Cyfryzacja sieci dystrybucyjnych to więcej OZE i niższe ceny

Cyfryzacja sieci dystrybucyjnych to więcej OZE i niższe ceny

Fala podwyżek cen energii skłania do poszukiwania środków zapobiegawczych. Przyczyny wzrostów są dość dobrze znane i opisane. Wśród recept wymienia się przyłączanie do sieci kolejnych OZE o niskich kosztach zmiennych. Jedną z przeszkód są jednak ograniczenia sieciowe, które może ograniczyć szeroko pojęta cyfryzacja sieci, zwłaszcza dystrybucyjnych.

Czynniki wzrostu

Dotychczas głównym czynnikiem wzrost cen energii był rosnący koszt polityki klimatycznej - drożejące uprawnienia do emisji CO2. We wrześniu 2021 r. po raz pierwszy przekroczyły 60 € za tonę. W przypadku energetyki tak zależnej od węgla, jak w Polsce, koszty emisji niemal bezpośrednio przekładają się na ceny energii elektrycznej.

Szybkie zwiększenie udziału OZE w produkcji energii elektrycznej mogłoby prowadzić do powstrzymania wzrostów cen, ale tylko wtedy, gdyby energia z OZE rzeczywiście zaspokajała potrzeby konsumentów. Jednak zmienny charakter źródeł odnawialnych sprawia, że ich produkcja nie zawsze zbiega się z popytem, wymagane jest więc albo magazynowanie, albo bilansowanie z innego źródła.

OZE pomagają, ale nie zawsze

Energia produkowana przez OZE wpływa na obniżenie cen tylko w tych okresach kiedy jest produkowana i jednocześnie konsumowana lub co najmniej magazynowana. Wzrost cen wynikający zarówno ze wzrostu cen gazu ziemnego używanego do bilansowania, jak i emisji najbardziej obciążających wytwarzanie na bazie węgla w celu zapewnienia ciągłości dostaw, pokazuje jak ważne staje się doprowadzenie do jak największego wykorzystania OZE.

O ile magazynowanie nadal jest w początkowych etapach rozwoju, to do bilansowania używane są przede wszystkim źródła gazowe. Wzrost cen energii spowodowany jest więc także przez skok cen gazu, podbijanych w Europie przez rynkowe manipulacje Rosji.

W takiej sytuacji można albo stawiać na mało prawdopodobne odwrócenie trendu ekspansji OZE, albo szukać metod lepszego zagospodarowania potencjału źródeł odnawialnych.

Bariery dla źródeł odnawialnych

Przyłączanie kolejnych źródeł nie rozwiązuje jednak problemu. Podwyżki w Polsce mamy, chociaż w ostatnich latach przyrost mocy instalacji fotowoltaicznych w Polsce był przecież imponujący. Fotowoltaika urosła z niecałych 100 MW w 2016 roku do ok. 5,5 GW w połowie roku bieżącego. Znacznie wyprzedza to założenia Polityki Energetycznej Polski, zgodnie z którą 5 GW miało być osiągnięte dopiero ok. 2030. Obok fotowoltaiki wzrosła również moc turbin wiatrowych i przekracza już 7 GW, choć tutaj przyrost wyraźnie jest hamowany przez ustawę odległościową z regułą 10H.

Poważną barierę dla powstawania nowych źródeł stanowią już teraz sieci dystrybucyjne i przesyłowa. Projektowane niegdyś pod rozprowadzenie energii z nielicznych, centralnie sterowanych źródeł, mimo modernizacji nie do końca sobie radzi z rosnącą skalą generacji rozproszonej. Coraz większym i pilniejszym wyzwaniem staje się więc budowa sieci inteligentnej, smart grid, w której lepiej da się zarządzać przepływami energii w wielu kierunkach. Co więcej, im niższe napięcia, tym przebudowa wydaje się być trudniejsza i bardziej kosztowna.

Zasadniczego znaczenia zaczyna nabierać takie skonfigurowanie sieci, które lokuje magazyny blisko prosumentów, a dodatkowo umożliwia agregację w celu efektywniejszego wykorzystania, i źródeł i magazynów.

Zarządzanie na razie skuteczniejsze od magazynów

Wstępny etap rozwoju magazynów energii skłania do poszukiwania możliwości zarządzania popytem tak, by wymagające energii elektrycznej zadania, które nie muszą być realizowane w ściśle określonym momencie lub sytuacji, dopasowywać do okresów zwiększonej produkcji OZE.

Dotąd, do zarządzania popytem szukano dużych energochłonnych urządzeń o określonych cechach. Ich zasób szybko się jednak wyczerpał, stąd uwaga zwróciła się ku łączności. Odpowiednia łączność i transmisja danych powala bowiem sterować mniejszymi odbiornikami energii, jak przepompownie ścieków, niektóre procesy wytwórcze, czy wręcz domowe urządzenia.

Znajdująca się dopiero we wstępnej fazie rozwoju elektryfikacja obszarów korzystających dotychczas z innych źródeł, jak ogrzewnictwo, transport, także daje perspektywę wykorzystywania nadwyżek energii elektrycznej, i korzystania z energii, zgromadzonej w innej formie kiedy indziej.

W Polsce wobec funkcjonującego na dużą skalę podziału na energię elektryczną, paliwa gazowe i paliwa płynne wydaje się, że warto rozważyć pewne zmiany w sposobie zarządzania przepływów energii między tymi źródłami.

Komunikacja w sieci to więcej źródeł

Najprościej będzie zacząć przełamywać bariery na najniższych poziomach systemu, w sieciach Operatorów Systemu Dystrybucyjnego w społecznościach energetycznych czyli w spółdzielniach i klastrach energii. Podmioty te jednak muszą zostać wyposażone w narzędzia opomiarowania, w dostęp do usług wyspecjalizowanego systemu transmisji danych, wspomagania zarządzaniem i w urządzenia wykonawcze – np. rozłączniki na poziom niskich i średnich napięć. Trzeba tu podkreślić konieczność delegowania niektórych uprawnień posiadanych obecnie przez OSD na rzecz bardziej elastycznych i skoncentrowanych na kreatywnym rozwiązywaniu swoich problemów społecznościach energetycznych.

Transformacja systemu energetycznego z modelu scentralizowanego na bardziej rozproszone źródła energii, którą właśnie obserwujemy w Polsce, wymaga usług niezawodnej sieci transmisji danych dostępnej w dowolnym miejscu systemu energetycznego. Sieć taka powinna być zabezpieczona przed nieuprawnioną ingerencją, musi funkcjonować niezawodnie, także mimo awarii sprzętu i nawet w sytuacji klęsk żywiołowych. Powinna być też tak skonstruowana, żeby zapewnić możliwość obsługi bardzo dużej liczby terminali z wystarczająco małym opóźnieniem, by reakcja systemu nastąpiła szybciej zanim zaburzenie doprowadzi do przerwania dostaw energii.

Koncepcja systemu łączności i wymiany danych

Należy tu przypomnieć, że w 2018 roku przewidując potrzebę komunikacji radiowej w ramach inteligentnych sieci energetycznych Ustawą uchwaloną przez Sejm przeznaczono dla sektora energii pasmo 450 MHz, a 8 sierpnia tego samego roku Prezes Urzędu Komunikacji Elektronicznej wydał rezerwację dla tej częstotliwości spółce z grupy PGE.

Choć w niewielu krajach EU energetyka uzyskała takie ułatwienia jak dostęp do własnego pasma częstotliwości i publiczne środki wsparcia na inwestycje, to wydaje się, że w niektórych kręgach energetyków w Polsce przeważa nastawienie zachowawcze, co może poskutkować wysokimi kosztami. Skoro nie planuje się i nie montuje urządzeń pomiarowych i wykonawczych, ponieważ nie ma jak ich skomunikować, to należy zacząć od sieci.

Bazując na doświadczeniach telekomów, budujących sieci komórkowe można oszacować, że Przykład telekomów, budujących sieci komórkowe pokazuje, że przy wykwalifikowanym zespole, dobrej organizacji i zdecydowanych działaniach odpowiednią dla energetyki sieć można zbudować w rok, usuwając tym samym główną barierę dla rozwoju inteligentnej sieci energetycznej i pozwalając na utrzymanie wysokiego tempa rozwoju instalacji OZE.

Choć smart grid jest ogromnie ważny dla zniesienia barier ograniczających prosumentów, to wprowadzenie sieci inteligentnych zmieni też radykalnie możliwości przyłączania większych instalacji OZE.

Im szybciej zmodernizujemy w Polsce infrastrukturę energetyczną tym mniejszym kosztem awansujemy do wyższej niskoemisyjnej ligi w Europie. Zielona transformacja może w Polsce zachować szybkie tempo, ale też i może ograniczyć naszą podatność na manipulacje cenami i dostawami gazu ziemnego.

Zielone technologie rozwijają

Technologie dostarcza

Zobacz także...

Komentarze

Patronat honorowy

Partnerzy portalu

PGE PSE