fbpx
„Elektrownie węglowe nie są nam potrzebne”

„Elektrownie węglowe nie są nam potrzebne”

Odejście od paliw kopalnych jest możliwe lecz w jak krótkim czasie? Spotyka się głosy, że powinno to nastąpić natychmiast. Trudno się nie zgodzić, że zamknięcie elektrowni węglowych i kopalni jest z punktu formalnego prostym zabiegiem. Jak jednak wygląda sytuacja z perspektywy Operatora Systemu Elektroenergetycznego? Nie jest to już tak oczywiste, jak niektórzy uważają. Wydaje się jednak, że rozważania powinny być prowadzone przede wszystkim w celu zapewnienia bezpieczeństwa elektroenergetycznego w kraju.

Energia zapotrzebowana a energia produkowana

Energia elektryczna stanowi obecnie podstawę egzystencji ludzi. Oczekuje się zatem jej ciągłej dostępności. Najbardziej istotną kwestią jest ta, że energii elektrycznej nie jesteśmy w stanie przechowywać w ilości zapewniającej pokrycie zapotrzebowania większej liczby punktów odbiorczych. Oczywiście pewne możliwości magazynowe istnieją jednak w większości przypadków pełnią one funkcję regulacyjną aniżeli zabezpieczającą ogólnie pojęte zapotrzebowanie na energię.

Oznacza to zatem, że energia zapotrzebowana musi być wyprodukowana niemal w tym samym momencie. W przypadku, gdy występuje nadmiar energii elektrycznej nad występującym w danej chwili zapotrzebowaniem, rośnie częstotliwość w systemie elektroenergetycznym. Podobnie, gdy w sieci występuje zapotrzebowanie na energię większe niż jej produkcja, częstotliwość maleje. Częstotliwość jest parametrem, który informuje o ilości cykli sinusoidy napięcia przemiennego. Jej znaczne odchylenia mogą doprowadzić do blackoutu tzn. wyłączenia całego systemu elektroenergetycznego na danym obszarze. Ważnym jest zatem utrzymywanie jej wartości pomiędzy dopuszczalnymi granicami. Właśnie w celu regulacji częstotliwości funkcjonowały dotychczas duże magazyny energii np. elektrownie szczytowo-pompowe. Obecnie trend ten ulega zmianie na skutek ogromnego zainteresowania źródłami odnawialnymi.

Charakterystyka źródeł odnawialnych

Charakter pracy źródeł odnawialnych przedstawialiśmy w na przełomie ostatnich kilku tygodni:

Fotowoltaika – dlaczego produkuje tak mało energii

Farma wiatrowa – jak wiatr zawieje

Biogazownia – energia z odpadów

Jak wiemy instalacje fotowoltaiczne oraz wiatrowe są tzw. źródłami niespokojnymi. Oznacza to, że nie ma możliwości regulacji ilości energii przez nie produkowanej. Jedynym ze źródeł oferujących możliwość stałej regulacji mocy jest elektrownia biogazowa.  Oznacza to, że ich praca jest nieregularna i obecnie trudna do przewidzenia w dłuższej perspektywie czasowej. Koniecznym jest zatem rezerwowanie dostępnej przez nie mocy innymi źródłami – w przypadku Polski większością źródłami węglowych, połączeniami transgranicznymi z innymi krajami oraz źródłami gazowymi. Dla przypomnienia poniżej przedstawiamy charakterystykę produkcji najpopularniejszych źródeł OZE.

Instalacja fotowoltaiczna

Farma wiatrowa

Biogazownia

Jak zatem funkcjonuje system elektroenergetyczny?

W systemie elektroenergetycznym wszystkie źródła i odbiory energii oddziałują na siebie. Obecnie pierwszeństwo we wprowadzeniu energii do sieci mają źródła odnawialne. Jednakże ich moc nie jest wystarczająca aby pokryć całkowite zapotrzebowanie na energię systemu elektroenergetycznego. W tym przypadku rolę regulacyjną pełnią elektrownie węglowe, gazowe czy wspomniane wyżej połączenia transgraniczne. Reagują one na zmiany zapotrzebowania i produkcji w systemie dostarczając do niego odpowiednią ilość energii. Wszelkie zmiany w produkcji energii przez źródła OZE kompensują źródła sterowalne. Sytuacja tą prezentuje poniższa grafika.

Zamknijmy duże elektrownie…

Nie zaprzeczamy, że będzie należało to zrobić. Musi być jednak na to plan i konsekwencja w jego realizacji. Jak wyjaśniono powyżej i w poprzednich artykułach, nie ma możliwości tego zrobić z równoczesnym zapewnieniem bezpieczeństwa elektroenergetycznego. Oparcie sektora wytwórczego na źródłach odnawialnych w postaci fotowoltaiki i elektrowniach wiatrowych oznaczałoby w tym momencie powrót do epoki XIX w. czyli czasów sprzed powszechnej elektryfikacji.

Alternatywą dla powyższego jest inwestycja w odnawialne źródła sterowalne (np. biogazownie rolnicze), odchodzenie od najbardziej emisyjnych źródeł (węglowych) oraz powszechny rozwój magazynowania energii.

Do sterowalnych OZE, czyli takich których moc możemy zwiększyć lub zmniejszyć w dowolnym momencie, podobnie jak elektrownie węglowe. Do tego typu źródeł możemy zaliczyć biogazownie oraz w pewnym stopniu elektrownie wodne. Polska posiada rozbudowany sektor rolniczy co stanowi podstawę do rozwoju sektora biogazowego. Potencjał ten wykorzystuje się jednak w bardzo niewielkim stopniu.

Źródła węglowe mogą zostać zastąpione źródłami gazowymi i w pewnym stopniu się to dzieje – za przykład niech służy nowy blok elektrowni Ostrołęka. Proces ten wiązać się będzie jednak z dużymi zmianami dla całego sektora wytwórczego i wydobywczego (wydobywanie węgla). Przy obecnym tempie zachodzących zmian wysoce prawdopodobnym jest, że etap wygaszania górnictwa nastąpi szybciej aniżeli w 2049 r. Uświadommy sobie tylko, jaki postęp rozwojowy nastąpił w sektorze źródeł fotowoltaicznych w przeciągu ostatnich 3 lat. 28 lat wobec tego wydaje się wiecznością a funkcjonowanie za taki czas kopalni węgla mało realne.

… budujmy magazyny energii

Elementem mającym odpowiadać za bezpieczeństwo elektroenergetyczne w przyszłości mają być magazyny energii. Te magazynowałyby energie produkowaną w odnawialnych źródłach energii i dostarczały do systemu w chwilach, gdy produkcja nie wystarczyłaby do pokrycia bieżącego zapotrzebowania na energię. Pełniłyby zatem również funkcje regulacyjne w systemie elektroenergetycznym.

Obecnie magazyn energii elektrycznej kojarzony jest głównie z bateriami chemicznymi tzn. akumulatorami. Należy jednak wiedzieć, że magazynem energii elektrycznej może być również wodór czy woda. Prace nad dwoma pierwszymi technologiami są obecnie prowadzone niemal na całym świecie.

Należy jednak wziąć pod uwagę, że magazyny energii są stosunkowo młodą technologią a prace nad nią dopiero nabierają tempa. Pomimo tego ich rozwój w niektórych rejonach świata np. w Australii jest na wysokim poziomie a moc zainstalowana pozwala realnie wpływać na system elektroenergetyczny tego Państwa. Jeszcze w 2019 roku w Australii zainstalowanych było 22 661 małych magazynów pozwalających zmagazynować ponad 1 GWh energii. Poza nimi funkcjonują duże magazyny o mocy i pojemności ponad 100 MW. W innych Państwach magazyny obecnie są albo dopiero wprowadzane i badane, albo ich moc jest znikoma w bilansie energetycznym.

Oznacza to zatem, że obecnie magazyny nie mogą przejąć roli elektrowni posiadających zdolności regulacyjne. Wynika to głównie z dostępności odpowiedniemu mocy i pojemności. Musi upłynąć jeszcze kilka lat, aby systemy magazynowe mogły zacząć przejmować role regulacyjne i elementów decydujących o bezpieczeństwie elektroenergetycznym. Biorąc jednak pod uwagę prace wielu firm nad ich rozwojem, sytuacja taka zapewne nastąpi szybciej niż wspomniane wyżej 28 lat. Niebagatelny wpływ będzie miał na to również rozwój źródeł OZE – jeśli pozostanie na obecnym poziomie, rentowność dużych elektrowni systemowych może ulec znacznemu pogorszeniu co również bezpośrednio wpłynie na skrócenie okresu ich wygaszania.

Podsumowanie

Obecnie występujący dynamiczny rozwój źródeł odnawialnych będzie miał ogromny wpływ na okres wygaszania elektrowni węglowych. Potrzeby jest jednak do tego rozwój rozwiązań mogących zastąpić funkcje dużych elektrowni systemowych potrafiących dostarczać energię elektryczną w każdej godzinie doby. Rolę taką mogą pełnić magazyny energii, których rozwój choć z roku na rok mocno przyspiesza, nadal jest zbyt wolny, aby móc odegrać duży wpływ na system elektroenergetyczny. Nie jest więc możliwe zamknięcie wszystkich elektrowni węglowych – przynajmniej w przeciągu kilku najbliższych lat. Wygaszanie ich pracy powinno raczej następować stopniowo, wraz z rozwojem innych źródeł i magazynów energii. Warto mieć tego świadomość w czasach, w których co chwila jesteśmy atakowani informacjami o planach i propozycjach zmian w sektorze energetyki.

Zostaw komentarz

16 − 1 =

error: Content is protected !!