docPożądane kierunki zmian ram rynkowych i
download 
Reklamacja Transkrypt
Pożądane kierunki zmian ram rynkowych i
Pożądane kierunki zmian ram rynkowych i prawnych dla dalszego rozwoju magazynowania energii Autor: Thomas Maidonis, WIP Renewable Energies (“Energetyka Wodna”, nr 2/2015) Duży udział niestabilnej energii z elektrowni wiatrowych i fotowoltaicznych stwarza konieczność zapewnienia mocy rezerwowej w systemie elektroenergetycznym, a także wdrażania środków służących poprawie jakości energii. Sprostanie tej kwestii wymaga kompleksowych rozwiązań obejmujących wzmocnienie sieci elektroenergetycznej, zarządzania zapotrzebowaniem na energię oraz jej magazynowania. Technologie magazynowania energii na dużą skalę, głównie w zbiornikach elektrowni szczytowo-pompowych i w zbiornikach sprężonego powietrza są już dojrzałe i stosowane od dziesiątków lat w celu zapewnienia stabilności sieci i poprawy parametrów energii w systemie elektroenergetycznym. Jednak od czasu uwolnienia rynku energii nastąpił spadek liczby inwestycji w nowe elektrownie magazynujące energię, a istniejące obiekty nie zawsze otrzymują wystarczające sygnały rynkowe zachęcające do pracy z pełną mocą, gdy wymaga tego system. Projekt stoRE koncentruje się na poprawie warunków prawnych i rynkowych wpływających na magazynowanie energii w krajach z dużą liczbą działających elektrowni wiatrowych lub z dużym potencjałem rozwojowym takiej energetyki. Do państw takich należą: Austria, Dania, Niemcy, Grecja, Irlandia i Hiszpania. W ramach projektu w wymienionych krajach przeanalizowano obecny stan i możliwości rozwoju systemów elektroenergetycznych. Przy założeniu różnych scenariuszy dokonano oceny potrzeb, jakie pojawią się w zakresie magazynowania energii w przyszłości. Następnie zidentyfikowano rynkowe i prawne bariery rozwoju i funkcjonowania przedsięwzięć związanych z magazynowaniem energii oraz zaproponowano i wdrożono działania służące likwidacji tych barier. Eksperci stworzyli modele systemów dostaw energii w: Austrii, Danii, Niemczech, Grecji, Irlandii i Hiszpanii. Uwzględniono w nich planowany wzrost wykorzystania odnawialnych źródeł energii, jak również zapotrzebowanie na energię w sieci. W oparciu o modele stworzono algorytm umożliwiający przeliczenie zapotrzebowania na zmagazynowaną energię ze strony systemu elektroenergetycznego. Algorytm nie bierze pod uwagę uwarunkowań rynkowych i ekonomicznych. Gdyby uwzględnić również czynniki ekonomiczne, to okazałoby się, że zapotrzebowanie na magazynowanie energii ro-śnie ze względu na to, że jest ono często tańsze niż odstawienie turbozespołów pracujących w podstawie obciążenia. Jakościowe i ilościowe wyniki symulacji komputerowych wskazują na wzrost potrzeb w zakresie magazynowania energii w przyszłości w analizowanych systemach. 1 AUSTRIA W przypadku Austrii przebadano sześć scenariuszy; jeden referencyjny z danymi z roku 2011 i pięć scenariuszy rozwoju OZE. Spośród nich trzy dotyczyły perspektywy roku 2020, a dwa sięgały roku 2050. Rozważono scenariusze rozwoju różnych technologii OZE. W scenariuszu nazwanym „Równy” przyjęto kontynuację jednakowego wzrostu wykorzystania źródeł wiatrowych i fotowoltaicznych, a w scenariuszach „Wiatr” i „PV” silniej rozwija się jedna z tych dwóch technologii. Ze względu na silne połączenia pomiędzy niemieckim i austriackim systemem elektroenergetycznym w dwóch kolejnych scenariuszach założono połączenie tych systemów. Austria teoretycznie posiada wystarczające możliwości magazynowania energii w dużych zbiornikach alpejskich (~2 TWh). Wystarczają one, by zmagazynować wytworzoną w kraju nadwyżkę energii ze źródeł odnawialnych. Jedynie w scenariuszu zakładającym 80% energii z OZE konieczne byłoby wybudowanie dodatkowej elektrowni szczytowo-pompowej o mocy 3 GW. W praktyce jednak poziom wody w zbiornikach wahałby się aż o 80%, czemu przeciwne są organizacje ekologiczne. W badaniach wykazano, że połączenie systemów elektroenergetycznych Niemiec i Austrii może dać pozytywne efekty. Szczególnie korzystne dla obu krajów byłoby lepsze wykorzystanie austriackiego systemu elektrowni szczytowopompowych. Pojemność istniejących zbiorników jest wystarczająca, by pokryć nawet całkowite potrzeby związane z magazynowaniem energii dla Niemiec. Wydolność systemu przesyłowego prawdopodobnie będzie musiała być bardzo duża, lecz nawet przy niższej przepustowości linii przesyłowych możliwe będzie zmagazynowanie bardzo dużej nadwyżki energii z OZE-E. Na budowie nowych linii przesyłowych zyska również austriacki system, gdyż stanie się bardziej elastyczny, a łączne zapotrzebowanie na magazynowanie energii w obu krajach zmniejszy się. Samo zwiększenie mocy przesyłowej z 2,2 GW do 9,2 GW sprawi, że ograniczenie produkcji w zakresie OZE będzie musiało wynosić tylko 2%. Inną korzyścią jest fakt, że wahania wody w zbiornikach będą ograniczone jedynie do 14%, co mieści się w zakresie możliwym do zaakceptowania, zwłaszcza w porównaniu z wahaniami o 80% w scenariuszu 80% energii z OZE z wydzielonym systemem elektroenergetycznym Austrii. DANIA Dla Danii przeanalizowano sześć scenariuszy. W scenariuszu z najniższym stopniem wykorzystania źródeł wiatrowych niezbędne wartości mocy i pojemności zasobników energii są niewielkie, a zapotrzebowanie na nie może być pokryte dzięki eksportowi i importowi z krajów sąsiednich, takich jak Norwegia, Szwecja i Niemcy, a także z sektora ciepłownictwa. Po roku 2020 zapotrzebowanie na magazynowanie energii zacznie szybko wzrastać i osiągnie poziom 660 GWh przy 80-procentowym udziale energii z OZE planowanym na lata 2030-2035. Duże potrzeby wynikają z faktu, że Dania nie ma wystarczająco dużego potencjału energii słonecznej, aby wykorzystać efekty bilansowania energetyki wiatrowej energią z elektrowni fotowoltaicznych. Z drugiej strony Dania ma duży udział elektrowni 2 wytwarzających energię w kogeneracji, w których nadmiar energii z wiatru może być wykorzystywany do produkcji ciepła. Dzięki temu niezbędne dodatkowe możliwości magazynowania energii można ograniczyć do 600 GWh. W scenariuszu 80% energii z OZE eksport nadmiaru energii do Niemiec będzie trudny ze względu na fakt, że prędkości wiatru (zwłaszcza na morzu) są w Niemczech i Danii bardzo do siebie podobne, szczególnie podczas okresów silnych wiatrów, czyli w tym czasie, kiedy eksport byłby konieczny. Można jednak uznać, że po zapewnieniu przepustowości linii przesyłowych na poziomie 3 GW, dodatkowe zapotrzebowanie na magazynowanie energii można będzie zredukować do 442 GWh. Tabela 1. Zapotrzebowanie na magazynowanie energii w Danii przy scenariuszu 80% energii z OZE Scenariusz Dodatkowe zapotrzebowanie Dodatkowe zapotrzebowanie na moc w GW na pojemność zasobników energii w GWh Zasilanie Pobór 2020 2,19 – 2,36 2,18 – 2,36 38,68 – 55,22 80 % 4,85 3,25 660,75 80 % z udziałem 3,90 ciepłownictwa 3,12 600,00 Obciążenie linii przesyłowych Moc przesyłowa Brak 1500 MW 3000 MW Nieograniczona Energia odrzucona 4928 GWh 2928 GWh 2318 GWh 2280 GWh Energia przesyłana 0 2000 GWh 2609 GWh 2648 GWh Źródło: Projekt stoRE NIEMCY W przypadku Niemiec opracowano siedem scenariuszy; jeden referencyjny z danymi z roku 2011 i sześć scenariuszy rozwoju OZE. Wyniki pokazują, że do roku 2020 istniejące i planowane urządzenia do magazynowania energii będą wystarczające przy aktualnym poziomie wytwarzania energii z OZE. Po roku 2020 zapotrzebowanie na nowe instalacje związane z magazynowaniem energii zacznie szybko wzrastać. W tabeli numer 2 przedstawiono wyniki dla scenariusza 80% energii z OZE. Dodatkowe zapotrzebowanie na pojemność zasobników energii waha się od 950 GWh do 1534 GWh, czyli przekracza obecny poziom 20 do 40 razy. Dodatkowa moc zainstalowana powinna być 3 do 7 razy większa niż moc obecnie istniejących elektrowni szczytowo-pompowych. Widać wyraźnie, że wraz z szybszym rozwojem energetyki wiatrowej zakres niezbędnej dodatkowej mocy 3 zainstalowanej jest niższy, ale wymagana pojemność zasobników energii jest wyższa niż w przypadku szybszego rozwoju energetyki fotowoltaicznej. Tabela 2. Zapotrzebowanie na magazynowanie energii w Niemczech przy scenariuszu 80% energii z OZE Dodatkowe Dodatkowe Scenariusz zapotrzebowanie na moc zapotrzebowanie w GW na pojemność 80% OZE zasobników Zasilanie Pobór energii w GWh Równy 38,79 25,17 1,308 Wiatr 31,85 25,74 1,534 PV 55,16 29,04 950 Źródło: Projekt stoRE GRECJA W przypadku Grecji opracowano sześć scenariuszy, podobnie jak w krajach opisanych powyżej. Jednak dla każdego scenariusza dodano jeszcze jeden wariant z podwyższona mocą instalowaną, aby uwzględnić możliwość powstania nowych elektrowni wykorzystujących paliwa kopalne i wynikającymi z tego minimalnymi wymogami technicznymi dla przyłączenia źródeł odnawialnych. Wyniki dla scenariusza 80% energii z OZE zostały podsumowane w tabeli nr 3. Tabela 3. Zapotrzebowanie na magazynowanie energii w Grecji przy scenariuszu 80% energii z OZE Dodatkowe Dodatkowe Scenariusz zapotrzebowanie na moc w zapotrzebowanie na GW pojemność 80% OZE zasobników energii Zasilanie Pobór w GWh Równy 11,9 8,2 375 Wiatr 10,6 8,3 430 PV 13,5 8,2 340 Podwyższona moc instalowana (2 GW) Równy 13,5 8,0 1440 4 Wiatr 12,2 8,0 1550 PV 15,1 8,1 1320 Źródło: Projekt stoRE IRLANDIA Sześć scenariuszy powstało również dla Irlandii, w tym jeden referencyjny z danymi z roku 2011, cztery scenariusze rozwoju OZE i jeden oparty na imporcie i eksporcie. Wyniki wskazują, że irlandzki system będzie potrzebował dodatkowych urządzeń magazynujących energię już w roku 2020. W scenariuszu z najniższym stopniem wykorzystania źródeł wiatrowych niezbędna ilość mocy i pojemności zasobników energii ma niewielką wartość, ale zapotrzebowanie na nie będzie wzrastać wraz ze wzrostem wykorzystania źródeł wiatrowych. W scenariuszu 80% energii z OZE łączne zapotrzebowanie na pojemność zasobników energii osiąga 2.7 TWh. Wynika to z faktu, że Irlandia nie ma wystarczająco dużego potencjału energii słonecznej, aby wykorzystać efekty bilansowania energetyki wiatrowej energią z elektrowni fotowoltaicznych. Alternatywą dla magazynowania jest wstrzymanie rozwoju energetyki wiatrowej lub eksport i import energii z Wielkiej Brytanii. Jednak, ponieważ wielka Brytania również planuje wzrost mocy zainstalowanych w elektrowniach wiatrowych, import i eksport energii nie zawsze będą możliwe. Jak przedstawiono w tabeli nr 4, przy założeniu scenariusza 80% OZE w Irlandii i Wielkiej Brytanii, połączenie tych dwóch państw liniami przesyłowymi o przepustowości 2 GW w dużej mierze pozostałoby nieprzydatne, a więc i ekonomicznie nieopłacalne. Wynika to z faktu dużej zbieżności prędkości wiatrów wiejących w tym samym czasie w obu krajach. Tabela 4. Zapotrzebowanie na magazynowanie energii w Irlandii przy scenariuszu 80% energii z OZE Scenariusz Dodatkowe zapotrzebowanie na moc w Dodatkowe zapotrzebowanie na pojemność zasobników GW energii w GWh Zasilanie Pobór 2020 1,73 – 1,86 1,60 – 1,79 14,32 – 70,00 80 % 6,8 4,3 2,700 1 GW 2 GW Obciążenie linii przesyłowych Moc przesyłowa Brak Nieograniczona 5 Energia odrzucona 7729 GWh 6695 GWh 6122 GWh 5744 GWh Energia przesyłana 0 GWh 1029 GWh 1603 GWh 1981 GWh Źródło: Projekt stoRE HISZPANIA Podobnie jak w przypadku innych krajów sześć scenariuszy przygotowano również dla Hiszpanii. Dodatkowy scenariusz przewiduje wybudowanie nowych elektrowni jądrowych. Wyniki wskazują, że do roku 2020 istniejące i planowane urządzenia do magazynowania energii w Hiszpanii będą wystarczające przy aktualnym poziomie wytwarzania energii z OZE. Jeśli uwzględnić wymogi techniczne związane z budową elektrowni jądrowych, które muszą pozostać podłączone do sieci z minimalną mocą, istniejące urządzenia do magazynowania energii nie są wystarczające. Po roku 2020 zapotrzebowanie na nowe instalacje do magazynowania energii gwałtownie wzrośnie. Jak widać w tabeli 5, w scenariuszu 80% potrzebna dodatkowo pojemność zasobników energii będzie wynosić od 640 do 2240 GWh w przypadku scenariuszy podstawowych oraz pomiędzy 4300 GWh a 6340 GWh przy scenariuszach uwzględniających elektrownie jądrowe. Potrzeby w zakresie magazynowania energii są niższe w scenariuszach uwzględniających rozwój energetyki fotowoltaicznej, co oznacza, że zwiększanie mocy zainstalowanej elektrowni fotowoltaicznych pozwala zmniejszać zapotrzebowanie na magazynowanie energii w przyszłości. Tabela 5. Zapotrzebowanie na magazynowanie energii w Hiszpanii przy scenariuszu 80% energii z OZE Dodatkowe Dodatkowe Scenariusz zapotrzebowanie na moc zapotrzebowanie w GW na pojemność 80% OZE zasobników Zasilanie Pobór energii w GWh Równy 35,3 36,5 2240 Wiatr 34,2 36,8 1290 PV 36,8 30,4 640 Scenariusze z energetyką jądrową Równy-n 45,3 33,6 6340 Wiatr-n 44,2 33,6 5000 PV-n 46,8 34,9 4300 6 Źródło: Projekt stoRE Opisane wyżej wyniki badań były podstawą procesu konsultacji prowadzonych z głównymi interesariuszami w krajach, których dotyczyły badania. Rezultaty konsultacji zostały podsumowane w formie listy zadań, jakie powinny zostać podjęte w każdym z krajów. Działania, jakie wskazano do realizacji w poszczególnych krajach to między innymi: • • • • • • • • • • • Ustanowienie niezależnych od technologii celów w zakresie magazynowania energii w oparciu o kryteria społeczno-ekonomiczne; Zainicjowanie kampanii informacyjnych skierowanych do społeczeństwa dotyczących roli magazynowania energii i uaktywnienie społeczeństwa w początkowej fazie realizacji nowych projektów, aby obniżyć opór społeczny wobec inwestycji; Harmonizacja europejskich rynków bilansowania energii i stworzenie transgranicznych form rozliczania przychodów w tym zakresie; Zwiększenie mocy przesyłowych łączących kraje sąsiadujące, aby w pełni wy-korzystać systemy elektrowni szczytowo-pompowych; Stworzenie jasnych wytycznych związanych z realizacją projektów z dziedziny magazynowania energii, aby zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa inwestorom i operatorom sieci; Stworzenie przewidywalnego rynku w przyszłości oraz prognoz wykorzystania niestabilnych źródeł energii odnawialnej, aby stworzyć solidne podstawy biznesowe; Wyznaczenie strategicznego planu rozwoju magazynowania energii zapewniającego stabilność i elastyczność sieci, jak również możliwość rozwoju przemysłu związanego z energetyką wiatrową i fotowoltaiczną; Przeanalizowanie najlepszych praktyk w zarządzaniu opłatami przyłączeniowymi; Przeprowadzenie wszechstronnej analizy zysków i strat w celu zbadania pełnej wizji rozwoju magazynowania energii (analiza powinna obejmować kwestie ekonomiczne, środowiskowe, bezpieczeństwa dostaw oraz możliwych mechanizmów wsparcia); Zdefiniowanie technologii magazynowania energii w regulacjach prawnych państw członkowskich UE; Zdefiniowanie uproszczonej metodologii w procedurach administracyjnych, aby umożliwić rozwój projektów demonstracyjnych oraz badawczo-rozwojowych. 7
