EPIA: Νέες πολιτικές για την καλύτερη ενσωμάτωση της ηλιακής ενέργειας

Σύμφωνα με την EPIA, τα φωτοβολταϊκά καλύπτουν μια αυξανόμενη ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια στην Ευρώπη, όμως νέες πολιτικές είναι απαραίτητες για τη βέλτιστη ενσωμάτωση της ηλιακής ενέργειας στο δίκτυο.

Tweet

Οι κκ. Gaëtan Masson, Head of business intelligence, Ioannis Thomas Theologitis, Business analyst και Manoël Rekinger, Technology adviser, της EPIA, σε άρθρο τους στο περιοδικό SolarBusinessfocus, προσπαθούν να αναλύσουν και να εξηγήσουν τις προκλήσεις για την επιτυχή ενσωμάτωση μεγάλων ποσών φωτοβολταϊκής, και άλλων ανανεώσιμων πηγών, ενέργειας, στο δίκτυο.

Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, τα φωτοβολταϊκά στην Ευρώπη καλύπτουν πλέον το 2,6% των ενεργειακών αναγκών, φτάνοντας το 5,6% της αιχμής ενεργειακής ζήτησης. Ως το τέλος του 2020, σύμφωνα με τις τρέχουσες εξελίξεις στην αγορά της Ευρώπης, τα φωτοβολταϊκά αναμένεται να καλύψουν το 8% των ενεργειακών αναγκών της. Ένα σενάριο βραχυπρόθεσμης αποθήκευσης έχει εξεταστεί, των 100 GW σε όλη την ήπειρο, το μεγαλύτερο μέρος των οποίων θα μπορούσε να προέλθει από υδροηλεκτρικά εργοστάσια, με έμμεση αποθήκευση (πλάγια διαχείριση ζήτησης – DSM).

Το υφιστάμενο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας έχει σχεδιαστεί για τη σύνδεση μεγάλων, κεντρικών μονάδων παραγωγής, σε μεγάλους καταναλωτές, καθώς και σε υποσταθμούς που παραδίδουν ενέργεια σε μικρότερους καταναλωτές και, τέλος, προς τα νοικοκυριά. Το ζήτημα είναι κατά πόσον το σύστημα μπορεί να ενσωματώσει ένα μεγάλο αριθμό κατανεμημένης ηλεκτροπαραγωγής από ανανεώσιμες πηγές, κυρίως από φωτοβολταϊκά και αιολική ενέργεια, χωρίς να δημιουργήσει επιχειρησιακά θέματα που επηρεάζουν την ασφάλεια εφοδιασμού. Το σημείο αυτό έχει τεθεί σε τακτική βάση από τους διαχειριστές του συστήματος κατά τα τελευταία χρόνια, και θα εγείρει περισσότερα ερωτήματα με τη διείσδυση των φωτοβολταϊκών να αυξάνεται ταχύτατα.

Από τη φύση τους τα φωτοβολταϊκά και τα αιολικά, παράγουν ηλεκτρική ενέργεια όταν οι πηγές αυτές είναι διαθέσιμες. Ως εκ τούτου, πρόσθετες πηγές (ανανεώσιμες, συμβατικές και αποθήκευσης) μπορεί να χρειαστεί να λειτουργήσουν ως "back-up" για την επίτευξη ενεργειακής επάρκειας και διασφάλισης του εφοδιασμού, όσον αφορά το βασικό φορτίο, αλλά και τις περιόδους αιχμής.

Προκειμένου να μειωθεί η ανάγκη για συμβατικές πηγές ενέργειας να τρέχουν σε μια κατάσταση αναμονής, απαιτούνται πρόσθετες λύσεις για να αντισταθμίσουν τη στιγμή που δεν παράγουν τα φωτοβολταϊκά, ή να μετατοπίσουν την φωτοβολταϊκή παραγωγή από το μεσημέρι στο βράδυ, ή να μετατοπίσουν τη ζήτηση. Οι λύσεις αυτές θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν τη βραχυπρόθεσμη αποθήκευση, τη DSM, καθώς και μέτρα ενεργειακής απόδοσης.

Στο επίπεδο ολόκληρης της ευρωπαϊκής ηπείρου, ο συνδυασμός των φωτοβολταϊκών και της αιολικής μειώνει τη ζήτηση της ηλεκτρικής ενέργειας, σε ένα πολύ μεγάλο μέρος του έτους. Υποθέτουν, ότι μια έξυπνη πολιτική ενεργειακής απόδοσης θα μπορούσε να βοηθήσει να μειωθεί ο αριθμός των ωρών κατά τις οποίες τα φωτοβολταϊκά και τα αιολικά δεν παράγουν αρκετή ενέργεια. Η χρήση των 100GW δυνατοτήτων αποθήκευσης θα συμβάλει στην αύξηση της «σταθερής» ικανότητα των φωτοβολταϊκών και της αιολικής ενέργειας στην Ευρώπη, από τα 68 στα 168GW, μειώνοντας την ανάγκη για τη συμβατική ηλεκτρική ενέργεια κατά 168GW το 2030. Επιπλέον ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν να φέρουν την ικανότητα αυτή στα 286GW την ίδια στιγμή, με μια σχετικά επίπεδη καμπύλη ζήτησης που θα πρέπει να παρέχουν συμβατικές πηγές.

Η ευελιξία είναι το βασικό προαπαιτούμενο για το σχεδιασμό και τη λειτουργία του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλο μερίδιο διάφορων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η ευελιξία μπορεί να παρέχεται από τέσσερις πτυχές: τις διασυνδέσεις, την αποθήκευση, την DSM και την ευέλικτη παραγωγή.

Μόνο ένα κατάλληλο μείγμα αυτών των δυνατοτήτων θα περιορίσει το κόστος της μετάβασης. Για παράδειγμα, αν εφαρμοστεί μόνο η ευέλικτη παραγωγή, θα προέκυπτε υψηλό κόστος για τη διατήρηση της πλήρους σύνδεσης του «στόλου» ενέργειας, σε περιορισμένο χρονικό διάστημα λειτουργίας. Από την άλλη πλευρά, υπάρχει ο κίνδυνος ανεπαρκών επενδύσεων στην ευέλικτη παραγωγή, λόγω της αβεβαιότητας της αγοράς για τους φορείς εκμετάλλευσης των εγκαταστάσεων, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε μια κατάσταση κατά την οποία η παραγωγή είναι ανεπαρκής για να αντισταθμίσει το συνδυασμένο αποτέλεσμα χαμηλής παραγωγής από φωτοβολταϊκά και αιολικά.

Ενώ γρήγορες, αλλά σχετικά μικρές διακυμάνσεις μπορούν να εξισορροπηθούν εύκολα, η πραγματική πρόκληση τίθεται από τις απότομες και υψηλές αυξήσεις ζήτησης που υπάρχουν μόνο για μερικές ώρες και στην χειρότερη περίπτωση απαιτούν συμπληρωματικές ευέλικτες πηγές. Αυτό εγείρει, ειδικότερα, το ερώτημα κατά πόσον είναι δυνατόν οι συμβατικές πηγές να ακολουθήσουν αυτές τις υψηλές αυξήσεις της ζήτησης, θεωρώντας ότι ένα «κρύο» ξεκίνημα συμβατικής ενέργειας μπορεί να απαιτήσει μέχρι και 16 ώρες.

Στην πραγματικότητα, η ανάλυση των δυνατοτήτων των συμβατικών σταθμών παραγωγής ενέργειας για αύξηση απόδοσης, έδειξε ότι η τρέχουσα ευελιξία από αυτές τις πηγές μπορεί να ανταποκριθεί στις αυξήσεις ζήτησης μέχρι το 2020. Για την επίτευξη της διείσδυσης των διάφορων ΑΠΕ που προβλέπεται για το 2030, θα χρειαστεί πρόσθετη ευελιξία για τη μείωση των περιόδων κατά τις οποίες μέρος του συμβατικού στόλου ηλεκτρικής ενέργειας θα λειτουργεί σε κατάσταση αναμονής για να ανταποκριθεί γρήγορα σε οποιεσδήποτε ανάγκες εξισορρόπησης. Πρόσθετη ευελιξία μπορεί να παρέχεται από ένα συνδυασμό κατανεμημένων ΑΠΕ (υδροηλεκτρική, βιομάζα, γεωθερμία, κλπ), καθώς και καινοτόμες λύσεις αποθήκευσης και DSM. Εφόσον η παραγωγή φωτοβολταϊκών ευρείας περιοχής μπορεί να προβλεφθεί με αρκετή ακρίβεια, μπορούν να προγραμματιστούν συντονισμένες δράσεις για αυτές τις λίγες ώρες.

Πιθανή περίσσεια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας θα πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά τον μακροπρόθεσμο προγραμματισμό και τη δημιουργία σεναρίων υψηλής διείσδυσης μεταβλητής παραγωγής. Έχουν ήδη αναφερθεί περιπτώσεις το 2012, όταν σε περιόδους πλεονασματικής παραγωγής, η ηλεκτρική ενέργεια πωλήθηκε σε αρνητικές τιμές, καθώς η ζήτηση εκείνη τη στιγμή ήταν ανεπαρκής.

Η πρόκληση προκύπτει κατά τις ώρες που η παραγωγή ενέργειας φωτοβολταϊκών και αιολικών στην Ευρώπη, υπερβαίνει τις δυνατότητες ζήτησης και εξαγωγών. Στη συνέχεια, όταν δεν υπάρχουν δυνατότητες αποθήκευσης, η παραγωγή θα πρέπει να περιοριστεί για λόγους ασφαλείας. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από κλιματικά ουδέτερες πηγές, χάνεται.

Έχει αποδειχθεί ότι ο συμψηφισμός των ροών ηλεκτρικής ενέργειας σε ευρωπαϊκό επίπεδο μπορεί να περιορίσει την υπερβολική παραγωγή από αιολικά και φωτοβολταϊκά. Λαμβάνοντας υπόψη, μια προς μια, τις χώρες με περιορισμένες διασυνδέσεις, συνεπάγονται περιπτώσεις υπερπαραγωγής πριν από το 2020, σε αυτές με υψηλή διείσδυση φωτοβολταϊκών και αιολικής ενέργειας, και ταχεία ανάπτυξη της αγοράς: η Γερμανία και η Ιταλία θα βιώσουν αυτές τις περιπτώσεις πριν από το τέλος αυτής της δεκαετίας.