10 způsobů, jak se vypořádat s kachní křivkou u obnovitelných zdrojů

Kachní křivka, jak je graf přezdíván, ukazuje rozdíl mezi celkovým množstvím energie od dodavatele, a tím, jak se dodávka elektřiny změní po přidání větrné a solární energie do sítě. Grafická podoba tohoto scénáře připomíná kachnu. Graf představuje spíše poptávku po elektřině během průměrného dne než ve špičce.

Při integraci obnovitelných zdrojů – zejména fotovoltaiky – do soustavy vzniká dvojí problém pro dodavatele elektřiny: riziko nadprodukce v odpoledních hodinách a zvýšená potřeba produkce s poklesem intenzity slunečního svitu v pozdních odpoledních hodinách.

Někteří věří, jako například bývalý kalifornský komisař tamního energetického regulátora (PUC) Mark Ferron, že vliv konceptu kachní křivky je zveličován. Ale je jasné, že dodavatelé elektřiny se potýkají s některými docela závažnými změnami ovlivňujícími tradiční rovnováhu mezi zatížením a poptávkou.

Tak co s tím?

„Výzva v podobě kachní křivky přiměla některé dodavatele klást si otázky týkající se dlouhodobé udržitelnosti proměnlivých zdrojů energie,“ napsal Jim Lazar, přední poradce pro projekt regulační asistence (RAP), ve své zprávě „Jak naučit kachnu létat”.

Vyrovnat kachní křivku tak, aby bylo potřeba méně regulační elektřiny od tradičních producentů, bude pro dodavatele klíčové. Studie Jima Lazara uvádí deset úspěšných strategií k dosažení výsledku, z nichž ani jedna nevyžaduje zavedení zcela nové technologie.

Zaměření se na energetickou účinnost v době, kdy zatížení prudce stoupá. Studie zjistila, že osvětlení tvoří významnou část spotřeby energie mezi 16. a 19. hodinou (v letních měsících je v této roli nahrazují klimatizační jednotky), a proto by přechod na osvětlení LED – v domácnostech i podnicích – mohl mít viditelný dopad na tvar křivky.

Orientování fotovoltaických panelů na západ. Solární panely jsou často upevněny na střechách tak, aby maximalizovaly celkovou účinnost výroby energie, ale pokud je cílem přizpůsobit se křivce poptávky, mohly by být nakloněny směrem na západ. Studie z výzkumného institutu Pecan Street (PSRI) zjistila, že střešní solární panely natočené západně vyrábějí o 49 % více elektřiny v době nejvyšší poptávky ve srovnání panely orientovanými na jih.

Nahrazení některých fotovoltaických solárních panelů několikahodinovým ohřevem teplé vody pomocí solárních tepelných kolektorů. Vzhledem k tomu, že fotovoltaika má na svědomí většinu výroby znázorněné kachní křivkou, výměna zlomku fotovoltaické za solární termální elektřinu umožní použít tuto energii později. Stát Arizona v této oblasti vede s technologií nazvanou koncentrovaná solární energie (CSP) a skladování solární energie v elektrárně Solana. Využívání fotovoltaiky spolu s bateriemi je potom další možností, rychleji dosažitelnou než budování solárních termálních elektráren.

Zavedení servisních standardů, které by umožnily provozovateli sítě kontrolovat zatížení vzniklé elektrickým ohřevem teplé užitkové vody. Elektrické ohřívače vody byly za tímto účelem používány mnoha dodavateli elektřiny po celá desetiletí. Ale podle Lazara je na čase tyto technologie rozšířit. Říká, že využívání vylepšených průtokových ohřívačů („superchargers“) by mohlo poskytnout v kteroukoli denní hodinu podle konzervativního odhadu asi 150 megawattů pro skladování energie v Kalifornii.

Vyžadování nových klimatizačních jednotek schopných dvouhodinové akumulace tepelné energie, regulovaných provozovatelem distribuční soustavy. Klimatizace jsou zodpovědné za většinu spotřeby elektřiny v době nejvyšší poptávky v létě a řešení by se mělo týkat komerčních i rezidenčních klimatizačních jednotek. Z klimatizačních jednotek schopných dvouhodinové akumulace tepelné energie má Lazar na mysli například technologie od Ice Energy. Nicméně sofistikovanější a automatičtější řízení poptávky může být v krátkém časovém horizontu vhodnější způsob, jak spotřebu klimatizací sladit s výrobou fotovoltaiky a zároveň snížit poptávku ve špičce.

Vyřazení nepružných zdrojů vyžadujících vyšší provoz mimo špičku. Starší uhelné a jaderné elektrárny prostě neladí s obnovitelnými zdroji tak dobře jako novější plynové elektrárny. Odstavování starších elektráren je však urychlováno spíše státními a federálními předpisy, jakož i nízkými cenami zemního plynu a vyšší energetickou účinností, než omezenou schopností starších uhelných a jaderných elektráren reagovat na poptávku, tzv. „ramping“.

Soustředění poplatků hrazených dodavatelům energie do „rampingových hodin“, aby ceny ovlivnily změny v zatížení. Mluví se hodně o fixních cenách elektřiny a zákaznických poplatcích, které jsou stále častěji účtovány komerčním zákazníkům. Ale místo vyššího účtování zákazníkům v době nejvyšší poptávky by sazby měly odpovídat také období, kdy je energie zapotřebí nejvíce, tvrdí Lazar.

Rozmístění systémů skladování energie v cílových oblastech. Setrvačníky, baterie, skladování energie pomocí stlačeného vzduchu, přečerpávací vodní elektrárny a dokonce i elektromobily by mohly být rozmístěné v oblastech s velkým výskytem obnovitelných či jaderných zdrojů za účelem využití přebytků elektrické energie.

Zavedení agresivních programů řízení poptávky. Spojené státy americké jsou již světovým lídrem v řízení poptávky, a to jak v omezování špičky, tak v poskytování doplňkových služeb jako je vyrovnávání zatížení sítě. Dalšího zlepšení lze snadno dosáhnout díky programům reagujícím na poptávku, uzavírá Lazar.

Meziregionální přenos energie s využitím rozmanitosti zátěže a zdrojů. Severozápad Spojených států bohatý na výrobu vodní energie se diametrálně liší od slunné jižní Kalifornie. Výhod regionálního energetického plánování se již začalo využívat, Regionální plánování již začalo využívat při posílání energie vyprodukované ve špičce, ale potenciál je mnohem větší. V západních oblastech je možný meziregionální přenos více než 8 000 megawattů pomocí stávající přenosové soustavy.

Co by se tedy stalo, kdyby některá z těchto řešení byla realizována? Graf ukazuje příklad změněného profilu energetického zatížení dodavatele v jižní Kalifornii:

California’s Fowl Problem: 10 Ways to Address the Renewable Duck Curve. Greentechmedia.com [online]. [cit. 2016-10-10]. Dostupné z: http://www.greentechmedia.com/articles/read/10-ways-to-solve-the-renewable-duck-curve

Zdroj:

California’s Fowl Problem: 10 Ways to Address the Renewable Duck Curve. Greentechmedia.com [online]. [cit. 2016-10-10]. Dostupné z: http://www.greentechmedia.com/articles/read/10-ways-to-solve-the-renewable-duck-curve