Transformacja systemu energetycznego – nowe rozwiązania technologiczne
Obecnie zainstalowane moce alternatywnych źródeł energii stanowią zaledwie początek drogi ku pełnej dekarbonizacji. Niestety z roku na rok inwestorzy otrzymują coraz więcej odmów ze strony operatorów systemów przesyłowych i dystrybucyjnych na podłączenie nowych instalacji. To poważna przeszkoda dla realizacji celów polityki energetycznej. W najnowszym artykule opublikowanym na łamach magazynu Energy Conversion and Management, którego współautorem jest dr Bogdan Bochenek z IMGW-PIB, przedstawiono wyniki badań nad możliwościami łączenia instalacji fotowoltaicznych z elektrowniami wodnymi. Analizowane rozwiązanie stanowi jedno z najnowszych propozycji zwiększania mocy zainstalowanych w OZE.
W ostatnich miesiącach byliśmy świadkami przyłączania do systemu energetycznego pierwszych farm wiatrowo-słonecznych korzystających z koncepcji „cable pooling”, gdzie do istniejącego źródła energii przyłącza się kolejne. W efekcie korzystają one ze wspólnego przyłącza do sieci elektroenergetycznej pod warunkiem, że eksport energii do sieci utrzyma pierwotne parametry mocowe. W artykule Solar-hydro cable pooling – Utilizing the untapped potential of existing grid infrastructure zbadano czasowe i przestrzenne uwarunkowania łączenia instalacji fotowoltaicznych z potencjalnymi elektrowniami wodnymi. Jako lokalizacje hipotetycznych elektrowni wodnych wybrano stacje wodowskazowe IMGW-PIB (236 stacji), dla których dysponowano godzinowymi pomiarami przepływów z lat 2008-2022. Dzięki takiemu zabiegowi uchwycono ogólną charakterystykę hydrologiczną rzek w Polsce z punktu widzenia czasowej zmienności generacji energii z elektrowni wodnych. Do każdej elektrowni wodnej podłączono następnie elektrownię fotowoltaiczną. Przyjęto, iż moc przyłącza energetycznego pozostaje bez zmian, a moc instalacji fotowoltaicznej równa jest mocy elektrowni wodnej.
Z przeprowadzonych symulacji wynika, że hipotetyczne systemy hybrydowe dysponowałyby łączną mocą 2 GW (tj. 1,2 GW w elektrowniach wodnych i 0,8 GW w fotowoltaice), dla których ograniczenie fotowoltaiki wynosiłoby 5 proc. Zmienność wieloletnia pokazuje, że ograniczenia produkcji z instalacji PV mogą wahać się od 2 do 12 proc. w zależności od roku hydrologicznego. Badanie wskazuje na możliwość uwolnienia w systemie energetycznym dodatkowych zdolności przyłączeniowych na potrzeby instalacji fotowoltaicznych, opierając się na istniejących przyłączach dla małych elektrowni wodnych.
Prezentowane wyniki mają charakter teoretyczny. Ze względu na różne ograniczenia i specyfikę terenu nie każda lokalizacja stacji wodowskazowej ma potencjał do budowy elektrowni wodnej przepływowej (RoR, ang. run-of-river power plant) i montażu modułów fotowoltaicznych. Jednakże analiza potwierdziła, że prawie każdą elektrownię wodną typu RoR można połączyć z systemem fotowoltaicznym, aby zwiększyć wykorzystanie istniejącego przyłącza do sieci.
Najważniejsze wnioski:
• Średnie ograniczenie produkcji PV (ang. curtailment) wyniosło około 10,7 proc. przy stosunku mocy energii słonecznej do mocy energii wodnej wynoszącej 1:1.
• Ograniczenia produkcji PV zwykle wynoszą poniżej 5 proc. dla współczynnika wydajności energii słonecznej i wodnej na poziomie 58-120 proc.
• Dzienny przepływ może zaniżać szacowane ograniczenia o prawie 7 proc.
• Wieloletnia zmienność przepływu powoduje ograniczenie w produkcji energii słonecznej w zakresie od 2 do 12 proc.
• Połączenie alternatywnych źródeł energii (wody i słońca) dwukrotnie zmniejsza częstotliwość susz niebezpiecznych dla systemów energetycznych.
Szczegóły: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0196890424002486
Transformacja systemu energetycznego – nowe rozwiązania technologiczne.
