone mogą ją z kolei oddawać. Istnieją liczne rozwiązania umożliwiające magazynowanie energii: magazyny krótkoterminowe, takie jak akumulatory, kondensatory lub koła zamachowe, które mogą odbierać lub oddawać energię elektryczną kilkakrotnie w ciągu doby, jednak dysponują jedynie ograniczoną pojemnością. Aby magazynować prąd elektryczny przez dłuższe okresy, wykorzystuje się w Niemczech w szczególności elektrownie szczytowo-pompowe. W tej chwili do niemieckiej sieci energetycznej jest przyłączonych około dziewięciu GW mocy z elektrowni szczytowopompowych, część z nich to obiekty znajdujące się w Luksemburgu i w Austrii. Tym samym Niemcy dysponują największymi zdolnościami magazynowania w Unii Europejskiej, mogą je jednak rozbudowywać tylko w ograniczonym zakresie. Dlatego prowadzona jest intensywna współpraca z krajami, dysponującymi znaczniejszymi zdolnościami magazynowymi, przede wszystkim z Austrią, Szwajcarią i Norwegią. Kolejną alternatywą, umożliwiającą magazynowanie większych ilości energii przez dłuższy czas, są magazyny ciśnieniowe. Nadwyżki energii wykorzystuje się do tłoczenia powietrza do podziemnych magazynów, np. w jaskiniach salin. W razie potrzeby sprężone powietrze napędza następnie generator, zamieniając energię ponownie w prąd elektryczny. Nową koncepcję długoterminowego magazynowania energii proponuje rozwiązanie powerto-gas. W tym wypadku energię elektryczną z OZE w procesie elektrolizy przekształca się w wodór lub syntetyczny gaz ziemny. Zalety: wodór lub gaz ziemny można magazynować, zużywać bezpośrednio lub zasilać sieci gazu ziemnego. Gazy można łatwo transportować i wykorzystywać elastycznie. W razie potrzeby mogą zostać ponownie przekształcone w energię elektryczną i ciepło w elektrowni, a odbiorcy końcowi mogą korzystać z nich gotując, ogrzewając lub używając jako paliwa napędzającego pojazd. Większość magazynów energii jest jednak jeszcze bardzo droga. Rząd niemiecki promuje więc badania i rozwój i w 2011 r. powołał do życia inicjatywę wspierającą „Magazyn“. Ponadto od roku 2013 rząd wspiera małe, zdecentralizowane magazyny łączone z instalacjami fotowoltaicznymi. Nowym polem zastosowań dla baterii jest szybka kompensacja w sytuacjach nieznacznej nierównowagi w sieci elektrycznej. Wprowadzenie na rynek takich układów akumulatorowych powinno stymulować badania i innowacje, a także ograniczać koszty. Według szacunków ekspertów zapotrzebowanie na nowe magazyny jest na razie ograniczone. Atrakcyjnych kosztów systemów, niezależnie od technologii magazynowania i przy bardzo wysokim udziale energii odnawialnych, można spodziewać się dopiero długofalowo. Doraźnie i w średniej perspektywie bardziej opłaca się zastosowanie innych środków, na przykład rozbudowa sieci albo celowe sterowanie wytwarzaniem i zużyciem w celu efektywniejszego wykorzystania energii.