Wraz z dynamicznym rozwojem odnawialnych źródeł energii, w szczególności fotowoltaiki oraz energii wiatrowej, wzrasta zapotrzebowanie na elastyczność systemu energetycznego. Integracja zmiennych źródeł energii odnawialnej z systemami energetycznymi jest konieczna dla sprawnej transformacji energetycznej.

Raport „Integrating Solar and Wind: Global experience and emerging challenges” opublikowany przez Międzynarodowej Agencję Energetyczną (IEA) stwierdza, że w miarę jak fotowoltaika i energetyka wiatrowa stają się coraz powszechniejsze w koszyku energetycznym, to konieczna jest sprawna integracja z systemami energetycznymi.

Według raportu, większość rozwiązań technologicznych mających na celu sprostanie pojawiającym się przeszkodom (jakie stanowią zapewnienie większej stabilności oraz elastyczności energetycznej) jest bliska wdrożeniu. Jednak ich realizacja w znacznej mierze zależy od działań politycznych i regulacyjnych, a nie od zastosowanych technologii.

„W ostatnich latach na świecie odnotowano znaczny wzrost mocy elektrowni słonecznych i wiatrowych, ponieważ kraje starały się zwiększyć swoje bezpieczeństwo energetyczne i ograniczyć emisje. Jednak nie odniosą one pełnych korzyści bez bardziej zdecydowanych działań wspierających integrację tych technologii z systemami energetycznymi” – stwierdził Keisuke Sadamori, dyrektor ds. rynków energii i bezpieczeństwa w Międzynarodowej Agencji Energetycznej. 

Fotowoltaika i energia wiatrowa potrzebują integracji z systemami energetycznymi

Globalny wzrost mocy pochodzących z OZE wzrósł o 36 proc. r/r, osiągając poziom 473 GW, zaś fotowoltaika była w głównej mierze motorem rozwoju, odpowiadając za 75 proc. oddanych mocy OZE – stwierdza raport „Renewables 2024. Global status raport” wydany przez think tank REN21.

 Fotowoltaika wraz z energią wiatrową rozwijają się w przyspieszonym tempie, ponad dwukrotnie zwiększając moc zainstalowaną i niemal podwajając swój udział w globalnej produkcji energii elektrycznej w latach 2018-2023. Co godne odnotowania, to właśnie fotowoltaika jest obecnie jedyną technologią OZE, która jest zgodna ze scenariuszem zerowej emisji netto do 2050 roku – stwierdza raport „Tracking Clean Energy Progress 2023” od Międzynarodowej Agencji Energetycznej.

W latach 2018-2023, moc instalacji fotowoltaicznych i wiatrowych na całym świecie wzrosła ponad dwukrotnie, a ich udział w wytwarzaniu energii elektrycznej niemal się podwoił. Szacuje się, że dzięki wspierającej polityce rządowej i obniżaniu kosztów produkcji, moc tych odnawialnych źródeł energii będzie szybko rosnąć do 2030 roku. 

Wraz z dynamicznym rozwojem OZE oraz potrzebami związanymi z integracją zmiennych źródeł energii odnawialnej (Variable renewable energy – VRE) w obrębie systemów energetycznych, rośnie zapotrzebowanie na elastyczność systemu energetycznego. 

Według omawianego raportu, opóźnienie wdrożenia środków wspierających integrację może spowodować, że produkcja energii elektrycznej z fotowoltaiki i wiatru będzie o 15 proc. niższa w 2030 roku i zmniejszy o 5 proc. ich udział w globalnym koszyku energetycznym.

Gospodarki wschodzące rynkiem zbytu dla VRE

Maksymalizacja korzyści ze zwiększonej mocy fotowoltaicznej i wiatrowej wymaga skutecznej integracji z systemami elektroenergetycznymi. Podczas gdy systemy energetyczne odpowiadają za zarządzanie zmiennością popytu, zmienna energia odnawialna, jaką stanowi m.in. energia wiatrowa i fotowoltaika, wprowadza zmienność podaży w zależności od pogody. 

Jak zauważa Międzynarodowa Agencja Energetyczna w przywołanym raporcie, opóźnienie wdrożenia środków wspierających integrację mogłoby zagrozić nawet 15 proc. produkcji energii z fotowoltaiki i wiatru w 2030 roku i prawdopodobnie spowodowałoby nawet o 20 proc. mniejszą redukcję emisji CO2 w sektorze energetycznym.

W potencjalnym scenariuszu, w którym kraje wypełniają swoje zobowiązania klimatyczne i energetyczne, szacuje się, że 2/3 dodatkowej produkcji energii z fotowoltaiki i wiatru w 2030 roku w porównaniu z 2022 rokiem wystąpi w systemach na niskich etapach integracji VRE, w szczególności gospodarkach wschodzących.

Integracja OZE z systemem energetycznym nie stanowi twardego orzecha do zgryzienia

Systemy we wczesnych fazach integracji doświadczają stosunkowo niewielkiego wpływu wraz ze wzrostem udziału fotowoltaiki i energii wiatrowej, przy czym większość wyzwań można rozwiązać poprzez proste modyfikacje istniejących aktywów lub ulepszenia operacyjne, które zwiększają elastyczność – czytamy w raporcie.

Wyzwania związane z integracją nie powinny być postrzegane jako znacząca bariera dla zwiększania mocy VRE w systemach na niskich etapach integracji. Dla przykładu, wiodące systemy energetyczne skutecznie zarządzają wysokim poziomem VRE, integrując od 35 do 75 proc. VRE w swojej rocznej produkcji, w zależności od systemu.

Wnioski z wrześniowego raportu wpisują się w trwającą już dyskusję dt. elastyczności systemów energetycznych w kontekście integracji z OZE.

30 kwietnia think tank Ember opublikował raport „Making clean power flexy” poświecony kwestii elastyczności systemu energetycznego w kontekście transformacji energetycznej.

„System oparty na energii wiatrowej i słonecznej musi być elastyczny. Upewnienie się, że elastyczność ta jest zapewniana przez czyste rozwiązania, ma absolutnie kluczowe znaczenie dla budowy bezpiecznego, taniego i zdekarbonizowanego systemu energetycznego” – komentuje Beatrice Petrovich, starszy analityk ds. energii i klimatu z Ember.