Publikujemy dzisiaj tłumaczenie tekstu analizującego tegoroczny przypadek flauty wiatrowej w Wielkiej Brytanii, gdyż na tym przykładzie doskonale widać, jak chimeryczne są odnawialne źródła energii. Mimo zainstalowania 19.000 MW mocy w samych elektrowniach wiatrowych w Wielkiej Brytanii, były dni, kiedy ich udział w produkcji energii spadał do … 1%. Nie lepiej wyglądała sytuacja z fotowoltaiką. Wyniki z lipca 2018 r. doskonale pokazują, jak bardzo nieprzewidywalne, chaotyczne i nieefektywne są odnawialne źródła energii, będąc całkowicie zależne od pogody. Jeśli od takich źródeł energii ma zależeć bezpieczeństwo energetyczne kraju, to taniej wyjdzie całkowita rezygnacja z OZE. Szczególnej uwadze polecamy ten tekst Ministrowi Energii – Krzysztofowi Tchórzewskiemu, który zamierza przekształcić Polskę w wiatrakowy plac budowy.

Wprowadzenie

Lipiec 2018 roku był wyjątkowym miesiącem jeśli chodzi o występowanie wyżu barycznego i związanej z nim dobrej pogody w Wielkiej Brytanii.

W rezultacie produkcja energii z wiatru zmniejszyła się do 11,7 % mocy zainstalowanej, co stanowi mniej niż połowę normalnej rocznej produkcji kształtującej się na poziomie 27,3 %. Z kolei generacja energii z paneli słonecznych dzięki dobrej pogodzie osiągała w tym miesiącu najwyższe poziomy rzędu 21,2 % mocy zainstalowanej, w odróżnieniu od rocznej produkcji na poziomie 10,3 % mocy zainstalowanej w roku 2017.

Poniżej omówione zostały szczegóły związane ze znaczącymi wahaniami poziomu produkcji energii z wiatru, które stanowią poważny problem dla podmiotów zarządzających siecią.

Źródła danych

Gridwatch.templar publikuje zbiór danych dotyczących wartości wytwarzania energii, w zależności od technologii, zapisywanych w pięciominutowych odstępach, dla wszystkich źródeł wytwarzania energii w całej Wielkiej Brytanii. Dla miesiąca lipca jest to 8928 wykresów, natomiast w skali całego roku jest ich 105120.

http://www.gridwatch.templar.co.uk/index.php

Każdy wykres  w odstępach pięciominutowych obejmuje następujące dane:

• Zapotrzebowanie na energię, z pominięciem generacji z paneli słonecznych
• Węgiel
• Energia jądrowa
• Spalanie gazowe CCGT
• Elektrownia szczytowo-pompowa
• Elektrownia wodna
• Biomasa
• Wiatr
• Energia słoneczna
• Połączenia międzysieciowe, tzw. interkonektory, głównie z Francji i Holandii.

W lipcu 2018 r. energia była wytwarzana z następujących źródeł, dla uproszczenia przedstawionych poniżej w formie graficznej:

Na potrzeby tego opracowania dane te zostały ograniczone do 744 godzin w ciągu 31 dni lipca. Dodatkowo na stronie http://gridwatch.co.uk/  znajdziemy te dane w formie graficznej, na przykład dla lipca 2018 roku.

Podzbiór tych szczegółowych danych w pięciominutowych odstępach dla okresu od 12 do 14 lipca br., obejmujący 2 dni powszednie i sobotę, został również użyty do bardziej szczegółowych prezentacji. 

Dane dotyczące wytwarzania energii w dniach 12 – 14 lipca 2018 r.

Powyższy wykres dla trzech dni pomiędzy 12 i 14 lipca br., pokazuje:

• dużą zmienność dostępności mocy oddawanej do sieci przez brytyjskie instalacje wiatrowe o łącznej mocy nominalnej 19 gigawatów. Wahania te mieszczą się w zakresie od około 0,1 gigawata do 13,0 gigawatów, nawet w ciągu jednego dnia. Niski poziom wytwarzania energii z wiatru przez pierwsze dwa dni tego trzydniowego okresu zadaje kłam stwierdzeniu, że „wiatr zawsze gdzieś wieje”. Pomiędzy 12 a 14 lipca br. poziom wytwarzania energii z wiatru wyniósł 4,4% mocy nominalnej, co stanowiło zaledwie 2,8% zapotrzebowania Wielkiej Brytanii;
• związane z cyklem dobowym okresowe wytwarzanie energii słonecznej przez instalacje fotowoltaiczne o mocy zainstalowanej 13 gigawatów osłabło w sobotę wskutek zachmurzenia. Wahania w produkcji energii ze słońca wynoszą od zera w porze nocnej do 60% mocy zainstalowanej podczas godzin południowych, w słoneczne dni;
• bardzo ograniczoną ilość energii elektrycznej z elektrowni wodnych i elektrowni szczytowo-pompowych dostępną w Wielkiej Brytanii;
• podlegającą skrajnym wahaniom zmienność wytwarzania energii ze spalania gazu ziemnego w blokach gazowych i gazowo-parowych wynikającą z obowiązku przyjmowania do sieci energii wiatrowej i słonecznej gdziekolwiek jest to możliwe. Zmienna intensywność pracy elektrowni gazowej jest nieefektywna i powoduje większą emisję dwutlenku węgla w przypadku utrzymywania szybko dostępnej tzw. rezerwy wirującej, niż kiedy elektrownia stale pracuje z pełną mocą niezależnie od ilości wchodzącej do sieci w sposób niekontrolowany energii odnawialnej  bazującej na nieprzewidywalnych czynnikach pogodowych;
• chociaż lato to okres zmniejszonego zapotrzebowania na energię elektryczną, do produkcji prądu okazjonalnie i w minimalnych stopniu wykorzystywany jest również węgiel;
• należy zwrócić uwagę, że w 2017 roku znacznie więcej energii było wytwarzanej z elektrowni opalanych węglem. W roku 2018 ograniczono pracę elektrowni węglowych, przez co znacząco zmalała ilość bloków pracujących w postawie miksu energetycznego. Powstałą lukę wypełnił import energii z Francji i Holandii;
• rodzima energia jądrowa nadal dostarcza jedną czwartą mocy w Wielkiej Brytanii. Ponieważ okres eksploatacji tych elektrowni dobiega końca, znalezienie dla nich zastępstwa w podstawie miksu energetycznego w celu uniknięcia poważnej awarii sieci, staje się coraz bardziej palącym problemem;   
• interkonektory z Francji oraz Holandii w omawianym okresie niskiego zapotrzebowania dostarczają znaczne ilości energii do Wielkiej Brytanii, (ok. 9%). Oznacza to, że około 1/3 całkowitego zapotrzebowania na energię w Wielkiej Brytanii jest obecnie pokrywane przez elektrownie atomowe, rodzime bądź zlokalizowane w krajach sąsiednich;
• nie należy zakładać, że energię zawsze będzie można pozyskać z importu. Polityka rządu francuskiego zakłada redukcję wytwarzania energii jądrowej o 1/3 do 50% całkowitej produkcji. Pozostała część energii będzie zaspokajać lokalne potrzeby Francuzów, więc należy zakładać, że nie będzie dostępna na eksport. Wydaje się, że polityka rządu francuskiego ma na celu powstrzymanie dalszego rozwoju tego kluczowego dla podstawy miksu energetycznego źródła energii i dlatego w przyszłości Wielką Brytanię może czekać poważny kryzys w dostawach energii elektrycznej do sieci;
• wytwarzanie energii elektrycznej z „biomasy” odbywa się głównie w elektrowni w Drax. Dzięki znacznym dotacjom, główna elektrownia w Wielkiej Brytanii zaczęła spalać przede wszystkim pelet z drewna. Jest on importowany ze wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, gdzie w celu sprostania temu zapotrzebowaniu prowadzona jest na dużą skalę zagrażająca siedliskom naturalnym wycinka drzew z dziewiczych lasów, która wraz z produkcją peletu, transportem morskim oraz spalaniem drewna są odpowiedzialne za większą emisję dwutlenku węgla niż węgiel spalany w elektrowni w Drax. Ponieważ w Drax znajdują się duże pokłady węgla, wygląda to na niezbyt przemyślany sposób na zapobieganie zmianom klimatycznym. Przywrócenie stanu amerykańskich lasów sprzed wycinki zajmie co najmniej 100 lat.

Ze względu na dużą zmienność w pozyskiwaniu energii odnawialnej zależnej od czynników pogodowych, staje się jasne, że odnawialne źródła energii nie są w stanie zapewnić stałych dostaw energii w rozwiniętym kraju. Spalanie biomasy to oczywiście jedyna sensowna forma „zielonej” energetyki, zdolna do reagowania na zapotrzebowanie.

Moc wytwórcza oraz zapotrzebowanie na energię w procentach

Poniższy wykres przedstawia procentowe zużycie energii ze źródeł odnawialnych zależnych od czynników pogodowych w zależności od ich mocy wytwórczej.

Lipiec 2018 roku charakteryzują następujące statystyki, jeśli chodzi o energię wiatrową:

• przez 92% godzin w miesiącu wydajność energetyki wiatrowej sięgała poniżej średniego rocznego poziomu wydajności z 2017 roku, wynoszącego 27% mocy zainstalowanej;
• przez 55% godzin w miesiącu poziom wydajności energetyki wiatrowej spadał poniżej 10% mocy zainstalowanej;
• przez 29% godzin w miesiącu poziom wydajności energetyki wiatrowej spadał poniżej 5% mocy zainstalowanej;
• przez 9% godzin w miesiącu poziom wydajności energetyki wiatrowej spadał poniżej 2% mocy zainstalowanej; 
• dużą zmienność możliwości wytwórczych można zauważyć pod koniec miesiąca, gdy wydajność energii wiatrowej wahała się pomiędzy ok. 10% i ok. 45% w przedziale 12 godzin.

Z drugiej strony, lipiec 2018 roku był wyjątkowy pod względem produkcji energii ze słońca:

• przy normalnej rocznej wydajności, biorąc pod uwagę zmienność dobową charakteryzującą  produkcję energii ze słońca oraz związane z porami roku  wahania wynoszącej  ok. 11% mocy zainstalowanej, wydajność energetyki  słonecznej w lipcu 2018 roku wyniosła ok. 21% mocy zainstalowanej;
• w krótkich okresach przez 5 dni w miesiącu, wydajność energetyki słonecznej przekroczyła 70% mocy zainstalowanej w ciągu jednej godziny około południa, a przez 17 % czasu pracy instalacji fotowoltaicznych produkcja energii ze słońca przekroczyła 50% mocy zainstalowanej;
• 29 lipca był pochmurnym, wietrznym dniem i w związku z tym fotowoltaika na krótko osiągnęła  wydajność na poziomie 20% mocy zainstalowanej, ale za to energetyka wiatrowa osiągnęła ok. 50% mocy zainstalowanej przez kilka godzin.
• na wykresie poniżej widzimy dużą zmienność produkcji energii  słonecznej, która oscylowała pomiędzy zerem w porze nocnej a 50% mocy nominalnej  w słoneczne dni.

Wykres poniżej pokazuje ilość wyprodukowanej energii ze źródeł odnawialnych w procentach w porównaniu z faktycznym zapotrzebowaniem na energię elektryczną w lipcu 2018 roku:

• Energia wiatrowa zaspokajała mniej niż 5 % zapotrzebowania na energię przez 51% omawianego czasu;
• Energia wiatrowa zaspokajała mniej niż 10% zapotrzebowania na energię przez 80 % omawianego czasu;
• Energia wiatrowa osiągnęła średni poziom wydajności z 2017 roku, czyli 27%, zaledwie w ciągu 8% omawianego czasu;
• na wykresie powyżej pokazano dużą zmienność produkcji energii słonecznej, która wahała się od zera w nocy do ok. 25% zapotrzebowania w południe, w niektóre słonecznie dni.

Jak już wspomniano, lipiec 2018 roku był wyjątkowy pod względem produkcji energii ze słońca:

• produkcja energii słonecznej w tym rekordowym miesiącu przekroczyła 25% zapotrzebowania jeden raz około południa i 20% zapotrzebowania w ciągu 11 dni
• przypadki tak wysokiej efektywności urządzeń fotowoltaicznych miały miejsce w czasie ok. 6% wszystkich godzin w miesiącu.

Wnioski

W Wielkiej Brytanii lipiec jest miesiącem, w którym występuje stosunkowo niskie zapotrzebowanie na elektryczność. Wielka Brytania do tej pory zainstalowała ok. 32 gigawatów mocy nominalnej w odnawialnych źródłach energii zależnych od pogody, z czego odpowiednio 19 gigawatów w urządzeniach wytwarzających energię z wiatru i 12,8 gigawatów w fotowoltaice. Taka moc zainstalowana byłaby w stanie pokryć 85% potrzeb energetycznych Wielkiej Brytanii. Jednak wyniki z lipca 2018 roku pokazują, jak nieprzewidywalne, nieciągłe i nieproduktywne są tak naprawdę odnawialne źródła energii zależne od pogody.

Na podstawie omówionych danych z miesiąca lipca 2018 roku można wyciągnąć następujące wnioski:

• produkcja energii z wiatru w lipcu była bardzo zmienna, z przedłużającym się okresem suszy wiatrowej od 3 do 27 lipca 2018 roku, kiedy to nie przekroczyła ona 5% zapotrzebowania, a wielokrotnie spadała nawet do 1% zapotrzebowania;
• jednocześnie, energetyka słoneczna w tym bardzo produktywnym dla niej czasie nigdy nie przekroczyła 10% dziennego zapotrzebowania;

• energia słoneczna charakteryzuje się brakiem ciągłości wynikającym z dobowych wahań, a szczytowa produkcja około południa nie odpowiada szczytowemu zapotrzebowaniu na energię, które zwykle występuje wieczorami;
• wpływ pochmurnej pogody na wytwarzanie energii słonecznej jest wyraźny na przykładzie 29 lipca 2018 roku, kiedy to produkcja energii ze słońca wyniosła tylko około 1/4 maksymalnej mocy wytwórczej;
• całkowity wkład odnawialnych źródeł energii zależnych od pogody w zapotrzebowanie na energię wahał się pomiędzy 5% i 35% w ciągu okresów około 12 godzinnych;
• 24,2% energii zużytej w tym czasie w Wielkiej Brytanii pochodziło z energetyki jądrowej;
• Konieczny był import kolejnych 8,6% energii od francuskich i holenderskich dostawców poprzez międzynarodowe połączenia sieciowe i wynosił 3,2 gigawatów, co jest zbliżone do maksymalnej dostępnej poprzez te połączenia mocy;
• w związku z tym całkowita produkcja energii jądrowej wspierająca brytyjską sieć energetyczną wyniosła około 32,8%;
• na dzień dzisiejszy zapewnienie pokrycia 8,6% zapotrzebowania na energię z zagranicznych źródeł jest kwestią bezpieczeństwa energetycznego państwa, ponieważ dostępność energii z połączeń międzysieciowych nie jest gwarantowana, zwłaszcza, że francuska polityka w dziedzinie energii jądrowej zakłada redukcję wytwarzania energii jądrowej z obecnych 75% do 50% w niedalekiej przyszłości;
• największym źródłem wytwarzania energii były elektrownie gazowe i gazowo-parowe, odpowiedzialne za pokrycie ponad 50% zapotrzebowania;
• aby zrekompensować nieciągłość pracy odnawialnych źródeł energii, elektrownie gazowe muszą być utrzymywane w tzw. rezerwie wirującej, co jest nieefektywne, kosztowne i prowadzi dodatkowo do niepotrzebnej nadwyżki  emisji dwutlenku węgla.

Aby zrozumieć nadmierne koszty rozwijania odnawialnych źródeł energii w porównaniu z technologiami maksymalizacji produkcji energii w elektrowniach gazowych, patrz: 

https://edmhdotme.wordpress.com/a-billion-here-a-billion-there-suddenly-youre-talking-real-money/

Cytując zmarłego profesora DavidaMackaya - „potworne złudzenie”.

Tłumaczenie i opracowanie redakcja stopwiatrakom.eu

Źródło: https://edmhdotme.wordpress.com/uk-wind-drought-july-2018/