Integracija varijabilnih obnovljivih izvora u sektoru električne energije

24. January 2020. / Region energetika

II deo

Da bi se povećala proizvodnja varijabilnih OIE na više od 20%, zadržavajući CEEP ispod 5%, moraju biti sprovedene mere planiranja: 1) integracija sektora električne energije i grejanja / hlađenja; 2) pametno punjenje i vehicle-to-grid; i 3) power-to-X tehnologije. One su povezane sa ranije pomenutom integracijom energetskog sektora, zajedno sa tehnologijama reakcije na potražnju i različitim vrstama skladištenja.

Počećemo sa prvim – integracijom električne energije sa sektorom grejanja i hlađenja. To je relativno jednostavno postići s obzirom da većina potrebne infrastrukture već postoji. Većina evropskih zemalja već je uvela daljinsko grejanje. Ovi sistemi proizvode toplotnu energiju na centralnoj lokaciji i distribuiraju je krajnjim kupcima koristeći termalnu mrežu, koja obično pokriva okrug, za pružanje usluga grejanja.

Sada se postavlja pitanje: kako povezati sektor grejanja i električne energije? Odgovor je jednostavan: upotrebom takozvanih power-to-heat tehnologija, poput električnih grejača ili toplotnih pumpi, koji koriste električnu energiju za proizvodnju toplotne energije. Oni imaju visoku efikasnost (preko 90%, a toplotne pumpe mogu da dosegnu čak više od 500%) i veliku brzinu rampiranja. To ih u kombinaciji sa termičkim skladištenjem čini savršenim za transformaciju viška električne energije u toplotnu energiju, omogućavajući skladištenje i kasnije korišćenje za daljinsko grejanje.

Ako postoji prevelika proizvodnja varijabilnih OIE, power-to-heat tehnologije mogu se lako pokrenuti i preuzeti višak električne energije. Proizvedena električna energija može se direktno koristiti za pokrivanje toplotnih potreba ili može biti skladištena za upotrebu kasnije tokom dana.

Električna vozila polako ali sigurno prodiru na tržište i očekuje se da će imati veliku ulogu u budućim energetskim sistemima. Postoje dva razloga za to: oni predstavljaju dodatno skladište električne energije, koje bi moglo poslužiti za balansiranje elektroenergetskog sistema i obično su parkirani oko 70% vremena u toku dana. Postoje dva moguća načina na koje bi se to moglo iskoristit.

Prvi se naziva pametno punjenje. Zamislite budući energetski sistem u kome preovladavaju električni automobili koji su istovremeno priključeni. To bi uzrokovalo ogromno vršno opterećenje koje ne bi bilo moguće pokriti. Međutim, ta vozila ne bi trebala da se puni istog trenutka. Sistem bi mogao biti organizovan tako da punjenje vozila prati višak električne energije koja dolazi iz varijablih OIE. To znači da se punjenje ne vrši na zahtev, već se optimizuje na nivou sistema.

Drugi korak integracija elektroenergetskog i transportnog sektora je takozvani koncept vehicle-to-grid (V2G). Slično pametnom punjenju, i u sistemu V2G baterije takođe služe kao skladište za eletroenergetski sektor tokom perioda sa viškom električne energije. Međutim, ovaj put energija može teći u oba smera, tj. električna energija iz automobilskih baterija može napajati mrežu, na taj način pomažući održavanju stabilnosti mreže.

Treća mera energetskog sistema o kojoj će ovde biti reči, naziva se power-to-X, gde X obično označava sintetički gas, vodonik ili neki drugi sličan proizvod. Ove tehnologije su relativno skupe i imaju malu efikasnost. U osnovi, power-to-X uključuje procese, poput elektrolize, gde se električna energija koristi za stvaranje goriva. One lako mogu iskoristiti višak električne energije i dugoročno skladištiti proizvedeni gas, što trenutno predstavlja najveći izazov u razvoju klasičnih baterija. Pored toga, ovo sugeriše i integraciju elektroenergetskog i gasnog sektora. Sintetički gas se može lako ubrizgati u gasnu infrastrukturu i dalje koristi u raznim sektorima, kao što su grejanje, transport ili čak proizvodnja električne energije.

Ovaj treći metod se obično ne preporučuje, jer uključuje dodatnu nisko efikasnu transformaciju. Važno je napomenuti da gorivo proizvedeno u tim procesima treba tretirati samo kao skladište, a ne kao resurs.

Postoji razlog zašto su ove tri mere navedene ovim redosledom. Integracija elektroenergetskog i termo sektora je najjeftinija za implementaciju jer uključuje već postojeće tehnologije i infrastrukturu. Međutim, upotrebom samo ovog pristupa, oko 40% varijabilnih OIE moglo bi se uspešno integrisati.

Sledeći korak je integracija transportnog sektora, što zahteva više vremena za punu implementaciju. Iako je ova mera relativno skuplja od prve, ukupni troškovi biće raspodeljeni između građana i operatora mreže. Dodavanjem ove integracije sektora, uz prvu meru, udeo varijabilnih OIE mogao bi se efikasno povećati na oko 70%.

Da bi se dostiglo 100% udela OIE, potreban je poslednji korak, koji je ujedno i najskuplji: tehnologije power-to-X. Integrisanje varijabilnih obnovljivih izvora energije promeniće paradigmu planiranja energetskog sistema. Prethodnih godina sistem napajanja je optimizovan kako bi se strogo pratila potražnja korišćenjem baznih kapaciteta, zajedno sa tehnologijama brzog odziva za pokrivanje vršnih opterećenja. U budućim sistemima takav koncept neće moći da funkcioniše jer će tehnologije varijabilnih OIE uticati na proizvodnju baznog opterećenja. Da bi se povećao udeo varijabilnih OIE, moraće da se promeni način razmišljanja, gde ponuda ne sledi potražnju, već obrnuto: potražnja će morati da se premesti kako bi pratila promenljivu ponudu.

U ovom tekstu smo prikazali moguće integracije sektora koje se mogu efikasno nositi sa promenljivom proizvodnjom električne energije korišćenjem tehnologija brzog odgovora na potražnju i različitim vrstama skladištenja. Iako sve ove tehnologije postoje, neke od njih još uvek treba razviti kako bi se dostigla puna tržišna spremnost.

Skinite kao PDF :

Download PDF