plik


Jedn z najcz[ciej poruszanych kwestii zwizanych z wykorzy- staniem energii wiatru jest rola ukBadw magazynowania ener- UkBady gii elektrycznej w procesie integracji elektrowni wiatrowych z systemem elektroenergetycznym. Jak wskazuj do[wiadczenia, Stanom Zjednoczonym udaBo si w 2008 r. wBczy do sieci ponad magazynujce 8,5 tys. MW energii wiatrowej bez konieczno[ci budowy w obrbie systemu ukBadw magazynowania energii o szerszej skali dzia- Bania (przeprowadzane w tym zakresie projekty demonstracyjne energi miaBy jedynie lokalny zasig). Podobnie w Europie, gdzie kraje takie jak Dania, Hiszpania, Irlandia i Niemcy z powodzeniem wprowadziBy na rynek znaczne ilo[ci energii wiatrowej, nie inwe- a integracja stujc jednocze[nie w systemy magazynowania. Przeprowadzo- ne w Stanach Zjednoczonych liczne badania dowiodBy, |e ener- gia wiatrowa mo|e stanowi ponad 20% caBkowitej wytwarzanej elektrowni energii elektrycznej bez konieczno[ci jej magazynowania. Jak to mo|liwe? Kluczem do sukcesu w tym przypadku jest wy- korzystanie istniejcych zrdeB szczytowych, ktre funkcjonuj wiatrowych w systemie. Poniewa| operatorzy systemw zmuszeni s do nie- ustannego reagowania na zmiany poda|y i popytu, wykorzystuj w tym celu regulacj poziomu generacji zrdeB szczytowych, ta- z systemem kich jak elektrownie wodne lub gazowe, ktre posiadaj mo|li- wo[ stosunkowo szybkiej i Batwej zmiany wielko[ci wytwarzanej mocy. W ten sposb spitrzenie wody za pomoc zapory lub od- cicie dopBywu gazu w rurocigu mo|na uzna za jedn z form elektroenerge- magazynowania energii, ktra nastpnie mo|e zosta wykorzy- stana przez operatora w innym okresie. Te same zrdBa szczy- towe sBu| tak|e do rwnowa|enia zmiennej wydajno[ci zrdeB tycznym energii wiatrowej wBczonych do systemu. W systemach elektroenergetycznych funkcjonuje obecnie znacz- na liczba zrdeB szczytowych. Ich obecno[ spowodowana jest zmiennym zapotrzebowaniem na energi elektryczn, ktre za- M i c h a e l G o g g i n le|y od kilku r|nych czynnikw, midzy innymi godziny dnia lub pory roku. Rocznie daje to setki gigawatw  elastycznej mocy. Poniewa| wspomniane wy|ej elektrownie wodne i gazowe oraz inne  elastyczne zrdBa energii zostaBy ju| wcze[niej wybudo- wane i przyBczone do systemu, ich wykorzystanie jest o wiele Dziki istniejcym zrdBom szczytowym operatorzy sieci elek- bardziej opBacalne pod wzgldem ekonomicznym ni| tworzenie troenergetycznych bd mogli zintegrowa z systemem znaczn nowych. I mimo i| postp w dziedzinie technologii magazynowa- liczb zrdeB energii wiatrowej 89 nia energii bdzie z roku na rok dostarczaB coraz bardziej ko- elektrowni bd chtniej inwestowa w technologie sBu|ce do rzystnych cenowo rozwizaD, warto mie [wiadomo[, |e mo|liwa uelastycznienia produkcji. Podobn funkcj mo|e speBnia cza- jest integracja z systemem zrdeB odnawialnych bez konieczno- sowe zmniejszenie produkcji przez elektrownie wiatrowe, a tak- [ci magazynowania energii. |e niezwykle korzystna pod wzgldem ekonomicznym integracja z systemem elektrowni gazowych. Jak wic wida, systemy elek- Krzywa elastycznych dostaw troenergetyczne w ich obecnej formie oferuj wiele mo|liwo[ci uelastycznienia popytu i poda|y przy stosunkowo niskich nakBa- Najbardziej opBacalnymi pod wzgldem ekonomicznym [rodkami dach, nieporwnywalnych z wysokimi kosztami inwestycji w budo- pozwalajcymi osign elastyczno[ produkcji energii elek- w nowych ukBadw magazynowania energii. trycznej jest rynek energii oraz generacja energii przez zrdBa Wysoki koszt magazynowania energii to jeden z gBwnych po- szczytowe. Te same rozwizania preferowane s rwnie| w sytu- wodw, dla ktrych wykorzystywane jest ono obecnie w minimal- acji, gdy do systemu zostaj wBczone zrdBa o zmiennej wydaj- nym stopniu. Jak wynika z rys. 2, magazynowanie energii w celu no[ci, takie jak elektrownie wiatrowe. zapewnienia elastyczno[ci dostaw standardowo kosztuje przy- Przeprowadzone w Stanach Zjednoczonych badania dotyczce najmniej kilka centw za kilowatogodzin, przy uwzgldnieniu integracji energii wiatrowej z systemem wykazaBy, |e wykorzy- jedynie kosztw inwestycyjnych (bez kosztw eksploatacyjnych, stanie istniejcych zrdeB szczytowych w celu rwnowa|enia warto[ci strat energii zwizanych z jej przeksztaBceniem oraz niedoborw tej energii kosztuje poni|ej 0,005 dolara na 1 kilo- innych istotnych kosztw). Ponadto koszty te r|ni si znacznie watogodzin, czyli okoBo 10% [redniej warto[ci hurtowej energii w zale|no[ci od zastosowanych technologii oraz w przypadku wiatrowej.1 Studia te dowiodBy rwnie|, |e wikszo[ regionw poszczeglnych projektw. Dotyczy to w szczeglno[ci nakBadw USA posiada na swym terenie wystarczajc ilo[ efektywnych na budow nowej elektrowni szczytowo-pompowej (zamienia si zrdeB szczytowych wystarczajcych do zrwnowa|enia 20-pro- w niej energi poprzez wpompowanie wody ze zbiornika dolnego centowego udziaBu energii wiatrowej w oglnej produkcji ener- do grnego w okresie nadwy|ki produkcji nad zapotrzebowa- gii regionu. Jak wida, budowa nowych ukBadw magazynowania niem na energi elektryczn), ktre w dzisiejszych czasach bd energii musiaBaby by wyjtkowo opBacalna, aby mogBy one sku- znacznie wy|sze ni| koszty historyczne pokazane na wykresie tecznie konkurowa z tymi zrdBami. z powodu znacznego ograniczenia dostpnych terenw pod bu- Poniewa| jednak udziaB energii wiatrowej w oglnej produkcji dow oraz ostrzejszych norm [rodowiskowych. energii wci| ro[nie, mo|e okaza si, |e w niedBugim czasie Jak wynika z wykresu, magazynowanie energii w elektrowniach zrdBa szczytowe oka| si niewystarczajce. Dlatego konieczne szczytowo-pompowych oraz przy u|yciu spr|onego powietrza bdzie zastosowanie innych, innowacyjnych technologii. Jedn (gromadzenie spr|onego powietrza w wielkich podziemnych ja- z nich jest automatyczne aktywne reagowanie na popyt, w ramach skiniach, ktre nastpnie jest uwalniane do produkcji energii) ktrego odbiorcy przemysBowi (np. fabryki) na okre[lony czas re- to najtaDsze technologie, ktrych koszt wynosi mniej wicej kilka dukuj zu|ycie energii w zamian za ni|sze opBaty taryfowe. Roz- centw za kilowatogodzin. Tymczasem istniejce elektrownie wizanie to jest obecnie wdra|ane przez niektrych operatorw wodne oraz gazowe s w stanie zapewni elastyczno[ produkcji sieciowych jako jedna z bardzo opBacalnych opcji zapewnienia energii ju| za niewielki uBamek tej kwoty. Dla przykBadu, w stanie elastyczno[ci produkcji. Z kolei zmodyfikowane procedury ope- Nowy Jork [rednia cena rynkowa rezerw mocy o czasie dostpu racyjne mog w znacznym stopniu uelastyczni planowanie pra- wynoszcym 30 minut wynosi jedn dziesit centa za kilowato- cy i dyspozycj mocy w elektrowniach. Rozwj rynkw energii, a godzin.2 tak|e stworzenie rynku zrdeB szczytowych sprawi, |e wBa[ciciele Dodatkowo wiele systemw magazynowania energii nie jest 90 Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia odpowiednio przystosowanych, aby skutecznie radzi sobie z nie doprowadziBoby jedynie do zwikszenia konieczno[ci rw- okresowo[ci i nieprzewidywalno[ci produkcji energii wiatro- nowa|enia poda|y i popytu. Zamiast tego bardziej rozsdnym wej wBczonej do systemu elektroenergetycznego. Jak wynika z podej[ciem do magazynowania energii wydaje si uznanie tych raportu opracowanego przez American Wind Energy Association ukBadw za zrdBa systemowe wykorzystywane do rwnowa|enia pt.  20-procentowy udziaB energetyki wiatrowej w zapotrzebowa- zmiennej wydajno[ci wszystkich zrdeB oraz oglnej zmienno[ci niu energetycznym USA do roku 2020: energia wiatru, moc re- popytu w systemie elektroenergetycznym, a nie przypisywanie zerwowa i emisje , produkcja energii wiatrowej charakteryzuje ich do konkretnego zrdBa wytwrczego. si niewielk zmienno[ci w okresach minutowych, natomiast W niektrych, raczej rzadkich przypadkach Bczenie elektrowni znaczn zmienno[ci w okresach przekraczajcych 30 minut.3 wiatrowej z ukBadem magazynowania energii mo|e by zasadne, Na szcz[cie o wiele taniej jest zapewni elastyczno[ produk- jednak jak dotd nie wdro|ono w |ycie |adnego projektu w tym cji w dBu|szych okresach (np. w stanie Nowy Jork rezerwa mocy zakresie. Je[li istniejce ograniczenia w sieci przesyBowej spra- o czasie dostpu 30 minut kosztuje 50 razy mniej ni| rezerwa wiaj, |e dana elektrownia nie jest w stanie sprzedawa caBo[ci sekundowa4). Niektre z technologii magazynowania energii, ta- wyprodukowanej energii w trybie cigBym, wwczas magazyno- kie jak zaawansowane akumulatory czy kinematyczne magazyny wanie energii, ktra w przeciwnym wypadku zostaBaby spisana energii mog by opBacalne dla zmiennej wydajno[ci w okresach na straty, mo|e mie uzasadnienie ekonomiczne. Jest to jednak sekundowych, ale technologie te nie mog skutecznie konkuro- rozwizanie o charakterze wyBcznie krtkoterminowym, gdy| wa pod wzgldem ekonomicznym z tradycyjnymi zrdBami szczy- najbardziej optymalnym sposobem na usunicie ograniczeD sys- towymi rezerwujcymi produkcj w przypadku energii wiatrowej, temowych jest przede wszystkim rozbudowa sieci przesyBowych. ktr charakteryzuj dBu|sze okresy zmienno[ci produkcji. Magazynowanie: po|yteczne, ale nie Zwikszenie wydajno[ci zrdeB energii niezbdne wiatrowej poprzez magazynowanie energii  fakty i mity Mimo i| magazynowanie energii elektrycznej nie jest niezbdnym warunkiem efektywnego wBczenia zrdeB energii wiatrowej do Istnieje przekonanie, |e zwikszenie wydajno[ci zrdeB energii systemu i czsto okazuje si nieopBacalne, niektre z jego form wiatrowej przyczyni si do ich powszechniejszego wykorzystania mog w niewielkim stopniu obni|y koszty tej integracji. Jednak przez spBki elektroenergetyczne lub operatorw systemu. Tym- w sytuacji, gdy mo|na do tego celu wykorzysta o wiele bardziej czasem okazuje si, |e nie ma potrzeby, aby poszczeglne elek- opBacalne zrdBa szczytowe, technologie te przestaj by konku- trownie wiatrowe produkowaBy energi bez przerwy. W rzeczywi- rencyjne. sto[ci okresowo[ ich produkcji nie jest niczym nadzwyczajnym, Jedynymi ukBadami magazynowania energii elektrycznej po- gdy| wiele jednostek wytwrczych czsto do[wiadcza czasowych wszechnie wykorzystywanymi w Stanach Zjednoczonych s wyBczeD. Jak wcze[niej wspomniano, zmienno[ popytu i poda|y elektrownie szczytowo-pompowe o wydajno[ci ok. 20 gigawatw. jest od dawna obecna w systemie elektroenergetycznym, prze- Wiele z nich powstaBo w odpowiedzi na wzrost udziaBu elektrowni jawiajc si midzy innymi w wyBczaniu lub wBczaniu urzdzeD atomowych w oglnej produkcji energii, jaki miaB miejsce w latach elektrycznych przez odbiorcw koDcowych lub nieoczekiwanych 1960., 1970. i 1980. Producenci ci, podobnie jak elektrownie wia- awariach sieci. Dlatego te| zmienna wydajno[ zrdeB energii trowe i wglowe, nie s w stanie regulowa poziomu produkowa- wiatrowej w wielu przypadkach stanowi odpowiedz na zr|nico- nej energii zgodnie z poleceniem operatorw systemu. Zmiana wane zapotrzebowanie na energi elektryczn. Jej  wzmocnie- wydajno[ci produkcji w elektrowni atomowej lub wglowej wi|e 91 si ze zmian ilo[ci ciepBa, jakie przepBywa przez systemy parowe logii, ktre uczyni je bardziej efektywnymi ekonomiczne. Dla tych obiektw. W rezultacie zwizane z tym wahania temperatur przykBadu ogromny potencjaB wydaje si tkwi w akumulatorach powoduj napr|enia cieplne w instalacjach i urzdzeniach, pojazdw hybrydowych, ktrych zakup szybko zwraca si dziki znacznie zwikszajce koszty eksploatacji oraz ryzyko wystpie- oszczdno[ciom na paliwie, jakie zyskuj ich wBa[ciciele. Badajc nia awarii. ich mo|liwo[ci oraz zastosowanie nale|y jednocze[nie pamita, Dlatego te| opisani wy|ej  nieelastyczni wytwrcy odnosz |e zrdBa energii wiatrowej mog by z powodzeniem, zarwno znaczce korzy[ci z blisko[ci zrdeB szczytowych, a tak|e ukBa- pod wzgldem efektywno[ci jak i opBacalno[ci, zintegrowane dw magazynowania energii, ktre mog je odci|y w razie ko- z systemem elektroenergetycznym bez udziaBu kosztownych nieczno[ci dostosowania produkcji do zmiennego popytu. Jak ukBadw magazynowania energii. wykazaBo studium przeprowadzone w Holandii, gBwnymi bene- ficjentami systemw magazynowania energii byBy elektrownie wglowe, pracujce w nocy i magazynujce wytworzon w ten sposb taDsz energi, ktr nastpnie zastpowaBy kosztowne 1 wytwarzanie gazu w dzieD. DoprowadziBo to jednak do wzrostu http://www.nationalwind.org/pdf/Nickellstoragestory-Public.pdf 2 netto emisji dwutlenku wgla w holenderskim sektorze elektro- W oparciu o [rednie ceny usBug systemowych z okresu od 13.11.2007 energetycznym.5 do 12.11.2008 dostpne na stronie: http://www.nyiso.com/public/mar- Badania nad integracj elektrowni wiatrowych z sieci pozwalaj ket_data/pricing_data/dam_ancilliary.jsp 3 z du| dokBadno[ci okre[li znaczenie magazynowania energii http://www.awea.org/pubs/factsheets/Backup_Power.pdf 4 w tym procesie. W ramach projektu przeprowadzanego w sta- W oparciu o [rednie ceny usBug systemowych z okresu od 13.11.2007 nie Kolorado, w systemie elektroenergetycznym uwzgldniono do 12.11.2008 dostpne na stronie: http://www.nyiso.com/public/mar- 10-procentowy udziaB energii wiatrowej przy dwch scenariu- ket_data/pricing_data/dam_ancilliary.jsp 5 szach: z uwzgldnieniem oraz bez udziaBu elektrowni szczytowo- B.Ummels i in.  Integration of large-scale wind power and energy pompowej o mocy 324 MW6. W rezultacie okazaBo si, |e obecno[ storage in the Netherlands electricity supply , IET Renewable Power tej elektrowni doprowadziBa do obni|enia kosztw integracji Generation, 2008 6 o 0,00134 dolara na kilowatogodzin energii wiatrowej, co od- Xeel,  Wind Integration Study for Public Service Company of Colorado, powiada oszczdno[ciom w wysoko[ci 2,5 mln dolarw w skali maj 2006. roku. Przy zaBo|eniu, |e koszt wybudowania nowej elektrowni szczytowo-pompowej wynosi ponad milion dolarw na 1 MW zain- stalowanej mocy, sama jej budowa zwrciBaby si dopiero po stu Autor: Michael Goggin zajmuje si propagowaniem inwestycji w sie latach, bez uwzgldnienia finansowania inwestycji ani kosztw przesyBow oraz zaawansowanymi modyfikacjami procedur operacyj- eksploatacyjnych. Jest to kolejny dowd na to, |e koszt tech- nych przesyBu, a tak|e problemem efektywnej integracji z systemem nologii magazynowania energii stanowi trudn do pokonania energii wiatrowej przy zachowaniu niezawodno[ci dostaw. Zanim zostaB barier. czBonkiem AWEA, pracowaB dla firmy konsultingowej wspierajcej pro- Poniewa| systemy magazynowania energii nie mog w chwili gramy rozwoju energii odnawialnej prowadzone przez amerykaDski De- obecnej skutecznie konkurowa z tradycyjnymi zrdBami szczyto- partament Energii. UkoDczyB socjologi na Uniwersytecie Harvarda. wymi  szczeglnie w przypadku dBu|szych okresw zmienno[ci wydajno[ci charakterystycznych dla elektrowni wiatrowych  ko- ArtykuB ukazaB si w  Power Engineering , November 2009. ZostaB opu- nieczne s badania nad zastosowaniem nowatorskich techno- blikowany za zgod wydawcy i autora. 92 Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia Technologia

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ściąga układy elektroniczne I
UKŁADY ELEKTROMAGNETYCZNE PROSTOWNIKÓW WIELOPULSOWYCH
Układy elektryczne Układy mieszane
Elementy i układy elektroniczne część 2
uklady elektrotechnika1
Elementy i układy elektroniczne cz1
,elementy i układy elektroniczne I P, projektowanie wzmacniaczy oe
(Projekt) Układy elektroniczne 1 Lista 1

więcej podobnych podstron