Strona główna » energia elektryczna » Nowy system energetyczny powstaje dziś

Nowy system energetyczny powstaje dziś

Archiwum

Rewolucja energetyczna wchodzi w końcu w docelowy etap. Znaczy jaki docelowy, padnie pytanie?

Otóż taki, w którym sieć energetyczna powoli zaczyna przybierać kształt, co do którego można podejrzewać, że będzie ostateczny.

Otóż ostateczny kształt, to taki, który ma najniższe możliwe koszty eksploatacji, co w dość bliskim przybliżeniu oznacza możliwie najmniej części ruchomych, a wśród nich jak najmniejsze temperatury i ciśnienia.

Co w największym skrócie oznacza dominację energetyki słonecznej, w miarę potrzeby uzupełnionej wiatrową oraz raczej składowanie tego prądu niż uzupełnianie energetyką cieplną.

Składowanie energii to bardzo obszerny temat, ale tylko krótko wymienię to, co ma sens w myśl kryterium niskich kosztów eksploatacji:

  1. składowanie za zaporami elektrowni wodnych. Wada: buduje się długo i są możliwe w bardzo ograniczonej liczbie miejsc;
  2. składowanie w postaci ciepła, zwłaszcza w systemach grzewczych, ale tu nie odzyskuje się elektryczności,
  3. Składowanie w bateriach, co, jeśli mówimy o skali sieciowej, jeszcze dwa lata temu wydawało się kompletną fikcją, a w zeszłym roku odległą przyszłością, z powodu horrendalnych kosztów zakupu ogniw. Cóż. Ten problem przechodzi do przeszłości.

W takim razie znów witamy w przyszłości.

Kauai Island Electric Cooperative, to jak sama nazwa wskazuje lokalny monopol na Kauai, czyli czwartej co do wielkości wyspie w archipelagu Hawajów. Firma, jak do niedawna praktycznie wszystkie na wyspach takiej wielkości, korzystała wyłącznie z generatorów napędzanych silnikami diesla. Oczywiście, jak prawie wszystkie firmy w takich warunkach, przez ostatnie lata rozbudowywała energetykę odnawialną, bo w warunkach taniego kredytu wychodzi ona taniej niż paliwo do generatorów. Ale tym razem powstało coś nowego. KIEC buduje następną elektrownię słoneczną z akumulatorem energii w postaci baterii ogniw litowych. I to od razu poważnej wielkości, bo do 28 MW fotowoltaiki, będzie dołożone 100 MWh baterii. I za energię z tej elektrowni, oczywiście załączaną na żądanie, mają zgodnie z umową płacić 110 USD/MWh. Nie jest to mało, ale jeszcze raz przypomnę- chodzi o prąd dostarczany na żądanie, z bardzo szybkim czasem reakcji. Tak, jest to około 3-krotnie drożej niż kosztowałaby sama energia z PV. Ale fotowoltaiki mają wystarczająco. Zbudowali ile potrzeba i w środku dnia można wyłączyć diesle. Następny krok wymagał podjęcia zwyczajnej biznesowej decyzji- czy w godzinach popołudniowego szczytu lepiej nadal korzystać z diesla, czy może opłaca się co innego. No i się opłaca. Lepiej zapłacić za baterie niż kupować paliwo. Zauważmy, że o budowie nowej elektrowni cieplnej już nikt nawet nie wspomina.

Drugie miejsce, gdzie sieć przestawia się na baterie to południowa Kalifornia, region Los Angeles- San Diego. Tam sytuacja jest inna. Jest to część kontynentalnej sieci energetycznej, nikt tam nie korzysta z diesli do produkcji prądu, tylko zajmują się tym wielkie, dość wydajne elektrownie. Koszty produkcji są zdecydowanie niższe niż na wyspach. Oczywiście sama fotowoltaika już dostarcza taniego prądu w dużych ilościach, ale jakim cudem w takim modelu opłaca się używać baterii do składowania energii?

Zaznaczę, że chodzi o składowanie. Baterie do bilansowania sieci są używane już prawie powszechnie, ale, o ile wiem, wyłączając odizolowane wyspy, to Południowa Kalifornia jest pierwszym miejscem, gdzie baterie będą użyte w roli normalnego źródła prądu w dużej sieci.

Jak to się stało?

Otóż niekoniecznie akumulatory dostarczą tańszego prądu. Nie dostarczą, nawet jeśli bierzemy pod uwagę szczytowe zużycie i szczytowe ceny. Ale nie są daleko, więc były rozpatrywaną opcją. Za to pozostała część generacji elektryczności w tym regionie ma, eufemistycznie mówiąc, pewne problemy. Prąd pochodzi z fotowoltaiki i wiatru, z którymi nie ma żadnych problemów, importu z innych stanów, oraz lokalnych elektrowni cieplnych, czyli elektrowni atomowej San Onofre oraz elektrowni gazowych.

Ta elektrownia atomowa to jest jedna długa historia problemów technicznych, do tego leży praktycznie na dość naprężonym uskoku tektonicznym, a w promieniu kilkudziesięciu kilometrów od niej mieszka około 20 mln ludzi. W skrócie- każdy człowiek mający dwie szare komórki chciałby jej zamknięcia i przyjmie do wiadomości, ze to będzie kosztować.

Druga sprawa to magazyn gazu Aliso Canyon. Wyczerpane złoże, które dziś służy(ło) do magazynowania gazu ziemnego. W zeszłym roku wykryto, nie wiadomo od jak dawna trwający, wyciek gazu. Do atmosfery wyleciało co najmniej 100 tys. ton metanu i nie bardzo można dalej korzystać ze magazynu. W taki oto sposób elektrownie gazowe w południowej Kalifornii mają dość mocno ograniczone możliwości zaopatrzenia w gaz.  Gubernator i agencja ochrony środowiska nawet wydali zgodę na używanie paliw płynnych (czyli oleju opałowego) w turbinach, ale nie jest to rozwiązanie mile widziane.

W skrócie, żadna z istniejących elektrowni cieplnych nie jest w stanie działać dobrze. Dobrze działają elektrownie słoneczne i wiatrowe, ale akurat w momencie popołudniowego szczytu słońca już jest mniej a wiatru często nie ma w ogóle. Na dziś problem polega na tym, że nie ma skąd wziąć w tym czasie prądu, oraz jeszcze poważniejsza sprawa polega na tym, że ten pierwszy problem trzeba rozwiązać szybko, bo sezon używania klimatyzatorów zbliża się wielkimi krokami.

W tym momencie okazało się, że właściwie nie ma żadnej alternatywy. Zespoły baterii, nawet na skalę sporej sieci energetycznej można postawić w kilka tygodni. W takim czasie jedyny elektrowniami, które da się zbudować są elektrownie słoneczne. Ale, ze chodzi o prąd potrzebny popołudniami i wieczorem, to trzeba postawić banki baterii. Albo wyłączać prąd. Albo dalej bawić się w rosyjską ruletkę z elektrownią atomową.

W takim  razie podsumujmy co mamy na dziś:

Fotowoltaika + wiatr + baterie są już dziś tańsze, razem z kosztami kapitału, niż sama eksploatacja generatorów diesla. Są też tańsze niż eksploatacja + koszty modernizacji elektrowni atomowej.  Droższe niż elektrownia zbudowana, spłacona i działająca bez problemów. Za to tańsze niż eksploatacja + koszty kapitałowe elektrowni atomowej.  Prawdopodobnie zbliżone do eksploatacji + kosztów kapitałowych elektrowni węglowych.

Zauważcie, że już się nie znęcałem specjalnie nad miejscem, bo i sama  dostępność słońca i wiatru ma w tym wszystkim znacznie mniejsze znaczenie. Najważniejszym składnikiem ceny są baterie, a głównym kosztem cena kapitału. Oraz utrudnienia regulacyjne, oczywiście.

To wszystko oznacza, że na dziś w energetyce, jeśli mówimy o minimalizacji kosztów, w oderwaniu od środowiska, emisji CO2, itp., pozostaje alternatywa:

  1. używanie istniejących elektrowni węglowych, atomowych i gazowych
  2. budowa nowych elektrowni gazowych
  3. budowa elektrowni wiatrowych, słonecznych i banków baterii.

Każde inne rozwiązanie jest droższe i ma jakikolwiek sens wyłącznie w otoczeniu regulacyjnym promującym nieefektywne technologie.

Reklamy

16 komentarzy

  1. Dlatego napisałem, że nowe elektrownie gazowe jeszcze mają sens ekonomiczny. Choć tak naprawdę głównie dlatego, że stawia się je bardzo szybko. A niższe koszty wydobycia mnie wcale nie cieszą. W prawie każdym sektorze już dziś są dobre alternatywy i paliwa kopalne są niepotrzebne. Im będą droższe, tym większe będą inwestycje w nowe systemy i cały problem zniknie szybciej.

  2. Darek pisze:

    Jakie byłyby straty energii przy produkcji wodoru, przechowywaniu go w zbiornikach w stanie skroplonym i ponowne użycie w ogniwach paliwowych?
    Ma to sens zamiast większy niż akumulatory? Czy raczej nie? Japończycy coraz lepiej radzą sobie z autami zasilanymi wodorem. Honda, Toyota.

  3. Napiszę po prostu dłuższy test o roli wodoru. W skrócie- w transporcie nie ma ani grama sensu, zresztą nawet Toyota, która była tu liderem się wycofuje z tej technologii.
    Przy pełnym obiegu od prądu przez wodór do prądu odzyskuje się około 20%, w porównaniu do 90-95% w akumulatorach.

  4. Migrant Worker pisze:

    Z innych wieści, Wielka Brytania wyprodukowała w roku ubiegłym więcej prądu z wiatru niż ze spalania węgla. Czyli około 9% łącznej produkcji – co może na kolana nie powala, ale nigdy wcześniej nie miało miejsca. Latem regularnie więcej prądu wytwarzały elektrownie słoneczne niż węglowe.

    Osiągnęli to głównie dzięki podatkowi od emisji CO2, który właśnie w ubiegłym roku wzrósł dla węgla o tyle że wyłączono trzy duże elektrownie węglowe. Za jednym zamachem zużycie węgla do wytwarzania prądu spadło o prawie 60%!

    …z czego lwią część zastąpiono spalaniem gazu – źródła odnawialne pokryły około ćwierć tego ubytku. Co idealne nie jest, ale zawsze to krok do przodu i przy okazji potwierdza twoją tezę na rzeczywistym przykładzie dużej, zaawansowanej gospodarki.

  5. kzrider8 pisze:

    Znów jako laik się zapytam…

    Gdyby nie było przeszkód politycznych to na ile dobrym rozwiązaniem byłby transport prądu z fotowoltaiki na większe odległości do strefy, gdzie jest aktualnie zapotrzebowanie? Czy fotowoltaika w południe w Kalifornii mogłaby zasilać na bieżąco potrzeby Londynu? Jak to wygląda ze stratami na transporcie?

    Oczywiście politycznie jest to niewykonalne, ale pytam z technicznego punktu widzenia.

  6. Odpowiedzią jest prawo Ohma. Straty zależą od rodzaju przewodnika (ale tu mamy miedź lub aluminium i tyle), przekroju i natężenia. I długości, oczywiście. Zwiększając napięcie zmniejszamy straty na danym przewodniku. Więc dopóki mamy izolator, który zapobiegnie jonizacji wszystkiego dookoła, to teoretycznie możemy bezkarnie podwyższać napięcie i przesyłać olbrzymie ilości energii jednym małym kablem. Ale potem zderzamy z pytaniem po co, skoro baterie i zarządzanie popytem wychodzą taniej.

  7. darek pisze:

    @kzrider8

    Straty przesyłu na najdłuższej napowietrznej linii przesyłowej na świecie, jakieś 2500 km, to około 10%. Ale aby to było możliwe trzeba przesyłać energię rzędów tysięcy megawatów.
    Przy przesyłaniu kablem podziemnym lub podwodnym straty są większe, dlatego stosowane są na krótszych odcinkach.

  8. darek pisze:

    @RewolucjaEnergetyczna

    @kzrider8 miał chyba na myśli przesyłanie energii z fotowoltaiki do miejsc, gdzie jest mniej słońca i szybciej robi się ciemno, np z Sahary do północnej Europy w zimie.

  9. darek pisze:

    @RewolucjaEnergetyczna

    „teoretycznie możemy bezkarnie podwyższać napięcie i przesyłać olbrzymie ilości energii jednym małym kablem”

    Słowo teoretycznie jest kluczowe, praktycznie nie.

  10. Tak, ale to też niespecjalnie ma sens. W czasie europejskiej zimy na Saharze też jest znacznie mniej słońca, faktycznie powinniśmy mówić o np. RPA. A generalnie w strefie umiarkowanej wiatr i słońce świetnie się uzupełniają, jedynie potrzebują czegoś działającego na żądanie. I tu lepsze są baterie niż daleka transmisja

  11. Jak na razie linie przesyłowe na prądzie stałym pracują do 600 kV, technicznie możliwe i planowane są do 1200 kV. Przy takich napięciach straty nie powinny przekraczać 5-10% na międzykontynentalnych liniach i chyba nie ma co gonić po więcej. Choć jeśli miałaby powstać globalna sieć przesyłu prądu z PV? Technicznie może. Praktycznie słabo to widzę.

  12. To jest fizyczny limit: https://en.wikipedia.org/wiki/Paschen's_law Ekonomiczne to koszt konwersji AC-DC i z powrotem oraz izolacji.

  13. pitbudowniczy pisze:

    w Indiach mają budować linie 1830 na 800kv i mocy 6000 MW
    http://energetyka.inzynieria.com/cat/16/art/49390/w-indiach-powstanie-linia-energetyczna-o-dlugosci-1830-km

    takie 1800-2000 kilometrów to już daje jakąś możliwość przekroczenie stref czasowych (wschód-zachód) to na naszych szerokościach geograficznych to może być do dwóch godzin różnicy, to może być przydatne przy bilansowaniu dziennych lokalnych szczytów zapotrzebowania,
    czy stref klimatycznych (północ-południe), na takiej linii trochę przy różnych porach roku coś zyskać na południu zimą jednak zawsze trochę dzień dłuższy niż u nas i słońca trochę więcej
    albo chociaż stref pogodowych (lepszy wiatr, lepsze słońce)
    morskie farmy wiatrowe też można by w jakiś wyjątkowo dobrych lokalizacjach dalej od miejsca zużycia energii wybudować
    można też przeczytać o pomysłach przesyłaniu nadwyżek do elektrowni wodnych w Szwecji czy Norwegii,
    no ale chyba sens ekonomicznie takich linii to jednak na max 2-3 tys km to się kończy

    a z tym bilansowaniem się wiatru i słońca w strefach umiarkowanych to raczej mówimy o skali przynajmniej tygodnia, to jednak bateria musiałby być ogromne,
    np ostatni tydzień pod względem wietrzności w Polsce bardzo słaby jak na zimę, przez trzy dni wiatraki nawet na 10 % nie pracowały, a przez resztę tygodnia na góra 20

  14. Co do linii. Jeszcze jest techniczny margines do podwyższenia napięcia x2, a jeśli zmniejszymy prąd lub zwiększymy przekrój x2 to razem mamy te same straty na 4x odległości. Czyli już miedzykontynentalnej. Choć nikt tu jeszcze nie stwierdził, że to ekonomicznie ma sens.
    Na dziś nikt sobie jeszcze nie wyobraża baterii na więcej niż dzienny cykl. Ale to i tak jest dużo. A pewnego dnia i to niezbyt odległego będzie prościej przywieźć kilkadziesiąt kontenerów z gotowymi do podłączenia bateriami niż budować elektrownie cieplną z całą otoczką dostaw wody, emisji, itp. I ten dzień nie jest daleko, bo sytuacji z Hawajów i Kalifornii nikt sobie nie wyobrażał dwa lata temu.
    W warunkach zimowego wyżu, kiedy nie ma wiatru fotowoltaika działa bardzo dobrze, pomimo krótkiego dnia. Sprawność PV rośnie ze spadkiem temperatury. Choć i tak w polskich warunkach potrzeba backupu cieplnego. Ale zauważ, że brakuje OZE wtedy, gdy potrzeba ciepła. Stąd dla Polski ja jestem twardym zwolennikiem mocy najpierw w PV, daleko potem wiatrowej i przestawienia wszystkich sieci ciepłowniczych na elektrociepłownie, akumulację ciepła i odbiór nadmiaru elektryczności.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

Follow rewolucja energetyczna on WordPress.com
%d blogerów lubi to: