Βιομηχανία

Όχι τόσο εύκολο: Υπολογισμός του κόστους ενσωμάτωσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο δίκτυο

Όχι τόσο εύκολο: Υπολογισμός του κόστους ενσωμάτωσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο δίκτυο


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) Ενσωμάτωση Ενεργειακών Συστημάτων (ESIF) υπό κατασκευή. Πρόκειται για εγκατάσταση Ε & Α ενοποίησης συστημάτων μεγάλης κλίμακας στο NREL [Πηγή εικόνας: Dennis Schroeder / NREL]

Ο υπολογισμός του κόστους ενσωμάτωσης της ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο δεν είναι εύκολο ζήτημα, επειδή υπάρχουν ποικίλοι παράγοντες που περιπλέκουν. Ωστόσο, αυτό δεν περιορίζεται αποκλειστικά στις ανανεώσιμες πηγές καθώς σχεδόν όλες οι τεχνολογίες παραγωγής επιβαρύνουν το κόστος όταν προστίθενται στο σύστημα μεταφοράς. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις μεγάλες γεννήτριες, οι οποίες απαιτούν πρόσθετες απαιτήσεις για αποθεματικά έκτακτης ανάγκης για προστασία από ξαφνική αστοχία. Το κόστος που επιβάλλεται κατανέμεται μεταξύ όλων των τεχνολογιών παραγωγής και αυτό με τη σειρά του σημαίνει ότι οι τεχνολογίες που δημιουργούν το πρόβλημα επιδοτούνται αποτελεσματικά από τις μικρότερες γεννήτριες. Η λογική που χρησιμοποιείται εδώ είναι ότι οι μεγαλύτερες γεννήτριες, και τα αυξημένα αποθεματικά έκτακτης ανάγκης που παρέχουν, ωφελούν ολόκληρο το σύστημα

Τα τελευταία χρόνια, το κόστος παραγωγής από τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια, έχει μειωθεί σε τέτοιο βαθμό που το ισοσταθμισμένο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας (LCOE) και για τις δύο τεχνολογίες είναι τώρα χαμηλότερο από το συμβατικό ορυκτό καύσιμο και την πυρηνική ενέργεια σε πολλές μέρη του κόσμου.

Ωστόσο, η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι παραδείγματα ανανεώσιμων τεχνολογιών που δεν μπορούν να παρέχουν τροφοδοσία κατ 'απαίτηση λόγω του προβλήματος της διακοπτόμενης διάρκειας. Αυτό σημαίνει ότι το κύριο κόστος προκύπτει από την ανάπτυξη πρόσθετων συστημάτων ισχύος που παρέχουν ισχύ σε αποθεματικό.

Μια περαιτέρω επιπλοκή είναι ότι τα αιολικά και ηλιακά εργοστάσια βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές, μακριά από όπου η ζήτηση είναι μεγαλύτερη. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται νέα υποδομή δικτύου για την αποτελεσματική ενσωμάτωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε παγκόσμια συστήματα ενέργειας. Το πιθανό κόστος αυτού συζητείται έντονα, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το συγκεκριμένο σύστημα ισχύος και τη μεθοδολογία.

[Πηγή εικόνας: Wikimedia Commons]

Μια δημοσίευση δύο σελίδων από την NREL σχολιάζει:

«Αν και αρκετές μελέτες έχουν αξιολογήσει το κόστος ολοκλήρωσης, ο σωστός υπολογισμός τους είναι δύσκολη, διότι είναι δύσκολο να αναπτυχθεί με ακρίβεια ένα βασικό σενάριο χωρίς μεταβλητή παραγωγή (VG) που να αντιπροσωπεύει σωστά την ενεργειακή αξία. Είναι επίσης δύσκολο να κατανεμηθεί κατάλληλα το κόστος, δεδομένης της περίπλοκης, μη γραμμικής αλληλεπίδρασης μεταξύ πόρων και φορτίων. "

Το κόστος ολοκλήρωσης αποτελείται από το κόστος δικτύου, το κόστος εξισορρόπησης και τις επιπτώσεις κόστους στα συμβατικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας (το «αποτέλεσμα χρήσης»). Το κόστος πλέγματος περιλαμβάνει το κόστος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας από το σημείο που παράγεται στο σημείο όπου χρειάζεται. Το κόστος εξισορρόπησης είναι αυτά που αντισταθμίζουν τις διαφορές μεταξύ της προβλεπόμενης ισχύος και της πραγματικής παραγωγής. Το κόστος αλληλεπίδρασης μεταξύ ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και άλλων σταθμών παραγωγής ενέργειας περιλαμβάνει το ειδικό κόστος παραγωγής σε αυτές τις μονάδες λόγω της μείωσης των ωρών πλήρους φόρτωσης. Αυτά τα κόστη προκύπτουν όταν προστίθεται μια νέα μονάδα παραγωγής ενέργειας σε ένα σύστημα ισχύος, αλλά το κόστος ολοκλήρωσης για την αιολική και την ηλιακή ενέργεια είναι διαφορετικό από εκείνο των εγκαταστάσεων «βασικής φόρτωσης».

Η μεγαλύτερη συζήτηση σχετικά με την ολοκλήρωση περιλαμβάνει το κόστος που σχετίζεται με την αλληλεπίδραση μεταξύ νέας ανανεώσιμης ενέργειας και υπάρχουσας συμβατικής ισχύος. Μια τέτοια συζήτηση περιλαμβάνει τον υπολογισμό του «φαινομένου αξιοποίησης», στο οποίο ορισμένα εργοστάσια εκσυγχρονίζονται ενώ η χρήση άλλων μειώθηκε. Με τη σειρά του, η μειωμένη χρήση αυτών των εγκαταστάσεων αυξάνει το κόστος παραγωγής τους.

Μια έκθεση της Agora-energiewende προτείνει τον υπολογισμό του συνολικού κόστους του συστήματος ισχύος, με και χωρίς παραγωγή αιολικής και ηλιακής ενέργειας, ως μέσο σύγκρισης ορισμένων διαφορετικών πηγών παραγωγής. Αυτό είναι επίσης κάτι που αναγνωρίζει το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας των ΗΠΑ (NREL).

Ένας από τους πίνακες ιπποδρομιών Red B Racetrack στη Διευκόλυνση Ενσωμάτωσης Ενεργειακών Συστημάτων (ESIF) του NREL [Πηγή εικόνας: Dennis Schroeder - NREL]

Υπάρχουν τώρα τεχνικές ανάλυσης που μπορούν να προσομοιώσουν αποτελεσματικά τις λειτουργίες του συστήματος ισχύος με συγχρονισμένο φορτίο και δεδομένα για τον άνεμο και τον ηλιακό. Μερικά από αυτά τα μοντέλα λειτουργούν με ωριαίες (ή μικρότερες) χρονικές περιόδους κατά τη διάρκεια ενός έτους ή περισσότερο. Αυτό σημαίνει ότι είναι σε θέση να προβλέψουν σφάλματα από τον άνεμο, τον ηλιακό και το φορτίο, καθώς και να μπορούν να υπολογίσουν την παραγωγή και την κατανάλωση. Αυτό σημαίνει ότι το συνολικό κόστος του συστήματος μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια σε μια σειρά διαφορετικών συνθηκών, με τις διαφορές κόστους να κυριαρχούνται συνήθως από την εξοικονόμηση κόστους καυσίμου που παρέχεται από ανανεώσιμες πηγές.

Ωστόσο, ο υπολογισμός ενός «κόστους ολοκλήρωσης» που σχετίζεται με το πρόσθετο κόστος που προκύπτει ως αποτέλεσμα της μεταβλητότητας του ανέμου και του ηλιακού, παραμένει δύσκολος. Αυτό οφείλεται στις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των εξαρτημάτων του συστήματος ισχύος, δημιουργώντας ερωτήματα σχετικά με το εάν τα εξαρτήματα κόστους ολοκλήρωσης μπορούν να διαχωριστούν. Αυτή η πολυπλοκότητα προκύπτει από το πρόβλημα του καθορισμού των συνθηκών σύγκρισης και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πόρων παραγωγής, ιδίως δεδομένου ότι το κόστος ολοκλήρωσης αιολικής και ηλιακής ενέργειας δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα.

Παραδείγματα κοινών σφαλμάτων υπολογισμού που έγιναν κατά τη διάρκεια των μελετών ενσωμάτωσης περιλαμβάνουν:

  • Διπλή καταμέτρηση - Αυτό συνήθως προκύπτει από την αποτυχία να ληφθούν υπόψη τα οφέλη συγκέντρωσης ή να συμπεριληφθεί το ίδιο επίπεδο μεταβλητότητας σε πολλές πηγές παραγωγής.
  • Προσπάθεια εξισορρόπησης της μεταβλητής παραγωγής μεμονωμένα από το φορτίο
  • Κλιμάκωση της παραγωγής των μεταβλητών γεννητριών, προκειμένου να αντιπροσωπεύει την αναμενόμενη έξοδο ενός μεγαλύτερου στόλου, ο οποίος τείνει να υπερεκτιμά το ποσό της μεταβλητότητας από τον άνεμο και πιθανώς επίσης από την ηλιακή.

ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Η τρέχουσα ανάλυση ολοκλήρωσης για την αιολική και την ηλιακή χρησιμοποιεί την ίδια δεσμευμένη μονάδα ασφαλείας και λογισμικό οικονομικής αποστολής που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του παρόντος συστήματος ισχύος. Μοντέλα που εμπλέκονται στην αριθμητική πρόβλεψη καιρού, στο cloud-cover και σε άλλες τεχνολογίες μοντελοποίησης καιρού χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία δεδομένων αιολικής και ηλιακής χρονοσειράς που μπορούν να συγχρονιστούν με τα δεδομένα φορτίου. Η μοντελοποίηση διεξάγεται για μια περίοδο πολλαπλών ετών με ανάλυση 10 λεπτών ή ακόμα πιο γρήγορα και περιλαμβάνονται οι προβλέψεις ανέμου και ηλιακής ενέργειας. Μια βασική θήκη, εξαιρουμένης της μεταβλητής παραγωγής, μπορεί να συγκριθεί με αρκετές μελέτες περιπτώσεων μεταβλητής παραγωγής υψηλής διείσδυσης, προκειμένου να εκτιμηθεί η επίδραση του ανέμου και της ηλιακής ενέργειας στο κόστος καυσίμου και λειτουργίας, στις απαιτήσεις αποθεματικού και στη λειτουργία συμβατικών τεχνολογιών παραγωγής. Αυτό σημαίνει ότι το συνολικό κόστος του συστήματος με και χωρίς μεταβλητή παραγωγή μπορεί τώρα να υπολογιστεί με αρκετά υψηλό επίπεδο εμπιστοσύνης.

Επιπλέον, οι μεταβλητές τεχνολογίες ανανεώσιμης ενέργειας παρέχουν ποικιλομορφία, σταθερότητα τιμών, ενεργειακή ασφάλεια και πολλά περιβαλλοντικά οφέλη. Όλοι αυτοί οι παράγοντες παρέχουν οφέλη σε όλους τους χρήστες του συστήματος ισχύος που σημαίνει ότι το κόστος ολοκλήρωσης θα μπορούσε δυνητικά να μοιραστεί ευρέως.

Άλλα μέτρα που θα μπορούσαν να εισαχθούν περιλαμβάνουν βελτιωμένο συντονισμό μεταξύ γειτονικών διαχειριστών συστημάτων, αυξημένη γεωγραφική ποικιλομορφία αιολικών και ηλιακών εγκαταστάσεων, ενισχύσεις μετάδοσης και λύσεις από πλευράς ζήτησης, όπως απόκριση ζήτησης και τιμολόγηση χρόνου χρήσης. Λαμβάνοντας υπόψη αυτά τα μέτρα σε μια ανασκόπηση βιβλιογραφίας που πραγματοποιήθηκε τον Αύγουστο του 2015, η Synapse διαπίστωσε ότι η αιολική και ηλιακή ενέργεια θα μπορούσαν να ενσωματωθούν για περίπου 5 $ (3,41 £) ανά MWh.


Δες το βίντεο: Μιχάλης Καλογεράκης - Ενεργειακά αυτόνομο σπίτι (Δεκέμβριος 2022).