Dyskusja o transformacji energetycznej koncentruje się zazwyczaj na źródłach wytwarzania. Mówimy o farmach wiatrowych, fotowoltaice, elektrowniach konwencjonalnych, magazynach energii czy energetyce jądrowej. Znacznie rzadziej uwagę poświęca się infrastrukturze, która musi połączyć te wszystkie elementy. Tymczasem nawet największa liczba nowych źródeł energii nie wystarczy, jeśli sieć nie będzie w stanie bezpiecznie odebrać i przesłać wyprodukowanego prądu.
Sieci elektroenergetyczne przestają więc pełnić rolę niewidocznego zaplecza energetyki. W coraz większym stopniu stają się jednym z najważniejszych elementów całego procesu modernizacji systemu.
Dawny model energetyki był stosunkowo prosty
Tradycyjny system elektroenergetyczny powstawał wokół dużych elektrowni. Energia była produkowana w kilku dużych punktach, następnie trafiała do sieci przesyłowej, dalej do sieci dystrybucyjnej i w końcu do odbiorcy.
Przepływ miał w dużej mierze jeden kierunek. Elektrownia produkowała, gospodarstwo domowe lub zakład przemysłowy zużywał.
Rozwój energetyki rozproszonej zmienił tę sytuację. Dziś odbiorca może jednocześnie być producentem. Tysiące instalacji fotowoltaicznych oddają energię do sieci, a lokalna infrastruktura musi obsługiwać przepływy w obu kierunkach.
To zupełnie inne zadanie niż to, do którego wiele sieci projektowano kilkadziesiąt lat temu.
Fotowoltaika powoduje lokalne nadwyżki
W słoneczny dzień w jednej miejscowości może pracować jednocześnie bardzo wiele instalacji PV. Jeśli mieszkańcy w tym czasie zużywają niewiele energii, duża część produkcji trafia do sieci.
Problem polega na tym, że lokalne linie i transformatory mają określone parametry techniczne. Gdy energii pojawia się zbyt dużo w stosunku do lokalnego zapotrzebowania i możliwości infrastruktury, rośnie znaczenie odpowiedniego zarządzania napięciem i przepływami.
Dlatego rozwój odnawialnych źródeł energii coraz częściej musi iść w parze z modernizacją sieci.
Wiatr i słońce produkują tam, gdzie są warunki
Kolejnym wyzwaniem jest lokalizacja dużych źródeł OZE. Farma wiatrowa powstaje tam, gdzie występują dobre warunki wiatrowe i dostępny teren, a niekoniecznie tuż obok dużego miasta czy zakładu przemysłowego.
Podobnie jest z wielkimi instalacjami fotowoltaicznymi.
Energię trzeba więc przesłać z miejsca produkcji do obszarów wysokiego zapotrzebowania. To wymaga odpowiednich linii przesyłowych oraz stacji elektroenergetycznych.
W praktyce tempo rozwoju nowych mocy wytwórczych coraz silniej zależy od tego, jak szybko rozwija się infrastruktura sieciowa.
Sieć musi cały czas utrzymywać równowagę
Energia elektryczna jest szczególnym produktem, ponieważ w systemie produkcja i zużycie muszą pozostawać w ciągłej równowadze.
Jeśli nagle spada produkcja z wiatru, potrzebne są inne źródła lub magazyny, które pomogą uzupełnić niedobór. Jeśli natomiast w słoneczne południe produkcja gwałtownie rośnie, system musi tę energię zagospodarować.
Im większy udział źródeł zależnych od pogody, tym ważniejsze stają się prognozowanie, elastyczność oraz automatyczne sterowanie siecią.
Dlatego transformacja energetyczna to nie tylko budowanie nowych elektrowni, ale również rozwój systemów informatycznych, automatyki i pomiarów.
Magazyny energii mogą odciążać infrastrukturę
Magazynowanie energii jest jednym ze sposobów zwiększania elastyczności sieci. Akumulator może pobierać energię wtedy, gdy produkcja jest wysoka, i oddawać ją później, gdy zapotrzebowanie rośnie.
Dotyczy to zarówno dużych magazynów przyłączonych bezpośrednio do sieci, jak i mniejszych instalacji znajdujących się przy przedsiębiorstwach czy domach.
Nie oznacza to, że magazyny zastąpią rozbudowę sieci. Mogą jednak ograniczać część lokalnych przeciążeń i pomagać lepiej wykorzystywać istniejącą infrastrukturę.
Coraz większe znaczenie ma zarządzanie popytem
Przez wiele lat system energetyczny próbował przede wszystkim dostosować produkcję do zapotrzebowania odbiorców. W przyszłości coraz częściej również zużycie będzie dostosowywane do dostępności energii.
Część procesów przemysłowych można przesunąć na inne godziny. Samochody elektryczne nie zawsze muszą być ładowane natychmiast po podłączeniu. Bojler czy pompa ciepła również mogą w pewnym zakresie działać wtedy, gdy energia jest łatwiej dostępna.
Takie sterowanie popytem pozwala zmniejszać szczytowe obciążenie sieci bez ograniczania całkowitej ilości zużywanej energii.
Elektryfikacja zwiększa wymagania
Jednocześnie rośnie liczba urządzeń korzystających z energii elektrycznej. Pompy ciepła zastępują część kotłów spalających paliwa, samochody elektryczne zastępują pojazdy spalinowe, a przedsiębiorstwa elektryfikują kolejne procesy.
Z punktu widzenia całej gospodarki oznacza to wzrost znaczenia energii elektrycznej.
Jeśli w jednym osiedlu pojawi się kilkadziesiąt ładowarek samochodowych i duża liczba pomp ciepła, lokalne zapotrzebowanie może wyglądać zupełnie inaczej niż w czasie projektowania istniejącej infrastruktury.
Dlatego planowanie przyszłych sieci wymaga przewidywania nie tylko nowych źródeł produkcji, lecz również zmian po stronie odbiorców.
Inteligentna sieć zamiast zwykłych kabli
Nowoczesna sieć elektroenergetyczna będzie coraz bardziej cyfrowa. Inteligentne liczniki, zdalne sterowanie, czujniki i automatyka pozwalają szybciej wykrywać problemy oraz dokładniej zarządzać przepływem energii.
Dzięki danym operator może lepiej widzieć, gdzie pojawia się duże obciążenie, a gdzie nadwyżka produkcji.
W dłuższej perspektywie rozwój energetyki będzie więc równie mocno związany z informatyką i analizą danych jak z samymi urządzeniami wytwarzającymi energię.
Sieci mogą zdecydować o tempie zmian
Budowa kolejnych źródeł odnawialnych jest widoczna i łatwo ją przedstawić na zdjęciu. Modernizacja stacji elektroenergetycznej czy wymiana linii nie wygląda równie efektownie, ale z punktu widzenia funkcjonowania systemu może być równie ważna.
Transformacja energetyczna wymaga infrastruktury, która potrafi obsłużyć coraz bardziej rozproszoną produkcję, rosnące zapotrzebowanie oraz duże wahania przepływów.
Dlatego przyszłość energetyki zależy nie tylko od odpowiedzi na pytanie, skąd będziemy produkować prąd. Równie ważne jest to, jak sprawnie będziemy potrafili dostarczyć go tam, gdzie akurat jest potrzebny.
