Если заранее не решать проблему избытка предложения электроэнергии над спросом, вынужденное ограничение выработки возобновляемых источников может стать серьёзным препятствием для эффективного энергоперехода. Пэдди Ларкин, генеральный директор Mutual Energy, рассказывает о трудностях, с которыми сталкивается отрасль, и о ключевой роли накопителей энергии в их преодолении.
Северная Ирландия уже подключила к своей электросети значительные объёмы возобновляемой генерации — по международным меркам это один из ведущих показателей. Однако для достижения целей по сокращению выбросов потребуется установить гораздо больше мощностей, чем необходимо для покрытия пикового спроса на электроэнергию.
Если установленная мощность возобновляемых источников превысит пиковый спрос, в периоды высокой выработки может возникать значительный избыток электроэнергии. Без заблаговременных мер сетевым операторам придётся ограничивать выработку возобновляемых электростанций, чтобы поддерживать стабильность энергосистемы.
Департамент экономики Северной Ирландии разрабатывает новую схему поддержки возобновляемой энергетики. Предполагается, что она будет компенсировать производителям вынужденное ограничение избыточной выработки. Если не управлять избытком должным образом, производителям, заключившим контракты в рамках схемы, будут платить за то, что они не производят электроэнергию в периоды потенциально высокой выработки. Это крайне неэффективно и приведёт к неоправданному росту расходов потребителей энергии в Северной Ирландии.
Без мер по смягчению проблемы чем больше возобновляемых мощностей подключается к сети, тем больше энергии придётся ограничивать.
Необходимо срочно найти способ накапливать и использовать эту теряемую энергию, чтобы стремительно растущие расходы на компенсации не подорвали дальнейшие инвестиции в возобновляемую энергетику и не стали непосильным бременем для потребителей.
Как согласовать выработку возобновляемой энергии со спросом
Анализ показывает: если увеличить установленную мощность возобновляемой генерации на Едином рынке электроэнергии (SEM) так, чтобы потенциальная годовая выработка сравнялась с общим годовым спросом на электроэнергию, из-за несовпадения графиков производства и потребления за год удастся покрыть лишь около 71% спроса (см. рисунок 1).
Поэтому энергосистеме необходим принципиально иной подход: вместо того чтобы подстраивать гибкую генерацию на ископаемом топливе под спрос, нужно согласовывать потребление электроэнергии с негибкой выработкой возобновляемых источников. Для этого необходимо развивать системы накопления энергии, которые позволят сохранять избыток возобновляемой электроэнергии и использовать его позднее, когда возникнет спрос.
Как отсутствие накопителей энергии повлияет на потребителей
Средний показатель, обычно используемый для оценки объёмов ограничения генерации, существенно недооценивает предельный эффект от подключения очередного мегаватта возобновляемой мощности. Это происходит потому, что влияние усредняется по всему установленному парку возобновляемых источников. Предельный уровень ограничения точнее показывает, насколько эффективно добавлять новые мощности в энергосистему.
На рисунке 2 сравнивается влияние на средний и предельный уровни ограничения генерации, вызванного именно избытком предложения, при увеличении установленной возобновляемой мощности на SEM. Предельный показатель растёт значительно быстрее среднего. Если установить мощности так, чтобы их потенциальная выработка равнялась 100% годового спроса, то для следующего добавленного мегаватта предельный уровень ограничения составит около 69%.
Без повышения гибкости энергосистемы, например за счёт накопителей, дальнейшее увеличение мощностей ветровой и солнечной генерации становится всё менее эффективным: с каждым дополнительным мегаваттом полезной возобновляемой выработки становится меньше. Другой набор технологий генерации может помочь, изменив совпадение выработки со спросом, но не устранит основную проблему.
Полная электрификация отопления может усугубить проблему
Электрификация транспорта открывает возможности для гибкого взаимодействия по схеме «автомобиль — сеть». Спрос на отопление, напротив, сравнительно негибок: его пиковые значения высоки относительно среднегодового потребления и обычно приходятся на холодные зимние периоды. Поэтому он отрицательно коррелирует с солнечной выработкой, которая ниже в дни с меньшим числом световых часов. При этом сильной связи между холодной погодой и усилением ветра нет. Следовательно, электрификация отопления вряд ли поможет лучше согласовать возобновляемую генерацию со спросом на электроэнергию и даже может усилить их несовпадение.
Использование гибридных тепловых насосов, работающих в том числе на возобновляемых газах, например биометане, может помочь: с их помощью электрическую нагрузку отопления можно хотя бы частично подстраивать под выработку возобновляемых источников. Однако накопители всё равно необходимы, чтобы удовлетворять потребности потребителей, когда возобновляемой электроэнергии недостаточно.
Следующие шаги
Этот анализ не претендует на абсолютную точность, однако выявленные тенденции и поднятые вопросы помогают понять, почему накопители важны для эффективного энергоперехода. Он также ставит несколько принципиальных вопросов, требующих срочного решения: достаточно ли доступных технологий накопления энергии, чтобы удовлетворить потребности энергосистемы? Во сколько их внедрение обойдётся потребителям электроэнергии?
Необходимо провести всесторонние и объективные исследования, чтобы определить практичные и осуществимые решения и внедрить их в сроки, соответствующие будущим темпам инвестиций в возобновляемые источники с переменной выработкой.