Aktuální cíle Evropské unie směřují k maximálnímu využívání obnovitelných zdrojů energie při výrobě elektřiny a k pokrytí i dalších energetických potřeb. Jedním z hlavních trendů je výstavba fotovoltaických a větrných elektráren. První rozsáhlá instalace fotovoltaických elektráren v České republice proběhla před více než deseti lety. Významným způsobem ovlivnila také elektrizační soustavu, kterou v Česku provozuje společnost ČEPS, a. s.
Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 6/2022.
Před prvním boomem výstavby fotovoltaických a větrných elektráren v České republice, kdy byly trendy v rozvoji zdrojové základny motivovány ekonomicky, byly obnovitelné zdroje považovány za okrajový zdroj pro výrobu elektřiny. Dotace a politická rozhodnutí tento trend významně změnily. Do elektrizační soustavy přichází zdroj s proměnlivou výrobou, kdy nelze řídit přísun primárního „paliva“ (myšleno slunečního svitu a větru). Během následujících let se rozvinula potřeba alespoň výrobu těchto zdrojů predikovat, když je v aktuálních podmínkách nelze řídit.
Predikovatelnost výroby elektrické energie přináší možnost včas připravit technická, nebo technicko-ekonomická opatření pro zajištění spolehlivosti provozu elektrizační soustavy. Hlavní změnu při srovnání s energetikou, kde prim hrála výhradně fosilní paliva, přináší zejména krátkodobé kolísání výroby vlivem dynamických změn proudění větru a přechody oblačnosti, zejména front. Tyto změny vyvolávají na straně společnosti ČEPS potřebu kompenzovat tento přebytek (místo zatažené oblohy je více slunečno), či nedostatek (oblačno až zataženo namísto slunečné oblohy) vyráběné energie v reálném čase. V těchto ohledech soustava potřebuje krátkodobou zálohu pro překlenutí několika hodin (jiný zdroj musí dodat nevyrobenou elektřinu ze slunce).
Rostoucí podíl OZE a úbytek fosilních zdrojů schopných řízeně měnit svoji dodávku bude zvyšovat riziko vzniku této nevyrovnanosti v elektrizační soustavě. Společnost ČEPS vidí příležitost v oblasti elektrické akumulace (bateriové systémy apod.) a v některých případech i jako nutnost pro překlenutí zmíněných hodin přebytku či nedostatku elektrické energie.
Ve spojení s instalací vysokého podílu OZE a útlumem fosilních zdrojů bude vznikat potřeba nahradit výrobu elektrické energie ve chvílích, kdy nebude svítit slunce dlouhodobě, zejména jde o zimní období. Toto období je o to složitější, že je spojeno s vysokou spotřebou elektrické energie. Ale jak zajistit výrobu v zimě, respektive bude možné uchovat obrovské množství přebývající elektřiny z léta až do zimy?
V tuto chvíli se s touto dlouhodobou akumulací v obrovských objemech energie neumíme za přijatelné náklady vypořádat. Technologický rozvoj jde stále kupředu a je možné předpokládat, že v budoucnu taková technologie bude k dispozici. Ale co do té doby, když elektřinu potřebujeme i v zimě? Jako strategické se jeví zachovat po přechodnou dobu odpovídající kapacity v klasických zdrojích pro pokrytí těchto potřeb.
Úkolem provozovatelů elektrizační soustavy je také připojit každý zdroj, který splní technické podmínky. Z technického pohledu je mezi klasickými zdroji a OZE rozdíl zejména ve vlivu na stabilitu, kdy klasické zdroje se svým rotujícím generátorem přirozeně disponují schopností udržovat setrvačnost v soustavě. Setrvačnost v praxi znamená, že drobné vlivy na soustavu neznamenají její rozkolísání. Čím větší setrvačnost, tedy více rotujících generátorů, tím větší odolnost proti vnějším vlivům.
OZE jsou připojovány přes výkonové měniče, které touto vlastností implicitně nedisponují. V budoucnu, pokud by došlo k masivnímu úbytku těchto rotujících generátorů, bude potřebné na straně provozovatelů přenosových soustav přistoupit k zajištění tzv. umělé setrvačnosti, která stabilitu chodu elektrizační soustavy zajistí.
Z pohledu síťových požadavků se na rozhraní elektrizační soustavy a vlastního zdroje OZE připojují obdobně jako klasické zdroje, avšak je nutné podotknout, že vyžadují větší souhrnnou kapacitu připojovacích vedení na jednotku vyrobené energie. Proč tomu tak je? Jde o koeficient využití instalovaného výkonu. Pokud je koeficient využití klasické elektrárny 72% a fotovoltaické 12%, je pro stejný objem výroby elektrické energie potřeba pro fotovoltaickou elektrárnu vystavět 6x více kapacity připojovacích vedení.
Transformace elektroenergetiky směrem k OZE přispívá k obecné nezávislosti na fosilních palivech v místě jejich instalace a dekarbonizaci výroby elektrické energie. Je otázkou, zda nevytváří závislost na nerostných surovinách jiného druhu, jako jsou vzácné kovy, ale ta už se netýká provozování soustavy. V souvislosti s provozem elektrizační soustavy a aspektů popsaných v článku se jeví jako vhodná a do budoucna i nutná instalace OZE spolu s akumulací, popř. i s jiným typem zdroje (kombinace fotovoltaické a větrné elektrárny včetně akumulace) v jedno místě připojení do soustavy. Tento způsob nejen pomůže vyrovnávat kolísání dodávky do soustavy a udrží spolehlivost dodávek zákazníkům, ale i přispěje k celospolečensky hospodárnějšímu využití elektrizační soustavy.*
(Zdroj: ČEPS, a. s.)
Foto archiv/Energie 21
