Postępujący rozwój rozproszonej produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (OZE), uzależnionej od warunków atmosferycznych, to wyzwanie dla systemu energetycznego w Polsce. Jak zarządzić zmieniającą się produkcją energii w czasie, aby zrównoważyć ją z zapotrzebowaniem, zapewniając jednocześnie stabilną pracę sieci? Odpowiedzią jest zwiększenie elastyczności produkcji energii, ale też – jeśli nie przede wszystkim – jej konsumpcji.
W ciągu ostatnich lat moc zainstalowana w OZE, a tym samym udział w produkcji energii, systematycznie rośnie. W 2023 r. odnawialne źródła energii odpowiadały za ponad 27% energii generowanej w Polsce. Większy udział zielonej energii w sieci to nie tylko tańsza energia. To poważne wyzwanie dla operatorów, aby z jednej strony umożliwić przyłączanie kolejnych instalacji OZE, ale z drugiej zapewnić stabilną pracę systemu elektroenergetycznego. Jeżeli spojrzymy na strukturę mocy zainstalowanej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE), to obecnie przyłączonych do niego jest blisko 29 GW mocy OZE, z których ponad 26,6 GW to instalacje fotowoltaiczne i wiatrowe. To oznacza, że ok. 40% wszystkich mocy w systemie pochodzi od źródeł, których produkcja jest zależna od warunków atmosferycznych tj. od poziomu nasłonecznienia czy wietrzności.
Nie pozostaje to bez wpływu na pracę sieci elektroenergetycznych ze względu na charakterystykę profilu generacji energii z tych źródeł. Widać to szczególnie w okresie od wiosny do jesieni, kiedy można zaobserwować rosnącą produkcję energii z instalacji fotowoltaicznych, której szczyt jest obserwowany w godzinach o ograniczonym zapotrzebowaniu na energię. Z kolei spadek przypada na godziny wieczorne, wówczas gdy obserwowane jest zwiększone zużycie energii. Wymaga to niemal natychmiastowego zwiększenia produkcji ze źródeł dyspozycyjnych, co w przypadku Polski oznacza, że będą to jednostki konwencjonalne. Taka sytuacja powoduje naprzemienne okresy pracy bloków konwencjonalnych - z pełną mocą lub na minimach technicznych, co bezpośrednio i długofalowo ma wpływ na stan techniczny tych jednostek. Polskie Sieci Elektroenergetyczne stoją przed wzywaniem, aby w każdej sekundzie zapewnić równowagę pomiędzy produkcją, a zużyciem energii.
Zmiana przepływów energii w sieci
Należy zwrócić uwagę, że sieci energetyczne przestały działać w kierunku przepływu energii z sieci wysokich napięć do tych najniższych. Dzisiaj sieci dystrybucyjne stały się de facto sieciami dwukierunkowymi, które odbierają energię ze źródeł rozproszonych, w tym z ok. 1,4 mln mikroinstalacji prosumenckich. To zmienia zdecydowanie model rynku energii w Polsce gdzie duże jednostki centralnie sterowane zastępują szereg mniejszych generujących energię w układzie rozproszonym.
Zwróćmy też uwagę na to, co się dzieje w niemal każdy słoneczny weekend. Wówczas mamy do czynienia z nadpodażą mocy w systemie elektroenergetycznym, spowodowaną ograniczonym zapotrzebowaniem. Najlepiej obrazuje to sytuacja z minionego długiego weekendu majowego. Od 27 kwietnia do 5 maja 2024 r. każdego dnia Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE) były zmuszone do nierynkowego redysponowania mocy w instalacjach OZE, a w szczególności fotowoltaicznych. Do podobnych zjawisk dochodzi także w innych państwach europejskich.
Instalacje OZE potrzebują magazynów energii
Dlatego z jednej strony należy zagospodarowywać nadwyżki energii generowanej w instalacjach OZE np. do dekarbonizacji kolejnych sektorów gospodarki, ale również zapewnić większą elastyczność pracy sieci np. poprzez rozwój magazynowania energii. Z zadowoleniem można przyjąć rozstrzygnięcia zeszłorocznych aukcji na rynku mocy, dzięki którym powstaną magazyny energii o mocy 1,7 GW. To dziesięciokrotnie więcej niż w poprzedniej aukcji. Upowszechnienie magazynowania energii niezbędne jest również na poziomie mikroinstalacji prosumenckich, których moc to już blisko 11 GW, czyli ponad 16,3% wszystkich mocy w KSE. Na 1,4 mln mikroinstalacji prosumenckich zaledwie ok. 11 tys. jest wyposażona w magazyn energii.
Impulsem do instalacji magazynów będzie wdrożenie taryf dynamicznych i zmiana w systemie net-billing, w ramach którego energia będzie wyceniana w oparciu o wartość godzinową. Wówczas prosument będzie mógł magazynować nadwyżki energii elektrycznej w szczytach produkcji, gdy energia jest tania, i zużywać na własne potrzeby lub sprzedawać, gdy cena jest znacznie wyższa. To pozwoli również na bardziej świadome korzystanie z energii. Gospodarstwa domowe posiadające własne źródło wytwórcze stają się coraz bardziej aktywnym uczestnikiem rynku energii i źródłem elastyczności dla systemu elektroenergetycznego.
Elastyczność po stronie popytu powinna być również promowana przez rozwój rynkowego DSR, czyli mechanizmu polegającego na dobrowolnej i krótkoterminowej redukcji zużycia energii elektrycznej przez dane podmioty lub przesunięcie w czasie jej poboru na polecenie PSE, w zamian za odpowiednie wynagrodzenie.
Tworzenie rynków elastyczności, zwiększenie udziału odbiorców energii w rynku usług systemowych pomoże nie tylko monitorować przepływy energii i tworzyć sygnały rynkowe motywujące do zmian w podaży i popycie na energię, ale również zwiększyć możliwość integracji OZE z siecią. Dzisiaj pytanie nie dotyczy tego, czy system elektroenergetyczny potrzebuje elastyczności, tylko jakich narzędzi użyć, by ją zapewnić w sposób skuteczny i szybki.
