Domů
Elektřina
Norsko jako baterie Evropy? – 2. část
Norsko vlajka. Zdroj: https://www.flickr.com/photos/kjelljoran/

Norsko jako baterie Evropy? – 2. část

Pokračování předchozího článku je zaměřeno na modelovou ukázku, zdali je možné využít norské akumulační vodní zdroje k vykrývání nestabilní produkce z OZE. Díky propojení skrze podmořské kabely může Norsko importovat levné přebytky energie ze zemí kontinentální Evropy (a Spojeného království) a naopak exportovat energii ve chvílích, kdy je energie v EU nedostatek. Propojení tak vytváří vhodné podmínky pro technickou stabilizaci soustavy, stejně jako i možnost maximalizovat ekonomickou efektivitu.

Jak již bylo zmíněno v předchozí části článku, naprostá většina norských vodních elektráren je zbudována jako akumulační a nenabízí tudíž takové možnosti uskladnění energie jako například přečerpávací vodní elektrárny. Systém je tím pádem omezen například nutností udržovat požadované průtoky na jednotlivých nádržích, maximální a minimální možnou úrovní hladiny v nádržích a rovněž i okamžitou spotřebou Norska.

Předpoklady modelu

Model zanedbává z důvodu zjednodušení celou řadu vlivů a zjednodušeně předpokládá, že je Norsko opravdovou „baterií“, kterou je možné libovolně nabíjet/vybíjet výkonem až 5,9 GW. V období vysoké výroby energie z OZE je podmořskými kabely do Norska importována energie z Dánska, Německa, Nizozemska a Velké Británie (zkráceně DGNU) a exportována nazpět do DGNU během období nízké výroby OZE v těchto zemích.

Výpočet probíhá v hodinových intervalech a změny toku energie jsou možné rovněž hodinově. Model předpokládá, že je vždy k dispozici dostatek výkonu pro export z Norska. Toky energie jsou směřovány tak, aby ve výsledku tvořily co možná nejstabilnější výrobu na úrovni základního zatížení (baseload). Kromě toků energie podmořskými kabely se veškeré další přeshraniční toky zanedbávají a neuvažuje se ani spotřeba Norska, nebo ztráty vzniklé přenosem. Pro optimální využití podmořských kabelů by musela být známa přesná predikce výroby, která ovšem nikdy není dokonalá. Nepočítá se s možností různých problémových stavů sítě v jednotlivých zemích, ani s okamžitým stavem spotřeby a výroby jednotlivých zemí. DGNU a Norsko se tak vnímají jen jako určité „blackboxy“, které jsou v každém okamžiku schopny dodávat/odebírat požadovaný výkon.

Model optimalizující produkci VTE z DGNU

Autor se modelem snaží popsat, zdali by „Norská baterie“ byla dostatečná pro vykrývání špiček výroby energie z VTE. Sestavený algoritmus simuluje, jak by v praxi mohl vypadat tok energie. Algoritmus byl použit na hodinové hodnoty výroby z VTE v DGNU roku 2013 (viz obrázek 1). Je patrné, že výkonové špičky násobně přesahují úroveň 5,9 GW, kterou nabízí podmořské kabely.

Obr 1: Suma hodinových hodnot výroby VTE z Dánska, Německa, Nizozemska a Velké Británie, 2013. Zdroj vstupních dat: PF Bach

 

Maxima špiček o velikosti nejvíce 5,9 GW z předchozího grafu jsou znázorněna v obrázku 2. Tyto přebytky energie (špičky) je možné přenést podmořskými kabely do Norska. Z celkové roční produkce VTE v DGNU jde o 34 %. Zbývající množství o velikosti 66 % výroby je pak zobrazeno na obrázku 3. Součet hodnot z grafů na obrázku 2 a 3 dává dohromady graf na obr 1.

Obr 2: Výkonové špičky produkce VTE z DGNU v roce 2013, které je možné přenést do Norska.

Obr 3: Zbývající produkce VTE po odstranění špiček o velikosti maximálně 5,9 GW. Tato energie „zůstane“ v DGNU.

Naopak z Norska do DGNU je možné vykrývat období, která znázorňuje obrázek 4. Tím dochází (modelově) na straně DGNU k vytvoření stabilního základního zatížení (baseload) ve výši 7,9 GW po 95 % času během roku (obrázek 5).

Obr 4: Energie přenesená z Norska do oblasti DGNU.

Jak je patrné z obrázku 5, původní silně proměnnou výrobu z VTE na straně DGNU je možné po většinu času (95 %) modelově převést na úroveň základního zatížení o velikosti 7,9 GW. Díky propojení s Norskem a využití akumulační schopnosti norské vodní energie je tak možné teoreticky (!) vytvořit poměrně stabilní zatížení, kde špičky přesahující 7,9 GW tvoří pouze 15 % celkové energie. Využití podmořských kabelů je v tomto modelu na úrovni 62 %.

Obr 5: Konečný výsledek vyvážení větrné produkce na straně DGNU.

Model optimalizující produkci VTE a FVE z Německa

Předchozí model je problematický, neboť se na celou soustavu států dívá jako na dokonale propojenou oblast (copper plate) a nebere v úvahu rozdíly v instalovaném výkonu OZE v jednotlivých zemích. Teoreticky tak model počítá i se situacemi, kdy například energie vyráběná v Dánsku „teče“ do Norska podmořským kabelem propojujícím Norsko a Velkou Británii, což je fyzikálně nereálné. Určitým zpřesněním předchozího modelu je zaměření se pouze na jednu ze zemí DGNU.

Autor se v tomto případě zaměřil pouze na Německo a do výpočtů využil data z výroby VTE i FVE. Model využívá stejný algoritmus a výpočet byl proveden s daty z roku 2013. Podmořským kabelem (Nordlink) je možné přenášet maximálně 1,4 GW. Na obrázku 6 jsou vyobrazeny hodinové výroby německých VTE a FVE. Obrázek 7 je pak konečným výstupem modelu. Výsledek je téměř nerozeznatelný oproti vstupním datům. Je proto jasné, že na vykrývání špiček výroby německých OZE je propojení ve výši 1,4 GW naprosto nedostatečné .

Obr 6: Vstupní data. Zdroj vstupních dat: PF Bach

Obr 7: Výsledek modelového výpočtu.

Obrázek 8 poté zobrazuje, jaký by byl výsledek, pokud by mezi Německem a Norskem došlo ke zpětinásobení propojovací kapacity (tedy na 7 GW). Výstupem by v takovém případě byl teoretický baseload na úrovni 7,7 GW. Špičky překračující základní hodnotu by tvořily 12 % energie a využitelnost propojení by dosahovala 62 %. Překážek pro navyšování propojovací kapacity je ovšem celá řada. Jde nejen o vysokou cenu (především investiční výdaje), ale rovněž i maximální kapacita vodních nádrží není nekonečná a stejně tak i spotřeba Norska.

Obr 8: Výsledek modelového výpočtu při zpětinásobení přenosové kapacity.

Zhodnocení – bude Norsko baterií Evropy?

Model je ukázkou snahy o vytvoření stabilního zatížení z proměnné výroby OZE na základě historických dat. Jde o ukázku, jak může více typů OZE v různých zemích vzájemně spolupracovat, a napomáhat tak ke stabilizaci výroby. Model je ovšem silně zjednodušen a v algoritmu byla zanedbána celá řada důležitých oblastí, které by se v reálné praxi ukázaly jako významný problém. Model byl vytvořen z dat roku 2013, do současnosti ovšem narostla velikost instalovaného výkonu v OZE ve všech zmiňovaných zemích, kdežto podmořské kabely zatím nejsou v plné míře k dispozici.

Do budoucna je skladování proměnné výroby z OZE jednou z největších výzev energetiky. Jako možná řešení se kromě jiného nabízí například systémy baterií, Power2Gas, Power2Heat, nové PVE a jejich alternativy (například vzduchové kapsy, vlaky), a další. Jak ovšem ukazuje i výše představený model, norské vodní elektrárny s největší pravděpodobností hlavním tahounem evropské akumulace nebudou.

Komentáře

(0)

Přidat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna u komentáře
Vyžadované informace jsou označeny *
Pravidla diskuze
Veškeré příspěvky v diskuzi na webu oEnergetice.cz musí splňovat Pravidla diskuze. Přidáním příspěvku do diskuse uživatel vyjadřuje souhlas s těmito pravidly a zavazuje se je dodržovat.
Komentáře pouze pro přihlášené uživatele
Upozorňujeme diskutující, že komentáře v diskuzi budou moci přidávat již brzy pouze přihlášení uživatelé. V diskuzi se stále častěji objevují příspěvky od anonymních uživatelů, které porušují pravidla diskuze. Věříme, že díky tomuto opatření bude diskuze pod články pro všechny přínosnější.
Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj na této stránce.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
OM Solutions s.r.o.
Kpt. Nálepky 620/7, Nové Dvory, 674 01
Třebíč
IČ: 02682516
SOCIÁLNÍ SÍTĚ
© 2021 oEnergetice.cz All Rights Reserved.