Strona główna » energia elektryczna » Tajemnice sieci energetycznej i dlaczego Niemcy wyłaczają elektrownie atomowe

Tajemnice sieci energetycznej i dlaczego Niemcy wyłaczają elektrownie atomowe

Archiwum

Reklamy

Propaganda tradycyjnej energetyki ma dość duży zestaw wyjaśnień dlaczego sieć oparta na źródłach odnawialnych nie może działać. Entuzjaści energetyki odnawialnej mają w zwyczaju te argumenty ignorować, czym się zresztą mogą dość solidnie ośmieszyć zarówno sami, jak też sprawę za którą argumentują.

Z tego względu problem opisywany w niniejszym wpisie jest bardzo, bardzo ważny i miejmy nadzieję że ułatwi przynajmniej część rozmów na temat energetyki.

Zacznijmy od podstaw

Najpierw trzeba pokazać, jak działa sieć energetyczna w tradycyjnej wersji — to jest najważniejsze, dlatego że tradycyjna sieć, zbudowana według idei Tesli, jest rzeczywistością dookoła świata, albo w najlepszym przypadku mamy zaaawansowany okres przejściowy, sytuację w której energia odnawialna dominuje, ale nadal istnieją stare elektrownie, które są potrzebne dla samego utrzymania sieci.

Na poniższym obrazku mamy bardzo uproszczony schemat dostarczania prądu do sieci w czasie:

obrazek pradu podstawa

Oś pozioma to upływający czas, oś pionowa to ilość dostarczanego prądu.

Kolory oznaczają z jakiego źródła ten prąd pochodzi.

Jaki czas obejmuje wykres? Jest to kompletnie obojętne. Co najmniej kilka godzin (co zaraz wytłumaczę), ale równie dobrze może to być rok. Chodzi o zasady działania.

Podobna odpowiedź jest na pytanie o jakiej mocy mówimy — to również prawie obojętne. Prawie, bo każdy z kolorów to co najmniej jedna elektrownia, choć może być mała. Ale równie dobrze może to pokazywać cały system energetyczny Europy.

Teraz ważniejsze: jak widać popyt na elektryczność jest zmienny w czasie. Proste i oczywiste, aktywność przemysłowa i życiowa się zmienia, w niektórych miejscach szczyt zużycia pokrywa się z godzinami pracy przemysłu, w innych ze zużyciem domowym po godzinach pracy, jeszcze gdzie indziej z potrzebami klimatyzacji lub ogrzewania. W różnych miejscach różnie bywa, ale zmienność jest zawsze i wszędzie.

W pierwotnej, XIX-wiecznej wersji sieci energetycznej istniało automatyczne dostosowanie się produkcji do popytu i czasem też bardzo analogowe dostosowanie popytu do produkcji.

Dostosowanie produkcji do popytu polega na tym, że jest określona częstotliwość prądu w sieci (50, 60 lub 16,6 Hz- sieć kolejowa Szwajcarii i okolic). Kiedy czestotliwość spada, generatory, próbując ją utrzymać pracują ciężej, bo mają więĸszą siłę elektromagnetyczną do pokonania. Zużywają więcej energii mechanicznej i dostarczają więcej elektryczności do sieci. Jeśli dla odmiany pobór elektyczności spada, generatory rozpędzają się nieco, stawiają mniejszy opór i potrzebują mniej energii mechanicznej. Kiedy częstotliwość zaczyna się wychylać poza ustalone granice, wtedy część generatorów jest wyłączana lub załączana.  W ramach tego systemu sytuacje, kiedy już naprawdę nie ma czego włączyć i brakuje możliwości wytwórczych są załatwiane zarządzaniem popytem, ale w sposób „analogowy”. To znaczy człowiek z zarządzania siecią dzwoni do kolejnych dużych odbiorców (czyli zazwyczaj przemysłu) i poleca wyłaczyć stosowne, wcześniej uzgodnione urządzenia.

Nas znacznie bardziej interesuje jak poszczególne typy elektrowni współpracują w sieci i właściwie dlaczego

Wracamy więc do naszego obrazka. Dolny, czarny pas przedstawia produkcję, która jest właściwie stała. Zapotrzebowanie nigdy, lub prawie nigdy nie spada poniżej tego poziomu. Od technicznej strony oznacza to, że do zaspokojenia popytu na elektryczność używa się elektrowni, które mają bardzo niskie koszty energii pierwotnej, za to ich możliwości regulacji mocy nie mają żadnego znaczenia, bo i tak nie planuje się ich używać. W początkach sieci energetycznej tę rolę pełniły elektrownie wodne, a dziś najbardziej typowm przykładem są elektrownie na węgiel brunatny i atomowe. Rzeczy drogie inwestycyjnie i z bardzo niskimi kosztami paliwa, więc ekonomia narzuca ich pracę przez największą możliwą liczbę godzin. Po polsku takie elektrownie nazywa się elektrowniami podstawy.

Na drugim biegunie, zaznaczone na żółto, są elektrownie zaspojkajające szczytowe zapotrzebowanie. One mają przede wwszystkim szybko reagować na zmieniające się warunki w sieci. Same koszty energii nie mają aż tak wielkiego znaczenia, bo się równoważą z tanią produkcją elektryczności w elektrowniach podstawy, plus te elektrownie pracują przez niewielką część czasu. W początkach sieci w tej roli występowały maszyny parowe, następnie generatory z silnikami diesla, a dziś są to zazwyczaj turbiny gazowe, opalane gazem, czy innymi paliwami zaleznie od dostępności i ceny.

Pomiędzy nimi, zaznaczone na czerwono są elektrownie, które pracują przez większość czasu, ale których moc łatwo regulować, przynajmniej w pewnym zakresie. Są to w dzisiejszych realiach elektrownie wyposazone w turbiny parowe, ale opalane raczej wyżej kalorycznymi paliwami, co ułatwia szybszą zmianę wielkości produkcji pary. Turbinie parowej jest daleko do elastyczności turbin gazowych i generalnie nie może pracować poniżej 40% swojej mocy nominalnej, ale to są konieczne kompromisy, całkowicie reprezentatywne dla tradycyjnej technologii. Im większa elastyczność, tym wyższy koszt jednostkowy elektryczności. Tak to zostało zaprojektowane od samego poczatku i tak działa do dziś.

Czy nie ma w tradycyjnym systemie jakiegoś połączenia niskich kosztów budowy, eksploatacji i paliwa?

Przecież zwolennicy fanatycy energii atomowej ciągle mówią o nowych reaktorach, które będą tanie w budowie, elastyczne w sterowaniu i z niezwykle tanim paliwem. Cóż… w tym przypadku mogę odpowiedzieć, że rózne rzeczy opowiadają także zwolennicy Teorii Płaskiej Ziemii i realnością się różnią one w stopniu z praktycznego punktu widzenia nieistotnym. I na tym można zamknąć temat, choć nie do końca. Przez jakiś czas teza o uniwersalnym, tanim źródle energii była nawet prawdziwa. To była ropa w latach 60-tych, czasch wielkiego gluta spowodowanego wpompowaniem astronomicznych pieniędzy w wypompowywanie ropy za czasów Eisenhowera. Oczywiście głównie pieniedzy podatników. Wtedy elektrownie na ropę były zarówno tanie w budowie, eksploatacji, jak też elastyczne. Nic innego nie było potrzebne. Ale kto kupił ten pomysł, już w następnej dekadzie go gorzko żałował i bardzo szybko starał się powrócić do tradycyjnego układu. Albo udawać, że istnieje inne rozwiązanie załatwiające wszystko.

Tymczasem mamy rok 2018, Rewolucję Energetyczną w pełnym rozpędzie, sieć zaczyna wyglądać zupełnie inaczej

Możemy budować elektrownie wiatrowe i słoneczne, które są dość drogie kapitałowo, ale oprócz kosztów kapitału, produkują elektryczność prawie za darmo. Natomiast, jak zuepłnie prawdziwie zauważa lobby przeciwników nowoczesnej energetyki (jak i wszyscy inni, od bezkręgowców poczynając), słońce nie świeci cały czas.

W związku z powyższym, wykres dla sieci w której jest wystarczająca ilość energetyki wiatrowej i słonecznej wygląda mniej- więcej tak:

obrazek pradu odnawialne

Tym razem żółty to energia słoneczna, niebieski to wiatrowa, granatowy to wodna, a białe pola poniżej górnej linii muszą być czymś uzupełnione. Dolna prosta jest linią zerowego popytu i produkcja z wiatru i słońca poniżej niej jest elektrycznością na którą nie ma popytu.

Jak wynika z obrazu sieć wydaje się działać zupełnie inaczej. Choć jeśli się zastanowić, w swej istocie jej dzialanie jest identyczne. Elektrownie wiatrowe i słoneczne mają priorytet, są włączone zawsze kiedy mogą być z dokładnie tego samego powodu, dla którego działały elektrownie podstawy. Czyli są drogie inwestycyjnie, a zużywana przez nie energia jest tania (konketnie darmowa…). I tak samo jest problem ze sterowaniem mocą, tylko znacznie mniejszy niż w elektrowniach podstawy, bo choć nie można zwiększać mocy na żądanie, to można łatwo i szybko wyłączyć elektrownie wiatrowe i jeszcze łatwiej słoneczne. Stąd jest na wykresie obecność produkcji poniżej zera, ponieważ nie jest ona zagrożeniem dla sieci. Słońce świeci, ale decyzja o wysłaniu elektryczności z PV do sieci może być zmieniona w każdej chwili bez żadnego ryzyka dla sprzętu i sieci.

Widać jednak w którym miejscu elektryczności po prostu brakuje. Ani wiatr ani słońce jej nie wytwarza i co? I nic.

Przecież cały czas mówimy o transformacji wczorajszej sieci w jutrzejszą. Wszystko co jest może pozostać, choć rzeczy niepotrzebne zostaną wyrzucone. I łatwo zauważyć co jest potrzebne. To, co może wystarczająco szybko reagować. Na szczęście ani elektrownie słoneczne ani wiatrowe nie zmieniają swojej mocy gwałtownie, a raczej łagodnie (co widać na obrazku), więc dla uzupełniania tej mocy nie są potrzebne wyłącznie turbiny gazowe i diesle, co bardziej elastyczne elektrownie węglowe też się mogą sprawdzić.

Oczywiście, idealnie na miejscu jest możliwość akumulacji energii. Nadwyżki energii wiatrowej i słonecznej łatwo wytworzyć, jeśli możemy je w jakiś sposób przechować – to energia bliska darmowej i jest dostępna dłużej.

W pewnym sensie tak działa energetyka wodna na wykresie (dlatego się tam znalazła). Wykorzystuje ona tę ilość wody jaka przepływa daną rzeką. Ale to zarządca sieci decyduje, jaka część i kiedy tej wody przepłynie z zapory na turbiny. I jeśli może, to decyduje, że elektryczność jest produkowana jedynie wtedy, gdy nie ma wiatrowej lub słonecznej alternatywy. Czyli właściwie jak w starym systemie, ale jego nowszej wersji, kiedy elektrownie wodne produkowały wtedy, kiedy nie wystarczały elektrownie podstawy.

Dokładnie do tego samego celu mogą być i są używane dziś istniejące elektrownie gazowe, na węgiel kamienny i opalane ropą

Jednak, jak też można zauważyć z wykresów, w systemie z elektrowniami podstawy łączna moc szczytowych jest potrzebna jedynie taka, jak maksymalny szczyt, a nie całkowite maksymalne zużycie. Jeśli mamy dominację energetyki odnawialnej, to w istocie potrzeba elektrowni dostarczających prąd na żądanie o większej mocy niż w układzie z elektrowniami podstawy. Tyle, że to nie ma większego znaczenia. Po prostu to są z jednej strony już istniejące elektrownie, z drugiej mówimy o najtańszych inwestycyjnie rzeczach, bo ich koszt produkcji nie ma wielkiego znaczenia. Ale najważniejsze w tym wszystkim jest to, że budowa turbin gazowych już dziś i tak nie ma sensu. Dziś baterie w sieci energetycznej są tańsze i bardziej opłacalne niż cokolwiek co ma spalać paliwa. Tak samo mozliwości zarządzania popytem są znacznie, znacznie większe niż telefon do dużego odbiorcy. „Nadmiarowa” produkcja z OZE moze być odbierana przez wszelkie urządzenia grzejne, które jednocześnie mogą akumulować ciepło i oddawać je w innym czasie, co przy okazji zmniejsza zużycie, kiedy produkcja z wiatru i słońca jest niewystarczająca.

Podsumowując: tak, słońce nie zawsze świeci i wiatr nie zawsze wieje. I jest to zuepełenie przerażające, że dyskusja publiczna na temat ważnej i skomplikowanej części gospodarki, jak też przyszłości nas wszystkich, została sprowadzona do takiego poziomu.

Jeśli jednak spojrzymy na to poważnie, to zobaczymy, że tak naprawdę niewiele się zmienia. Energetyka słoneczna i wiatrowa zastępują dotychczasowe elektrownie podstawy, dzisiejsze elektrownie szczytowe pozostają jeszcze bardzo długo i są potrzebne nowe metody uzupełniania chwilowych braków w produkcji, co można robić na wiele uzupełniających się sposób, z których dziś najgłupszym jest budowanie nowych elektrowni gazowych, najtańszym konwersja elektryczności na ciepło i przechowywanie tego ciepła, na przykład w domowych bojlerach, a coraz częstszym i najbardziej opłacalnym — instalacja baterii w sieci. Te metody sparawiają, że nowe elektrownie cieplne po prostu nie są potrzebne.

To wszystko jednak rozgrywa się o wielkie pieniadze i wielkie, praktycznie niemozliwe do kontrolowania i weryfikacji zyski koncernów energetycznych, których istnienie traci sens w nowym schemacie bo wielkie, skoncentrowane elektrownie po prostu przestają być potrzebne.

Przy okazji — całość tego pokazuje, że w pierwszej kolejności przestają być potrzebne elektrownie, które teoretycznie produkują najtaniej. Czyli na węgiel brunatny i atomowe. To tak, gdyby ktoś się pytał dlaczego na samym początku zmiany sieci na OZE w Niemczech już zamyka się elektrownie atomowe*. Oprócz tego, ze społeczeństwo ich nie lubi, po prostu najbardziej przeszkadzają w nowych schemacie. I koniec tajemnicy.

 

* Niemcy znajdują się, wbrew pozorom i „powszechnej wiedzy” na samym początku przebudowy sieci na OZE. Energetyka odnawialna dostarcza tam około 1/3 zużywanej elektryczności. Jeśli porównamy do ogółu produkowanej to mówimy o jeszcze mniejszej części, bo rząd nie wyrażał zgody na zamknięcie istniejących elektrowni i cały czas produkują one niepotrzebny dla sieci prąd i zalewają nim kraje ościenne.  Do poziomu w którym możemy mówić o dominacji wiatru i słońca w sieci, jest tam jeszcze bardzo, bardzo daleko.

Reklamy

27 Komentarzy

  1. m0rwen pisze:

    Garść uwag/pytań:
    1. Z wykresu żółto-niebieskiego interpretuję, że elektrownie wiatrowe są odłączane, gdy przeważa słońce. Tak ma być?
    2. Czyż elektrownie wodne obecnie nie są jednymi z droższych inwestycyjnie? Co słabo by pasowała do ich szczytowego wykorzystania…
    3. Czy w zakresie czystej energii (produkcji i magazynowania) istnieje coś taniego inwestycyjnie, przy drogiej eksploatacji?
    4. Czy też brak powyższego ma skompensować w przyszłości tania eksploatacja? Tylko to oznacza, że transformacja jednak wymaga sporo kapitału, czym szybsza tym więcej…

    A zbaczając z tematu na smutne polskie podwórko: Jak to jest z zanieczyszczeniem powietrza z transportu samochodowego? Teoretycznie nie jesteśmy krajem, w którym ta działka ma najistotniejszy udział w produkcji smogu. Ale czy tak duża jego uciążliwość zimą to efekt zimnych silników, szybszego stygnięcia spalin opuszczających wydechy, czy jedynie nakładania się na niską emisję?

    Po feriach spędzonych w czystej atmosferze, miejska szarówka jest jeszcze cięższa w odbiorze. A ostatnie dni osiąga poziom circa 10% gęstości wielkiego smogu londyńskiego z 1952r.

  2. @m0rwen
    Dzięki za pytania. Serio. Jak człowiek się napracuje nad długim wpisem, a później wstaje rano i widzi, że ktoś go starannie przeczytał i przemyślał to świat robi się bardziej kolorowy.
    Do rzeczy:
    1. Nie, nie są. Po prostu szczyty produkcji słonecznej i wiatrowej praktycznie nigdy nie pokrywają się, ani w cyklu dobowym, ani rocznym. Najbliżej tego są w warunkach północnej Europy, kiedy zasadniczo w drugiej połowie kwietnia jeszcze są silne zimowe wiatry a już dzień jest bardzo długi.
    2. Tak, ale nie o to mi chodzi. Przy wodnych drogie inwestycyjnie są prace ziemne i beton. I w efekcie tej gigantycznej inwestycji mamy zaporę na rzece o dobowym przepływie x. Teraz możemy zamontować generatory o mocy x/24 i każdej jednej godziny produkować tyle prądu jako elektrownia podstawy (czarny pasek pierwszego obrazka). Albo zamontować generatory o mocy np. x/4, 6 razy mocniejsze i średnio produkować tyle samo prądu, ale przez 4 godziny na dobę, kiedy nie mamy nic innego. Zapora jest droga, generatory w porównaniu relatywnie tanie. Mniej więcej taką sytuację pokazuje obrazek, a sama ewolucja jest w sumie ciekawym tematem.
    3. Spalanie drewna w klasycznych elektrowniach. Polsko-brytyjska specjalność w realizacji celów polityki energetycznej UE. I dziwnym trafem w tych dwóch krajach się narzeka jakie to OZE są drogie. Gdzie indziej też się pali, ale wyłącznie odpady i stara się lepiej wykorzystać popiół.
    4. Najtańsze jest zawsze używanie tego co jest, tak długo jak nadaje się do użytku. A jeszcze ważniejsze nie budowanie bez sensu rzeczy, które są bezuzyteczne, ale które trzeba spłacić. Jak się to pominie, to na dziś warto jest inwestować wyłacznie w energetykę wiatrową, słoneczną i baterie i adoptować stary sprzęt do nowych realiów.

    Stare diesle. Co w miarę widać po profilu zanieczyszczeń. Benzynowe emitują tlenki azotu, ozon i tlenek węgla a i tak głównie z zimnym katalizatorem. Sadze, niedopalone węglowodory i tlenki siarki to diesle, czyli to samo co niska emisja.
    Konkluzja- emisje z diesli trudno odróżnić od pieców, z benzynowych łatwo i to nie jest widoczny problem.

  3. m0rwen pisze:

    @RewolucjaEnergetyczna
    Obawiam się, że nie jeden czytelnik zniechęcił się do poruszanych tematów, widząc, że kierujący krajem mają rzecz dość głęboko.

    ad. 2. Czy obecnie hydroelektrownie w Polsce pracują jeszcze w podstawie? Podejrzewam, że węglówki już dawno je wypchnęły. Bo łatwiej wyłączyć Włocławek niż Kozienice. W zasadzie jak dużo energii potrzebujemy zmagazynować w polskich warunkach wietrzno-słonecznych? Obecne 2,7TWh w skali roku z elektrowni wodnych, to z pewnością mało.
    ad. 3. No tak, sam to robię 😉 Puki mi nie zabronią kominka w ramach walki z e smogiem. W końcu zwykliśmy wylewać dziecko z kąpielą. Mimo to kibicuję, że coś się w temacie ruszy i chociaż z OBI zniknie brunatny ekogroszek.

  4. @m0rwen
    W Polsce cała energetyka powstawała na tyle późno, że więĸszość elektrowni była od razu projektowana jako szczytowe. Włocławek jest bardzo ciekawym przypadkiem, bo elektrownia była projektowana jako szczytowa, ale w ramach systemu stopni wodnych na Wiśle. Działała tak przez wiele lat, aż erozja koryta poniżej doszła do niebezpiecznego poziomu i obecnie musi działać w podstawie. Tu więcej http://www.energa-wytwarzanie.pl/obiekty/lista-obiektow/wloclawek,50,obiekt.html

    „W zasadzie jak dużo energii potrzebujemy zmagazynować w polskich warunkach wietrzno-słonecznych? ”
    Na to pytanie nie ma jednej odpowiedzi. Spójrz jeszcze raz na wykres. Zawsze można dołożyć PV i wiatraków, gdzie energia poniżej zużycia 0 może się zmarnować, ale powyżej zastąpi większą część dotychczasowej.
    Olbrzymie rezerwy możliwości w zakresie przesuwanania popytu. Najłatwiejsze do zrozumienia rozwiązanie- bojler do grzania wody większy niż potrzeba, sterowany zdalnie przez ZE (u mnie jest takie rozwiązanie, ZE dofinansowuje bojler i daje 5 % zniżki na 2 lata). Lodówek wyłączyć nie można, ale można nieco manewrować ich tempearturą.
    Zużycie przemysłowe: to samo jest możliwe (i od zawsze robione telefonem) w przemyśle.
    Przy pełnej koncentracji na możliwościach zarządzania popytem, magazynowania ciepła i pogoni za efektywnością energetyczną w niemożliwym do przesuniecia popycie (oświetlenie!) to mogą być naprawdę niewielkie liczby.
    Zaryzykowałbym twierdzenie, że w północnej połowie Polski (na pólnoc od Warszawy i Poznania) z Włocławiek pracującym jako szczytowa nie potrzeba bybyło żadnej elektrowni cieplnej (pozostawione na awaryjne uruchomienie kilka dni w roku) i niewiele lub żadnych więcej możliwości akumulacji. Południowa część wygląda znacznie gorzej i pewnie bez poważnych ilości baterii i cieplnego backupu by sie nie obyło.

    Kominek, to powiedzmy sobie szczerze, w polskich warunkach jest ładna nazwa kotłowni w salonie. Nazywając rzecz po imieniu to jest po prostu piec na paliwo stałe. Z tego miejsca mozemy oceniać wydajność energetyczną i jakość spalania. Która w większości kominków leży i kwiczy, ale zupełnie nie musi tak być. Można zrobić piec, który będzie jednocześnie ładny, wydajny i nawet z szybką do postawienia w salonie. Ale IMO zerwanie z fikcją „ozdobnych kominków” to jest dobry początek. Choć ja jestem wrogiem spalania czegokolwiek gdziekolwiek i zaniechanie w całości uważam za właściwy kierunek na dziś. I możliwy.

  5. m0rwen pisze:

    @RewolucjaEnergetyczna
    Pytając o magazynowanie nie powiem, żebym spodziewał się innej odpowiedzi. Chyba też Niemcy są tu przykładem w miarę agresywnej przebudowy jednostek wytwórczych, ale z marnym rozwojem zarządzania popytem, magazynowania, etc… ogólnie konwersji tradycyjnych sieci energetycznych na „inteligentne”. Nie to generuje dużą część ich problemów? Przykrywanych przez „debatę” czy to wiatraki, czy atomówki psują rynek elektryczny w okolicy.

    W takim razie z drugiej strony podchodząc do problemu: Mamy jakieś 5GW mocy w wiatrakach oraz grubo poniżej 1GW w fotowoltaice. W jaki poziom mocy zainstalowanych w jednym i drugim, kraj powinien celować, przy zastanych warunkach środowiska i ilości zużycia? Pewnie znów zależy to od dostosowania profilu zużycia 🙂 Ale raczej w mniejszym stopniu niż ilość potrzebnego magazynowania. Zresztą do magazynowania wliczyłbym floty samochodów elektrycznych, które powinny się zacząć pojawiać.

    Jakie mogą być kominki, gdy kotły węglowe są pozaklasowe… Przyjmuję też, że ozdobne są nie do odsiania. Ale kultura ognia w narodzie, gdzie zimy bywają śnieżne jest żywa. Wnioskuję po rodzinnych dyskusjach, gdy we wspólnym letniskowym domu zamieniałem otwarty kominek na taki bliżej normy ekoprojektu.

  6. Niemcy mają w polityce wewnętrznej gigantyczny problem lobby węglowego (co za niespodzianka), znaczy już nie tyle wydobycia, co energetyki i przemysłu pracującego na nią. Każda reforma to gigantyczny problem.
    A po drugiej stronie społęczeństwo, które chce szybkiej transformacji i zwinięcia się tego całego kompleksu w cholerę. Więc generalnie są blokowane wszystkie wielkie inwestycje, bo one się z wielkimi lobby kojarzą. W tym raczej służące OZE linie północ- południe.

    A co do Polski.
    W Niemczech praktycznie nie zdarza sie produkcja z wiatru lub słońca > 70% zainstalowanej mocy i z wiatru + słońca > 50%. Normalne liczby to max 60 i 35 %. Tak w okolicach. Możemy do Polski brać to samo.
    Widać ładne uzupełnianie się jednego i drugiego. Powiedzmy, że znikają wszystkie trudne do wyłaczenia elektrownie, w tym również Włocławek (lub jest rozwiązana sprawa erozji)
    W takim razie celujemy tak, aby szczytowe zapotrzebowanie pokrywało się ze szczytem probukcji z OZE. To jest mniej więcej listopadowy wieczór, z około 26 GW (z pamięci). PV oczywiście nie produkuje, potrzebujemy ok 35 GW mocy wiatrowych. Tyle samo słonecznych, z czego połowa ustawiona inaczej niz dokładnie na południe.
    Współczynnik wykorzystania 25% dla wiatrowych i 12,5 % dla słonecznych daje 115 TWh rocznie z czego część oczywiście będzie niemożliwa do użycia, ale bym zgadywał, ze relatywnie niewielka.
    Roczne zużycie w Polsce to 160 TWh i bym powiedział, że te liczby wyglądają bardzo spójnie. Z dzisiejszego zużycia coś koło 20% i to nieelastycznego popytu idzie do kompleksu węglowo- energetycznego, Zostaje 130 TWh i do tego dokładamy eastyczne zużycie ładowania samochodów, ogrzewania z akumulacją, etc.
    To wyliczenie nie nadaje się na doktorat, ale bym powiedział, że jest bliskie rzeczywistości. Resztę trzeba załatwiać agresywnym zarządzaniem popytem, akumulacją elektryczności, itd.
    Pomysł używania samochodów elektrycznych jako baterii sieciowych jest ciągle powtarzany, ale ja uważam go za głupie marnotrawstwo bardzo drogich zasobów i w ogóle poroniną ideę.
    Baterie samochodowe są z definicji i będą bardziej skomplikowane i droższe niż sieciowe. I nikt nie chce używac dla akiś usług sieciowych bardzo drogiego sprzętu, który ma być gotowy do jazdy.
    Więc: eleastyczne ładowanie tak, nawet centralnie zarządzane przez ZE. Ale rozładowywanie i dostarczanie energii? Nie, to pomyłka.

  7. pitbudo pisze:

    elektrownia we włocławki ma 160 MW mocy, i max roczna produkcja to ~2TWh, średnio 0,75TWh, także to nie wystarczy nawet na Warszawę,
    planowany stopień wodny w Siarzewie ma mieć elektrownie o mocy 80 MW, także z Wisły nie da się wiele wycisnąć,

    szczytowo pompowa w Żarnowcu to jest ~800MW i chyba przez 4h, to już daje jakieś możliwości,

    w Polsce raczej musimy czekać na bateria, chyba że da się jakoś produkcje elektrolizę wodoru ekonomicznie zrobić, w Szwajcarii zbudowali dwupiętrowy budynek mieszkalny w niewielkim Brütten pod Zurychem i właśnie wykorzystują wodór jako jeden z magazynów i odzyskują podobno 80% włożonej energii, z tym że sprawność samego ogniwa to 18%, a resztę wykorzystują w postaci ciepła odpadowego

  8. @pitbudo
    Dlatego wyżej napisałem, że jeśli podzielimy Polskę powiedzmy według równoleżnika 52.5, to w północnej prawie połowie możemy przejść na OZE w naprwdę krótkim czasie, bo są świetne warunki wiatrowe i dużo już zbudowanej akumulacji.
    W południowej części musza pozostać elektrownie cieplne.
    I zauważ, że racjonalna przebudowa wygląda tak, że najpierw stawia sie ile się da i jak najszybciej elektrowni wiatrowych i słonecznych, potem dokłada trochę baterii kiedy produkcja szczytowa jest już za duża. I stopniowo wyłacza elektrownie cieplne, w kolejności od najsłabszego sterowania mocą.

    Na baterie nie potrzeba czekać, baterie można kupić już dziś. Że nie nie można kupić tyle, aby przebudować sytem wielkości Polski w rok? Nikt tego nie postuluje, a w 10 lat się da.

    Wodór jako składowanie energii nie ma wiele sensu. Podoba mi się idea produkowania wodoru z nadwyżek elektryczności. Ale używajmy go tam, gdzie nie ma zamienników, do reakcji chemicznych, a nie prostego spalania.
    Zresztą przbieg reakcji pokazuje, że zastępowanie produkcji wodoru z gazu elektrolizą jest chyba najmniej efektywną substytucją paliw kopalnych z wszystkich możliwych.

  9. Arturro pisze:

    Próbowałem powyższe wytłumaczyć wielu znajomym. W tym takim o technicznym (niekoniecznie inżynierskim) wykształceniu. I jest problem, sprowadzający się do dwu kwestii:
    – dlaczego nie da się w elektrowniach węglowych sterować podażą prądu? Przecież można sypać mniej węgla to mniej prądu będzie. O dziwo łatwiej idzie wytłumaczyć stałą podaż w elektrowni atomowej.
    – dlaczego nie da się jakoś zużyć nadpodaży prądu w dołku zapotrzebowania?

    Większość moich rozmówców jest zszokowana, kiedy uświadamiam im, że kupujemy węgiel z Rosji, bo nasze wydobycie jest niewystarczające. Oraz, tym, że węgiel przywieziony z Syberii czy Australii jest tańszy niż wydobyty na Śląsku. Bardziej trafia argument, że spowodowane jest to przerostem związków zawodowych niż argumentowanie że kopalnia odkrywkowa jest tańsza od głębinowej…

  10. 1. Elektrownie węglowe
    Tak, generalnie można po prostu wsypać mniej węgla, znacznie prostsza sprawa niz z atomową. Ale:
    – Generalnie turbiny parowe nie mogą pracować poniżej 40% mocy. Przy tej wielkości pary jest na tyle mało, że może wystąpić kondensacja przed łopatkami turbiny co przy prędkościach przepływu jakie tam są powoduje po prostu ich erozję. To jest problem nie do ominięcia w klasycznym układzie. Większa elastycznosć jest możliwa tylko przy zgazyfikowaniu i turbinie gazowej. Albo maszynie parowej zamiast tubiny…

    – Kiedy elektrownie były konsekwentnie planowane jako podstawa/pośrednie/szczytowe duża część z nich była budowana bez żadnego sterowania, bo taniej i było uważane za niepotrzebne.
    – uruchamianie trwa. Długo.
    2. Nadpodaż w dołku. Ależ oczywiście, ze się da! Tylko to wymaga inwestycji i stosownej polityki. Absolutnie najprostszym rozwiązaniem jest po prostu akumulacja ciepła. Grzałki są tanie i bezproblemowe, ale najpierw trzeba mieć gdzie to ciepło akumulować. A tego w Polsce nie ma. Później mówimy o dynamicznym ładowaniu pojazdół elektrycznych, produkcji wodoru i mnóstwie, mnóstwie energochłonnych procesów. Z tego wszystkiego na dziś mamy elektrownie szczytowo-pompowe i bojlery do grzania wody. Które należy stopniowo wymieniać na większe, jeśli mają służyć do balansowania produkcji.

  11. Mol pisze:

    PGE w sumie kupiło aktywa Edf pytanie czy razem z projektem ESP Młoty? Teoretycznie 3 miliardy by tam wrzucili i by mogło się kulać.

  12. m0rwen pisze:

    @RewolucjaEnergetyczna
    Rozumiem, że to kierowca decydowałby jaką częścią baterii chciałby się podzielić. W kontekście codziennych dojazdów samochodem o wakacyjnym zasięgu, margines ma duży, a leasing może by sobie z tego spłacił. Baterie sieciowe to te zdemontowane z przechodzonych aut EV? Tych na razie w obrocie nie wiele. W nowych jakoś nie widzę różnicy w cenie między akumulatorem samochodowym a Powerwall. Powerpack ma tańsze baterie? Ile kosztowała Hornsdale Power Reserve w przeliczeniu na MWh akumulatora? Teoretycznie powinna być różnica, nawet ogniwka 18650 się różnią.

    BTW: w „Before the Flood” jest ładna scenka, jak DiCaprio słucha człowieka przekonującego, że nawet zmiana diety z mięsa krowy na kurczaka to duża oszczędność zasobów, następnie nieprzekonany kwituje: „Lecz przecież stek to ważny element kultury amerykańskiej.” Takoż i nasi palacze kotłowi :-))

  13. @m0rwen
    Jak na razie nie ma na rynku jednego samochodu, który by mógł zaoferować współpracę z siecią na tej zasadzie. Zanim się pojawią i upowszechnią, nastąpi konsolidacja produkcji baterii i pewnie spadną w okolice 100 USD/kWh.

    Baterie na dziś kosztują dla małych klientów około 300 USD/kWh, w sumie niezaleleżnie od technologii, bo lepszych po prostu trzeba mniej a nie są wiele droższe w produkcji. Ale chodzi mi o to, że produktem nie jest samomo ogniwo (powiedzmy takie same), tylko cała bateriia. A ona w samochodzie musi być bardziej skomplikowana bo lepsze zarządzanie temperaturą, ochrona przed warunkami zewnętrznymi, trwałość obudowy, etc. Domowy akumulator możesz zrobić taśma klejącą i ewentualnie odrobiną sklejki i bedzie OK, bez chłodzenia wodnego nie zrobisz porzadnego samochodu. W miarę spadku cen ogniw, łaczna róznica kosztół jednego i drugiego będzie rosła.

    Hornsdale- chciałbym to wiedzieć. I miliony innych osób także. To jest spółka Tesli i nie ma ani grama informacji wiarygodnych nawet o kosztach budowy (które i tak nie są interesujące). Interesująca jest cena za jaką Tesla kupuje baterie od Panasonica. I tego nie wie na pewno nikt poza gronem kilku członków zarządów.
    Można podejrzewać, że przy obecnej technologii i skali produkcji z Gigafactory będą w stanie zejść w okolice 100 USD/kWh, tylko które okolice i jak blisko? Bardzo chciałbym wiedzieć.

    P.S.
    Temat używania baterii samochodowych do sieci jest skomplikowany. Ja uważam, że to bez sensu, ale oczywiście mogę się mylić, może jest scenariusz w którym to ma sens. Aczkolwiek bezkrytyczny i bezduskusyjny zachwyt tą ideą w wykonaniu ludzi, co do których jestem pewien, że wszysko wyobrażają sobie na opak utwierdza mnie we własnym przekonaniu.
    Specjalny tekst na ten temat wydaje mi się zbyt niszowy, ale możedokłądnie powienienem go napisać. I sam dokłądnie przemysleć i przeliczyć sprawę? Tu, a może na blogu na Patronie? Nie wiem prosze o opinię.

  14. m0rwen pisze:

    @RewolucjaEnergetyczna
    Poza sensem inżynierskim widzę tu jednak kilka argumentów:
    – zagospodarowanie sporego potencjału baterii, które na co dzień nie są w całości wykorzystywane,
    – co za tym idzie lepsze wykorzystanie potencjału produkcyjnego, który teraz jest ograniczony,
    – służbowy samochód, służbowo naładowany, zasili prywatny dom (to akurat dalsze rozwarstwianie społeczne ;-(
    – wymieniając baterię w samochodzie, raczej cała otoczka mogłaby pozostawać, raczej się nie zużywa wraz z cyklami ładowania jak ogniwa,
    – generalnie obecny zalew aut widzę jako dramatyczne marnotrawstwo, więc każde zastosowanie ekstra łata bilans strat.
    Z drugiej strony, gdy świat wejdzie we współdzielenie autonomicznych, to taka zabawa straci rację bytu.

    Który producent poza Teslą chłodzi baterię płynem?

  15. @m0rwen
    „Który producent poza Teslą chłodzi baterię płynem?”
    Każdy, poza Nissanem. Przynajmniej z zachodnich. I dlatego używane Leafy to może być przykra niespodzianka połowy zasięgu, nie wskutek zużycia tylko zniszczenia termicznego. Używanego Leafa z Norwegii do Polski bym kupił, z Hiszpanii absolutnie.

    Tak, podałeś bardzo sensowne argumenty ekonomiczne za społeczną efektywnoscią takiego rozwiązania. Co w sumie we współczesnym kapitaliźmie gwarantuje, że taki system nie zostanie wprowadzony w tenże, względnie rozsądny sposób.
    Ale cały czas mamy jedną kwestię- mocy podłączeń domowych. W ile mozemy się bawić? 15 kW? Choć własciwie by wystarczyło. Nie obciążałoby nadmiernie baterii, używając 20% byłoby to ok 10-20 kWh na samochód, w istocie to nie jest skala przy której baterii samochodowej stanie się cokolwiek.
    Ja się sam zastanawiam i chyba się przekonuję do pewnej sensowności takiego rozwiązania.
    Powiedzmy, że w PL po pełnej racjonalizacji komunikacji pozostanie możliwość stałego korzystania przez sieć z 1 mln samochodów, czyli 15 mln kWh, 15 GWh przy jednym cyklu dziennie. Gdzieś w dolnej granicy potrzeb, ale już nie potrzeba byłoby dużo więcej.

  16. km2/h3 pisze:

    15 mlm KWh to 15 GWh czyli max na godz pracy systemu energetycznego w Polsce (zapotrzebowanie na moc waha się od 11-26GW), to jest jakaś wielkość ale bez przesady, z każdego samochodu też się nie da skorzystać, raczej jakieś rozwiązanie na łagodzenie pików, w tej chwili nawet jakby wziąć wszystkie wyprodukowane na świecie baterie i do Polski je wrzucić to nawet pewnie na jeden dzień nie starczy,

    jakby wyjąć wszystkie baterie z samochodów tesli 300000 x średnio 70kwh, to dostajemy 21GWh

  17. Tak, z rozpędu machnąłem się przy wielkich jednostkach, poprawiam

  18. m0rwen pisze:

    Dokładnie taki scenariusz jak narysowaliśmy sobie w komentarzach ktoś już realizuje:
    http://gramwzielone.pl/trendy/30198/renault-zbuduje-na-portugalskiej-wyspie-system-energetyczny-przyszlosci

  19. PawelW pisze:

    Jest jeszcze rozważana inna koncepcja. A mianowicie ułożenie kabli HVDC dookoła globu i transport prądu tam gdzie on będzie potrzebnyny (wytwarzanie ze źródeł odnawialnych).
    I jak by Taki koncept zadziałał, to nie ma potrzeby produkowania ton drogich akumulatorów, bo każdej chwili gdzieś na świecie świeci słońce albo wieje wiatr i możnaby energię tam wytwarzaną przetransportować.
    Chińczycy być może zechcą coś takiego urzeczywistnić.
    1. Wykupuja narodowych dostawców energii elektrycznej w niektórych państwach m.in. afryki..
    2. Największa instalacja HVDC powstaje właśnie w… Chinach pomiędzy Changji a Guquan.
    => długość linii: 3284 kilometrów
    => pojemność transmisyjna linii: 12 gigawatów (GW) (z technicznego na nasze: potrafi transportować tyle prądu ile wyprodukowałyby dwie elektrownie Bełchatów na raz)
    => wielkość transformatora konwertującego 1,100 kV (milion sto woltów)
    (https://www.siemens.com/press/en/pressrelease/?press=/en/pressrelease/2016/energymanagement/pr2016070340emen.htm&content)

  20. @PawelW
    Nie sądzę, aby to się mogło stać uniwersalnym rozwiązaniem.
    Wielkie inwestycje są wielkie, wymagają indywidualnego planowania, finansowania i zwrotów które interesują wielkie firmy.
    Gdyby klasa średnia dowiedziała się o skali tych zysków to by prędzej dostała zawału niż takich możliwości.
    Za to masowo produkowane rzeczy mogą być standardowe, co obniża koszty.
    Do tego mamy techniczną kwestię strat na przesyle (przy HVDC dość małych ,ale zawsze) i strat na transformacji (kumulatywnie bardzo dużych)
    Więc przesył ma sens tam, gdzie masz dużych producentów albo dużych odbiorców, czyli wyższe napięcia, czyli przejsze straty na transformatorach
    Przesyłanie prądu z PV dookoła świata nie ma ani grama sensu i IMO mieć nie będzie.
    W Chinach sytuacja jest taka, że wszystkie czynniki nakładają się w korzystną stronę. Jest olbrzymi prądożerny przemysł, jest presja na OZE i popyt jest skupiony w obłędnie gęsto zaludnionym wybrzeżu o znikomym potencjale OZE, w porównaniu do popytu prawie zerowym.
    I mamy na zachodzie kraju wielkie bezludne tereny z fantastycznym potencjałem wszystkiego: rzeki z wielkimi spadkami, świetne wiatry i doskonałe warunki PV (jesli odliczyć smog). Tego nie można porównywać do niczego, bo praktycznie nigdzie nie ma aż takiego połaczenia. Może częściowo w Niemczech, gdzie przemysł jest na południu a dobre warunki wiatrowe na północy. I też jest kwestia połaczenia. W Kalifornii, gdzie wszystko jest na miejscu, mowa jest wyłacznie o bateriach.

  21. PawelW pisze:

    @RE: To wszystko co piszesz ma jak najbardziej sens i w normalnych warunkach otoczenie ziemi kablami HVDC nie miałoby sensu z powodów o których napisałeś.
    Pytanie tylko, co jeżeli Chiny będą z tego zrobić element „jednego pasa” nad którym to ostro pracują. Jeszcze parę lat temu pojęcie „nowy jedwabny szlak” nic nikomu nie mówiło, dziś USA zmienia swoją globalną politykę z jego powodu.
    Ekonomicznie kable HVDC dookoła świata nie mają sensu, tak samo jak rury Gazpromu po dnie Bałtyku lub transport lądowy z Europy do Chin… ale rury na dnie Bałtyku już są a „nowy jedwabny szlak” się powoli buduje.
    Dlatego nie byłbym tak szybki w ferowaniu sądów 🙂

  22. pitbudowniczy pisze:

    problem z bateriami jest taki żeby spiąć system energetyczny na przestrzeni tygodnia potrzeba by ogromnych baterii pojemności, a w Polsce zdarzają się całe zimowe tygodnie gdzie wiatraki pracują średnio na 10% mocy, i nawet jak jest słonecznie to przez kilka godzin na dobę, i taka bateria żeby uzupełnić te braki musiałby mieć wielkość rzędu 1000GWh (tygodniowe zapotrzebowanie systemie na energię ~3500GWh), także w jakiejś przewidywalnej przyszłości trzeba mieć backup gazowy/biogazowy

    jakaś nadzieja jest w spięciu sieci na skalę Europy, bo jednak zwykle gdzieś ten wiatr się pojawia i do tego w elektrowniach wodnych jakiś zapas można wykorzystać

  23. @pitbudowniczy
    Zawsze jest wyciąganie tych dwóch zimowych tygodni bez wiatru i słońca. No jasne, że są! I jasne, że planując przestawienie się np. Polski na OZE trzeba to brać pod uwagę.
    I patrząc na dzisiejszy stan i ceny jest oczywiście niemożliwym zapas baterii na 2 tygodnie funkcjonowania całego kraju, nieważne jakiego.
    Ale: produkcja ogniw rośnie i ceny spadaja. Potencjał do spadku cen producenta do poniżej 100 USD/kWh istnieje technologii, która jest dziś wdrażana na przemysłową skalę.
    Każda metoda przechowywania elektryczności zarabia na ilości cykli, więc im krótszy cykl, tym bardziej opłacalne jest budowanie baterii sieciowych. Dla stabilizacji częstotliwości to jest zuepłnie sensowne, tańsze niż nawet utrzymywanie wirującej rezerwy (jeśli tylko do tego ma służyć). Z cyklami kilka razy na dobę też baterie są sensowne. Dla 2 cykli na rok na dziś nie mają grama sensu. Ale będą tanieć, w miarę szerszego wchodzenia na rynek ich finansowanie będzie tanieć, itd.
    A poza tym w Polsce mamy sporo elektrociepłowni, które są zuepnie sensownymi urządzeniami, jeśli tylko wyposażyć je w bardziej elastyczne źródła prądu i akumulację ciepła. I kwestię zimowych przerw w OZE mamy załatwioną.
    Naprawdę nie musisz pisać następnego komentarza z ingformacja, że słońce w nocy nie świeci, a jak sie nie naładuje akumulatora w samochodzie to się nie pojedzie. Ja to wiem, inni czytelnicy też.
    To wszystko nie jest proste, prawdziwych problemów jest mnóstwo, nie trzeba pokazywać oczywistości i twierdzić, że „łeee, a to się nie da!” Da się, oczywiście, trzeba rozumieć jak (nie proste) i wytłumaczyć innym (trudne jak jasna cholera)

  24. pitbudowniczy pisze:

    nawiązuje tu do twojego wpisu:

    „Na baterie nie potrzeba czekać, baterie można kupić już dziś. Że nie nie można kupić tyle, aby przebudować sytem wielkości Polski w rok? Nikt tego nie postuluje, a w 10 lat się da.”

    w 10 lat też się nie da, podejrzewam że baterie nie będą nigdy ekonomicznym rozwiązaniem do bilansowanie systemu dłużej niż na dobę co i tak w naszym przypadku daje pojemności rzędu 50-100 GWh (przy dobowym zapotrzebowaniu na poziomie 500 GWh), co nam daje 5-10 GW mocy przez 10 godzin, do tego dokładamy 5-10 GW w elektrowniach szczytowych które jak jest mało prądu z OZE pracują 24h, w nocy nabijając baterię i przy bardzo dobrych wiatrach do tego może dojść za 10 lat, chociaż na razie nic na to nie wskazuje

  25. @pitbudowniczy
    Jeśli dyskutujemy o opłacalności baterii, to wypada powiedzieć coś innego niż „wydaje mi się” i potem z tego wyciągać daleko idące wnioski.
    Może się wydawać z pozycji w której jest się znanym z konkretów i wiadomo, ze za wydawaniem się coś stoi. Ja tu, na blogu raczej podaje konkrety, czasem obliczenia, wiadomo czego się spodziewać, wiadomo co może mi się wydawać źle i gdzie to lepiej weryfikować. Z tego coś może wynikać.
    Z „wydawania się” komentatora- no nie bardzo…. A tu na blogu nie lubimy braku konkretów, więc potraktuj to jako delikatne, pierwsze ostrzeżenie.
    Do rzeczy:
    1 cykl dziennie to na dziś jest okolica progu opłacalności baterii sieciowych. Tak po prostu, tak wychodzi z kosztów instalacji i skoków cen. Tyle, że musimy mówić o sieci z solidnym udziałem OZE, gdzie jest popyt na takie przechowywanie i ceny spot go odwzorowują.
    Czas który podałem nie dotyczy ekonomii, a dzisiejszych i ekstrapolowanych mocy produkcji baterii. Ekonomia tego to inna sprawa. Tak czy inaczej- usługi stabilizacji sieci są opłacalne już dziś. I to bardzo.

  26. poe pisze:

    Nie zgodzę się z twierdzeniem, że energia z wiatru/słońca jest darmowa, jest znacznie droższa niż uzyskana konwencjonalnie. Proszę policzyć nakłady inwestycyjne oraz koszty związane z demontażem, złomowaniem w kontekście żywotności tychże. Biorąc pod uwagę materiały jakie są stosowane do budowy np. wiatraków, paneli nie można ich ponownie przetworzyć. Kto za to zapłaci Unia, która teraz sztucznie dopłaca do zielonego MW?

  27. @poe
    Albo przychodzisz tu z wiedzą wystarczająca do dyskusji, albo się pytasz, albo to jest twój ostatni komentarz. Zresztą tego też nie powinno tu być.
    „Proszę policzyć „: albo sam liczysz i włączasz się do dyskusji, albo cię tu nie będzie. Patrząc po reszcie komentarza i tak nie wiesz o czym piszesz więc nic nie policzysz, więc właściwie możemy się pożegnać od razu.

Skomentuj

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

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

w

Connecting to %s

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