Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies.
Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.
[ X ]
Wersja polska Wersja angielska

Dobra materialne Sieć elektroenergetyczna

Farmy wiatrowe lokalizowane są zwykle na terenach wiejskich o słabo rozwiniętej i przestarzałej sieci elektroenergetycznej, która wymaga rozbudowy i modernizacji. Jej zły stan techniczny sprawia, że jest ona bardziej podatna na wahania ilości energii dostarczanej do systemu przez elektrownie wiatrowe, które z kolei przekładają się na chwilowe wahania napięcia w lokalnych sieciach, co może powodować migotanie oświetlenia elektrycznego u okolicznych odbiorców energii. Problem ten dotyczy jednak tylko bardzo małych farm lub pojedynczych elektrowni, przyłączanych do sieci dystrybucyjnych średniego napięcia. Większe farmy wiatrowe przyłączane są do linii przesyłowych, czyli wysokiego napięcia, prowadzących energię elektryczną na duże odległości. Do linii dystrybucyjnych przyłączane są tylko obiekty małe, do kilku MW mocy. Budowa większych farm wiatrowych wiąże się z wnikliwymi analizami oddziaływania na krajowy system elektroenergetyczny, a wydawane warunki, na jakich można przyłączyć farmę do sieci, określają obowiązki w zakresie modernizacji i rozbudowy sieci oraz w zakresie zabezpieczającym odbiorców przed ewentualnymi negatywnymi oddziaływaniami. 

 

Stosowane obecnie nowoczesne turbiny wyposażone są ponadto w specjalne systemy zabezpieczające przed oddziaływaniami na sieć, np. w system tzw. łagodnego startu (soft-start), który dzięki wykorzystaniu stabilizatora napięcia (np. tyrystora) powoduje stopniowe przyłączanie się lub odłączanie pracującej turbiny od sieci (National Renewable Energy Laboratory, 2000).

 

Większe wahania napięcia, powodowane dłuższymi okresami bezwietrznymi, są niwelowane poprzez systemy bilansowania krajowego systemu elektroenergetycznego (moce szczytowe). Producenci energii z wiatru są zobowiązani do dostarczania Operatorowi systemu danych o prognozowanej produkcji z 2-godzinnym wyprzedzeniem, co daje możliwości zapewniania odpowiednich uzupełnień mocy w systemie. 

 

Dzięki istniejącym już źródłom szczytowym operatorzy sieci elektroenergetycznych będą mogli zintegrować z systemem znaczną liczbę źródeł energii wiatrowej.

 

Jedną z najczęściej poruszanych kwestii związanych z wykorzystaniem energii wiatru jest rola układów magazynowania energii elektrycznej w procesie integracji elektrowni wiatrowych z systemem elektroenergetycznym. Jak wskazują doświadczenia, przeprowadzone zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i w Europie, energia wiatrowa może stanowić znaczny odsetek całkowitej wytwarzanej energii elektrycznej bez konieczności jej magazynowania.

 

Możliwe jest to dzięki wykorzystaniu istniejących źródeł szczytowych, które funkcjonują w systemie. Ponieważ operatorzy systemów zmuszeni są do nieustannego reagowania na zmiany podaży i popytu, wykorzystują w tym celu regulację poziomu generacji źródeł szczytowych, takich jak elektrownie wodne lub gazowe, które posiadają możliwość stosunkowo szybkiej i łatwej zmiany wielkości wytwarzanej mocy.

A ponieważ wspomniane wyżej elektrownie wodne i gazowe oraz inne "elastyczne" źródła energii zostały już wcześniej wybudowane i przyłączone do systemu, ich wykorzystanie jest o wiele bardziej opłacalne pod względem ekonomicznym, niż tworzenie nowych. Dlatego warto mieć świadomość, że możliwa jest integracja z systemem źródeł odnawialnych bez konieczności magazynowania energii.

 

Ponieważ jednak udział energii wiatrowej w ogólnej produkcji energii nieustannie rośnie, może okazać się, że w niedługim czasie źródła szczytowe okażą się niewystarczające. Dlatego konieczne będzie zastosowanie innych, innowacyjnych technologii. Mogą to być, na przykład: 

 

  • automatyczne aktywne reagowanie na popyt, w ramach którego odbiorcy przemysłowi (np. duże fabryki) na określony czas redukują zużycie energii w zamian za niższe opłaty taryfowe,
  • czasowe zmniejszenie produkcji przez elektrownie wiatrowe,
  • integracja z systemem elektrowni gazowych.

Wiele obecnych systemów magazynowania energii jest nieprzystosowanych do okresowości i nieprzewidywalności systemów wiatrowych, a koszt magazynowania energii nie może konkurować z tradycyjnymi źródłami szczytowymi, szczególnie w przypadku energii wiatrowej, którą charakteryzuje duża zmienność produkcji. Jednak zmienność ta, okresowość produkcji – nie są niczym nadzwyczajnym, gdyż wiele jednostek wytwórczych często doświadcza czasowych wyłączeń. Zmienność popytu i podaży jest od dawna obecna w systemie elektroenergetycznym, przejawiając się między innymi w wyłączaniu lub włączaniu urządzeń elektrycznych przez odbiorców końcowych lub w nieoczekiwanych awariach sieci. Zmienna wydajność źródeł energii wiatrowej w wielu przypadkach stanowi odpowiedź na zróżnicowane zapotrzebowanie na energię elektryczną. Dlatego bardziej rozsądnym podejściem do magazynowania energii wydaje się właśnie uznanie tych układów za źródła systemowe wykorzystywane do równoważenia zmiennej wydajności wszystkich źródeł oraz ogólnej zmienności popytu w systemie elektroenergetycznym, a nie przypisywanie ich do konkretnego źródła wytwórczego.

 

W niektórych, raczej rzadkich przypadkach, łączenie elektrowni wiatrowej z układem magazynowania energii może być zasadne (np. w przypadku "nieelastycznych" wytwórców energii – np. elektrowni atomowych lub węglowych), jednak jak dotąd nie wdrożono żadnego projektu w tym zakresie. W sytuacji, gdy można wykorzystać o wiele bardziej opłacalne źródła szczytowe, technologie te przestają być po prostu konkurencyjne. Dlatego konieczne są badania nad zastosowaniem nowatorskich technologii, które uczynią te rozwiązania bardziej efektywnymi ekonomicznie.

 


Literatura:

  1. Chuong, T. (2007). Voltage quality of grid connected wind turbines.

  2. European Wind Energy Association (EWEA). (2005). Large scale integration in the European power supply: analysis, issues and recommendations.

  3. Goggin, M. (2009). Układy magazynujące energię a integracja elektrowni wiatrowych z systemem elektroenergetycznym.

  4. Green H. J., Wind T., The IEEE grid interconnections standard: how will it affect wind power?, National Renewable Energy Laboratory, 2000.

cofnij
Partnerzy:
Copyright © 2017 FNEZ - Fundacja na rzecz Enegeryki Zrównoważonej
Elektrownie wiatrowe, farmy wiatrowe, oceny oddziaływania na środowisko