Niekiedy generowały 3 proc. energii, innym razem 33 proc. Polska pora jesienna zaskakuje gwałtownymi zmianami w sile wiatru, a powiększająca się ilość turbin wiatrowych w systemie stwarza dla niego złożony do rozwiązania problem. Jak postąpić z nadwyżkami, a skąd pozyskać elektryczność, gdy brakuje? Niestety, konstruowane siłownie atomowe nie wspomogą nas w rozwiązaniu tych trudności.
14 i 15 dzień października to były dni niemal bezruchu powietrza w Polsce. Dłuższy okres ciszy obowiązywał także między 30 dniem września a 3 dniem października. Polska jesień ma to do siebie, że występują okresy dni, w których nie tylko światła słonecznego jest niewiele, ale i wiatru także niedostatek. A to jest bardzo ważne dla elektroenergetyki, która w coraz większym stopniu musi opierać się na źródłach odnawialnych, czyli przede wszystkim na liczonych łącznie turbinach wiatrowych i fotowoltaice.
Drugiego dnia miesiąca turbiny wyprodukowały tylko 3,4 proc. energii w polskim systemie (najniższy wynik), a 11 dnia października — aż 33,6 proc. (najwyższy wynik). Jeżeli chodzi o wszystkie typy OZE (wiatr, słońce, woda), to 10 dnia października dały 42 proc. energii, a dzień wcześniej tylko 20,8 proc. Tak poważne wahania to wyzwanie, jeśli chodzi o zrównoważenie systemu.
Mocy w systemie nie może być zbyt dużo lub zbyt mało w zestawieniu z zapotrzebowaniem, ponieważ w przeciwnym razie grozi to blackoutem. A przecież instalujemy wciąż nowe moce wiatrowe, w tym zwłaszcza te na Bałtyku, które będą miały ogromny wpływ na system. Z chwiejnością już są trudności, a będą jeszcze większe w miarę uruchamiania następnych farm.
We wtorek 2 września zarejestrowano o godz. 15.00 deficyt mocy w systemie na 793 MW. 16 września sytuacja się powtórzyła i było 792 MW na minusie. Ponad 700 MW mocy w systemie brakowało także 30 września o godz. 13.00 i 15.00. W październiku z kolei zazwyczaj mamy niedobory w granicach 100-300 MW. Był też i dzień 18 października, kiedy zanotowano nadwyżkę 256 MW o 20:30. To jednak sobota, więc pobór mocy był niższy niż w tygodniu, co powodowało nadmiar mocy.
Podczas blackoutu w Czechach w lipcu bieżącego roku odchylenie systemu początkowo doszło do minus 852 MW, by potem poszybować do plus 1510 MW, gdy odbudowywano połączenia. Co powoduje takie zmiany w Polsce poza zmianami w zapotrzebowaniu? Przeanalizowaliśmy produkcję z poszczególnych źródeł, a szczególnie OZE.
Silne fluktuacje wiatraków
We wskazanej przez nas wcześniej dacie niedoboru mocy 2 września generacja OZE do systemu spadła z 32,8 do 27,2 proc. Produkcja fotowoltaiki zmniejszyła się z 79,5 MWh 1 września do 68,4 MWh 2 września, a turbin wiatrowych z 34 MWh do 30,6 MWh. Energia z OZE ma pierwszeństwo w systemie, przy czym spadek nie był spowodowany interwencją PSE (nierynkowe rozdysponowanie mocy), ale wynikał z mniejszego nasłonecznienia i siły wiatru.
Co nas uratowało? Elektrownie na węgiel brunatny podniosły 2 września produkcję z 77 na 83,7 MWh, gazowe z 48,2 na 57,9 MWh, a na węgiel kamienny z 104,5 na 126,4 MWh. Braki mocy były jednak tak duże, że rezerwy nie wystarczyły i konieczne było moc importować.
Rekordowy w tym roku deficyt mocy był jednak nie jesienią, ale wiosną — 18 kwietnia — i wyniósł 998 MW o 10.45 — wynika z danych PSE. Tego dnia zaczynała się kilkudniowa cisza wietrzna, która trwała aż do 24 kwietnia. Fotowoltaika dopiero się wtedy rozwijała w miarę wydłużania się dnia w ciągu doby, a wiatr nagle ucichł. Generacja OZE obniżyła się z 41,2 proc. energii w systemie do 29,4 proc., czyli z dnia na dzień produkcja spadła ze 189,5 MWh do 121 MWh — wynika z danych ENTSO-E.
Odwrotna sytuacja miała miejsce 10 września, gdy mieliśmy 564 MW nadmiaru mocy o godz. 22:00. Wtedy zaczęło silniej wiać i udział wiatraków w systemie elektroenergetycznym wzrósł z 10,3 proc. poprzedniego dnia do 15,6 proc. Tegoroczny rekord nadwyżki mocy był 27 stycznia o 10.00, gdy mieliśmy o 662 MW za dużo w stosunku do potrzeb. Tego dnia produkcja wiatraków skoczyła z 17,7 proc. do 25,1 proc.
PSE często decydują się na wymuszone redukcje, zakazując produkcji konkretnym elektrowniom wiatrowym i fotowoltaicznym, z którymi podpisano umowę. Według oszacowań Forum Energii od początku 2025 r. do końca września OZE nie wygenerowały 1,12 TWh energii elektrycznej z powodu redukcji wymuszanych przez operatora przesyłowego PSE. Dla porównania roczna generacja w Polsce to 167 TWh. W październiku nie było żadnej tego typu interwencji PSE, bo przeważnie cierpimy na niedobory.
Co stabilizuje OZE?
Nagłe skoki w dostępnej mocy w OZE w górę i w dół zmuszają do szukania koła ratunkowego. Jakoś trzeba niedobór uzupełniać, a nadmiar zagospodarowywać. Rozwiązywane jest to m.in. przez import i eksport mocy, ale też poprzez zmiany w produkcji przez elektrownie. Obowiązkowy eksport powoduje jednak, że ceny czasem bywają ujemne, czyli ktoś od nas prąd co prawda przyjmie, ale trzeba dopłacić, a za przymusowy import trzeba z kolei dużo płacić. Co pozwala unikać tych kosztów?
W niestabilnym systemie najlepszym stabilizatorem są elektrownie gazowe. W przeciwieństwie do elektrowni węglowych, które wymagają około ośmiu godzin, a zazwyczaj więcej, na start ze stanu zimnego, elektrownie gazowe, w tym te gazowo-parowe, są projektowane pod kątem szybkiej elastyczności, co pozwala na szybkie wprowadzenie mocy do sieci nawet w godzinę. W przypadku elektrowni węglowych moc jest czasem obniżana do możliwego minimum, żeby od tego minimum można było się odbić.
Żeby stabilizować elektrowniami węglowymi, a nawet gazowymi, trzeba jednak z wyprzedzeniem orientować się w warunkach pogodowych.
„Planowanie pracy systemu odbywa się w różnych zakresach czasowych. Prognozowane poziomy generacji źródeł wiatrowych i fotowoltaicznych są istotnym czynnikiem wpływającym na bilans systemu. Są one tym dokładniejsze, im bliżej terminu dostawy. Dzień wcześniej prognozy są dość szczegółowe, ale są one aktualizowane na bieżąco. Ewentualny błąd prognozy jest uwzględniany przez operatora m.in. poprzez planowanie odpowiednich rezerw w jednostkach dyspozycyjnych” — objaśnia Business Insiderowi biuro prasowe PSE.
„Co do zasady bilansowanie powinno odbywać się jednak za pośrednictwem rynku energii, w tym rynku dnia następnego i bieżącego, na których można handlować produktami 15-minutowymi. Pozwala to na zmianę pozycji przez uczestników rynku bez konieczności interwencji operatora i bez narażania się na potencjalnie wysokie lub niskie ceny na rynku bilansującym” — wskazują przedstawiciele operatora.
Jeśli prognoza się nie sprawdzi albo sprawdzi zbyt słabo i nie wystarczy rezerwy mocowej na uzupełnienie braku, pozostaje wtedy tylko import. „We wrześniu Polska była importerem energii elektrycznej netto — wielkość wymiany wyniosła 459 GWh w kierunku importu, przy czym w okresie styczeń-wrzesień wielkość importu netto to 109 GWh” — informuje PSE.
Czy elektrownie jądrowe dadzą nam elastyczność?
A jak będzie z elastycznością elektrowni jądrowych i czy będą one mogły dopasowywać się do wiatraków i fotowoltaiki? Tu nie ma niestety pomyślnych wieści.
„Doświadczenia innych państw pokazują, że z powodów technicznych i ekonomicznych [elektrownie jądrowe — red.] są to aktywa, które powinny pracować ze stosunkowo wysokim wskaźnikiem wykorzystania mocy. Pozwoli to na pokrycie podstawy zapotrzebowania i pozytywnie wpłynie na funkcjonowanie systemu. W krótkim terminie — m.in. ze względu na szybszy czas budowy — istotnym źródłem elastyczności rozumianej jako zdolność do szybkiej zmiany obciążenia oraz uruchomienia bądź wyłączenia będą jednostki gazowe, a także magazyny energii” — komentuje dla Business Insidera biuro prasowe PSE.
Elektrownie jądrowe mogą być elastyczniejsze, ale tylko dzięki połączonymi z nimi magazynami energii, np. elektrowniami szczytowo-pompowymi. Taki magazyn musiałby zmagazynować dużą ilość energii przez np. dobę, by potem ją udostępnić w systemie, gdy interwencja zmusi np. inną część siłowni do wyłączenia.
Poza magazynami, importem i eksportem oraz elektrowniami gazowymi potencjalnym rozwiązaniem z sytuacji będzie też wytwarzanie wodoru z energii wiatrowej. Ten surowiec energetyczny jest już wykorzystywany, choć na razie na niedużą jeszcze skalę, do zasilania samochodów osobowych. Może być jednak sposobem tylko na przechowanie nadmiarowej energii i unikania płacenia za eksport. By wodór wykorzystać przy niedoborach, potrzeba elektrowni do jego spalenia. W tym celu przerabia się m.in. elektrownie gazowe, tak żeby mogły spalać paliwo wodorowe.
Autor: Jacek Frączyk, redaktor Business Insider Polska
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś nasz artykuł do końca. Bądź na bieżąco! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
Źródło
