W ostatnim okresie w Niemczech pojawiło się szereg nowych propozycji wskazujących na konieczność zwielokrotnienia liczby gigantycznych instalacji energetycznych OZE, w szczególności w Niemczech, gdzie zainstalowano do tej chwili ponad 26 tysięcy elektrowni wiatrowych.
W ramach nowego cyklu „Zielona energetyka” będziemy pisać o zagranicznych publikacjach prezentujących różne formy realizacji postulatów „ochrony klimatu” w systemach energetycznych i konsekwencje systemowe takiej polityki dla energetyki i poza nią - Jacek Malski.
GIGANTYCZNA ROZBUDOWA FLOTY WIATRAKÓW W NIEMCZECH
Paradoksalnie potrzeba gigantycznej rozbudowy „floty wiatraków” wynika właśnie z zawodności energii z wiatru jako źródła energii. Do takiego wniosku doszedł na przykład naukowiec z Instytutu Fizyki Plazmowej im. Maxa Plancka w artykule opublikowanym właśnie w czasopiśmie naukowym European Physics Journal [1].
Warto zauważyć, że niemiecki badacz Fritz Wagner oparł się w swojej analizie nie na danych meteorologicznych jako takich, lecz na informacjach o warunkach wietrzności i nasłonecznienia, jakie wynikają z funkcjonowania samego systemu zaopatrzenia w energię elektryczną w jego kraju. Dane dotyczą warunków pogodowych w latach 2010, 2011, 2012, 2013 i 2015 [2].
Wagner stara się odpowiedzieć na pytanie, jak wyglądać będzie funkcjonowanie niemieckiego systemu energetycznego w 2022 r., po pełnym wyeliminowaniu elektrowni atomowych i zastąpieniu ich w 100% systemem opartym na chimerycznych źródłach energii, takich jak wiatr i słońce (farmy wiatrowe i instalacje solarne).
Przy założeniu dostaw energii wyłącznie z tych źródeł (100% energii z OZE), trzeba będzie zapewnić przeciętną moc wytwórczą wiatraków i solarów rzędu 325 GW. W stosunku do prognozowanego zapotrzebowania na energię jest to wielkość znacznie przewyższająca prognozowane zapotrzebowanie, bo tylko w ten sposób, według niemieckiego naukowca, można uporać się z niestabilnością i zawodnością wiatru i słońca jako źródeł energii.
[Nasz komentarz] Licząc w samych wiatrakach po 3 MW mocy każdy, daje to ponad 108 tysięcy elektrowni wiatrowych (a więc trzeba będzie wybudować jeszcze 82 tysiące nowych elektrowni). Oczywiście, nie chodzi o same wiatraki lądowe, ale w grę wchodzą także wiatraki morskie i instalacje energetyki słonecznej. Czołowy think tank lobbujący za Energiewende w Niemczech, czyli Agora Energiewende, opublikowała własne propozycje w tym zakresie [3]. Agora proponuje, by lądowe farmy wiatrowe stanowiły w przyszłości ok. 50% mocy OZE. Przyjmując takie założenie, analiza Wagnera wskazuje na konieczność budowy dodatkowych 28 tysięcy turbin lądowych w Niemczech po 3 MW każdy. Wraz z już istniejącymi wiatrakami daje to łącznie 54 tysiące gigantycznych elektrowni wiatrowych.
Jeśli idzie o powierzchnię kraju, jaką zajmą takie instalacje, to możemy posłużyć się wyliczeniami dla proponowanej przez Agorę skromniejszej floty wiatraków (w sumie 43 tysiące). W takim scenariuszu, jeśli wyłączymy obszary zabudowane i sieć drogową w Niemczech, to średnia odległość pomiędzy farmami wiatrowymi liczącymi po 10 elektrowni wiatrowych wyniesie 8,5 kilometra. Oznacza to, że poza miastami na terytorium Niemiec nie będzie punktu, z którego nie będą widoczne turbiny wiatrowe.
Wracając do analiz i ekstrapolacji przedstawionych przez niemieckiego naukowca, wskazuje on m.in., że:
- niezbędne będzie stworzenie systemu rezerwy mocy na poziomie 89% szczytowego zapotrzebowania na energię, co powoduje konieczność zapewnienia nadmiarowych mocy OZE;
- magazynowanie energii w systemie dziennym nie jest efektywnym rozwiązaniem ze względu na korelację nadmiernej produkcji energii w dzień i w nocy w okresach zimowych;
- magazynowanie energii w systemie sezonowym nie ma sensu, jeśli uwzględnić straty na niezbędnych przekształceniach form energii; ponadto taki system będzie zdolny dostarczać energię jedynie po okresach, w których jest ona produkowana w nadmiarze;
- należy uwzględnić wpływ rozbudowy mocy OZE o takiej gęstości instalacji wiatrowych i sieci transmisyjnych na użytkowanie gruntów i przekształcenie krajobrazu
- spowoduje to też intensyfikację oporów w społeczeństwie.
Komentując artykuł Wagnera, Anthony Watts wskazuje na dalsze wątpliwości, takie jak występowanie zjawisk atmosferycznych / meteorologicznych o zasięgu regionalnych, jak tzw. blokada Rexa [4], które są w stanie unieruchomić tysiące elektrowni wiatrowych na bardzo dużych obszarach, czy też utrzymujące się systemu niskiego ciśnienia (cutoff low) [5], które powodują utrzymywanie się zachmurzenia i opadów deszczu przez dłuższy czas, co eliminuje użyteczność instalacji solarnych.
Opracował Jacek Malski
Redakcja stopwiatrakom.eu
Przypisy:
[1] F. Wagner (2017), „Surplus from and storage of electricity generated by intermittent sources”, Eur. Phys. J. Plus 131: 445, DOI 10.1140/epjp/i2016-16445-3. Skorzystaliśmy z omówienia tutaj: https://wattsupwiththat.com/2017/01/27/study-the-solution-to-unreliable-wind-and-solar-power-build-more/
[2] Efektywność turbin wiatrowych w Niemczech wyniosła średnio 17% w 2013 r. i 15,9% w 2014 r. według BAROMÈTRE éolien – EUROBSERV’ER – février 2015, http://www.eurobserv-er.org/category/all-wind-energy-barometers/ - cytowane w opracowaniu prof. Marka Lebiedowskiego pr. „Możliwości racjonalnego wykorzystania wiatrów w Polsce
jako nośnika energii” (2015) dostępnego tutaj: https://drive.google.com/file/d/0B9weNK9YaZh4ZXJhUlJJcGktRWc/view
[3] Artykuł w przygotowaniu
[4] http://www.theweatherprediction.com/habyhints/178/
[5] http://forecast.weather.gov/glossary.php?word=cutoff%20low
