Nadeszły nowe badania nad ogniwami słonecznymi, które mogą zmienić wszystkie nasze plany.
Naukowe modelowanie produkcji zależnych od pogody nośników energii odnawialnej to poważne wyzwanie - stwierdził były sekretarz stanu Attila Aszódi, profesor uniwersytecki w Instytucie Techniki Jądrowej BME, który ze swoją grupą roboczą osiągnął zadziwiające wyniki.
„Na podstawie kilkuletnich parametrów meteorologicznych nauczyliśmy naszą sztuczną sieć neuronową – procedurę matematyczną – aby w danych warunkach zewnętrznych pokazywała, jakiego rodzaju produkcji energii słonecznej i wiatrowej oraz jakiego zapotrzebowania na energię elektryczną można się spodziewać” ”, powiedział Attila Aszódi o niedawno opublikowanych badaniach, w których do użytku zostały oddane uczenie maszynowe i sztuczne sieci neuronowe.
Powstały model umożliwia szczegółową, godzinową analizę węgierskiego systemu elektroenergetycznego z podziałem na różne źródła energii.
Dzięki modelowi możliwe jest zademonstrowanie ewolucji przyszłego zapotrzebowania na energię elektryczną z rozdzielczością godzinową, a także w jaki sposób może ono zostać pokryte przez planowane w przyszłości elektrownie.
Mogą kanibalizować własny rynek
„To bardzo interesujący wynik, że elektrownie słoneczne o mocy zainstalowanej powyżej 6000-8000 megawatów – bez przemysłowego, sieciowego magazynowania energii elektrycznej – zaczynają kanibalizować własny rynek: ponieważ elektrownie słoneczne działają zawsze w tym samym okresie, nie możemy przekraczać wspomnianej mocy przez wiele godzin w roku, aby zużyć całą wyprodukowaną energię elektryczną” – wyjaśnił Attila Aszódi, który uważa, że w takich przypadkach sterownik systemu będzie zmuszony ograniczyć produkcję elektrowni słonecznych i wyłączyć część jednostek .
Ważnym doświadczeniem jest również to, że pomimo dużych mocy OZE, istnieje wiele sytuacji, w których pomimo dużej mocy zainstalowanej elektrowni, potrzeby konsumentów nie mogą być zaspokojone, gdy jednocześnie nie świeci słońce i nie wieje wiatr. Nazywa się je Dunkelflaute w oparciu o niemiecki termin, ciemne wietrzne warunki w języku węgierskim. W takich przypadkach zasilanie musi być zapewnione z zupełnie innych źródeł. Dotychczasowe badania wykazały, że kraje sąsiednie również planują podobny rozwój energetyki, więc w przypadku realizacji obecnych planów polityki energetycznej niestety nie można oczekiwać, że energia elektryczna importowana z krajów sąsiednich będzie uzupełniana brakującymi zasobami krajowymi.
Według Attila Asódi, jeśli Węgry nie będą ostrożne, mogą łatwo doprowadzić do sytuacji, w której okresy te połączą się ze znacznym niezaspokojonym zapotrzebowaniem na energię elektryczną. Zagroziłoby to ciągłości dostaw dla konsumentów. Biorąc pod uwagę czynniki, tylko efektywna współpraca elektrowni jądrowych i źródeł odnawialnych może zapewnić odpowiedni system elektroenergetyczny, jednak do tego niezbędne jest staranne planowanie techniczne - wyjaśnił ekspert.
Częste ciemne wiatry
Węgierscy naukowcy pod kierunkiem Attili Aszódi szczegółowo zbadali roczną częstotliwość i rozkład ciemnych warunków wietrznych w ciągu ostatnich 42 lat. Odkryli: „20-25-30 cichych wiatrów trwających 2, 3 lub 4 godziny – jeśli zdefiniujemy podaż elektrowni słonecznych i wiatrowych na 5 procent lub mniej w tych okresach – występuje każdego roku. W ciągu roku występuje 7-8 ciemnych ucichów trwających 10 godzin, ale nawet takie warunki trwające dłużej niż 15 godzin zdarzają się 3-5 razy” – podsumował były sekretarz stanu. Znaleźli również rok w ciągu ostatnich czterech dekad, kiedy określone wydarzenie Dunkelflaute na Węgrzech trwało 35, 39 lub nawet 61 godzin.
Według literatury te niesprzyjające warunki są częstsze tutaj w Kotlinie Karpackiej niż w Niemczech czy Belgii. Wynika z tego, że system elektroenergetyczny musi być przygotowany na takie sytuacje, a inne elektrownie - typowo atomowe - muszą być również włączone do miksu energetycznego, które są w stanie produkować w sposób ciągły, niezależnie od pogody
- powiedział Attila Asódi, który kontynuował: Niemiecka strategia zielonej energii rozważała włączenie do systemu elektrowni opalanych gazem ziemnym w takich sytuacjach, ale dostępność niezbędnego gazu ziemnego pogorszyła się, a jego cena znacznie wzrosła w wyniku rosyjsko-ukraińskiej wojna. Tak więc, ze względu na ograniczenia w dostawach gazu ziemnego, najgorsze przeżywa obecnie Europa:
Zaczął ponownie zużywać coraz więcej węgla brunatnego i kamiennego.
„Gdy nie wieje wiatr, włączane są elektrownie węglowe, co można nazwać wieloma rzeczami, ale na pewno nie jest to korzystne rozwiązanie z punktu widzenia ochrony klimatu. Niemcy równoważą obecnie wahania OZE za pomocą węgla brunatnego i kamiennego, kosztem ogromnej emisji dwutlenku węgla” – wyjaśnił.
Kiedy spoglądamy w bardziej odległą przyszłość i zwracamy uwagę na problemy wynikające ze zmienności źródeł odnawialnych, pojawiają się argumenty przemawiające za wodorem. Należy jednak zauważyć, że magazynowanie energii w oparciu o wodór jest obecnie technologią w fazie rozwoju i jest niezwykle kosztowna. Na razie nie wiadomo, kiedy będzie można ją włączyć do przemysłowych magazynów energii elektrycznej. Nie chodzi o to, żeby mieć pomysły, ale o przepis, jak te pomysły wykorzystać – za Malcolmem Gladwellem.
Bardzo ważne jest, aby portfel elektrowni każdego kraju, w tym Węgier, był projektowany z dużą starannością, z uwzględnieniem warunków technicznych, tak aby w przyszłości można było zapewnić warunki ciągłości zasilania.
- Attila Aszódi przedstawił swoje wyniki, który uważa, że inwestycje w energetykę, podobnie jak w innych dziedzinach, wymagają pieniędzy, a nie mamy nieograniczonych zasobów. Przy wyborze technologii bardzo ważne jest zatem uwzględnienie kwestii ekonomicznych, w tym zwrotu z inwestycji.
Ich inne, wcześniejsze symulacje pokazują, że ogniwa baterii podłączone do sieci mogą być dobrze wykorzystywane do krótkotrwałego magazynowania energii, ale nie nadają się do pomostowania dłuższych okresów. Istniejące elektrownie szczytowo-pompowe w sąsiednich krajach zapewniają dużą elastyczność tamtejszego systemu dostaw energii elektrycznej, w szczególności Austria ma ogromne takie moce, ale takie obiekty istnieją również na Słowacji, w Rumunii, Serbii i Słowenii. Na Węgrzech nie ma fizycznej możliwości posiadania wielu elektrowni szczytowo-pompowych, ale jednocześnie fakt, że jedna lub dwie takie elektrownie, nawet o mocy 500-600 megawatów na jednostkę, byłby ogromną pomocą w równoważenie fluktuacji.
To nie jest lobby nuklearne, takie są fakty
Naukowcy odkryli, że gdyby system miał moc 15 000 megawatów energii słonecznej, co stanowi pięciokrotność obecnej przemysłowej mocy słonecznej wynoszącej prawie 3000 megawatów i mniej więcej dziesięciokrotność obecnej mocy 320 megawatów energii wiatrowej, 3000 megawatów energii wiatrowej nadal może wzrosnąć jedynie do 42 procent wartości neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla produkcji energii elektrycznej na Węgrzech. To jednocześnie mniej niż połowa wspólnego celu Unii Europejskiej, jakim jest zwiększenie udziału energii elektrycznej neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla do 90 proc.
Matematyka też dowodzi: elektrownie atomowe są potrzebne.
Energia jądrowa jest metodą wytwarzania energii neutralną pod względem emisji dwutlenku węgla, podobnie jak odnawialne źródła energii – przyznała to sama Komisja Europejska. Ogromna różnica polega na tym, że produkcja elektrowni jądrowych jest praktycznie niezależna od pogody, a ich współczynnik wykorzystania jest znacznie wyższy: podczas gdy elektrownia słoneczna o mocy 1000 megawatów na Węgrzech wytwarza około 1,5 miliarda kilowatogodzin energii elektrycznej rocznie, elektrownia słoneczna o mocy 1000 megawatów moc elektrowni jądrowych wytwarza około 8 miliardów kilowatogodzin .
Moglibyśmy na to machać, ale różnica jest ponad pięciokrotna.
„Elektrownia jądrowa jest producentem strun, co oznacza, że może w sposób ciągły produkować ze swoją mocą znamionową. Dla porównania elektrownie słoneczne i wiatrowe stale zmieniają swoją wydajność w zależności od pogody. Konieczne jest połączenie tych źródeł w systemie elektroenergetycznym, aby mógł on być dobrze eksploatowany"
Attila Asódi zwrócił uwagę.
Wyniki badań są jasne: tylko dzięki połączeniu energii słonecznej, wiatrowej i jądrowej można zbudować na Węgrzech system, który jest w stanie osiągnąć cele UE w zakresie produkcji energii elektrycznej neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla.
Węgry wykonały bardzo dobrą robotę, działając wspólnie z innymi podobnie myślącymi krajami, takimi jak Francja, w celu wdrożenia tzw. poproszono o uwzględnienie energii jądrowej oprócz energii odnawialnej w dekrecie dotyczącym taksonomii
- wskazał profesor Politechniki, który powiedział, że opisana w ich pracy metoda badawcza nadaje się do analizy systemów elektroenergetycznych o różnym składzie, może być stosowana także w innych krajach, gdzie warunki meteorologiczne są znacząco różne, a więc warunki meteorologiczne i danych systemu elektroenergetycznego muszą zostać ponownie nauczone modele sieci neuronowych, aby metoda badawcza mogła być zastosowana również tam.
„Nie mniej ważne, dalszy rozwój opracowanej przez nas metody może być również odpowiedni do dalszego rozwijania metod prognozowania produkcji krajowej fotowoltaiki i elektrowni wiatrowej – obecnie działających z dość dużym błędem – w celu zmniejszenia ilości i kosztów równoważenia energii i stworzenia lepiej funkcjonującego, bardziej elastycznego systemu – dodał Attila Asódi.
Wyróżniony obraz: Pixabay
