Radzimy sobie z flautą i wahnięciami popytu lub podaży

Musimy rozwiązać dwa problemy – flauta (długie okresy o obniżonej produkcji energii) i wahnięcia (krótkoterminowe zmiany w podaży lub popycie). Przełożyliśmy te problemy na liczby, zakładając, że Wielka Brytania ma około 33 GW mocy zainstalowanej w wietrze. By poradzić sobie z flautą, musimy skutecznie zgromadzić około 1200 GWh energii (20 kWh na osobę). Musimy też poradzić sobie z tempem zmiany dostępnej mocy, równym 6,5 GW na godzinę (inaczej 0,1 kW na godzinę na osobę).

By sprostać tym problemom, można by rozpowszechnić dwa rozwiązania.

Pierwsze jest scentralizowane, a drugie – zdecentralizowane. Pierwsze pozwala radzić sobie z fluktuacjami poprzez gromadzenie energii, a następnie włączanie bądź wyłączanie źródła energii zasilanego z magazynu. Drugie polega na włączaniu lub wyłączaniu części popytu.

Pierwsze rozwiązanie to elektrownie szczytowo-pompowe. Drugie polegałoby na wykorzystaniu akumulatorów pojazdów elektrycznych, które omawialiśmy w Rozdziale 20. Zanim przejdę do opisu tych rozwiązań, omówię kilka innych sposobów radzenia sobie z wahnięciami.

Inne rozwiązania po stronie podaży

Niektóre źródła odnawialne da się włączać i wyłączać. Gdybyśmy mieli wiele takich odnawialnych źródeł z pstryczkiem, skończyłyby się wszystkie problemy omawiane w tym rozdziale. Norwegia czy Szwecja mają duże i głębokie zasoby energii wodnej, którą mogą włączać lub wyłączać. Jakie możliwości ma Wielka Brytania?

Po pierwsze, Wielka Brytania może zbudować masę spalarni i instalacji na biomasę, które pełniłyby taką samą rolę, jak dziś elektrownie na gaz czy węgiel.

Pstryczek pozwalający włączać i wyłączać spalarnię podnosi koszty tak, jak kosztuje dodatkowa elektrownia na węgiel z przeznaczeniem do pracy tylko od czasu do czasu – generatory tych elektrowni raz stałyby bezczynnie, a raz pracowałyby ze zdwojoną mocą. Większość generatorów traci na sprawności, kiedy pracuje z przerwami, a nie ze stałym obciążeniem.

Zostawmy koszty. Pozostaje pytanie, jak duże zasoby energii z pstryczkiem możemy wygenerować. Gdybyśmy spalili wszystkie odpady komunalne i porównywalną ilość odpadów rolniczych, średnia produkcja wyniosłaby mniej więcej 3 GW. Możemy wybudować instalacje o mocy dwa razy większej (spalarnie zdolne wygenerować 6 GW) z założeniem, że będą pracować tylko przez połowę czasu. Dostarczałyby 6 GW w okresach zwiększonego popytu na energię i zero w godzinach nocnych. Rozruch i wygaszanie pieców tych spalarni nie powinny trwać dłużej niż godzinę. Pozwoliłoby to na radzenie sobie z tempem zmiany rzędu 6 GW na godzinę, ale tylko do wielkości maksymalnej 6 GW! To istotny wkład, ale niewystarczający, jeżeli mamy sobie radzić z fluktuacjami w energetyce wiatrowej rzędu 33 GW.

Biorąc pod uwagę, że na dwóch Polaków przypada trzech Brytyjczyków i zakładając zbliżoną ilość odpadów przypadających na osobę, średnia moc spalarni w Polsce wyniosłaby 2 GW, a dwukrotnie większe instalacje miałyby moc 4 GW.

A co z energetyką wodną? Średni współczynnik obciążenia elektrowni wodnych w Wielkiej Brytanii wynosi 20%, co oznacza, że z łatwością da się zmniejszyć lub zwiększyć produkcję. Co więcej, hydroelektrownie mają tę istotną zaletę, że można je włączyć i wyłączyć w mgnieniu oka. Uruchomienie lub zatrzymanie Glendoe, nowej elektrowni wodnej o mocy 100 MW, zajmie 30 sekund.

Tylko w jednej hydroelektrowni mamy tempo zmiany rzędu 12 GW na godzinę! Odpowiednia liczba elektrowni wodnych powinna więc załatwić problem wahnięć podaży energii z wielkich farm wiatrowych. Niemniej jednak, moc obecnie zainstalowana w brytyjskiej energetyce wodnej nie wystarczy, by rozwiązać nasz problem z wahnięciami (przy założeniu, że chcemy poradzić sobie z gwałtownym spadkiem podaży energii z wiatru rzędu, dajmy na to, 10 czy 33 GW). Całkowita moc tradycyjnych elektrowni wodnych w Wielkiej Brytanii wynosi zaledwie około 1,5 GW.

W Polsce całkowita moc elektrowni wodnych (z wyłączeniem szczytowo- -pompowych) to 0,75 GW. Największa z nich, znajdująca się we Włocławku, ma moc 160 MW.

Widzimy więc, że nie wystarczy wcisnąć pstryczki w spalarniach, elektrowniach na biomasę i hydroelektrowniach. Potrzebujmy innych rozwiązań.